光刻设备和器件制造方法.pdf

本发明公开了一种光刻设备和一种器件制造方法。进一步地，公开了一种用于探测由大致在第一方向上延长的至少一条线形成的延长图案的特性的探测方法。所述延长图案形成在衬底上或在衬底台上，优选地延伸超过至少50倍线宽的长度。所述延长图案是聚焦敏感的。所述探测方法包括在第一方向上移动衬底台和沿所述第一方向测量延长图案的特性。所述特性可以是延长图案在垂直于第一方向的第二方向上的物理特性的结果。在下一步骤中，可由所述延长图案的测量位置获得衬底台位置的校准。

1.  一种用于校准光刻设备的台的台位置的校准方法，所述方法包括步骤：
通过投影系统把图案形成装置的图案投影到衬底上；同时相对于所述图案形成装置沿第一方向移动衬底，以便在第一方向上延长投影的图案；
沿所述第一方向测量所述延长图案在垂直于第一方向的第二方向上的位置；和
由所述延长图案的测量位置获得所述台位置的校准。

2.  根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述测量步骤由对准测量系统来执行。

3.  根据权利要求2所述的校准方法，其中，所述图案包括多个点，所述多个点沿第二方向被投影到所述衬底上，以便在所述衬底上形成多个平行线的线图案。

4.  根据权利要求1所述的校准方法，进一步包括步骤：
把所述图案投影到所述衬底上，同时在第二方向上移动所述衬底，以便在第二方向上延长投影的图案，以及
沿所述第二方向测量所述延长图案在第一方向上的位置。

5.  根据权利要求4所述的校准方法，其中，延长图案的光栅被投影到所述衬底上。

6.  根据权利要求5所述的校准方法，其中，所述光栅的间距是大约0.5毫米。

7.  根据权利要求4所述的校准方法，进一步包括步骤：
旋转所述衬底超过90度，且沿所述延长图案重复所述测量步骤。

8.  根据权利要求7所述的校准方法，进一步包括步骤：
平移所述衬底和重复所述测量步骤。

9.  根据权利要求8所述的校准方法，其中，第二平移图案被投影到所述衬底上，通过使用所述平移图案完成所述平移。

10.  根据权利要求1所述的校准方法，其中，在所述测量步骤之前，沿所述第二方向把所述衬底定位在所述对准传感器的输出信号的近峰值响应零交叉的位置处。

11.  根据权利要求10所述的校准方法，其中，所述测量步骤被重复，在所述重复的测量步骤之前，沿所述第二方向把所述衬底定位在所述对准传感器的输出信号的第二近峰值响应零交叉的位置处。

12.  根据权利要求1所述的校准方法，其中，以所述光刻设备的最大衬底扫描速度的大致一半执行移动所述衬底的步骤。

13.  根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述图案包括在第一方向和第二方向上间隔开的多个标记，优选地相对于第一和第二方向对角地设置，以便在衬底上产生沿所述第一方向延长且在第二方向上空间偏移的大致平行的延长图案。

14.  根据权利要求1所述的校准方法，其中，所述图案包括在第一方向上间隔开的多个标记，重复所述延长图案的投影步骤，所述衬底在连续的重复之间在第二方向上相对于所述图案形成装置发生位移，所述位移在与略微大于所述图案的邻近标记之间的在第二方向上的间距相对应的距离上，以便提供邻近的大致平行的延长图案。

15.  一种光刻设备，包括：
照射系统，配置以调节辐射束；
支撑结构，构建以支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成带图案的辐射束；
衬底台，构建以保持衬底；
投影系统，配置以把所述带图案的辐射束投影到衬底的目标部分上；和
控制系统，用于控制光刻设备的操作，其中，所述控制系统被设置以操作所述光刻设备，以便：
通过投影系统把图案形成装置的图案投影到衬底上；同时相对于所述图案形成装置沿第一方向移动衬底，以便在第一方向上延长投影的图案；
沿第一方向测量在垂直于第一方向的第二方向上的延长图案的位置；和
由所述延长图案的测量位置获得台位置的校准。

