器件制造方法、光刻设备和计算机程序.pdf

本发明涉及一种器件制造方法，包括用由安装在可位移的掩模版台上的掩模版形成的图案化辐射束曝光衬底，其中所述方法包括步骤：确定用于相对于所述掩模版台逼近掩模版表面的高度和倾斜形状的非线性函数；在衬底曝光过程中，根据非线性函数控制所述掩模版台的位移。本发明还涉及一种光刻设备和计算机程序。

1.  一种器件制造方法，包括用由安装在可位移的掩模版台上的掩模版形成的图案化辐射束曝光衬底，其中所述方法包括步骤：
-确定用于相对于所述掩模版台逼近掩模版表面的高度和倾斜形状的非线性函数；
-在所述衬底曝光过程中根据所述非线性函数控制所述掩模版台的位移。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，为了确定所述非线性函数而采取下面步骤：
-在第一格子上确定与所述掩模版的高度和倾斜数据相对应的第一数据集；
-在第二格子上确定与多个掩模版台设定点相对应的第二数据集；
-用非线性函数拟合一系列的设定点。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中，最小平方拟合被用于确定所述第二数据集的步骤，从而拟合所述第一格子和所述第二格子。

4.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一数据集是从所述掩模版的表面测量值中获得的。

5.  根据权利要求4所述的方法，其中，使用掩模版测量点收集表面测量数据。

6.  根据权利要求5所述的方法，其中，所述掩模版测量点位于与所述掩模版的划线相关的假想线上。

7.  根据权利要求6所述的方法，其中，所述划线包括图像传感器标记。

8.  一种光刻设备，其布置成将图案形成装置的图案投影到衬底上，所述设备包括：
可位移的掩模版台，所述掩模版台布置用于支撑掩模版，所述掩模版具有图案化侧；
探测器，所述探测器用于确定与掩模版表面相对于所述掩模版台的高度和倾斜形状有关的数据；
计算装置，所述计算装置用于使用所述数据通过非线性函数逼近所述高度和所述倾斜形状；
控制器，所述控制器用于在所述衬底曝光过程中依据所述非线性函数控制所述掩模版台的位移。

9.  根据权利要求8所述的设备，其中，所述探测器包括干涉仪。

10.  一种光刻设备，包括：
照射系统，所述照射系统配置用以调节辐射束；
支撑结构，所述支撑结构构造用以支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在所述辐射束的横截面上赋予所述辐射束，以形成图案化的辐射束，由此所述支撑结构被可位移地布置；
衬底台，所述衬底台构造用以保持衬底；和
投影系统，所述投影系统配置用以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上，
探测器，所述探测器用于确定与掩模版表面相对于所述掩模版台的高度和倾斜形状有关的数据；
其中所述光刻设备还包括：
计算装置，所述计算装置用于使用所述数据通过非线性函数逼近掩模版表面；
控制器，所述控制器用于在所述衬底曝光过程中依据所述非线性函数控制所述掩模版台的位移。

11.  根据权利要求10所述的光刻设备，其中，所述探测器包括干涉仪。

12.  一种计算机程序，其包括用于引起处理器执行前述权利要求1-7中任一项所述方法的步骤的指令。

器件制造方法、光刻设备和计算机程序
技术领域
本发明涉及一种制造器件的方法、一种光刻设备和一种计算机程序。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是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在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案成像到衬底(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。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被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，通过将全部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扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
