CN101533228B - 测量和获取相对于衬底表面的高度数据的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量和获取相对于衬底表面的高度数据的方法和设备。所述设备包括用于相对于投影系统的焦平面定位衬底的目标部分的水平传感器、构造成移动光刻设备的衬底台的一对致动器和用于通过控制致动器相对于水平传感器移动衬底的控制器。控制器将第一和第二致动器的动作结合，以产生具有比所述致动器中的至少一个的单独的最大速度大的速度的移动。

Description

测量和获取相对于衬底表面的高度数据的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于获取衬底表面的高度数据的光刻设备和方法，涉及用于获取高度数据的程序以及包含该程序的存储器，以及涉及用于校正根据所述方法获得的高度数据的方法、设备、程序和存储器。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到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与所述IC的单层相对应的电路图案。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。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。使用位于掩模版和衬底之间的投影系统将掩模版的被辐射部分成像到衬底的目标部分上，由此实现图案的转移。所述图案能够成像到衬底(硅晶片)上的曝光区域上(管芯)。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。
光刻设备可以是具有两个(双台)或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的类型。下面更详细地进行描述。
在目前的双台设备中，用相对于目标部分的中心处于完全相同位置的水平传感器收集数据以调平每个目标部分(场)。可能的水平传感器在下面更加详细地说明。
投影系统包括引导、成形和/或控制辐射束的部件。图案可以成像到衬底上的目标部分(例如包括一个或多个管芯的一部分)，例如硅晶片，其具有辐射敏感材料的层，例如抗蚀剂。通常，单个的衬底包括依次曝光的邻近目标部分的网。已知的光刻设备包括所谓的步进机，其中每个目标部分通过将整个图案一次曝光到目标部分进行照射，和所谓的扫描器，其中通过辐射束沿给定方向(通常称为“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。
为了简单，下文中投影系统可以称为“透镜”；然而，这个术语应该广义地理解为包括不同类型的投影系统，包括例如折射光学系统、反射光学系统、反射折射光系统和放电粒子光学系统。辐射系统也可以包括根据用于引导、成形或控制投影束的任何这些原理操作的元件，并且这些元件下面也共同地或单个地被称为“透镜”。此外，第一和第二物体台可以分别称为“掩模台”和“衬底台”。
光刻设备可以包括单个掩模台和单个衬底台，但也可以具有至少两个独立可移动的衬底台；例如，见国际专利申请文件WO98/28665和WO98/40791中所述的多台设备。在这种多台设备背后的基本操作原理是，在第一衬底台在投影系统下面的曝光位置上曝光位于所述台上的第一衬底的同时，第二衬底台可以移动到装载位置，释放前面已曝光的衬底，拾取新的衬底，在新的衬底上实施一些初始的测量，然后准备好一旦完成第一衬底的曝光就立即将新衬底转移到投影系统下面的曝光位置；然后重复这个循环。在这种方式中，有可能提高设备的产量，这依次降低了设备所有者的成本。应该理解到，相同的原理可以应用到只有一个衬底台的情况，该衬底台在曝光和测量位置之间移动。
在曝光步骤中，确保掩模图像在晶片上正确地聚焦是重要的。通常情况下，这通过在曝光或一系列的曝光之前测量掩模相对于投影透镜的虚像最佳焦平面的垂直位置来完成。在每次曝光过程中，测量晶片相对于投影透镜的上表面的垂直位置，并且晶片台的位置被调整成使得晶片表面位于最佳焦平面。
调整投影系统PL的焦平面的位置的范围被限制，并且所述系统的焦点深度小。这意味着晶片(衬底)的曝光区域必须精确地位于投影系统PL的焦平面。