光刻设备和器件制造方法
技术领域
本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种台定位方法。本发明还涉及一种用于校准光刻设备的台位置的校准方法和光刻设备。在一个实施例中，提供了一种台定位系统。本发明还涉及获得对应光刻设备特性的校准地图。
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。公知的光刻设备包括：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。
已经提出利用编码器测量系统，以便测量在光刻设备中的台位置(诸如衬底台或图案形成装置台)。另外，将(例如两维)编码器栅格应用至光刻设备的第一部分，而编码器传感器头连接至光刻设备的第二部分。在一个实施例中，编码器栅格连接至光刻设备的参考结构，而编码器传感器头连接至所述台以便跟随其位置。在另一实施例中，编码器栅格连接至所述台，编码器传感器头连接至参考结构。为了校准所述编码器测量系统，执行多个校准，这可能导致长的校准时间，而且把各种频带的不同校准结果缝合在一起可导致精确度的损失。
在光刻设备的应用中，把标记用于不同的检测方法，诸如对准和重叠测量。相关于衬底和光刻设备的性能的更多细节的信息是需要的，检测相关特性正变得越来越耗费时间。
发明内容
需要提供一种经改进的用于检测衬底上的被形成结构的特性的检测方法。
根据本发明的一个实施例，提供一种用于校准光刻设备的台的台位置的校准方法，所述方法包括：
-通过投影系统把图案形成装置的图案投影到衬底上；同时相对于所述图案形成装置沿第一方向移动衬底以便在第一方向上延长被投影图案；
-沿所述第一方向测量在垂直于第一方向的第二方向上延长图案的位置；和
-由所述延长图案的被测量位置获得所述台位置的校准。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种光刻设备，包括：
照射系统，配置以调节辐射束；
支撑结构，构建以支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成带图案的辐射束；
衬底台，构建以保持衬底；
投影系统，配置以把所述带图案的辐射束投影到衬底的目标部分上；和
控制系统，用于控制光刻设备的操作，其中，所述控制系统被设置以操作所述光刻设备，以便：
-通过投影系统把图案形成装置的图案投影到衬底上；同时相对于所述图案形成装置沿第一方向移动衬底，以便在第一方向上延长被投影图案：
-沿第一方向测量在垂直于第一方向的第二方向上的延长图案的位置；和
-由所述延长图案的被测量位置获得台位置的校准。
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描述了本发明的实施例可设置在其中的光刻设备；
图2描述了投影到衬底上的图案的视图，以说明根据本发明的实施例的所述校准的一部分；
图3描述了根据本发明的一个实施例的在衬底上获得的光栅；
图4示出了在图2中示出的沿投影到衬底上的图案的测量；
图5a示出了根据本发明的实施例的对准传感器输出信号的图像；所述对准传感器被用于测量在图4中描述的图案；
图5b示出了根据本发明另一实施例的对准传感器输出信号的图像；
图6是所述延长图案和对准标记的一个实施例的端截面的显微图像；
图7示出了根据另一实施例的延长图案的端截面；
图8示意性地示出相对于光刻设备的具有延长图案的衬底的示意实施例的相对移动；
图9a示出了根据本发明的实施例的用于形成延长图案的图案形成装置；
图9b示出了根据本发明的实施例的具有延长图案的衬底，
图9c示出了用于形成延长图案的图案形成装置的另一实施例；
图10示意性示出根据所述检测方法的实施例的侧翼扫描(flankscan)；
图11示出侧翼扫描的一个实施例；
图12示意性示出延长图案的细节的另一实施例；
图13a示出具有聚焦标记单元的延长图案和其衍射图案；
图13b和13c示出根据图13a的实施例的延长图案的衍射图案；
图13d示出可作用延长图案的基础的聚焦敏感标记的实施例中的另一实施例；
图14a和14b示意性示出聚焦敏感的延长图案的实施例；
图15示出图案形成装置的另一实施例；
图16示意性示出Prefoc/LVT方法；
图17示出晶片台干涉测量的位置测量布置的一个实施例；
图18示出基于晶片台编码器的位置测量布置的一个实施例；
图19A和B示出校准方法的一个实施例；和
图20A和B示出另一校准方法的一个实施例。
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：照射系统(照射器)IL，构建用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或极紫外(EUV)辐射，或任何适当的辐射)；图案形成装置支撑结构或支撑结构(例如掩模台)MT，构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与构建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“衬底支撑结构”，被构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与构建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。所述设备还包括投影系统PS，所述投影系统PS构建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。
所述照射系统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。
图案形成装置支撑结构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。所述图案形成装置支撑结构可以采用机械的、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结构可以是框架或台，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结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。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示出(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“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，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系统、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。这里任何使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”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“衬底支撑结构”(和/或两个或更多的掩模台或“掩模支撑结构”)的类型。一个或更多个附加的台或“支撑结构”可以邻近所述衬底台(或掩模台)设置，以用于除保持衬底(或掩模)之外的其他目的。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑结构，或可以在一个或更多个台或支撑结构上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台或支撑结构用于曝光。
所述光刻设备可以是这种类型的：其中至少一部分衬底可以由具有相对高的折射率的液体覆盖，例如水，以便填充投影系统和衬底之间的空间。这种浸没液体也可以施加在光刻设备中的其他空间中，例如，在掩模和投影系统之间的空间中。浸没技术可以用于增大投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”不是意味着诸如衬底等结构必须浸没在液体中，而仅仅意味着在曝光器件液体位于投影系统和衬底之间。
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/或扩束器的束传递系统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系统BD一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的强度分布的调整器AD。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结构(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通过投影系统PS，所述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IF(例如，干涉仪器件、线性一维或多维编码器或电容传感器)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结构(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“衬底支撑结构”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结构(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结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”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，单独的静态曝光)。然后将所述衬底台WT或“衬底支撑结构”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独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结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”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，单独的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑结构”相对于图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”的速度和方向可以通过所述投影系统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结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT或“衬底支撑结构”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“衬底支撑结构”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。
所述光刻设备包括诸如对准传感器等量测装置，用于在相对于量测装置移动用于支撑具有延长图案的衬底的衬底台的同时，测量延长图案的一个或多个特性。所述量测装置设置为将所述衬底台和/或衬底的位置与所述被测量特性相结合。
所述对准传感器可以是视觉类型的(即，包括CCD照相机、二极管和干涉仪)或者可以是基于衍射的类型，诸如EP0906590或EP1372040中所公开的，通过参考将其全文合并于此。一些实施例需要特定的类型，例如基于衍射的类型等。
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。
在下文中首先对形成延长图案和辅助元件进行说明，其中所述辅助元件用于辅助读取所述延长图案。之后，对检测延长图案的特性的方法的几个实施例进行说明。将对对准和校准方法作出特定的参考。
在一个实施例中，一种方法被提供用于计算校准地图(1维、2维或多维)，包括通过沿延长图案在第一方向上移动来检测所述延长图案在第二方向上的特性，两个方向大致垂直。
在图3中的细节中示出延长图案的一个实例，如使用图2中示出的图案形成装置MA在图3中示出的衬底上形成的。首先，将对图案形成装置MA的实施例进行说明，之后对延长图案的实施例进行说明。
形成延长图案、图案形成装置
所述方法和光刻设备的一个实施例包括在衬底上形成延长图案。图2描述具有图案的图案形成装置(例如掩模)MA，经由投影系统(未示出)将其图案投影到衬底W上，且利用辐射源以产生可用于形成延长图案的辐射束(也未在图2中示出)。
根据图2的实施例的图案形成装置MA包括5个等距离的点。在一个实施例中，由等于所述点的尺寸的距离分离开所述点。
所述点之间的距离(也就是在y方向上的距离)可从50nm变化至10mm，在一个实施例中从50nm至0.5mm。所述点的尺寸可从50nm变化至10mm，在一个实施例中从50nm至0.5mm。在一个实施例中，所述距离/尺寸在1000nm至0.05mm范围内。
在根据图2的实施例中，所述点具有矩形形状，在一个实施例中，在x方向上的长度更长。在图9a中示出了实例且将参考图9a对其进行讨论。在一个实施例中，所述点具有正方形形状。所述点的形状适合在衬底上形成结构，其中，在整个被投影点上均匀地形成所述结构。
在一个实施例中，图案形成装置MA包括多群组点。所述多群组点在图案形成装置MA上的不同位置处群集。所述多群组点可具有不同的尺寸(例如不同尺寸的点)和在所述点之间的不同距离。在一个实施例中，所述各群组点的中心线平行。通过使用不同尺寸的点，可获得具有不同尺寸的线的延长图案。这可允许相对于照射衬底上的不同尺寸的表面区域来照射器件特性或测量透镜特性。
在一个实施例中，单群组点中的所述点设置在同一中心线20上，在图2中用点线示出。在一个实施例中，单群组点包括至少3个点，在一个特定实施例中至少是5个点，以及在特殊实施例中至少是7个点。
在一个实施例中，图案形成装置被设置在无掩模模式中。所述无掩模图案形成装置可为照射提供图案，所述图案在照射期间变化。在根据本申请的延长图案的范围内，无掩模图案形成装置的不同实施例是可行的。在一个实施例中，所述无掩模图案形成装置在照射期间提供可变化形状、长度以及间距的点。
在一个实施例中，通过移动衬底台把包括可编程图案形成装置的无掩模模式用于形成延长图案。在另一实施例中，将包括可编程图案形成装置的无掩模模式用于形成延长图案，而不移动衬底台。所述图案形成装置的点被编程以在图案形成装置的表面上‘移动’。所述方法将允许形成延长图案和检测所形成的延长图案的特性，从而使得能够对可编程图案形成装置进行校准。