过去，在光刻工具中掩模版的安装侧和图案化侧是在同一侧，在掩模版台板的平面上建立掩模版焦平面。因而，在六个自由度(DOF)上台位置的信息给出掩模版图案化表面位置在六个自由度上的信息。这六个DOF是X、Y、Z、Rx、Ry以及Rz，如图2所示。然而，极紫外(EUV)掩模版的安装(或夹持)将几乎必然到掩模版的背面表面(例如，与图案化表面相反的表面)。后侧夹持导致掩模版焦平面位置相对于掩模版台成为掩模版高度和倾斜形状的函数。因而，与深紫外(DUV)系统相比，掩模版台位置的信息不能解决在全六个自由度中掩模版的图案被定位在何处。由于掩模版的厚度变化，因而不能容易地确定平面外自由度(Z、Rx和Ry)。掩模版的图案化侧(与夹持侧相反)的位置需要在所有六个自由度中精确地获知。
在几乎所有步进机和扫描器中，使用干涉仪通过通常的台量测方法确定三个平面内自由度(X、Y和Rz)。然而，三个平面外自由度(Z、Rx和Ry)较难进行测量。正如上面所述的，在极紫外工具中，必须比以前的光刻工具以高得多的精确度获知Z、Rx和Ry。精确度的要求源自需要将掩模版上的图案定位在与光刻工具的光学部件相关的焦平面处。此外，在一些情况中，光学部件不是掩模版焦平面的远心(telecentric)，这提高了在六个自由度内精确地确定掩模版台上的掩模版位置的需要。焦平面还被称为最佳物平面。同时，即使掩模版相对于掩模版台具有一定的高度和倾斜形状，将焦点准确地保持在掩模版上的图案上也是至关重要的。因此，测量极紫外工具中的掩模版的图案化侧的Z位置和平面外倾斜(Rx和Ry)需要严格的精确度。
测量系统的一个实施例可以从US6934005获知。已知的系统包括干涉仪，其布置用以提供与掩模版表面的高度和倾斜形状相关的输入数据。随后，通过合适的计算机程序处理这些数据，以线性逼近掩模版表面的高度和倾斜形状。为了实现这个目的，掩模版包括布置成基本上在掩模版的相反侧的两个反射路径(reflective paths)，特别是沿分配给掩模版和掩模版台的坐标系的Y方向延伸，见图2。干涉仪数据用来逼近掩模版表面，这被用来在合适的衬底曝光过程中控制掩模版台的线性位移。
已知的方法的缺点在于，在衬底曝光过程中当掩模版台线性地移动时，发生显著的变形。
发明内容
本发明旨在提供一种器件制造方法，尤其是用于极紫外(EUV)范围，其中基本上减少在最佳物平面上发生的变形图。
根据本发明的一方面，一种器件制造方法包括通过利用安装在可位移的掩模版台上的掩模版形成的图案化辐射束曝光衬底，其中所述方法包括步骤：
确定用于相对于掩模版台逼近掩模版表面的高度和倾斜形状的非线性函数；
在衬底曝光过程中依据该非线性函数控制掩模版台的位移。
根据本发明的一方面，一种光刻设备，其布置成将图案形成装置的图案投影到衬底上，该设备包括：
可位移的掩模版台，所述掩模版台布置用于支撑掩模版，所述掩模版具有图案化侧；
探测器，用于确定与所述掩模版表面相对于所述掩模版台的高度和倾斜形状有关的数据；
计算装置，用于使用所述数据通过非线性函数逼近掩模版表面；
控制器，用于依据所述非线性函数在所述衬底曝光过程中控制所述掩模版台的位移。
根据本发明的一方面，一种光刻设备包括：
照射系统，所述照射系统配置用以调节辐射束；
支撑结构，所述支撑结构构造用以支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在所述辐射束的横截面上赋予所述辐射束，以形成图案化的辐射束，由此所述支撑结构被可位移地布置；
衬底台，所述衬底台构造用以保持衬底；和
投影系统，所述投影系统配置用以将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上，
探测器，所述探测器用于确定与掩模版表面相对于所述掩模版台的高度和倾斜形状有关的数据；
其中所述光刻设备还包括：
计算装置，所述计算装置用于使用所述数据通过非线性函数逼近所述高度和倾斜形状；
控制器，所述控制器用于依据所述非线性函数在所述衬底曝光过程中控制所述掩模版台的位移。
根据本发明的一方面，一种计算机程序包括用于引起处理器执行前述所述方法的各步骤的指令。
附图说明
下面仅通过示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件，在附图中：
图1示出根据本发明实施例的光刻设备；
图2示意地示出掩模版对应的坐标系统；
图3示意地示出了曝光狭缝和高度偏离(z-偏离)效应；
图4示意地示出与掩模版表面对齐的最佳物平面；
图5示意地示出限定在狭缝上的计算格子；
图6示意地示出了根据本发明的光刻设备的一个实施例；
图7示意地示出了使用分配到假想线的表面测量点的掩模版绘图的一个实施例。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括：