晶片被抛光成具有非常高的平坦度，但仍然会发生晶片表面相对于最佳平坦度的平坦度偏差(称为“不平坦度”)，其大小足以显著地影响聚焦精确度。不平坦度可以由于(例如)晶片厚度的变化、晶片形状的变形或晶片保持装置上的污染物引起。由于在先的处理步骤而产生的结构的存在也会显著地影响晶片高度(平坦度)。在本发明中，不平坦度的原因很大程度上是不相关的；只有晶片顶部表面的高度被考虑。除非文中特别要求，否则下面所述的“晶片表面”指的是晶片的顶部表面，在其上将会投影掩模图案。
在曝光过程中，对晶片表面相对于投影光学元件的位置和取向进行测量，并且将晶片台WT的水平倾斜(Rx，Ry)调整成将晶片表面保持在最佳焦点位置。
如上面所述，通常用光学元件(例如透镜或反射镜)将图案成像到衬底W上。为了生成清晰图像，衬底W上的抗蚀剂层应该位于光学元件的焦平面内或附近。因此，根据现有技术，测量将要被曝光的目标部分C的高度。在这些测量值的基础上，调整衬底W相对于光学元件的高度，例如通过移动衬底位于其上的衬底台WT来调整。因为衬底W不是绝对平的物体，不可能对应整个目标部分将抗蚀剂层精确地定位在光学元件的焦平面上，因而衬底W只能尽可能好地定位。
为了尽可能好地将衬底W定位在焦平面(例如通过将焦平面与抗蚀剂厚度的中心匹配)中，可以改变衬底W的取向。衬底台WT可以在所有六个自由度上平移、旋转或倾斜，以便尽可能好地将抗蚀剂层定位在焦平面上。
为了确定衬底W相对于光学元件的最佳定位，可以用水平传感器测量衬底W的表面，如例如美国专利No.5,191,200中所述。这个步骤可以在曝光过程中(空闲中)通过测量衬底W的将要曝光或接下来将要曝光的一部分来完成，但是衬底W的表面也可以提前测量。后面的方法还可以在远程位置完成。在后一种情况下，水平传感器测量的结果可以以所谓的高度图或高度图形的形式进行存储，并且在曝光过程中用来相对于光学元件的焦平面定位衬底W。
在两种情况中，衬底W的顶部表面可以用水平传感器测量，这确定了特定区域的高度。这个区域的宽度可以等于或大于目标部分C的宽度，并且具有仅为目标部分C的长度的一部分的长度，这将在下面进行解释(这个区域用虚线表示)。目标部分C的高度图可以通过沿箭头A的方向扫描目标部分C来测量。水平传感器LS通过实施多点测量来确定衬底W的高度，例如9点测量。水平传感器点LSS在所述区域上铺开，并且基于从不同的水平传感器点获得的测量值收集高度数据。
这里用到的术语“高度”指的是基本上垂直于衬底W的表面的方向，也就是基本上垂直于将要曝光的衬底W的表面。水平传感器的测量值产生高度数据，包括有关衬底W特定位置的相对高度的信息。这也可以称为高度图。
在该高度数据的基础上，可以例如通过平均来自衬底的不同部分的对应高度数据(例如，与在不同的目标部分C内的类似相对位置相对应的高度数据)来计算高度图形。在这种对应的高度数据不可用的情况中，高度图形可以等同于高度数据。
在高度数据或高度图形的基础上，可以确定调平图形(leveling profile)以指出衬底W相对于投影系统PS的最佳定位。可以通过(部分)高度数据或高度图形进行线性拟合来确定这种调平图形，例如通过所测区域内的点实施最小二乘方拟合(三个方向的)来确定。
正如上面介绍的，精确的调平需要测量衬底的形状和拓扑，例如使用水平传感器，测量出(至少部分)衬底W的高度数据，在所述高度数据基础上确定调平图形。这种调平图形可以表示衬底W相对于投影系统PS的最佳位置，并且考虑衬底W的局部形状和高度。
通过相对于目标部分的中心将每个目标部分调平在完全相同的位置上，衬底上的目标部分之间的曝光焦距的变化被减小。
例如，每个目标部分具有相对于目标部分的中心的调平采样图案，如图2所示。在图2中，M2-M6表示水平传感器点，覆盖目标部分的宽度，这些水平传感器点沿着目标部分的高度在目标部分上的表面上进行扫描。在扫描过程中，收集大量的测量值，如图2中的点所表示的。这些点具有相对于目标部分中心的预定位置。
根据图2中所示和描述的技术获得调平数据是相对耗时的。这是因为，对应每个目标部分获取满足将水平传感器相对于每个目标部分的中心定位在相同位置的限制的调平数据是需要花费时间的。在圆柱形目标部分布置的最为普遍的情况中，这需要水平传感器从头到尾读取每个圆柱的“行程”。
这个过程参考4进一步示出，图4显示具有多个目标部分的衬底并且箭头表示扫描路径或水平传感器的行程。
发明内容
本发明的实施例的一方面旨在消除，至少部分地解决上面讨论的问题。