图9a示出根据本发明的实施例的用于形成延长图案的具有一群组不同图案的图案形成装置30。组M11是以不同角度定位在图案形成装置30上的一群组矩形形状的图案。通过在方向x11上移动衬底可将子组M11用于产生在方向x11上的图案。如果衬底根据x12在垂直于子组M11的方向上移动，图案的子组M12将会在衬底上产生延长图案。在辐射期间，将同时在衬底上形成三个延长图案。通过同时照射三个图案，将会产生在对准/校准中具有类似误差的三个延长图案，这可以在用于检测特性的后续的检测方法中对应误差被扫描，尤其是与对准中的误差相关的特性(诸如定位特性)。
使用图案组M13和M14，可产生3个延长图案，其中，在定位中的可能的对准/校准误差将相对于所述位置沿分别在方向x13、x14上产生的延长图案被偏移。这将允许在后续的检测方法中扫描所产生的延长图案，且允许在所产生的延长图案中分别沿方向x13、x14在不同位置处检测重复误差。
在图案形成装置中的矩形形状的图案允许在更长的时间跨度内辐射衬底上的位置。虽然衬底W相对于图案形成装置30被移动，将线性地依赖于长度L11(和移动的衬底台的速度)照射衬底上的位置。如果所述图案更长(L11更大)，那么衬底台WS的速度更高是可能的，即使类似的曝光能量在所形成的延长图案的特定位置处被辐射。更长的图案将允许以更高的速度移动所述衬底台。
另外，在衬底上产生的延长图案的位置处对可能的误差(在定位中或类似情况下)将被平均。在一个夸大的实施例中，根据图9a在沿y11方向的定位中的可能误差将导致在误差位置处形成的栅格线的局部加宽(和较低的曝光)。在所述位置处的较低的平均曝光将是所述延长图案的另外的特性，其可以在用于检测所形成的延长图案的特性的后续检测方法中和光刻设备的相关特性的后续校准中被检测。
在根据图9a的实施例中，延长图案可被形成在衬底上，且无需衬底台WS或图案形成装置MA的中间旋转。
另外，根据图9a的图案形成装置30包括等距离间隔的矩形形状的线的组M21和M23。矩形形状的元件的长度是不同的。在组M21和M23的辐射期间，通过分别在x21和x23方向上移动衬底台导致在x21和x23方向上延长的包括线的延长图案，所述线在不同时间间隔期间被曝光。M21的右手侧图案将比左手侧图案的照射少。可在后续检测方法中测量所形成的延长标记中的这些曝光变化。在后续的检测步骤中，由于在图案形成装置中使用不同长度的图案而导致的曝光变化可被用于光刻设备中的Z焦点的校准。
在一个实施例中，图案M4被用于形成栅格线的延长图案。在本实施例中，由于延长图案的被形成的栅格线的不同曝光时间段，所形成的延长图案将在所述延长图案上沿方向x4具有可变的衍射。类似于图5b，由于所形成的栅格线的不同曝光长度，对于每一个零点交叉，所述衍射图案的斜率将略微不同。
将用于形成根据本发明实施例的延长图案的图案的另一实施例在图9a中示出为由三角形形状的点形成的图案M3。使用三角形形状的点的衬底的照射将导致栅格线的延长图案，其中，实质上每一条线将示出不同的曝光特性。在根据图案M3的实施例中，所述延长图案的所形成的线将具有顶侧，所述顶侧的照射时间段比标记的下侧照射时间更短。这将导致在所形成的延长图案中出现可在后续检测步骤中被检测和测量并且可被用于校准方法的后续校准步骤中(例如用于校准Z焦点)的曝光特性。
不同形状的点对于获得用于形成、检测以及校准的类似实施例是可能的。所述点可具有在所述第一(x)方向上具有不同长度的圆形、沙漏形或类似形状。
在另一实施例中，在图9c中示意性地示出的，所述图案形成装置31包括一个点32。所述一个点32可被用于形成由单个线形成的在衬底上的延长图案。在图9c中示出的实施例中，所述图案形成装置31包括两个单个的点32、33。在另一实施例中，所述图案形成装置包括一个单个的点或被分离开至少10倍于点的尺寸的距离的多个单个的点。如果所述图案通过移动衬底台WT被辐射在衬底上，所述图案将形成单个线的多个延长图案。
通过相对于图案形成装置31在方向x31上移动支撑衬底W的衬底台WT，将同时形成在方向x31上延长的两个延长图案。
在图9d中示出的一个不同的实施例中，图案形成装置35设置成具有一个或多个延长线36的图案，所述线在至少100倍于所述线的宽度的距离上延长。图9d是示意性表示图。在一个实施例中，所述延长线36延长200mm或更长且具有100nm-10000nm的宽度。
把延长线36投影到衬底上将形成在衬底上的延长图案。使用具有延长线图案的图案形成装置35形成延长图案在涉及例如用于检测和/或校正透镜热的方法的本发明的特定实施例中是有利的，这将在下文中更加详细地说明。
在一个实施例中，所述延长线36包括在方向y35上的调制。所述调制可以是规则调制(例如具有特定波长(在x35方向上延长)的波状调制)和重叠在延长线36上的在y35方向上延长的振幅。
在投影期间，衬底W在方向x上移动的同时，图案形成装置MA不移动，在根据图2的、如所述图案包括多个例如等距离的点一样基本平行的线的情况下，其使得所述图案以延长的形式辐射到衬底W上。
所述x方向可以是光刻设备的任何方向。它可以是长行程和短行程模块的任何方向。在实施例中，所述x方向是两个长行程模块以大致类似的功率运行的方向。在衬底台WS的单一移动方向上结合两个长行程模块导致将会是单一长行程模块的速度的1414倍的结合速度。这将允许更快地移动晶片台WS，从而允许根据类似于图2的实施例使用图案形成装置更快地形成延长图案。
在一个实施例中，所述方向x垂直于在图案形成装置MA上的所述点群组的中心线20。在一个实施例中，在图案形成装置MA上的点可具有平行四边形的形状，其中，所述平行四边形的角度对应于x方向。
在图9a中，具有不等距离的线的图案形成装置30的一个实例被示出在所述组M2的实施例中。在图9a中，示出在矩形形状线M22、M24的所示实施例中且具有点的图案的在图案形成装置30上的不同图案。组M22和M24包括成类似距离的两群组线中的8条线。将组M22和M24用于形成不等距离的栅格线的延长图案。
在一个实施例中，在两个步骤中形成延长图案。在一个实施例中，在第一步骤中，图案形成装置设置具有根据在图2、9a、9d中示出的任何实施例的图案的一半点，在第二步骤中，设置了图案的另一半点。通过在两个步骤中形成延长图案，具有重叠误差的延长图案被产生，所述重叠误差可在后续检测步骤中被检测，且在后续校准步骤中被校准。
在一个实施例中，类似于组M22和M24的双线栅格图案被用于执行延长图案的两步骤形成操作，其中，首先形成第一延长图案的栅格线，在第二步骤中形成另一延长图案的栅格线。
形成延长图案、衬底
或者通过根据图2相对于图案形成装置MA移动衬底台WT或者通过把呈延长线形式的图案投影到衬底上而形成的被形成图案基本上在第一方向(在本申请中示出为x方向)上延长。
在一个实施例中，使用如图2中示出的等距离的点的图案形成在第一方向上延长的栅格线。在一个实施例中，所述点是非等距离的，且类似地所述被形成图案是非等距离的。
因此，使根据图2的实施例的投影位置在衬底(台)移动的方向上延长以形成延长图案，在本实例中提供基本平行的线。使用所述技术，可以如图2中示意性示出地，在衬底的表面上产生光栅。
衬底台WT以大致恒定的速度在第一方向上移动。特别地，仅在将所述衬底台加速至所需要的恒定速度之后开始形成所述延长图案，在所述衬底台被减速之前停止照射。在第一方向上的恒定速度导致每衬底W辐射面积的恒定照射。
在另一实施例中，在衬底W上形成的延长图案包括不连续的线或不连续的栅格线。通过在第一方向上移动衬底台WT且接通和切断照射可形成这样的不连续的延长图案。可以使用脉冲激光源。
在形成不连续的延长图案期间切断照射时，可改变光刻设备的动力学特性，例如衬底台的移动速度或照射系统的功率(剂量)。
可在加速/减速衬底台WT的同时，照射延长图案。这将导致沿被延长标记的第一方向的剂量变化。这可被用于确定对于特定类型的标记或结构的最优剂量。
为了根据图2和3中示出的实施例在方向y上产生线，所述图案形成装置可被旋转90度(或替代地另一图案形成装置或同一图案形成装置的其它部分可被应用)，同时，在辐射期间沿所述y方向移动所述衬底，以便如图3中示意性地示出，沿y方向延长图案。如在光栅的一部分的放大、详细示图中示出的，光栅的每条线包括多条大致平行的线，以获得如图5a或5b中示出的响应图像，如下文中将详细描述的。根据本发明，对于第二延长图案来说不需要根据图3延长为精确地垂直于第一延长图案。
可在所述图案被进一步投影到衬底上的同时，在第二方向上移动衬底以便在第二方向上延长被投影的图案，可沿第二方向测量该延长图案以在第一方向上测量延长图案的位置。从而，可检测和校准在x和y方向上的偏离。以这种方式，检测方法可以允许在多个方向上检测相关特性，特别地，多方向校准是可能的。
在图9b中示出了具有非等距离线的在衬底W2上的形成图案的一个实例。在图9b中示出的衬底W2示出不同的延长图案G11和G22，其可通过使用具有点或矩形形状的图案的图案形成装置30形成。
在一个实施例中，形成具有多个延长图案的如图9b中所示的衬底W2。组G22包括不同长度的延长图案，在所示出的实施例中所述延长图案包括4条线或8条线。由4条线形成的延长图案是等距离的。G22进一步包括双延长图案，所述双延长图案包括两组等距离的栅格线。所述双延长图案可在两个行程中被形成或可使用单个图案被形成在图案形成装置中，所述图案形成装置包括类似地间隔开的两群组等距离点的点。
图9b进一步示出包括形成在衬底W2上的4组3个延长图案的组G11。组G11包括在x11方向上延长的3个延长图案。使用在图案形成装置中的4个点的相同图案、在方向x11上移动衬底台WT同时照射图案M1，并且移动衬底台WT以形成组G11的第二和第三延长图案，由此可形成组G11的每个延长图案。
在另一实施例中，所述图案形成装置包括一群组三个组，每个组由4个点组成。在该实施例中，整个组G11被相对于图案形成装置MA沿衬底台WT的x11形成在单一的行程中。在曝光期间形成三个延长图案时，每个延长图案具有相同或大致相同的误差(例如由于在定位系统中的曝光栅格误差)，这样的实施例是有利的。在测量延长图案的特性期间，对于在所述组上的每一延长图案可执行三个分离的测量。虽然这些测量每个可经受不同的位置误差(例如测量侧栅格编码器误差引起的)，但是相同的曝光误差出现在每一个延长图案中，可将适合的过滤器(组合/卷积)用于从记录的数据中提取出曝光栅格误差。在US7102736中示出这种技术的一个实例，通过引用将其全部内容包含在本文中。
或者通过旋转图案形成装置以在形成的延长图案的各自方向上定位点的组，或者通过旋转衬底台，以类似的方式形成在G1组中的其它组。在一个实施例中，图案形成装置30包括在不同方向上延长的点(例如组M1)。
在另一个实施例中，所述图案形成装置包括根据图9b沿在方向y11、y12、y13以及y14上延长的中心线设置的4组点，通过旋转衬底台WT或图案形成装置MA形成在衬底W2上的图案。
在一个实施例中，在衬底W上的各组延长图案在光刻设备的曝光台上在单一操作中形成。在衬底W在图案形成装置下被曝光时，例如在用于相对于图案形成装置定位晶片台WT的编码系统中的任何误差可被转化成在晶片上形成的延长图案的误差，并且在形成一组延长图案的情形下被转化成这些组中的误差。
在光刻设备的一个实施例中，在把图案辐射到衬底上的期间，衬底被移动，用定位装置(例如干涉计、基于编码器的或光敏二极管(CCD)的系统)测量衬底台的位置。
在一个实施例中，通过使用编码器/干涉计设定位置来控制衬底台。结果，在编码器栅格(特别是曝光编码器栅格)中的偏离以及不精确度可转化成如在衬底上产生的光栅的线的偏离。在图3中的放大和示意图中描述了线的这种偏离的一个实例。由于相对于图案形成装置移动衬底台，尤其是没有移动图案形成装置，在衬底上形成的延长图案将跟随在移动衬底台期间由位置编码误差引起的任何误差。
在一个实施例中，根据图9a通过照射在单一操作中形成双栅格线G22的延长图案M22。在另一实施例中，在两个步骤中形成所述双栅格线图案G22，其中，首先形成第一组的第一等距离栅格线，之后形成第二组的等距离栅格线，从而形成双栅格线延长图案G22。在图12中示出双延长图案的示意性细节。
在第一步骤中，形成延长图案90。在第二步骤中，可以在非常靠后的台上形成第二延长图案91。由于位置误差(重叠误差或缝合误差)，第二延长图案的栅格线被偏移。
G22是使用延长图案技术形成的缝合标记的一个实例。通过缝合两个延长图案，可连续测量曝光误差，使得各种内插不再被使用。通过彼此印刷两条线，这可被用于校准，并且通过将第二层缝合至已经包含延长图案的校准衬底上，这可被用作维护测试。
在一个实施例中，所述重叠图案(形成的第二延长图案)包括相同的等距离线。然而，由于重叠误差，形成根据G22的延长图案。在随后的检测方法中，第二图案相对于第一图案的偏移可被测量且之后被校正。
在另一个实施例中，使用根据在图9d中示出的实施例的图案形成装置35，使用包括所述线、多条线和/或栅格线的图像的图案形成装置形成包括至少一条线和特别地至少几条线以及优选地是栅格线的延长图案。如果图案形成装置35被重复使用，可出现透镜加热，并且由于所述透镜加热误差而形成在衬底上形成的延长图案，例如还示出与在图3的放大视图中示出的偏离相当量的偏离。
在本发明的范围内，对于任何应用，可将在辐射步骤中相关的任何参数引起的误差转化至形成在衬底上的延长图案上。相关参数的实例是：例如定位和相对定位等衬底台特性，以及例如透镜加热、掩模版加热和晶片加热等照射驱动的效果，剂量控制，在曝光期间的聚焦。使用根据任何实施例的延长图案能够被测量/校准的另外的相关参数是在曝光期间的衬底夹持。
在本发明的一个实施例中，任何图案可被应用用以把延长图案投影到衬底上且在衬底上形成延长图案(例如点等)。利用在基本上垂直于衬底移动方向的方向上间隔开的多个点，形成多条平行线的图案，这使得能够通过对准传感器实现高敏感度的检测，例如利用干涉测量检测原则或CCD照相技术。利用对准传感器使得能够执行利用光刻设备的已有的且准确的传感器的校准。替代地，检测所述线的位置((CCD)照相技术)或沿其长度的平行线的其它位置感测装置可被应用。
在一个实施例中，使用例如根据上述的任何实施例的设定图案形成装置的组合，形成具有根据预定参数群组形成的预定延长图案群组的参考衬底。这样的衬底可被用于校准光刻设备。
在另一个实施例中，在形成另一延长图案的后续步骤中可曝光参考衬底。另外的延长图案可被形成在参考衬底上，在后续的检测方法和/或校准方法中，例如重叠误差可被检测和被校正。
根据一个实施例的延长图案在第一方向上延长且可包括两条或更多条栅格线，但单个线可以是延长图案，也在本发明范围内。衬底可包括多个延长图案。另外，所述一条或更多条线可具有变化的宽度和/或在垂直于第一方向的第二方向上可具有主动产生的偏离。形成在衬底上的结构是延长图案，如果它包括大致在第一方向上延长的至少一条线，其具有至少是所述线的横截面长度的35倍的长度、在另一个实施例中至少是100倍，在还一个实施例中至少是200倍。
在一个实施例中，通过照射具有点的图案形成装置和在第一方向上移动衬底台WT，形成延长图案。
在一个实施例中，在衬底上的延长图案在第一方向上具有接近在所述位置处的衬底宽度的长度。
在一个实施例中，参考衬底W包括在不同方向上延长的且在衬底W的更大部分上延长的至少两个延长图案。
在选择具有大约8微米或0.5毫米的间距的光栅时，可获得在校准时间和校准数据密度之间的实际的平衡，虽然依赖于衬底尺寸、校准速度、所需精度等等其它间距也同样是合适的。