-照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B，尤其是极紫外(EUV)辐射)。
-支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；
-衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。
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。
所述支撑结构支撑，也就是承载图案形成装置的重量。所述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他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术以保持图案形成装置。所述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显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影系统”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，投影系统的选择或组合如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备是反射型的(例如，采用反射式掩模)。替代地，所述设备可以是透射型的(例如，采用透射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
光刻设备还可以是这种类型，其中至少一部分衬底可以由具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便充满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以应用到光刻设备的其他空间，例如掩模和投影系统之间。浸没技术在本领域是已知的用于增大投影系统的数值孔径。这里所用的术语“浸没”并不意味着例如衬底等结构必须浸入到液体中，而是指在曝光期间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角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(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。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统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IF1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模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的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或者可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。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掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
所示的设备可以用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT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，将保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT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的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
根据本发明的光刻设备还包括：探测器D，用于确定与掩模版表面相对于掩模版台的高度和倾斜形状(tilt profile)相关的测量数据；计算装置CM，用于通过非线性函数逼近所述高度和所述倾斜形状；以及控制器C，用于在衬底曝光期间根据非线性函数控制掩模版台的位移。控制器C布置用以在晶片曝光期间根据基于测量的数据由用于逼近所述掩模版表面的高度和倾斜形状的计算装置CM计算的非线性函数位移掩模版台。