形成特定目的图案
在一个实施例中，延长图案用于获得校准地图，优选地用于获得光刻设备的特定非XY特性(例如z栅格校准)的两维校准地图。非XY特性是相关于光刻设备的另一方面的特性，而不是例如X和Y坐标以及Rz定位等主要位置特性。非XY特性的一个实例次要位置特性，例如Z坐标定位。
在一个实施例中，根据用于形成延长图案的方法形成特定延长图案，以允许获得用于所需特性的这样的校准地图。使用特定步骤形成特定延长图案，以允许测量所需特性。特定步骤可以是用于形成延长图案的所述方法中的附加步骤，例如在曝光期间加入楔形件，或用于形成延长图案的特定图案，这将在下文中详细说明。在一些实施例中，与相对于“常规”延长图案的测量步骤类似的测量步骤允许测量特定参数。
在一个实施例中，特定测量工具被用于检测与所需特性相关的参数。在两个实施例中，可使用根据下文揭示的任何步骤的特征的实施例或组合形成允许检测特定非XY特性的延长图案。特定特性可以是例如Z或Rx或Ry等聚焦参数。
在一个实施例中，形成的延长图案可包括焦点标记特性，其将允许单一曝光聚焦方法(single shot focal method)。在US专利申请号60/996,506中单一曝光聚焦方法是已知的，通过参考将所述文件全部内容包含在本文中。
在一个实施例中，在图13a所示出的，延长图案119包括主线120和几个邻近的细线121。在特定延长图案的该实施例中，主线120和细线121在第一方向x110上延长且使用适合的图案形成装置形成，同时在照射期间移动衬底台。所述特定延长图案可在衬底的更大部分上延长。使用所揭示的任何方法或其等同物形成所述特定延长图案。
所述细线121具有比主线小的宽度，所述宽度大致在第二方向(在此处是y₁₁₀)上延长。在一个实施例中，所述主线120具有在5微米量级上的宽度L120，特别地是5.8微米，而所述细线121具有在20至1000纳米量级上的宽度，在一个实施例中是40至600纳米，在特定实施例中是50至400纳米，特别地是0.2微米。细线的数目是4至30，在一个实施例中是10至20，特别地是18。主线和一个或更多邻近的细线的组合应被称作为聚焦标记单元。在一个实施例中，聚焦标记单元包括7条主线120。在一个实施例中，主线和细线的单元在一个图案中被形成至彼此靠近的10至30倍，特别地是17倍。
延长图案可包括两个或更多个邻近的聚焦标记单元。所述聚焦标记单元在第一方向(在曝光期间是衬底台移动的方向)上延长。所述聚焦标记单元可沿所述第一方向在更大长度上延长，例如至少是聚焦标记单元的宽度的40倍，在一个实施例至少是聚焦标记单元的宽度的80倍。
包括几条主线和每条主线对应的几条细线的聚焦标记单元可具有在5至50微米量级上的宽度L119。在所形成的特定延长图案中，所述宽度在第二方向上延长。在一个实施例中，延长图案包括沿第二方向(大致垂直于延长图案的第一方向的方向)以相互相等的距离彼此平行且靠近的几个聚焦标记单元。在根据图13a的实施例中，在第二方向上的单元之间的相互距离L119可以是10-15微米，优选地约15-20微米。
在曝光期间，主线120基本上独立于焦点形成，类似于现有技术中使用的已知标记。其尺寸相对于光刻设备的分辨率很大的主线120是标准对准结构的一个实例。
然而，所述细线121是聚焦敏感标记的实例，所述聚焦敏感标记在曝光期间依赖于曝光的焦点形成。如果所述曝光是离焦的，那么如果能够实现也只是部分地形成细线121。所述细线可具有在光刻设备的所需分辨率量级上的宽度。
较细的线将对焦点更加敏感。聚焦越好，将形成更多细线。形成的细线的宽度是对在曝光期间局部聚焦的指示。在一个实施例中，一群组不同宽度的细线将允许在后续测量步骤中获得与局部聚焦相关的参数。
在一个实施例中，细线121包括具有不同线宽的一群组线。在一个实施例中，在这组线中邻近的细线以具有增加或减少的线宽的顺序被彼此靠近地定位。在减少线宽的情况下，细线121变得对焦点更加敏感。例如通过测量衍射特性，所述聚焦敏感度是可测量的，这将在下文中详细描述。
包括具有在第一方向上延长且在第二方向上被彼此靠近地定位的线的几个聚焦标记单元的延长图案将在第二方向上导致衍射图案，其中，衍射图案的最大强度的位置将依赖于局部聚焦，尤其是形成的细线。衍射特性可被测量且用于产生校准地图。
因此，可使用具有适合的点的图案形成装置形成聚焦标记单元，其中所述衬底在第一方向上被移动，所述点在第二方向上被彼此邻近形成。
在本实施例中，所述图案形成装置可包括聚焦标记单元的集合，其中在根据图13a的实施例中，在图案形成装置中的每个聚焦标记单元包括一个主点和几个细点，所述点在第二方向上被彼此邻近定位。其它聚焦标记单元也是可能的。所述细点可以是不同尺寸的点，特别是在第二方向上具有不同宽度。在曝光和随后在第一方向上移动衬底台的期间，所述点将照射在第一方向上延长、形成聚焦敏感的延长图案的图案。
在图15中示出用于形成单个聚焦标记单元的图案形成装置的一个实例。示出图案形成装置150具有在照射和类似地沿第一方向(在图15中用x150表示的)移动衬底台WT期间分别形成主线120和细线121的点151和152。主点151具有用于形成具有所需宽度的主线120的宽度156。点152具有用于形成具有较小宽度的所需细线的在第二方向上延长的宽度。
细点153具有比细点154更宽的宽度。虽然示出4个细点152，但是清楚地，更多的点也是可以的。
在一个实施例中，细点152和尤其是细点154相比于第二方向更多地在第一方向x150上延长，在曝光期间允许衬底的照射更长。由于在第一方向上的长度比在第二方向上的长度长，衬底的相关部分将被曝光更长时间。这可促进所述细微结构的形成。
根据图13a的延长图案的所述实施例是包括单一聚焦敏感光栅的聚焦敏感的延长图案的实例。这样的单一光栅还可用于在特定的测量工具(例如散射测量系统)中的读出。允许聚焦测量和后续校准的、根据用于形成延长图案的方法应用于衬底的单个聚焦敏感光栅的由熟练技术人员已知的另外实施例在本发明的范围内。
聚焦敏感的延长图案的另一实例是包括具有宽线、与诸如FOCAL标记(部分中断线，参见图13d、左手侧)等细线结合的标记的图案，或包括PreFoc/LVT标记的图案。PreFoc/LVT标记可以是由在图案形成装置上的标记的顶部上的楔形件产生的非远心光照射的、用于在图案形成装置中的延长图案点的标准对准标记。在图13d的右手侧示出PreFoc/LVT标记的图案。如上所述的图案形成装置可以以类似方式使用，形成延长标记。由于所述楔形件，延长图案将是聚焦敏感的。形成的聚焦敏感的延长图案可具有负或正的敏感度。
在图13d中示出LVT标记和简单的FOCAL标记的实例。在所述左手侧示出包括由宽线和细线形成的多群组聚焦标记单元的FOCAL标记。在圆圈标记的部分中详细示出两个聚焦标记单元。所述第一方向在所述线的方向上延长(在图中从左至右)。
使用具有合适图案的图案形成装置且移动衬底、同时曝光衬底，这可用于形成延长的聚焦敏感图案，其中聚焦敏感导致XY位移。由于“差”的聚焦，在图案形成装置中使用点或另一类似形状形成的延长图案将示出位移。
在一个实施例中，聚焦敏感的延长图案沿两个大致垂直的方向形成在衬底上。这允许获得Z校准以及Rx和Ry校准。
在一个实施例中，图案形成装置的聚焦敏感曝光导致在第一方向上延长且在第二方向上具有聚焦敏感位移的延长图案。优选地，聚焦敏感位移仅在第二方向上。然而，这并不是必需的。
在一个实施例中，聚焦敏感的延长图案被形成与标准的延长图案结合。在一个实施例中，在沿第一方向相同地移动衬底台的期间，在单一的操作中形成不同的延长图案。图14a示意性示出具有标准对准延长图案130和聚焦敏感的延长图案131的延长图案。
由于曝光期间的误差组合，在衬底上形成的聚焦敏感延长图案131被定位。类似于“常规”的延长图案130，聚焦敏感的延长图案大致沿第一方向x130延长，且由于栅格误差或其他原因在第二方向y₁₃₀上示出位移。另外，由于聚焦误差，在第二方向y₁₃₀上至少部分地位移聚焦敏感的延长图案131。由于高度变化(用于衬底台的在xyz坐标系统中的z方向)，所述聚焦敏感的延长图案将示出另外的位移。相对于“常规”延长图案130可测量另外的位移，且可滤除所述另外的位移，导致高度变化的校准地图和曝光校准。
图14b示意性示出包括两个聚焦敏感的延长图案132和133的延长图案，其中，所述延长图案132具有负的聚焦敏感度，图案133具有正的敏感度。所述两个图案优选地在单一的操作中形成。任何聚焦误差将被示出，是相对于相邻延长图案之间的中间线镜面对称的，同时XY编码器误差导致在两个延长图案上的类似偏移。
可以类似于图3中的实施例、在衬底的表面上在至少两个方向上形成聚焦敏感的延长图案。这将允许获得用于衬底的聚焦校准的两维地图。
重复形成延长图案
在用于校准的方法的一个实施例中，所述方法包括在后续的运转中形成多个延长的图案。延长图案被形成几次。在一个实施例中，同一延长图案被形成多次。使用具有类似布置的图案形成装置形成相同的延长图案。重复使用图案形成装置中的点的类似群组。
在另一实施例中，特定目的的延长图案在所述方法的后续步骤中被重复形成。这将允许获得用于多个延长图案中每个延长图案的测量结果且将允许重复校准，尤其是对校准结果进行平均以获得更好的结果。
在另一个实施例中，在略微不同的环境下执行用于形成延长图案的重复步骤，尤其是在设置不同的光刻设备的情况下。可使用光刻设备的不同设置参数，同时形成类似的延长图案。优选地，使用同一图案形成装置在不同的设置参数下重复同一延长图案。在一个实施例中，几个(例如十个)延长图案被彼此邻近形成。
可在不同的Z设置参数下形成所述形成的延长图案。可使用光刻设备的设置模块对衬底台的高度参数进行调节，使得在曝光期间衬底台WT被设置在不同高度上且之后在曝光期间移动衬底台。这允许形成在不同设置参数下形成的延长图案且允许获得对应参数的更加特定的校准。
优选地，重复形成特定目的的延长图案与将利用特定目的的延长图案而被校准的参数的设置变化相结合。通过在延长图案的不同曝光期间改变Z，在不同的Z设置条件下形成这些延长图案，这些延长图案将允许测量不同设置条件下的结果。例如形成LVT标记时，由于Z设置的变化所获得的LVT标记的延长图案的偏移将不同。这允许光刻设备的进一步地详细的设置调节/校准。
在一个实施例中，使用用于在不同设置下不同位置处形成延长图案的这些重复步骤形成的延长图案可被当作校准场。另外，在不同设置下形成的这些延长图案允许获得在读出和将被校准的参数之间的改善的关系，在一个特定实施例中是在水平偏移和Z，Rx和Ry参数之间。
在衬底台上的延长图案
在一个实施例中，将延长图案形成且定位在衬底台上。这允许直接检测延长图案的特性，并且因此允许直接检测衬底台WT的特性。所述延长图案可被形成在衬底上，所述衬底被定位在用于支撑衬底的支撑装置的外侧的衬底台上。所述衬底(台)W(T)包括作为参考标记的延长图案。
使用上述的任何技术在衬底台上形成(形成了)延长图案。
在一个实施例中，在其操作设备上安装光刻设备之后，在一个操作中形成在衬底台上的延长图案。可将延长图案用于操作期间的维护。可将延长图案用于原位校准，尤其是位置校准。
根据上述的任何方法形成的在衬底或衬底台上的延长图案在检测方法的实施例中被沿延长图案的第一方向扫描。在扫描之前，用于改善所述扫描的扫描辅助步骤可被执行且现在将被描述。
曝光调制
在一个实施例中，延长图案基本上沿第一方向形成在衬底上。所述延长图案可形成为具有调制。所述图案基本上在第一方向上延长，调制施加在第二方向上。应用已知的调制至图案可用于降低噪音。应用已知和预定的信号至衬底台还可降低在测量信号中的噪音。因为所述调制是已知的，所以它可从所述信号中被移除。在一个实施例中，在延长图案的形成过程中提供在第二方向上的往复移动。
通过沿第一方向移动衬底在衬底上形成延长图案，其可大致平行于长行程或短行程模块的移动方向或大致平行于整个晶片台坐标系统的轴线。在另一个实施例中，通过在垂直于第一方向的第二方向上同时移动衬底台，同时把调制施加至延长图案上。在第二方向上的所述移动可以是操作第二组短行程和长行程模块的结果。
在一个实施例中，调制可以是规则的图案(例如正弦波形图案)。调制可具有延长图案的栅格线之间的距离的(优选至少是)0.5倍的振幅。在一个实施例中，调制具有更大的振幅。所述调制具有在第一方向上延长的波长，其波长优选地比栅格线图案的尺寸的10倍大。
在一个实施例中，通过操作仅移动衬底台的短行程模块提供在第二方向上的调制。
因为已知的调制被施加在延长图案上，所以在延长图案的后续测量中，所述调制可在测量信号中，之后可被校正，使得噪音减小。
另外，对曝光调制的另一实例的描述参考图9d的上述描述。
形成辅助元件
另外，为了在衬底上形成延长图案，通过使用已知的任何技术可在衬底上形成对准标记。在一个实施例中，在形成延长图案之前，在衬底上设置对准标记。
对准标记(至少是2个、优选地至少是10个)形成在衬底上，且使得相对于零位置在特定位置上对准衬底。对准衬底是已知方法且在衬底上使用形成的对准标记。从对准位置，可以将延长图案辐射并形成在衬底上已知的位置处。在所述方法的后续步骤中，被延长标记相对于对准标记的相对位置是已知的，且可被用于定位延长图案。
在一个实施例中，延长图案和对准标记在单一操作中形成在光刻设备的曝光侧处。在一个实施例中，对准标记和延长图案在单一图像曝光步骤中形成在衬底上。延长图案和对准标记都在单一步骤中被形成。在对准标记中的任何位置编码误差将在对准标记中出现且类似地出现在延长图案中。
在还一实施例中，通过移动衬底台至各自的位置上把对准标记和延长图案投影到衬底上。延长图案的定位仅是相对于对准标记的相对定位。实际上，延长图案形成在相对于对准标记的未限定位置处。这允许在单一步骤中一起形成延长图案和对准标记。位置误差的任何校正在后续检测步骤和/或校准步骤中被检测和/或测量和/或校正。
在一个实施例中，至少两个或更多标记靠近延长图案的开始位置和结束位置形成。这些标记将被称为延长图案对准标记。在延长图案本身的任何特性被测量之前，这些标记可用于对准形成在衬底上的延长图案。所述标记被定位平行于延长图案定位。熟练技术人员将能够提供用于对准光刻设备和被保持在衬底台上的衬底上形成的延长图案的不同技术。
在一个实施例中，延长图案对准标记被沿衬底上的延长图案定位在一侧或两侧上。在一个实施例中，延长图案对准标记被直接形成与延长图案成一直线。在图6中示出这样的位置。
图6示出延长图案103的端截面，其中，标记104形成在衬底上作为延长图案对准标记。在粗衬底对准步骤中，光刻设备的对准装置可在延长图案103的两端处测量标记104的位置，并且对准衬底以沿第一方向102扫描延长图案。
在一个实施例中，延长图案对准标记靠近端截面定位在靠近如图7中示出的延长图案的延长中心线的位置处。优选地，零标记111用作延长图案对准标记。使用对准测量在延长图案110的两端扫描两个延长图案对准标记111，获得两个位置。在所述位置之间的“直”线112可表示延长图案10的中心线。
在一个实施例中，多个零标记形成在靠近延长图案的晶片上。在一个实施例中，各群组两个或更多标记被形成以表示延长图案的位置或另一特性。在一个实施例中，延长图案对准标记表示延长图案的偏心位置。在一个实施例中，偏心位置对应于如之后将在下文中更加详细地说明的根据本发明实施例的用于执行侧翼扫描(flank scan)的靠近峰值零点交叉的两个中的一个位置。
预测量步骤(对准)
在一个实施例中，用于检测延长图案的特性的方法包括首先对准衬底和延长图案。对准包括至少找出延长图案和对准传感器的合适的位置，用于沿第一方向执行测量。所述衬底可设置有辅助元件(例如标记)，用于帮助确定延长图案和/或衬底台相对于传感器在第一和/或第二方向上的相对位置。
在一个实施例中，可以先将所述台移动至“零”位置并后续执行台对准和/或整个衬底对准，然后再检测/测量形成在衬底上的延长图案的特性。在一个实施例中，粗晶片对准步骤用于捕获所述衬底。在粗晶片对准后，衬底栅格被足够精确地知道以预测精晶片对准的所有标记位置。如果衬底以低精度从装载工作站装载到衬底台上，则这样的对准是尤其有利的。这样，直至装载的所有步骤能够以相对低的精度(以高速和/或低成本)进行。在精晶片对准步骤过程中，标记被测量用于以高精度确定延长图案的方向/位置。确定第一方向用于产生坐标系统，这样衬底台沿坐标系统的轴线中的一个轴线的移动对应于延长图案的第一方向。
衬底台WT和衬底的旋转可用于找出延长图案的第一方向。
在一个实施例中，为辅助标记(例如延长图案对准标记)扫描衬底。在一个实施例中，零标记被定位在延长图案的两端上的延长中心线位置处，并且其位置在晶片的快速扫描期间被收集，尤其是在光刻设备的测量侧上。零标记的位置可示出/提供关于延长图案的特性、位置、和方向的很多信息。在根据本发明的方法的一个实施例中在后续步骤中收集和处理所述信息。
延长图案对准标记可提供延长图案的中心线的位置或偏心位置。所述标记可表示在延长图案中的调制的特性，例如关于调制的波长或振幅的信息。
在本发明的一个实施例中，延长图案的预扫描或对准扫描在第二方向上执行。该预扫描用于确定延长图案在第二方向上的位置。与在第一方向上不同位置处的第二预扫描的组合用于以提高的精度确定第一方向。
预扫描涉及延长图案在第二方向上的物理参数。在一个实施例中，通过沿有意包括预期的第一和第二方向上的分量的方向移动来检测参数。这样是有益的，因为相对于预期的第一方向以相对大的角度进行的扫描将确保延长图案的位置能够仅通过一次扫描就在第一和第二方向中被找出。因为仅需要一次扫描，因此这是一种时间相对有效的方法。
在该预扫描中以及实际的测量扫描中(诸如侧翼扫描中)，被检测的特性(强度)可以被测量，因为被延长的图案包括朝向对准传感器突出的一群组栅格线。在一个实施例中，对准传感器是基于衍射型的，而格栅线能够被看作是光栅。
侧翼扫描定位
根据本发明实施例的方法涉及使用光刻设备的对准传感器检测延长图案的特性。在一个实施例中，在第一方向上延长的延长图案的特性被沿延长图案的第一方向测量。为了沿第一方向进行测量，所述衬底台被沿第一方向移动，从而改变对准传感器和延长图案的相对位置。
在一个实施例中，所述测量的特性(例如衍射辐射的强度)直接涉及延长图案的物理特性，尤其涉及在第二方向上的延长图案的物理特性。所述方法允许测量主要与沿延长图案在第一方向上的位置相关联的延长图案的物理特性。
在衬底上形成的延长图案的任何实施例的扫描包括沿延长图案的第一方向的特性检测。沿定位在传感器和延长图案的第二方向上相对位置中的参考位置处的大致直的线执行所述扫描。在图4中，示出这种线的实例，并且用Y_s表示第二方向上的参考位置。所述位置可以参考形成在对准传感器中的照相机图像的中心点。
作为进一步的预测量步骤，延长图案定位成使得获得对准传感器的所需输出，其对应于基本上到达平行线中心或者近峰值零点交叉ZC1和ZC2的对准传感器的测量束，这在下文中被详细描述。
在一个实施例中，首先，衬底被定位，使得对准传感器的测量束根据例如图3与衬底或衬底台上形成的延长图案(平行栅格线)相互作用，也就是：图案的衍射特性被使用，并且优选被测量。这可通过在第二方向(如图4示意性地示出的，优选地垂直于第一方向)上移动衬底(台)而被执行。第二方向可大致平行于第二长行程和短行程模块，用于相对于光刻设备的掩模版和/或主框架移动衬底台。
优选地，通过在第二方向上移动衬底台或至少在第二方向上具有分量的移动来执行对准扫描。同时，在一个实施例中，位置编码器或干涉计设置以将获得的衍射图案关联至衬底/衬底台上的位置。
在一个实施例中，衬底包括沿第一方向延伸并且位于第二方向上不同位置处的多个延长图案。在一个实施例中，这些延长图案被平行地形成。在第二方向上的单一行程中，可获得这些延长图案的衍射图案。以这种方式，对于这些延长图案可更加快速地执行在第二方向上的对准数据扫描。
在图5a中描述沿第二方向，即垂直于延长图案的方向的对准传感器输出信号(即，沿图4中的y方向的传感器信号)的响应曲线。如在图5a所见，可获得峰值最大输出信号，这在对准传感器与平行线的中心对准时发生。从所述中心朝所述平行线的外部边缘移动，获得了由于干涉作用交替地提供最大峰点输出信号和最小峰点输出信号的空间周期性图案。
图5a所示的实例示出对于仅有几个栅格线的栅格图案的响应。在一个实施例中，使用具有多于10条栅格线的被延长标记。在该实施例中，周期结构将示出更小的阻尼且将具有更稳定的峰值。在发现最大峰值不相关时这是有益的。
在一个有利的实施例中，检测方法记录沿延长图案的第一方向的物理特性，其是沿第二方向的物理参数的结果。在该实例中，沿第一方向记录的特性可以是由沿第二方向的延长图案的衍射特性引起的强度。因为在强度对y位置(第二方向)的导数在侧翼(flank)处最高，因此在第二方向上强度廓线的侧翼(the flanks of the intensity profile)处衍射特性最敏感(最大斜率＝最大敏感度)。进一步地，假定所测量的强度被预处理，使得最小峰点强度被寄存为负峰值，而最大峰点强度被寄存为正峰值，由此，强度廓线的侧翼包括零点交叉(图5a)。邻近最大峰点输出的位置在近峰值零点交叉ZC1和ZC2处衍射特性尤其敏感。这是因为在最大峰点输出的位置处，最大数量的平行线对峰点处的强度有贡献，给出峰值，而在交叉处的零值显然保持相同。峰点和零点交叉之间的距离是恒定的。
根据一个实施例，先沿垂直于所述线的方向尽可能靠近近峰值零点交叉ZC1和ZC2中的任一个地定位衬底，从而用作参考位置，然后进行测量。从而，可获得在垂直所述线的方向上的最大敏感度，因为响应曲线的斜度在所述点处可能是最大的。由于编码器误差，在形成的延长图案中的任何误差(例如在图2中示出的在第二方向上的延长图案的偏离)在所述位置处可以以最大精度被测量。在下文中，由近峰值响应零点交叉位置形成的在第二方向Y_s上的扫描位置将被称为“侧翼扫描”位置。
在包括多于七条栅格线的延长图案的实施例(例如，根据图6的实施例)中，将获得类似于图5b的预扫描结果。在此处，衍射图案的峰值的阻尼是不可见的。在此处，示出的任何零点交叉ZC10、ZC11、ZC12和ZC13可被当作第二方向上的参考位置，用于后续在第一方向上沿延长图案执行测量。如果执行第二预扫描/侧翼扫描，应在/靠近具有相反斜度的零点交叉处执行第二扫描。可能的结合的实例是ZC10和ZC11以及ZC10和ZC13。
在另一个实施例中，第二方向上的扫描提供相对于自动增益控制设置的数据。这些设置可以被保存并且用于信号控制。在该实施例中，延长图案在第二方向上被扫描。在扫描期间，对准传感器将输出与被测量强度相对应的电信号。该电信号用于确定将在随后实施的沿第一方向的实际测量扫描的期间在对准传感器中的放大器的增益。该增益被确定使得信号在最大强度处不削减(clip)，在强度处于其最小(零)和最大敏感度时给出最大信噪比。在可选实施例中，通过在基准点上进行扫描确定增益。基准点包括基准标记。基准点和基准标记被制成使得最大和最小强度分别比随后实施的沿第一方向的实际测量扫描期间所预期的强度大和小。所述增益被确定使得在最大强度处，信号不削减，给出最大信噪比以及最大敏感度。
为了构造强度与位置信号的对应曲线，对准传感器测量的对准束的强度和衬底台的位置被精确地在同一时间采样。由触发事件执行位置和强度采样之间的同步。在一个实施例中，光刻曝光设备的量测装置包括接受同步信号的对准工具和来自同步驱动装置的扫描状态信号。在扫描期间，测量扫描强度样本，并且位置样本是从定位系统接收的。强度样本和定位样本应该结合。为了减少加速过调量的影响，在开始位置/光采样之前插入时间延迟。所述延迟表示为“Vc_设置”或恒定速度设置。
在基于衍射级使用对准传感器的一个实施例中，对于最高级(例如第7级)最大化峰值-峰值信号，以进一步提高精度。在一个实施例中，对于每个检测级，最大化峰值-峰值信号。这使得所述台对台定位更加敏感。
在一个实施例中，在沿第一方向每次检测延长图案之前执行自动增益设置。这允许对沿第一方向的每一扫描进行增益设置校正。
在一个实施例中，延长图案包含许多图案，使得整个群组的延长图案将适应于对准传感器(例如在CCD传感器中)的数值孔径。然后，图案的图像将导致周期(正弦)信号。然后，能够在沿第二方向扫描的同时，实施周期(正弦)拟合。
在一个实施例中，一个或多个延长图案同时被读出。这使得校准能够更新和保持特征。这些标记应配合在对准系统的数值孔径内。
沿延长图案测量
在一个实施例中，在预扫描(例如第一对准和/或对准数据扫描)之后，延长图案被大致沿延长图案的线的方向扫描，也就是大致沿第一方向(根据使用图4进行描述的实施例的x方向)。在一个实施例中，衬底台沿x方向被移动。从而，例如在图3的放大视图以及图4的放大视图中描述的平行线的任何偏离将导致对准传感器的输出信号的变化(当对准束变化时，根据图5a中中心峰值处的箭头)。现在，对准传感器的输出信号提供沿平行线的连续信号，提供了关于沿垂直于它的方向所述平行线之间的任何偏离的信息。可在编码器光栅(例如编码器目标)的误差中发现所述线的这些偏离的原因。所述编码器台位置测量系统的校准可使用对准传感器输出信号来执行，将在本文稍后进行说明。
另外，通过利用多个延长图案(例如图3中描述的光栅)，获得了在相对短的相互距离上的多个测量，其可减小在试图根据传统缝合方法在相互更远的校准点之间插入时将会获得的内插误差。通过沿所述光栅对于多个延长图案实施所述校准技术，由此对于衬底台的多个位置可执行所述校准，且所述校准可通过利用光栅的两个方向在x和y方向上被执行。
在一个实施例中，延长图案沿第一方向的扫描包括使用长行程和短行程模块中的一个移动衬底台，以及沿第二方向锁定长行程和短行程模块中的另一个。
在一个实施例中，衬底台被沿第二方向y定位在扫描位置处，且使用第一长行程和短行程模块将衬底台移动至超过形成在晶片上的延长图案的位置处。
对于沿第一方向扫描延长图案，衬底台从其开始位置沿第一方向被加速，在一个实施例中，衬底台到达在第一方向上的稳定扫描速度，同时保持第二坐标在所述锁定位置处。在第一方向上的扫描速度优选地大于100mm/s，优选地大于200mm/s。在使用长行程模块的近最大速度的实施例中，可获得大于250mm/s和290mm/s的速度。这将允许在第一方向扫描延长图案，所述延长图案在大约1秒钟内被形成在衬底的更大部分上(例如300mm)。在之前的布置中，具有类似长度的标记线将由间距为1mm的300个标记组成，且仅扫描移动部分将会花费至少15秒钟。这是因为每个标记将分别被扫描，每次需要在测量开始之前衬底台的速度稳定。在扫描之间，衬底台将步进至用于下一个测量扫描的起始位置。在步进和扫描之间的缝合会耗费宝贵的时间。获得了大约90％的时间节约。
在不连续的延长图案(即，例如线由几个分离的特征构成的延长图案)的实施例中，可以以不稳定的速度检测。另外，如果所述不连续的延长图案通过如上面描述的实施例指出地使用变化动力学特性形成，这些不同的动力学特性在扫描不连续的延长图案时是可检测的。
尽管以稳定的速度在第一方向上移动衬底台，然而，在一个实施例中，使用对准传感器收集数据，导致相对于延长图案的衍射特性沿第一方向的强度数据扫描，优选地衍射级的强度。
在一个实施例中，在沿延长图案的一个扫描中，测量多个衍射级，优选地第五和第七衍射级。相对于单个扫描中的多个级获得数据允许测量结果的内插，在一些实施例中可实现噪音的减小。衍射级相对于衬底反射率(诸如晶片反射率)表现相同。随着衬底反射率增加，所述级的强度也增加。
在到达延长图案在第一方向上的端截面之后，减速衬底台。所获得的数据保存在光刻曝光设备的寄存器中。在一个实施例中，所获得的数据被预处理，以便为了进一步处理准备数据。预处理可以包括从强度中减去恒定值(使得最小峰点强度被表示为负强度)。
对准信号依赖于在对准传感器的光学模块下的标记的空间位置。沿非常直的延长图案的第一方向进行的扫描导致直流信号。
如果被延长标记在扫描时被轻微旋转，那么出现正弦曲线信号。希望沿第二方向在位置Y_s，ZC1(对应图10中的线80)处实施侧翼扫描的第一扫描。由于这是在强度廓线的侧翼处，因此也可以称为侧翼扫描。相反的扫描应在Y_s，ZC2处进行(对应图10中的线81)，这显然也称为侧翼扫描。如果由于在任何预测量步骤中的未对准使延长标记发生旋转，则由于在第二方向Y(对应线82)上的衍射特性导致出现正弦曲线信号。
对准对直接在信号斜度上的位置噪音敏感。这由下述事实引起：相对于所述位置的偏离在信号斜度上处于最大。位置上的任何小的偏离导致强度信号的最大偏离。
另一方面，在信号对准的峰值处对位置噪音不敏感，因为相对于位置的偏离是零。由激光引起的信号强度的任何变化现在成为主导的。在一个实施例中，所述检测方法包括在靠近所述峰值(在图10中用Y_s，peak表示的)的相对第二位置处沿第一方向检测延长图案的特性。在所获得的信号中，激光噪音是主导的，所述信号可被用于在另外的第二位置处减少信号中的可能的噪音。
如所说明的，通过在空间强度廓线的斜度上测量并且沿至少35mm、至少45mm、至少90mm、至少190mm、至少290mm、或至少440mm长的延长图案的光栅移动，在最大敏感度处可测量作为衬底台WT位置的函数的强度变化。在侧翼扫描过程中所测量的强度包括有噪音分量，其中所述延长图案在相对位置Y_s，ZC1处被扫描。本发明的实施例包括降低在沿第一方向的延长图案的扫描中的噪音。
从另一近峰值响应零点交叉开始可重复所述测量：从而获得沿相同平行线的两个测量，这允许估计所观察到的衬底表面的反射变化的任何差别，从而所述两个测量允许考虑衬底表面的反射率的这种波动。如图5a示出，衍射信号的斜度具有不同符号。如果由于在衬底上形成延长图案期间产生的误差而使所述延长图案变形，例如图4中示意性示出的，那么靠近Y_s，ZC1和Y_s，ZC2位置的栅格误差将导致具有相反变化的信号。在绝对尺度上，所述变化是类似的，然而符号不同(正、负)。
在侧翼扫描的另一个实施例中，使用两个大致平行的延长图案148、149(图11)。在第一预扫描之后，位置A建立为两个大致平行的延长图案的第一延长图案148的零点交叉的位置。从位置A(在示出的x-y坐标系统中的y方向上的坐标)，执行沿所述第一延长图案148的第一方向在x方向上的扫描。所述光刻设备被控制使得从A相对于对准传感器在平行于所述延长图案的方向上移动衬底台WT。虽然首先所检测的特性是接近零的信号(在它是零点交叉时)，由于在第二方向上的延长图案的偏离，所述信号在衬底台和衬底在第一方向上被移动时将变化。