本发明的技术方法是基于以下理解：通过考虑与掩模版表面上的设定点相关的多于两个的自由度以及通过根据所述考虑控制掩模版台的位移，来获得最佳物平面内的变形场的实质性的减小。
在实际中，掩模版具有相对于掩模版台表面的非线性的高度和倾斜形状。例如使用根据US6934005的实质上已知的技术，可以对掩模版表面进行绘图。可以使用合适的干涉仪系统，其例如包括两个干涉仪。每个干涉仪布置用以将来自合适的照射装置的照射光投射到掩模版上。照射装置可以包括光源、激光器或类似具有或不具有聚焦或放大光学装置的装置。根据已知的技术，来自第一干涉仪的第一组干涉测量束被掩模版的反射部分反射，因而表示掩模版表面的高度和倾斜形状。被反射的束被适当的干涉仪的探测器接收。有利地，在进行处理之前或之后，与所探测的束相对应的信号被存储在存储装置中。来自第二干涉仪的第二组干涉测量束被从掩模版台上的合适位置反射并且被合适的探测器探测。然后，与所探测的束相关的信号被存储在存储单元中。
由此获得的数据与掩模版高度和倾斜形状相关，随后用于根据本发明的通过非线性函数逼近掩模版表面的方法。在例如通过使用合适地布置的计算装置建立起有关掩模版的高度和倾斜形状的信息的基础上，(特别地)布置作为合适的计算机程序的EUV掩模版调平泛函(EUV reticleleveling functionality)被有利地布置用以确定掩模版x-倾斜Rx、掩模版z-高度图z(y)或YTZ(y)以及掩模版y-转动(y-roll)Ryy。掩模版y-转动被限定为掩模版的y端点之间的y-倾斜的差。此外，建立掩模版y-倾斜图Ry(y)。注意的是，掩模版的其他自由度，例如绝对倾斜Ry和绝对高度z，通过合适的掩模版对准来确定。
在建立逼近掩模版表面的非线性函数的基础上，可以开始衬底的曝光，在衬底曝光过程中掩模版台根据该非线性函数进行位移，因而对掩模版表面的非线性高度和倾斜形状进行补偿。已经发现，由于本发明的技术方法，基本上减少了图像的变形图。
在用于确定非线性函数的本发明的实施例中，采取下面的步骤：
在第一格子上确定与掩模版的高度和倾斜数据相对应的第一数据集；
在第二格子上确定与多个掩模版台设定点相对应的第二数据集；
通过非线性函数拟合一系列的设定点。
由于特定的掩模版高度和倾斜形状，也就是掩模版是反射的事实，其次由于光轴的非远心性和EUV光束的发散形状，多个EUV具体设计特征是造成变形效应的原因。最后，设想将要投影到反射掩模版上的一部分光束是弯曲的。这部分光束还被称为曝光狭缝。图3以示意地方式示出了曝光狭缝和导致放大和y-平移的物体高度偏离(z-偏离)效应。
为了补偿z-偏离对在最佳物平面上的图像的品质的影响，为了确定非线性函数，在第一格子上确定与掩模版的高度和倾斜数据相对应的第一数据集；在第二格子上确定与多个掩模版台设定点相对应的第二数据集；以及通过非线性函数拟合一系列设定点。下面参照图4给出该实施例的详细说明。
在本发明的又一实施例中，最小平方拟合被用于确定第二数据集的步骤中，从而拟合第一格子和第二格子。
为了将最佳物平面投影到在设定点的位置处的掩模版表面，首先，用固定的x-坐标和y-间距限定狭缝上的弯曲的格子，见图5。该格子在底部开始，并向上延伸直到达到顶点。优选地，最小平方拟合包括线性方程的系统，因而掩模版上的物体区域具有基本上一样的狭缝形状和基本上相同的狭缝格子。
应用最小平方拟合的好处在于，第一自动过滤了掩模版表面已建立的高度形状中孤立的显著的峰值，第二考虑了狭缝的曲率。
优选地，对于非线性函数，选择合适的多项式曲线。通过使用已建立的变量z_拟合、R_y，拟合以及R_x，拟合的数据，产生多项式曲线。更优选地，多项式曲线包括多个四阶多项式，彼此平滑地连接。这样的函数可以被称为四次样条(quartic spline)。数学函数，例如样条，在本领域是熟知的，它们的性质这里不做介绍。在衬底曝光过程中，优选根据四次(四阶)样条实施掩模版台的位移控制。
优选地，根据本发明的光刻设备包括干涉仪，其布置用以确定用于建立逼近掩模版表面的非线性函数的测量数据。
图2示意地示出对应掩模版的坐标系统。图2示出了根据本发明实施例的安装在掩模版台105上并且在X-Y平面内或平行X-Y平面取向的掩模版100的六个自由度(DOF)。再次，六个自由度是X(沿X轴)、Y(沿Y轴)、Z(沿Z轴)、Rx(围绕X轴旋转)、Ry(围绕Y轴旋转)以及Rz(围绕Z轴旋转)。更易于确定的自由度是基于掩模版台位移的X、Y以及Rz。在下面讨论的实施例中，下面重点介绍的自由度是Z、Ry和Rx。可以认识到，如果掩模版100的取向改变，通过下面的设备和方法可以确定任何自由度。路径101和102布置成掩模版表面的反射部分，因而可以通过干涉仪实现恰当的测量。