通过从A沿方向x移动，最终整个延长图案被扫描，到达位置B。位置B(再次其特点是其坐标在y方向上)不需要是零点交叉，因为所述延长图案在正好该位置上具有偏离。在一个实施例中，所述测量斑点在第二方向上被移动的距离等于栅格尺寸。然而，根据图11的实施例是不同的。
所述衬底台WT从B被移动，使得可以在第二方向上扫描第二延长图案149、执行预扫描，以便发现零点交叉(在图11中用C表示)。所述对准传感器被设置以从C在x方向上沿所述延长图案149朝向D扫描延长图案149。
所述衬底台被再次从D移动，在一个实施例中，另一个预扫描被执行以发现与A不同的零点交叉，在此处A*。之后从A*至B*在与延长图案148的第一扫描的方向完全相同的方向上执行扫描。之后，在朝D*的方向上的延长图案149上执行在不同零点交叉C*处的第二扫描。
根据图11的所述方法将导致两个侧翼扫描数据群组，其将允许分离开反射率和衍射强度。
来回扫描标记可降低由衬底台的移动引起的噪音、激光噪音、与控制相关的噪音以及温度。
在一个实施例中，检测延长图案的检测方法包括检测衍射特性，优选地测量衍射信号的多个级。用于检测延长图案的特性的量测装置包括工具(例如对准传感器)，其可被设置且构建以测量和分离多个级(例如在衍射响应信号中的第五和第七级信号)。在单一扫描中，可获得由栅格线形成的延长图案的衍射特性引起的多个信号。
在一个实施例中，沿第一方向的延长图案的下一个扫描包括从Y_s，ZC1至_Ys，ZC2的重新定位(例如在8微米的对准结构的情况下为8微米)和进行返回运动，同时测量延长图案的两个信号的强度廓线(例如为200mm或更长)。所述重新定位导致在第二方向上的扫描期间获得的衍射信号的另一近峰值零点交叉处的位置上的扫描。
沿第一方向的延长图案的往回扫描产生两个信号S1和S2。信号S1和S2之和的一半可被表示为衬底反射率。从原始信号S1和S2中减去衬底反射率使得能够校正所述作用。可选地，信号S1和S2的差别可被表示为所述信号中的原始趋势的两倍，并且用于所述趋势的校正产生噪音项。
在一个实施例中，为了降低噪音，甚至是在一个扫描中的样本点可被平均成1mm的间距。全扫描可包括16000样本点跨度300mm(即，每毫米53样本点，在一些应用中跨度为450mm)。这可被用于以因子7降低噪音。
规范化也是降低噪音(激光噪音)的已知技术。在一个实施例中，频率变换、傅立叶变换可被用于标准化和降低噪音。
测量调制的延长图案
在一个实施例中，使用调制技术形成所述延长图案或使用被设置用在照射沿第二方向具有调制的延长图案的图案形成装置形成延长图案，如结合图9d讨论的。应用已知和预定的信号至衬底台，位置驱动器还可减小沿第一方向扫描所述延长图案的测量信号中的噪音。因为所述信号是已知，所以可从所述信号中将其移除。调制通过对准传感器将被测量的信号的优点在于在非零值被测量的大多数时间中信噪比增大。在峰值(图10中为Y_s，peak)处的测量的可选方案中，测量是不太敏感的。
在一个实施例中，在第一方向上具有大致延长形式的延长图案被形成在沿第二方向具有调制的衬底上。在一个实施例中，延长图案对准标记形成在衬底上，在形成调制的延长图案的平衡位置(用作参考位置)的延长中心线的不同位置处。这允许在预对准步骤中读出所述平衡位置。在另一实施例中，在第二方向上的多个扫描被执行以获得相对于平衡位置(作为参考位置)的数据。可以使用多个扫描，因为预先不知道调制的哪个阶段对应于第一方向上的哪个位置。因此，沿第一方向在不同位置处的沿第二方向的扫描能够用于确定和耦合调制阶段至第一方向上的位置。
在一个实施例中，所述延长图案包括没有调制的至少一个截面(例如接近延长图案的端截面的第一个10mm)，以允许获得所述平衡位置和从所述双零近峰值位置获得侧翼扫描位置，在第二方向上扫描所述延长图案时所述双零近峰值位置可从衍射数据中获得。
在一个实施例中，在第一方向上的延长图案包括具有预定调制幅值的多个截面。在一个实施例中，不同类型的调制沿第一方向在不同长度上延长。具有不同类型的调制或不同调制频率或幅值使得能够对应不同目的进行优化。
使用调制沿延长图案的第一方向测量
在用于测量延长图案的特性的检测方法和光刻设备的实施例中，调制是用于测量所述特性。所述延长图案可被形成而没有调制。
在检测方法中使用调制的实例包括在沿延长图案在第一方向上或/和使用衬底台的自然频率检测特性期间在y方向上的伺服控制调制。
在一个实施例中，所述衬底台在其自然频率上振动。有几种方法可以使用用于产生能量使衬底台进入到振动状态。衬底台WT和衬底W在它们的自然频率上振动将具有已知的频率和相对稳定的振幅。在一个实施例中，所述衬底台和衬底具有至少和优选地对于大部分包括在垂直于延长图案的第一方向的第二方向上的振动动作的振动。在移动衬底台和检测延长图案的特性期间，所述衬底和衬底台将以所述自然频率相对于对准传感器和位置传感装置IF(图1)移动。在后续步骤中，这种振动可从所述信号中分离且将导致降低噪音。可用所述位置传感装置(IF)检测衬底台WT的移动。所述测量的/确定的位置可被耦合至检测的特性。
图8(d)示出包括5条栅格线的延长图案50。它被形成在曝光侧且由于已示出的在定位中的编码误差而形成在第二方向(y)上的放大尺度的偏离。在测量侧上，例如对准传感器等量测装置被指向所述延长图案50，所述衬底台WT被相对于所述量测装置移动，如果没有位置误差发生，那么衬底台和衬底相对于所述工具根据线51被移动。如果衬底台和衬底在所述自然频率上振动，所述振动移动52被施加至所述线51上。所述接收的信号将由于具有振幅53的自然频率而在栅格线上来回移动，导致类似于(加以必要的变更)在图5中箭头53的末端之间移动的信号的检测信号。由于在延长图案中的偏离，这种信号将略微不同且这些信号可在后续校准中被校正。可从所述检测信号中分离所述自然频率。
使用根据本发明的所述方法，可获得8nm的精度。在用至少两个或更多个噪音降低方法(包括调制技术)的组合校正时，亚纳米精度是可获得的。
缝合标记测量
在一个实施例中，在第一层中产生第一群组栅格线，在第二层中产生第二群组栅格线。所述两群组栅格线是周期性的且在第二方向上具有相同的周期。所述第一群组和第二群组栅格线是交错的。这种缝合的延长图案的结合也被称作为缝合标记。在所述缝合误差是零的情况下(或在完全重叠的情况下)，所述第二群组栅格线被定位在第一群组栅格线之间，使得所述缝合标记是周期性的且周期是所述第一和第二群组的周期的一半。在这种情况下，第二群组栅格线中的栅格线与围绕它的第一群组栅格线中的邻近栅格线的距离相同。在缝合误差(或重叠误差)的情况下，例如由于在产生所述第一和第二群组栅格线的过程中发生偏离，所述第二群组栅格线在第二方向上发生位移。因此，所述第二群组栅格线中的栅格线和第一群组栅格线中的第一邻近栅格线之间的距离小于第二群组栅格线中的栅格线和第一群组栅格线中的第二邻近栅格线之间的距离。现在，所述缝合标记是周期性的且周期是第一群组栅格线或第二群组栅格线的周期，而不是所述周期的一半。
在所述实施例中，使用的对准传感器被设置以用对准辐射束辐射所述缝合标记，所述对准传感器能够测量由所述缝合标记衍射的对准辐射束的衍射级的强度。在零缝合误差(完全重叠)的情况下，仅产生整数衍射级(例如第一、第二、第三、第五、第七等)。由于衍射级相对于所述对准辐射束以不同角度被衍射，因此，可由它们的角度(或它们到对准辐射束的距离，并且因此它们在对准传感器的接收部分上的位置，这对熟练技术人员是清楚的)识别所述级。因为在缝合误差(重叠误差)的情况下，第二群组栅格线中的栅格线和第一群组栅格线中的两个邻近栅格线之间的距离不同，所以所述衍射辐射包括接近整数衍射级的分数衍射级例如{0.5、1.5、2.5、3.5…}。相对于第一整数衍射级它们是分数。与所述缝合标记的线之间的相等距离的偏置(缝合误差或重叠误差)越高，相对于所述整数衍射级的分数衍射级的强度越大。
在第一群组栅格线和第二群组栅格线在完全相同的方向上不是周期性的情况下，所述分数衍射级和整数衍射级之间的强度比在第一方向上是变化的。
通过使用能够测量对应于至少一个分数衍射级的强度和至少一个整数衍射级的强度的对准传感器，可确定缝合标记的线之间的间距，即第一群组栅格线和第二群组栅格线之间的重叠。这通过比较至少一个分数衍射级的强度和整数衍射级的强度来实现。
依赖于缝合误差或重叠误差，如在图12中示意性显示的延长图案的扫描(或根据图9b的延长图案G22的预扫描)导致探测包括这样的分数衍射级的衍射图案。
在一个实施例中，执行对准步骤，其中用缝合的延长图案的第二方向上的坐标推算出另一参考位置，该坐标类似于常规的(非缝合的)延长图案的侧翼扫描的第二坐标。再次，相对于缝合的延长图案在第二方向上进行的定位被选择，使得在第一方向上扫描时衍射图案的强度的实际测量敏感度是最大的。如上所说明的，接近零交叉处的敏感度可被最大化，例如在突出的栅格线的侧翼上。
所述实施例的一个优点是所述量测变得更加准确，因为通过在第一方向上移动而在一个扫描(探测步骤)中测量了两个延长图案。例如所述缝合的延长图案允许执行两个层的衬底对准步骤，而同时测量它们的相对行为。
同时测量两个层增加了所述两个层的读出的共同性。在单个的读出中，温度和振动是相等的。在重复的扫描中，温度变化，振动将导致在两个读出期间的不同的噪音贡献。在单个的扫描中，所述噪音贡献被共享。
具有第五级层(x/5宽的栅格线)和第七级层(x/7宽的栅格线)的延长图案，之后在晶片对准方法期间，对于所述两个层两个完整的晶片坐标系统被计算。然而，可由所述分数级测量所述两个层之间的相对差别，因为在分数级中的信息是两个层相对于彼此的相对行为的测量。
因为两个延长图案在同一整个晶片坐标中，因此，它们共享相同的栅格特征或反射镜特征。同时读出导致共享相同的栅格或反射镜位置，从而避免另外的误差。
为了在两个层上同时执行测量扫描，对于第七和第五级可选择“侧翼”。这两个层必须共享相同的整个晶片坐标系统。在第二方向上的初始的校准扫描中，可如上所指出地确定这样的位置。
控制移动所述衬底台
在一个实施例中，用于控制衬底台移动的伺服控制以及尤其是在光刻设备的测量期间具有在第一方向扫描延长图案的至少两个模式。在一个实施例中，所述模式中的一个被用于在第一方向上扫描所述延长图案。在一个实施例中，使用模式的组合。用于操作衬底台移动的模式从光刻术中广泛使用的校准技术中是已知的。
在一个实施例中，控制衬底台移动的同时，控制衬底台相对于参考物(例如栅格板)的位置。以这种方式，衬底台将跟随在参考物中的误差。这种模式被称为高带宽控制。图8b示意性示出在衬底台(图1中的WT)在高带宽控制下时的对准扫描。如果在高带宽控制下扫描所述延长图案，将被测量的信号是光强度的变化。在高带宽控制期间，依赖于测量栅格和曝光栅格获得表示光强度的信号。由于衬底台的定位中的误差(不是已知的)，具有延长标记的衬底台WT和衬底W可相对于量测装置(例如对准工具)移动偏离在第一(x)方向上的直线。
在一个实施例中，用于控制衬底台的移动的伺服控制不依赖于其测量位置。这样的控制设置可被称为在低带宽控制下。伺服控制被执行而没有测量位置的反馈。在低带宽控制下，通过在第一方向上扫描所述延长图案获得光强度信号，其信号仅依赖于曝光栅格。图4示意性示出在衬底台处于低带宽控制下时的对准扫描。如果延长图案在低带宽控制下被扫描，将被测量的信号是光强度变化。因为衬底台并且因此衬底和延长图案的位置没有用定位系统控制，因此仅使用所述行程模块控制衬底/延长图案的移动。在低带宽控制中，依据曝光栅格获得表示光强度的信号。
在一个实施例中，衬底台的伺服控制被设置以跟随沿所述延长图案检测的信号的斜度，尤其是如果形成具有调制的延长图案。在一个实施例中，使用来自对准传感器的反馈信号控制移动衬底台的伺服控制。在扫描时，用对准传感器测量的信号被保持恒定。在一个实施例中，表示在传感器中感测的光强度的、在对准传感器中接收的信号的导数被计算。微分信号的变化被立即消除，例如通过衬底台的校正运动，优选地在第二方向上使用伺服控制。
在所述实施例中，使用曝光和测量栅格，用于利用延长图案确定校准测量。在图8c中示出“跟随侧翼”的一个实例，其中，虽然形成在第二方向上具有偏离的延长图案，但是在栅格顶部的相对位置被保持或靠近所述第二和第三栅格线定中心。通过相对于在第二方向上将被测量的物理特性的特性保持相对位置，跟随侧翼成为可能。作为曝光期间的误差的结果的延长图案的误差能够从测量数据和尤其从检测的位置数据中直接获得。
如果衬底台的伺服控制被设置以跟随所述延长图案，使用测量栅格的衬底台的位置可跟随，且可与衬底台上形成的延长图案的位置进行比较。如果形成具有调制的延长图案，所述调制将出现在所述两个数据群组中，并且因此可被抵消。比较所述两个数据群组将导致在晶片上形成的延长图案和编码器位置的偏离。
在另一个实施例中，可用图像传感器以与上述的任何方法步骤相类似的方法步骤对延长图案的特性进行采用。在延长图案的顶部采用图像，沿第一方向采样几个图像。图像的任何偏离在6DOF中被校正且被添加至IFM/编码器系统，用照相机的视图保留这样的图像。所述方法允许相对于对准系统校正例如所述IFM/编码器系统。
能够以光刻设备的最大扫描速度的一半且在高伺服控制带宽下例如执行在把所述图案投影到其上时衬底的移动，以便允许所述台跟随如通过编码器系统以高精度测量的被测量编码器栅格误差。
校准
在一个实施例中，将在双台光刻设备的曝光侧执行在衬底上形成延长图案，同时在测量侧上将执行所述测量。在一个实施例中，根据图1的光刻设备包括测量栅格和曝光栅格。使用所述测量栅格测量在测量侧上的衬底台WT的位置。在该实施例中，所述第二定位装置PM包括所述测量栅格。
因此，在测量侧上的编码器栅格误差还可在沿所述线执行所述测量时转化成所观测的偏离。为了能够在所述误差源之间进行区别(在曝光侧和在测量侧上的编码器栅格)，所述衬底可在图3和4的附图中的平面内被进一步旋转大约90度，在其它方向上沿所述延长线重复所述测量。从而，可以从测量侧处的编码器位置传感器的误差中区别出衬底上的延长线中的误差，从而使得每个被适当地考虑。为了进一步在所述误差源之间进行区别，所述衬底可被进一步平移且所述测量被重复。
在一个实际的实施例中，通过把第二图案投影到衬底上可获得所述平移，其图案被相对于另一图案平移，使用平移的图案用于后面的测量，从而消除在衬底台上位移衬底的需要(从而消除另外的误差源)。
在一个实施例中，两个图案通过微小的平移紧接着彼此被曝光，使得在单一扫描过程中可读出所述两个图案而不平移所述台。所述检测的特性可被用于为重叠而构建校准地图。在一个实施例中，第二曝光的延长图案被放置为邻近在放置在光刻设备中的衬底上形成的参考延长图案，作为维护程序的一部分。
由于执行沿所述延长图案(在本实例中是所述平行线)的连续或半连续测量，可获得在宽的空间频率范围内的数据，这可消除利用多个不同的校准技术的需要，从而可以获得更快的校准且可以消除把不同校准的不同校准结果缝合在一起的需要，从而可以节省处理时间且避免在不同校准的校准结果之间的不定性。注意到，不连续的测量在本发明的一个实施例中也是可以的。
高度测量和Z栅格校准
衬底或衬底台相对于光刻设备的高度测量(Z坐标)以及尤其是两维z栅格校准对于光刻设备是需要的，尤其是但不限于，对于包括具有包含栅格板的编码器系统的定位系统的光刻设备。Z栅格校准可包括衬底台WT相对于栅格板或包括栅格板的衬底台WT相对于编码器系统的z(高度)、Rx和Ry误差校正。高分辨率的校准是需要的。可将技术的结合用于执行所述校准，例如水平传感器和单一的曝光聚焦方法。然而，技术的结合是耗费时间的，且对于全校准可花费高达5-6小时。
当前校准技术、尤其是Z校准的一个问题是用于执行所有校准测量和计算的曝光时间和总读出时间通常与需要的分辨率成比例。随着分辨率需求的不断增加，校准时间将进一步增加。
提供一种用于比现有技术中的解决方案更快地执行Z校准的方法。所述方法包括通过在曝光期间相对于图案形成装置移动衬底台而在由衬底台支撑的衬底上形成聚焦敏感的延长图案，导致聚焦敏感的延长图案。在衬底上曝光图案的同时，在第一方向上移动衬底台，从而形成如前所述的延长图案。所述方法包括使用用于形成聚焦敏感标记的已知技术形成延长图案的步骤。聚焦敏感标记的实例是包括宽线与细线组合的标记和/或根据所述单一曝光聚焦方法形成的标记、FOCAL标记(部分断线)和/或PreFoc/LVT标记。通过使用非远心/倾斜照射形成PreFoc/LVT标记的聚焦敏感性。这在图16a中示意性地示出。来自辐射源的辐射束B被引导通过示意性示出的楔形件WDG，导致了所形成标记的所得位置的偏移。使用合适的点PMA的图案形成装置，通过在标记的形成线的方向上移动衬底形成所述延长图案。所述左手侧示出单一的Prefoc/LVT标记，所述右手侧示出双Prefoc/LVT标记。
在一个实施例中，所述方法包括形成在第一方向上延长的聚焦敏感的延长图案。依赖于衬底和/或衬底台相对于光刻设备的局部高度形成所述聚焦敏感的延长图案，并且因此高度误差可以是形成的延长图案的一部分。聚焦敏感的延长图案允许测量高度误差。高度误差的实例是：
-编码器/栅格误差
-在衬底高度测量中的误差
-台定位误差
-由于热和/或机械力引起的WT/卡盘变形
-图像高度误差
-残余掩模误差
在一个实施例中，高度误差导致在形成延长图案期间在第二方向上的延长图案的偏移(位置位移)。在上面描述的图14a和14b中示出这样的聚焦敏感的延长图案的实例。通过沿在第一方向上的图案测量在第二方向上的延长图案的特性可测量所述聚焦敏感参数。使用聚焦敏感结构(例如图13a的实例)也可测量所述聚焦敏感参数。
在图14a和14b中，每条线表示由聚焦标记单元形成的延长图案，其中每个聚焦标记单元包括宽主线和一个或更多个邻近细线，例如在图13a中示出的。
可以根据不同方法测量与高度或Z坐标相关的参数。一种可行的方法包括使用直接测量工具直接测量位置偏移，例如用于测量形成的延长图案的第二方向参数的直接扫描技术。直接测量工具可包括扫描电子显微镜或散射计。
在一种直接测量工具中，可以分析延长图案的线的一形成部分，特别是特定目的的延长图案(例如聚焦敏感的延长图案)的线的一形成部分。使用直接测量工具，可测量/分析形成的线的形成宽度和/或陡度，并且可用于计算特性(例如高度)且可用于执行z栅格校准。
在图13a的实例中，所述细线121，尤其是包括在y110或第二方向上具有连续减小的线宽的一组相邻线的细线，将直接示出聚焦敏感度。聚焦不良将导致最细的线(最小线宽)没有被形成，而形成较宽的线。在第一方向上延长的所形成的细线的线宽是可在后续方法步骤中测量的在第二方向上延长的参数的实例。
在一个实施例中，通过沿在第一方向上的延长图案扫描来测量第二方向参数。这允许获得第二方向参数的值，在此处表示在延长图案的长度的至少一部分上的聚焦敏感参数，在一个实施例中在第一方向上至少是在第二方向上标记宽度的40倍的距离上，在还一个实施例中在第一方向上至少是在第二方向上标记宽度的80倍的距离上。扫描允许获得在相对少量的时间内在很大的距离上表示需要的参数的值，允许更快地测量且最终较快地校准。
在一个实施例中，类似于图3和4中的实施例，在第二方向上的位置被建立且被使用，所谓的侧翼扫描。
在一个实施例中，使用根据图8a和8b的高或低带宽模式执行沿第一方向的扫描。在一个实施例中，扫描延长图案包括跟随形成的延长图案的线，也就是测量例如在第二方向上的位移，例如线的线宽。在另一实施例中，扫描包括仅在第一方向上的移动和在第二方向上测量特定坐标上的延长图案的参数。
在一个实施例中，沿第一方向的扫描包括根据图8c或8d执行调制的扫描。在一个实施例中，根据上述的任何实施例使用调制形成聚焦敏感的延长图案。
在一个实施例中，首先根据在此处描述的任何方法的高度校准通过使用延长图案而被执行。仅在高度校准之后，通过形成用于所述目的的延长图案和测量需要的参数来执行诸如XY校准等另外的校准。聚焦敏感图案的设计(即规则图案与聚焦敏感图案结合的组合或使用具有相反敏感度的两个聚焦敏感图案)使得聚焦测量(或多或少)独立于XY误差。这将允许更容易地把高度误差与其它的位置误差隔离。替代地，可使用散射测量系统测量仅是聚焦敏感的特性(例如侧壁角度)。
在另一实施例中，所述方法包括测量由特定目的的延长图案的衍射特性引起的第二方向参数。根据图13a的所述特定目的的延长图案在第二方向具有类似于图3和4中示出的“通常”的延长图案的衍射特性。类似测量方法是可以的。
包括主线120和细线121的所形成的延长图案将在第二方向上具有衍射特性，可通过使用根据本发明的方法沿第一方向扫描来进行扫描。如果由于严重的未聚焦(non-focus)，所有细线121是离焦的，其结果是细线121没有被形成或至少是没有完全形成，那么在第一方向上延长的主线120的衍射特性非常类似于通常的延长图案的衍射特性。在图13b中，在第二方向y₁₁₀上测量的所形成的延长图案的衍射特性的测量结果被示出。在图13b中示出的所得到的光谱的峰(最大强度)127位于每个所述主线120的中心线128上(示出为点线)。
然而，如果由于一些聚焦形成一些细线121，尤其是所述一组细线121中的一些较宽的线，在衍射光谱中的所得到的峰将如在图13c中示出的朝点线129示出的位置偏移。从中心线128至测量位置129的偏移直接依赖于局部聚焦。
LVT/Prefoc标记直接导致偏移的图案。通过把规则图案的偏移与LVT/Prefoc图案的偏移比较或通过把LVT标记与不同楔形件比较，可从XY贡献中分离出聚焦(Z)贡献。
在根据图8的任何模式中沿特定目的的延长图案的扫描由于局部聚焦误差将允许检测所述峰127的偏移。
在一个实施例中，形成了在第一方向上延长的特定目的的延长图案119，其中，在所述第一方向上所述图案的一个或更多部分形成有细线121，而一个或更多部分没有细线121。在第一方向上，所述图案119将具有示出聚焦敏感度的部分和示出非聚焦敏感度的部分。这将允许在第一方向上的扫描期间确定主线120的中心位置128，作为第一步骤，以及由于部分形成的细线121允许测量延长图案的剩余部分的聚焦。
用于测量特定目的的延长图案的其它实施例落在本发明内。
光刻设备校准过程
在光刻设备中，所述图案形成装置(掩模)相对于衬底(晶片)的对准可以是需要的，例如为了确保用带图案的辐射束对晶片进行的随后辐射匹配已经在晶片上建立的图案。
另外，在一个实施例中，使用一序列的校准以获得需要的定位精度。在下文中提供这样的序列的描述。
图案形成装置(例如掩模)被装载在支撑结构(例如掩模台)上，晶片(或其它类型的衬底)被装载在晶片台(或其它类型的衬底台)上。掩模的位置、晶片的位置以及可能地晶片的平坦度的测量被执行，之后晶片被曝光。
把掩模装载在掩模台上提供了在微米水平上相对于掩模台的掩模定位。之后，通过光刻设备的合适的测量系统，在微米水平上测量掩模相对于掩模台的位置。另外，由光刻设备的合适的位置测量系统测量掩模台相对于投影系统的位置。因此，掩模相对于投影系统的位置在微米水平上是已知的。
把晶片装载在晶片台上还提供了晶片在微米水平上的定位。由干涉计和/或编码器测量系统测量晶片台相对于量测框架的位置。
在纳米水平或亚纳米水平上的更加精确的位置测量被执行作为下一个步骤。用编码器或干涉计与对准传感器结合且与晶片台的参考配合测量在维度x、y以及Rz中的晶片台的参考位置。使用同一测量系统与晶片上的校准栅格结合，确定晶片的x、y以及Rz位置。从而，在水平面内的位置和相对于垂直轴线的旋转已经对应晶片和晶片台被测量。之后，利用平坦度测量系统和晶片台的参考物，确定晶片台的位置z、Rx和Ry，从而提供晶片台的高度和倾斜度。应用至晶片上的栅格上的同一测量系统提供了晶片高度和倾斜度z、Rx、Ry。在具有测量侧和曝光侧的双台系统中，在测量侧上执行上述的测量。由于晶片的位置以及晶片台参考物的位置是已知的，现在可相对于晶片台的参考物确定晶片的位置。包括晶片的晶片台现在被移动至曝光侧。在曝光侧上，现在通过测量晶片台的参考物的位置可精确地确定晶片的位置。另外，测量被执行，其中，经由投影系统把掩模的掩模参考物投影到晶片台的各自的参考物上。因此，现在能够精确地确定掩模相对于晶片台的参考物的位置的位置。通过在晶片台的多个参考上执行这种测量(例如位于其各自的边缘上)，在6个自由度内确定掩模台的位置，允许从其中计算晶片的位置，因为晶片和晶片台的参考之间的位置关系已经在测量侧上被确定。因此，基于在测量侧上晶片的位置和晶片台的参考位置之间的增量(delta)从6个自由度的掩模图像的位置计算6个自由度的晶片的位置。现在可进行晶片的曝光。
对于在同一光刻设备的晶片上和同一晶片台、同一光刻设备和另一晶片台或在另一光刻设备上的随后的处理层，可重复上述的过程。
在光刻设备台位置测量中的精度考虑
在测量和曝光循环期间利用台位置测量系统(诸如编码器、干涉计或干涉计/编码器的结合)确定在晶片上的位置。通常，测量系统包含其本身的长度标准，在一段时间段上保证其长度标准的稳定性。这样的标准可基于诸如在一维或两维上的标尺等物理实体或诸如稳定的光学束的波长等物理特性，或其它。在晶片的目标测量区域是两维的时，两维标尺是需要的。在使用干涉计的情形下，其中，波长提供了测量标准，一维干涉计可由一维反射体或反射镜扩展至两维。在现有的光刻设备中，对晶片的曝光需要的位置精度是在0.1纳米数量级上，而诸如编码器的栅格或标尺等精度标准或干涉反射镜的反射镜平坦度可以在更大的数量级上，例如在100nm的数量级上或更大。在干涉计的情况下，可使用在本文件中描述的校准方法校准这些尺度误差或反射镜地图。在标准偏差可转化成位置测量的偏差时，(再)校准、跟踪等可被要求以增加长时期的稳定性。对于这样的跟踪和再校准，可将本文件中描述的校准方法整体应用或者用作利用例如有限量的轨迹(即延长图案)的更快更新。
曝光位置和对准标记可以在晶片表面区域的任何位置上。因此，需要在该区域上的精确定位。在所述曝光位置，水平的X、Y、作为X和Y的函数的Rz以及垂直的栅格Z可使用本文件中描述的所述校准方法进行校准。
另外，对旋转的敏感度(例如晶片台的倾斜)可被建立：可执行晶片台的倾斜，以补偿晶片表面的不平坦度。这样的倾斜导致所述台位置测量的位置传感器的输出信号的变化。量测模型和校准地图可被应用，以补偿传感器输出的这种变化。从而，使用成矩阵形式的量测模型，在晶片台的倾斜位置上的位置传感器的晶片台位置信号可被计算成在非倾斜位置上的位置信号，之后，这可被两维校准地图校准(即校正诸如栅格误差等误差)。使用在本文件中描述的校准技术可校准在测量侧以及曝光侧上用于Z、Rx、Ry以及Rz(例如作为X和Y的函数)的这种校准地图。
在一个实施例中，矩阵必须是在多个固定位置(例如固定的栅格位置)上的位置校正项，其位置校正项可被添加至所述测量位置以获得校准的位置。在位置校正矩阵中的项的内插可被应用，以提供在固定位置之间的校准。除了在x和y方向上的位置校正的校正项之外，在校正矩阵中的每一项还包括一个或多个子项，以表达在多个自由度上的校正。从而，可获得在6自由度上的校准校正。另外，可使用多个校正地图，例如包含由对不同空间波长范围的不同校准方法产生的校正。另外，在不同位置传感器或不同参考栅格之间的切换作用可被考虑到校准矩阵中。
在光刻设备台位置测量过程中的误差源
在下文中，将对光刻设备的不同配置描述多个误差源。
单个台干涉计位置测量
由具有单个晶片台和基于干涉计的测量系统的光刻设备提供第一配置，以测量晶片台的位置。
在这种配置中，干涉计束被反射到所述台的反射镜块上。在X或Y方向上所述台的平移导致干涉计束相对于反射镜块的相对位移。所述反射镜块的反射表面的不平坦可导致依赖于台位置的不精确度。
同样的情况适用于在垂直方向上的台位置的测量，利用例如反射镜块的倾斜的反射镜执行。可由在Z测量中使用的反射镜的不平坦度引起的在Z方向上的测量的不精确度导致在测量和曝光时的垂直干涉计偏离以及对曝光校正的量度。
由不同干涉计测量计算旋转偏离，例如由空间间隔的干涉计束执行。因此，在这些干涉测量中的不精确性转化成计算的旋转中的不精确性。在本文件中描述的校准技术可用于6个自由度的校准。
可由栅格变形提供另外的误差源，由于浸没作用在曝光期间发生栅格变形。对于导致位置偏离的浸没特定效果的校准，可将在本文件中描述的校准方法用于确定在栅格上的校正。
可由晶片支撑结构引起的晶片变形、晶片上的夹持引起的力、由于污染和/或破坏导致的栅格扭曲等提供另外的误差源。使用在本文件中描述的校准方法可校准这些偏离。
双台干涉计位置测量
在具有干涉测量台位置测量系统的双台光刻设备中，实质上，可发现相同类的误差。
由于反射镜的不平坦，误差可导致X和/或Y位置测量、Z位置测量、旋转位置，如由来自间隔开的干涉计束的测量所计算的。
另外，可由晶片台致动器施加至所述晶片上的力和由晶片夹持机构施加至所述晶片的力导致的晶片台变形产生误差。使用如在本文件中描述的校准方法可检测和校正在6个自由度内的台至台差别。
参考图17对由台干涉计引起的位置测量误差的另一实施例进行描述。
台干涉计系统包括第一干涉计发射束B4和包括束B1、B2和B3的第二干涉计。由于反射镜43的倾斜表面43b、43c，在一定角度下的束被提供且入射到47A、47B上。所述台的垂直位移和因此反射镜43的垂直位移将导致B1和B2彼此长度比例的变化。由于反射镜偏离和/或棱镜偏离引起的在Z栅格上的偏离可用在本文件中描述的校准方法校正。
另外，在基于干涉计的系统中的误差源可被设置在在单个的光刻设备中具有两个或多个晶片台的配置中。在这样的配置中，由于与每个台相关的栅格之间的栅格偏离和由于浸没作用的栅格偏离，可能产生误差。可用如在本文件中揭示的校准方法校正这些误差源。
另外，由于不同光刻设备的栅格之间的栅格偏离，可从在不同光刻设备之间的匹配产生在基于干涉计的系统中的误差源。可用如在本文件中揭示的校准方法校正这些误差源。
基于编码器的台位置测量
在基于编码器的台位置测量中，目前主要应用两种配置。
在第一配置中，栅格连接至固定参考物，例如量测框架，而传感器连接至所述可移动台。基于在反射编码器栅格上的反射可进行Z测量。
第二配置(在下文中被称为“可移动栅格编码器配置”)，其中多个传感器连接至所述固定参考物，例如量测框架，而栅格连接至台或形成所述台的一部分。基于在反射编码器栅格上的反射，可执行z测量。在这种可移动栅格编码器配置中，可使用更小的栅格，即使在更大范围内移动所述台。
现在将对应上述两个配置描述多个可能的误差源。
固定栅格编码器配置
在这种配置中，在单个的台中可发现多个误差源，包括但不限于：
局部栅格变形、由于生产过程容差导致的整个栅格变形、栅格承载装置的容差、单个栅格板的容差和安装、传感器不精确性等。这些误差在x、y、z方向以及旋转Rx、Ry、Rz上测量时对台位置有影响。