图3示意地示出了曝光狭缝和掩模版的高度偏离(Z-偏离)对最佳物平面处狭缝形状的影响。图3示意地示出了弧31的一部分，在弧31上限定了狭缝形状33。光束(未示出)通常是具有半径32a的弧形。狭缝33的特征在于半角θ和厚度35。要注意的是，投影系统的物体侧是非远心的，因为掩模版上的照射场从投影系统(未示出)离轴偏移，并且投影束相对于投影系统的光轴以一定角度进入投影系统。
虽然离远心的偏离优选布置成尽可能小，由于光刻设备的光学系统的非远心性，掩模版的局部垂直z变形还是会导致在最佳物平面处的图像的水平(X或Y)变形，这在图3的右边部分中示意地示出。预期光束32在基本上平的反射掩模版35处弹回，并且沿方向32’传播。由于实际掩模版34相对于平的掩模版35的高度改变量Δz，当掩模版具有z位移时，光束沿方向32”传播，从而引起最佳物平面处的狭缝形状36的减小。要注意的是，狭缝形状被减小正的位移(+z)，否则狭缝形状被放大。还要注意的是，由于掩模版的z偏离，狭缝形状还沿y方向位移距离37。
图4示意地示出与掩模版表面42对齐的最佳物平面43、45、47。为了允许掩模版台执行掩模版的高度和倾斜形状的修正，使用掩模版表面测量点确定掩模版高度图和倾斜图。这可以根据已知在US6934005中介绍的使用干涉仪的方法来完成。这样建立的掩模版的高度和倾斜形状组成掩模版调平单元的输入数据，掩模版调平单元布置用以计算掩模版台z-倾斜值Rx、掩模版台z位置和掩模版台y-倾斜Ry。必须理解的是，掩模版台设定点表示掩模版台的空间位置和倾斜。掩模版台设定点通常被定义为在掩模版台坐标系统(RSCS)中掩模版零坐标系统(RZCS)的原点位置。在图4中，掩模版台设定点定义为相对于掩模版台坐标系统原点的最佳物平面坐标系统的原点位置。可选地，掩模版测量点可以被分配给与划线相关的假想线。优选地，所述划线包括图像传感器标记。对于EUV光刻设备，可以使用反射掩模，例如在US6879374中介绍的那样。对于传统的光刻设备，可以使用反射型或者透射型图像传感器标记(TISm)，如US6879374中介绍的。下面将参照图7进一步详细地介绍布置在划线上的图像传感器标记的一个实施例。
为了计算解决最佳物平面和掩模版表面之间对齐的函数，将限定在掩模版台表面上的多个设定点y_i、y_i+1、y_i+2等拟合到掩模版42。每个设定点的特征在于多个计算的变量，也就是高度z_i，第一倾斜R_x，i以及第二倾斜R_y，i。优选地，使用掩模版表面到最佳物平面的最小平方拟合计算这些参数，这参照图5详细地介绍。
图5示意地示出了限定在狭缝上的计算的格子的实施例。通过组成点51a...51n的弯曲的格子逼近狭缝51，其中所述各点具有恒定的x和y间距。要注意的是，格子的顶部表面52和底部表面54分别组成圆的一部分，因而不会以恒定的y方向上的偏离平行地延伸。通常通过在一个表面(例如表面52)上设定格子点并通过延伸格子点直到达到第二表面54来方便地形成格子。狭缝格子的原点用53示意地表示。根据本发明的技术方法，在第一格子57上限定与掩模版的高度和倾斜数据相对应的第一数据集。在第二格子56上确定与多个掩模版台设定点56相对应的第二数据集。第一格子57和第二格子56具有共同原点55。格子56和67都被限定在掩模版坐标系统RCS的y轴上。
如下进行最佳物平面(BOP)中的狭缝形区域与掩模版上的狭缝形区域的对准的操作。将RZCS作为“框架”坐标，掩模版台相对该坐标移动和定位。x_rzcs是RZCS中的坐标，而x_{_rscs}是掩模版台坐标系统(RSCS)中的坐标。掩模版台坐标系统(RSCS)到掩模版零坐标系统(RZCS)的3D变换方程用下式表示
x‾rzcs=T‾‾e·T‾‾·(x‾rscs-M‾‾t·t‾+e‾rs)]]>
这里对角矩阵是掩模版台干涉仪缩放比例。这里e_rs是掩模版台零位调整偏离，而是掩模版台零位调整旋转偏离矩阵。这里无穷小旋转矩阵
T‾‾=1-TzTyTz1-Tx-TyTx1]]>
和向量t＝(t_x，t_y，t_z)是变换参数。和t的(垂直的)平面外分量T_y，T_x和t_z是平面外掩模版台设定点。x_o是最佳物平面坐标系统(OPCS)中的坐标。OPCS到RZCS的3D转换方程是
x‾rzcs=R‾‾o·x‾o+C‾o,]]>
其中矩阵和向量C_o是变换参数。
在后面，一个符号后面的方括号表示括号之间的值的函数。
x_rcs是掩模版坐标系统(RCS)中的坐标，而y_rcs是相应的y坐标。RCS的3D变换方程RSCS是
x‾rscs=M‾‾·R‾‾[yrcs]·x‾rcs+C‾r+YTZ[yrcs]·e‾z.]]>
这里M是对角放大矩阵。这里C_r是变换参数，e_z是z方向上的单位向量，YTZ[y_rcs]是掩模版高度图函数。这里
R‾‾[yrcs]=1-RzRy+yr·Ryy+YRY[yrcs]Rz1-Rx-Ry-yr·Ryy-YRY[yrcs]Rx1]]>
是矩阵值函数，其表示依赖于参数R_x、R_y、R_z、转动R_yy以及掩模版y倾斜图函数YRY[y_rcs]的无穷小旋转。
x_r＝(0，y_r，0)是RCS中掩模版上的狭缝形目标区域的位置，其位于y轴。通过描述OPCS和RCS之间的3D变换方程得到下面的表示在x_r处的对准问题的关系式，和RSCS中的对准问题一样：
M‾‾t·t‾+e‾rs+T‾‾-1·T‾‾e-1·(R‾‾o·x‾o+C‾o)=M‾‾·R‾‾[x‾r+x‾]·(x‾r+x‾)+C‾r+YTZ[x‾r+x‾]·e‾z,---(1)]]>
设定x＝x_o。将x限定在xy-平面。方程的右手边是在RSCS中的掩模版表面。左手边限定在RSCS中的最佳物平面作为在x₀的第一阶多项式。问题在于，通过将在BOP中的狭缝形区域拟合到位于RCS中的x_r处的掩模版表面上的狭缝形区域，找到平面外倾斜T_y、T_x和平面外位置t_z。
下面，通过LSQ的方法执行这种拟合：
在方程(1)中设定x＝x_o。用(x_i，y_i)表示坐标x处的覆盖BOP内狭缝形区域的格子，见图5中的格子51。
对于合适的格子，定义格子，由固定x值的等距格线形成，其中每个格线在狭缝形区域的底部开始，并以固定的y间距向上延伸直到其达到该区域的顶部。
在这个格子上的拟合问题可以通过下面一组在局部RSCS中的BOP的垂直(平面外)位置z_fit和倾斜R_y，fit以及R_x，fit的线性方程来表示：
z_fit-R_y，fit·x_i+R_x，fit·y_i＝z_i，其中i表示所有格子点(2)
方程的该线性组可以作为LSQ拟合问题求解。通过使用奇异值分解解这个方程是合适的方法。方程(2)的右手边通过估计在格点(x_i，y_i)处的方程式(1)的右手边的z分量来获得：
zi=Crz-Ry·xi+Rx·(yi+yr)-Ryy·xi·(yi+yr)]]>
+YTZ[yi+yr]-YRY[yi+yr]·xi]]>
这里在对角线上的z分量已经设定为1。将平面外位置z_fit以及倾斜R_y，fit和R_x，fit与方程式(1)的左手边的z分量中的这些量对比，得到
zfit=tz+ersz+(Ty+Tey)·Cox-(Tx+Tex)·Coy+Coz,]]>
Ry,fit=-Ty-Tey+Roy,]]>
Rx,fit=-Tx-Tex+Rox---(3)]]>
这里对角线上的z分量已经设定为1。垂直设定点值t_z、T_y以及T_x可以由方程式(3)来确定。
优选地，通过使用已建立的对应变量z_fit、R_y，fit以及R_x，fit的数据来产生多项式曲线。更优选地，多项式曲线包括一系列的链接的4阶多项式，平滑地彼此连接。这样的函数可以称为四次(四阶)样条。例如样条等数学函数在本领域是公知的，这里不再详细地介绍它们的性质。在衬底曝光过程中，优选根据这样获得的四次样条实施掩模版台的位移控制。
图6示意地示出根据本发明的光刻设备的实施例。图6示出了根据本发明的实施例的光刻工具的一部分600。部分200包括掩模版台602，其具有在后侧夹持的掩模版604，掩模版604具有图案606。虽然没有按照比例表示，干涉仪系统608包括两个干涉仪608A和608B。要注意的是，还可以使用布置成以双模式使用的单个干涉仪。每个干涉仪608A和608B将来自照射装置610的照射(I)光投射朝向部分600。在不同的实施例中，照射装置210可以是光源、激光器或具有或不具有聚焦或放大光学装置的类似的装置。来自第一干涉仪608A的第一组干涉测量束RSZ1和RSZ2分别被掩模版604上的第一位置612和第二位置614反射。第一位置612邻近图案606的第一侧，而第二位置614邻近图案606的第二侧。反射束被探测器(D)616接收。在被控制器620处理之前或之后，将与探测的束相对应的信号存储在存储装置618中。
来自第二干涉仪608B的第二组干涉测量束RSZ3和RSZ4分别被掩模版台602上的第一点622和第二点624反射，并且由探测器616探测。然后，对应于被探测的束的信号被存储在存储器618中。在上面示出的实施例中，所有四个测量点612、614、622以及624基本上位于具有相同Y值的线上。在其他实施例中，这可以是需要的。