另外，可在测量和曝光时可能发生不同的误差。另外，可发生对曝光误差的量度。
由于浸没作用，可能发生栅格偏离，且转化成测量误差。
另外，可产生台至台的偏离和机器至机器的偏离。
另外的误差源可在下述配置中发现，其中，晶片台在其各自的边缘上设置有4个传感器，这些传感器中的两个被设置以在X和Z上测量，而另外两个被设置用于在Y和Z上测量。所述固定栅格包括包含4个栅格板的栅格组件，所述4个栅格板一起形成具有用于投影透镜组件以及用于曝光的中心开口的栅格板组件。由于所述开口，在晶片台的许多位置上，可观察到4个传感器中的3个位于一个位置上以便与栅格板组件配合。从所述3个传感器获得的总共6个位置测量能够确定所述台的位置是6个自由度。假定所述开口在栅格板组件中，所述传感器中的第四个将不能到达栅格板组件。虽然依赖于所述台的位置移动所述台，但所述4个传感器中的不同的一个传感器可能不能到达，这将引起接收误差(takeover error)。这样的接收可导致偏离，可使用在本文件中描述的校准方法校准所述偏离。另外，可使用在本文件中描述的校准技术对所有其它偏离进行校正。
可移动栅格编码器配置
此外在这种配置中，可在单个台中发现各种误差源，包括但不限于：
局部栅格变形、由于生产过程容差导致的整个栅格变形、栅格承载装置的容差、单个栅格板的容差和安装、传感器不精确性等。这些误差在x、y、z方向以及旋转Rx、Ry、Rz上测量时对台位置有影响。另外，栅格的不平坦度可转化成在z、Rx和/或Ry上的测量误差。
由于与栅格的尺寸相比具有相对大范围的移动，因此可设置多个传感器，以便具有充足数量的传感器用于与栅格在栅格的每个位置上协作。所述台的移动、栅格的移动因此将导致传感器的切换，这可能在测量和/或曝光时对测量精度产生影响。另外，由于例如晶片上的栅格偏离，会发生对曝光误差的量度。
由于浸没作用，可能发生栅格偏离，其可转化成测量误差。
另外，可产生台至台的偏离和机器至机器的偏离。
在图18中描述了移动栅格编码器台位置测量系统的一个实例。这种配置在美国2008-0043212(A1)中被进一步地描述，其全部内容通过引用并入本文中。图18描述了晶片台WST、例如由64、66等表示的编码器头(传感器)被设置在交叉形状的结构上的俯视图。依赖于所述台相对于所述交叉形状的结构的位置，一些传感器将能够与设置在晶片台WST上的栅格结构配合。在这种配置中，干涉计被设置用于测量所述台的位置，干涉计位置测量可被应用于校准所述编码器位置测量。然而，这种校准技术易于产生关于干涉计位置测量的如上所述的类似不精确性。换言之，干涉计反射镜的反射镜不平坦度可影响干涉测量校准测量的精确度。除了上面提及的可能的编码器和干涉计误差源之外，在此处描述的所述配置还易于接收在所述交叉形状的参考结构的中心的任一侧上的编码器之间的误差。可用在本文件中揭示的校准方法执行可移动栅格编码器配置的6自由度的校准。在下述配置中也是这样的：即，在所述配置中，应用了对准传感器，其是基于显微CCD照相机的。
被延长缝合标记
参考图19B描述另一种校准方法。在更加详细地描述所述校准方法之前，参考US7102736，通过引用其揭示的全部内容包含在本文中。所述现有技术文件揭示了与具有基于干涉计的台位置测量的光刻设备一起应用的校准方法，所述方法中在掩模上设置多个间隔开的标记(例如每个包括多个点)，所述标记关于在所述台的移动平面内的台位置测量的两个轴线对角地设置在所述掩模上。在图19A中描述这样的掩模的一个实例。如图19A所示出的，标记的对角布置将导致在衬底上的对角图案的曝光。这种曝光被重复，在连续曝光之间所述晶片台被相对于所述掩模位移，从而导致一系列相互位移的对角图案。可在光刻设备的曝光侧处执行所述曝光。可在光刻设备的测量侧上发生的读出沿图19A中的线A-A发生。从而，在测量侧和在曝光侧上的定位误差可彼此分离，因为在测量侧的相同位置处读出沿水平线A-A的点(沿第一方向)时，它们已经被沿着所述第一方向在曝光侧的不同位置上曝光。内插可被用于所述位置之间的校准，其中所述校准已经发生在所述位置处。
如将参考图19B进行描述的校准方法现在应用这种概念至利用如在本文件中揭示的延长线测量的校准原理。
图19B示意性描述具有多个标记的掩模结构，每个标记可包括多个点。所述标记对于方向X和Y被对角地对齐。在将这些标记投影到衬底上时，曝光图案将被设置在衬底上，包括在相同的对角布置中的多个标记。根据这种校准方法，在曝光期间，衬底对于掩模在第一方向上被移动，在本实例中，所述X方向被箭头ARW示出。从而，标记的图案在衬底上提供了多个延长图案，如在图19B示出的，所述延长图案在第一方向(即在本实例中沿X方向)上延长。标记的对角布置中，所述标记在第一方向以及在第二方向(在本实例中是Y方向)上被间隔开，从而在曝光期间在第一方向上执行移动时导致根据在第二方向上的标记的间距在第二方向上被间隔开的多个延长图案，并且其根据在第一方向上标记彼此间的间距在第一方向上被彼此转化。类似于上面描述的测量技术，由延长图案执行在测量侧处的位置测量，因此延长图案被沿第一方向曝光在衬底上，所述图案位置测量在第一方向上被执行。从而，可以使用下述事实：不同标记在第一方向上被间隔开。由于此原因，在延长图案的位置中的误差，在第二方向(Y)上的误差被提供在所有延长图案中，然而，在第一方向(X方向)上彼此转化。再次，类似于参考图19A描述的方法，延长图案在曝光侧上被曝光到晶片上，而测量发生在光刻设备的测量侧上。再次，为每个平行的延长图案执行在测量侧上的测量，由此，沿第一方向(类似于图19A中的线A-A)在相同位置上的图案部分在测量时被以相同的定位误差读出，而延长图案的这些部分已经在不同的曝光位置(沿第一方向)上被曝光。从而，在测量侧和曝光侧上的定位误差可彼此分离。例如，这种方法可被应用以校准干涉计反射镜的非平坦度：干涉计反射镜沿第一(X)方向的非平坦度导致所述台例如在第二方向上的位置偏离。由于延长图案的连续特性，可省略内插，其可增加精确度，并且与参考图19A描述的离散方法相比可导致显著的时间节省。另外，可消除将校准结果与其它的测量技术结合的需要。
在下文中对另一种校准方法进行描述。首先，将参考现有技术中的方法。在所述现有技术的方法中，间隔开的标记被设置在掩模上(每个标记可包括一个或多个点)。所述标记示出在第一和第二方向上的间距，例如在图20A中描述的标记，从而优选地产生如在掩模MA中象征性地描述的交叉形状布置的标记。这样的校准图案被用于所谓“缝合”方法，由此，这样的图案被重复地投影到衬底上，所述衬底在连续投影之间位移并且其位移在略微大于或略微小于图案的相邻点之间的间距的距离上。优选地，所述距离略微大于所述间距以便避免在复杂设置或在大量的重复中的重叠。如在图20A中描述的，其中，彼此连续的曝光在下文中被描述，随后的投影图案的中心标记邻近先前投影的图案的外部标记被曝光。通过这样形成图案的重复曝光(例如在晶片上以两维布置)，形成邻近簇的重复图案，所述簇由图案的中心标记和邻近图案的外部标记组成。每个这样的簇由在曝光侧处衬底的不同位置处已经曝光(例如投影)到衬底上的标记组成，而它们可在光刻设备的测量侧处在几乎单个位置处被读出。现在由于邻近标记的读出可在测量时在几乎相同的台位置处发生，而不同的邻近标记来自于已经在曝光时在不同的台位置处被曝光的标记上的图案，因此，能够在测量和曝光时彼此区分定位误差。与参考图19A和B描述的方法相比较，在此处描述的方法提供计算两维校准地图，还被称作两维校准栅格，的可能性(使得它尤其适合基于编码器的台位置测量)，而参考图19描述的方法可提供两个单个维度的校准数据群组(还被称作两个单个维度的校准栅格)。在参考图20A描述的这种校准技术中，为了在离散的测量之间获得位置数据，需要内插。另外，可应用其它的测量技术，以提供在不同空间频率范围内的校准数据。之后可结合不同的测量技术。
现在将参考图20B对根据本发明的另一校准技术进行描述。在所述方法中，使用包括在第二方向上间隔的多个标记(优选地3、4或5)的第一图案和包括在第一方向上间隔的多个标记(优选地3、4或5)的第二图案。所述标记可以但不一定必需是类似于参考图19B揭示的对角布置。第一图案被曝光在衬底上，同时在第一方向上相对于掩模移动衬底，从而曝光称作为1的图案。这种过程被重复，对于每一次重复，所述衬底已经在优选地略微大于与第一图案的标记之间的间距相对应的距离的距离上被沿第二方向位移。从而，形成多个延长图案，其沿第一方向延长，被称为在图20B中的2和3。使用第二图案重复相同的过程。从而，在每一曝光期间，在第二方向上移动衬底，而在连续曝光之间，在优选地略微大于与第二图案的标记之间的间距相对应的距离的距离上沿第一方向位移所述衬底。在所述衬底上，如图20B示出的(底部的附图)，从而已经产生了在第一和第二方向上的平行线的图案。再一次地，该图案提供邻近的延长图案，所述邻近的延长图案已经在曝光时在衬底台的不同位置处被曝光，然而其在测量时在几乎相同的位置处被读出。从而，再次，在曝光和在测量时的位置误差可彼此分离。与传统的“缝合”方法相比，可省略内插，其可提高精确度。另外，可消除把校准结果与其它的测量技术结合的需要。另外，可实现显著地节省时间。
校准综述
在下文中，揭示了用于光刻设备的(台)校准方法，其中，使用在本文件中揭示的校准方法的实施例。首先，揭示了具有基于干涉计的台位置测量的用于光刻设备的校准方法，之后讨论具有基于编码器的台位置测量的用于光刻设备的校准方法。
通常，基于干涉计或编码器的用于光刻术的晶片台定位系统需要至少例如在X和Y上为300mm的衬底的尺寸的很大的两维范围。通常，测量6个自由度。
用于如此大的二维XY范围的干涉计位置测量系统可利用在垂直于干涉计束的方向上延长的反射镜以保持示踪，同时在垂直于测量方向的方向上移动。对于X测量干涉计，这种反射镜在Y方向上延长，反之亦然。X干涉计系统通过使用另外的平行干涉计还定期测量另外的DOF，例如Rz和Ry。同样地适于Y测量Rz和Rx。对于这些附加的测量，类似地使用被延长的尺寸，或者使用平行的附加反射表面。对于Z方向，使用干涉计，干涉计的干涉计束被台反射镜反射至参考反射镜，使得卡盘Z移动改变束长度，其可被检测。通常，对于所有6个自由度基于干涉计的台位置测量系统可利用延长的反射镜。这些反射镜不具有需要的平坦度，以实现需要的栅格精确度。
在一个实施例中，台校准方法可包括：
第一步骤中，利用参考图19B描述的校准方法可确定作为Y移动的函数的X校正地图。
第二步骤中，使用相同的方法可确定作为X的函数的Y校正地图。
第三步骤中，基于在本文件中揭示的校准方法、利用例如参考图9A描述的双栅格线可确定作为XY校正地图的函数的Rz。
第四步骤中，利用如在本文件中揭示的特定目的的Z敏感延长图案，用在本文件中揭示的校准方法可获得作为XY的函数的Z。
第五步骤中，利用如在本文件中揭示的双特定目的的Z敏感延长栅格线，用在本文件中揭示的校准方法可获得作为XY的函数的Rx和Ry地图。
第六步骤中，应用如在本文件中揭示的旋转90度被缝合的图案，用在本文件中揭示的校准方法可确定在X和Y反射镜之间的非正交角。
这些步骤可以、但不一定必须按照列出的顺序执行。
基于编码器的台位置测量的校准(对于上面描述的固定栅格和可移动栅格编码器配置)可类似于基于干涉计的状态位置测量配置的校准。因此，上面描述的台校准方法可被应用于基于干涉计的台位置测量。
编码器光栅可以作为6个自由度(DOF)的台位置的参考。这种光栅(栅格)可能不是最理想的且不是平坦的，其可导致6DOF台位置误差。
通常注意到，在台校准方法中，参考图20B描述的校准可选择地替代参考图19B描述的校准(例如在基于编码器的台配置中)。
在连接编码器测量至6DOF台位置的编码器数学模型中，能够以与在连接干涉计读数至6DOF台位置的干涉计数学模型中相同的方式执行校正地图。
一般性说明
在一个实施例中，根据本发明的方法被设置用于改善编码器测量系统的校准，尤其是包括栅格的编码器。为了校准这样的特定编码器测量系统，在现有技术中执行多个校准：
在低空间频率中的栅格误差可被传统的缝合方法校准，其中，图案被以相互距离重复投影到衬底上。另外，使用高空间频率校准，其中，使用台的惯性：在低控制回路带宽的情况下以恒定速度移动时，所述台不会跟随高空间频率栅格误差。其次，可应用两维曝光栅格校准，其力求减少卡盘至卡盘的指纹印，并且补偿由于衬底夹持导致的依赖卡盘的变形，还可校准冷却引起的栅格变形。本发明的实施例消除了这些问题。
在现有技术的布置中的更特定的需要是改善用于校准光刻设备的台位置的校准。另一个需要是提供改善的检测方法，其提供关于衬底的特定表面区域的更多的信息。希望改善每单位表面区域的信息密度。还希望提供在更短的时间段上导致关于大的表面区域的信息的检测方法。如在本申请中描述的至少一些实施例根据这些需要改善现有技术的布置。
虽然在上述的特定实例中已经提供了一种检测方法，尤其是所述台的编码器测量系统的校准，然而，如在本文件中描述的检测和校准可被应用至具有任何类型的位置测量系统的台，例如干涉计、1维编码器、2维编码器、干涉计/编码器的组合、电感、电容等位置测量系统。
虽然在上述的特定实例中已经提供了一种检测方法，尤其是所述台的编码器测量系统的校准，如在本文件中描述的检测和校准可被应用于控制和校正光刻设备中的透镜加热。在一个实施例中，使用相同的图案重复形成延长图案，同时移动衬底台和衬底。重复形成图案导致透镜加热和局部偏离。检测方法可提供关于偏离的信息，其中所述偏离是透镜加热的结果，且可用于校正这样的透镜加热，其中在所述检测方法中测量延长图案的沿其第一方向的特性。
通过例如控制光刻设备的操作的控制器的适当程序设计可在光刻设备中执行上述校准。替代地或除了利用适合的程序设计指令的程序设计，使所述控制器被设置以便具有所执行的校准方法的任何其它方式可以被应用(例如专用硬件等)。
需要所有命令的内嵌跟踪以监控公共的噪音项。
虽然执行所述侧翼扫描，但是衬底台还可移动通过Z，以补偿已知为晶片引起的相干偏置的结果。
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有其他的应用，例如，集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板示出器、液晶示出器(LCDs)、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，在光学光刻的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明的实施例可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，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所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，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，本发明的实施例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，在不背离所附的语句和权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。