在另一实施例中，信号表示基于两个相关束(即RSZ1和RSZ2或者RSZ3和RSZ4)的强度、相位、距离等等进行比较的干涉测量值。通过比较得来的最终信号对应于掩模版台602或掩模版604的参数(例如位置，取向，倾斜等)。在不同的实施例中，使用四个干涉仪束RSZ1-RSZ4来确定掩模版604的图案化表面606的两个自由度(Z和Ry)。在这些实施例中，Z是大约垂直于图案化表面606的方向，并且平行于光刻工具的光轴。此外，在这些实施例中，Ry是围绕掩模版台602的扫描轴线的旋转。如上所述，两个干涉仪束(RSZ1和RSZ2)被图案606的任一侧上的掩模版604的图案表面606反射。
此外，在不同的实施例中，其他两个干涉仪束(RSZ3和RSZ4)被定位成从掩模版台602上的表面反射。这些反射表面的结构有许多种选择。在一些实施例中，掩模版台602的第一反射表面(例如具有点622)沿X-Y平面或平行X-Y平面取向以给出Z位置反馈。然后，掩模版台602的第二反射表面(例如具有点624)沿X-Y平面或平行X-Y平面取向。可以是替换的结构，其中掩模版台602的第二反射表面可以沿Y-Z平面或平行Y-Z平面取向。然后，第二表面给出Ry台位置信息。在另一可选的实施例中，存在多种其他取向，在这些取向中计算将会给出Z和Ry的值。通常，光刻工具着眼于在X方向上或Z方向上分开的两个干涉仪(例如双干涉仪610，或干涉仪610A和610B)之间的差异，因而给出Ry的信息。
图7示意地示出了使用分配给假想线的表面测量点的掩模版绘图的实施例。现有技术中已知的普通掩模版71包括可使用区域72，用来图案化投射到掩模版71上的合适的辐射束。可使用区域72可以通过适当的图像传感器标记74包围，以能够如参照图4描述的那样进行测量。掩模版71还包括可以用于分离多个相同的产品的划线75a、75b。已经发现，在掩模版表面绘图过程中可以成功地使用划线，因而改善表面数据集。例如，已经发现，通过使用至少一个或两个划线获得有关掩模版高度和倾斜形状的信息，可以以更高程度的精确度执行掩模版调平，而不会在上面介绍的非线性函数中表示的调平曲线中增加额外的自由度。划线75a、75b可以用来限定掩模版71上的假想线。优选地，划线可以与用作表面测量点以获得表示掩模版的倾斜和高度形状的表面测量数据的透射图像传感器(RIS)标记或反射图像传感器(TIS)标记一起布置。例如，对于常规光刻设备可以使用RIS标记或TIS标记，或它们的适当的组合标记。对于EUV光刻设备，优选使用RIS标记。使用TIS标记可以是有利的，对于小照射角度投影系统可以在掩模(物体)侧保持远心。应该认识到，虽然示意地在掩模版71上示出了多个图像传感器标记77a-77j，但是在实际使用时多个标记和它们在掩模版表面上的布置可以被最优化。例如，在提前认定假定掩模版台基本上是在特定区域变形的情形中，这种被划线75a、75b横穿的区域可以设置有增加的多个图像传感器标记，这带来图像传感器标记在掩模版71表面上的不均匀分布。在这种方法中，根据本发明的掩模版的倾斜和高度形状的修正还可以进一步改善。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“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他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层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。
虽然以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明的实施例可以有其它的应用，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑压印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、355、248、193、157或126nm的波长)和深紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
这里使用的术语“透镜”可以认为是一个或多种类型的光学元件的组合体，包括折射型、反射型、磁学型、电磁型和静电型光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的至少一个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述的计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
上面描述的内容是例证性的，而不是限定的。因而，应该认识到，本领域的技术人员在不脱离以下所述权利要求的范围的情况下，可以对上述本发明进行修改。