根据本发明的第一方面，提供一种光刻投影设备，其包括：用于支撑图案形成装置的支撑结构，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图案化的辐射束；构造并配置用于保持衬底的衬底台；构造并配置用于将图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上的投影系统；构造并配置用于执行所述衬底的至少一部分的高度测量以生成高度数据的水平传感器，用于相对于投影系统的焦平面定位所述衬底的目标部分；构造并配置用于至少在垂直于具有最大速度的所述衬底表面的第一方向上移动衬底台的第一致动器；构造并配置用于至少在垂直于具有最大速度的所述衬底表面的第二方向上移动所述衬底台的第二致动器；构造并配置用于通过控制所述第一和所述第二致动器在所述衬底和所述水平传感器之间产生相对移动行程的控制器，其中所述控制器被构造并配置成将第一和第二致动器的移动结合起来，以执行以高于一个致动器的最大速度的速度进行的组合移动。
在实施例中，所述控制器被构造并配置成通过结合两个致动器的最大速度的至少71％，以产生组合移动的行程。
此外，所述控制器可以构造并配置用于产生两个致动器以基本上最大速度移动所述衬底台的组合移动的行程。
所述第一致动器可以构造并配置用于在X方向上引起相对移动，并且所述第二致动器构造并配置用于在Y方向上引起相对移动。
所述衬底台是可移动的，以执行通过所述衬底保持装置承载的衬底的扫描曝光，并且所述水平传感器被配置用于测量垂直位置和围绕在所述衬底上的目标区域的至少一个水平轴线的倾斜中的至少一个。
所述水平传感器包括：用于将辐射引导到所述衬底上的投影部分，所述投影部分包括辐射源、位于辐射源下游且具有狭缝的投影格栅、和定位成将来自辐射源的辐射引导朝向作为水平传感器点的衬底表面的第一反射装置；和用于探测从所述衬底表面反射的辐射的探测部分，所述探测部分包括探测器、具有位于所述衬底和所述探测器之间的狭缝的探测格栅和定位成将所述晶片表面反射的光引导到探测器的第二反射器，其中所述格栅被定位成投影和探测与所述相对移动的行程对准的水平传感器点。
在还一实施例中，位于所述衬底上的水平传感器点相对于所述致动器中的至少一个的移动方向旋转大体上45度。
将投影格栅或探测格栅中的至少一个定位成与所述衬底表面大体上平行是有用的。
在优选的实施例中，所述投影格栅和所述探测格栅中的至少一个是大体上矩形形状并且具有大体上沿所述格栅的对角线定位的狭缝。
在实施例中，所述衬底台倾斜一个与所述移动行程的角度一致的角度。
优选地，所述投影格栅和所述探测格栅中的至少一个被倾斜成使得所述狭缝与所述辐射源之间具有不同距离。
优选地，所述投影格栅和所述探测格栅中的至少一个围绕大体上垂直于由辐射的传播方向和所述狭缝的轴线形成的平面的轴线倾斜。
所述投影格栅可以倾斜成使得所述投影格栅的倾斜角和所述辐射的入射角结合并成大体上90度(Scheimpflug条件)。
采用其中所述投影部分还包括光楔的系统是有益的，其中所述光楔位于所述投影格栅下游的辐射路径中，用于调整所述辐射的光学距离。
在实施例中，所述探测部分还包括光楔，其中所述光楔位于所述投影格栅上游的辐射路径中，用于调整所述辐射的光学距离。
根据本发明的另一方面，提供一种用于感测承载在光刻投影设备内的衬底台上的衬底的水平高度(或水平度)的方法，所述光刻投影设备具有：构造用于支撑图案形成装置的支撑结构，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图案化的辐射束；构造并配置用于保持衬底的衬底台；构造并配置用于将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上的投影系统；构造并配置用于实施至少一部分衬底的高度测量以生成高度数据的水平传感器；用于产生衬底和所述水平传感器之间的相对移动的第一和第二致动器，所述致动器具有最大速度，所述方法包括：
在所述衬底台上提供衬底，
在所述衬底和所述水平传感器之间产生相对移动，并感测所述衬底的水平高度，还包括
将由所述两个致动器产生的所述相对移动结合到一个比由一个致动器产生的移动的最大速度更大的速度下。
所述方法包括所述设备的任何特征。此外，所述产生的相对移动可以是在几个行程的移动。所述高度测量可以通过用水平传感器在扫描方向上扫描所述至少一部分衬底来完成。
优选地，所述第一致动器产生在X方向上的移动，并且所述第二致动器产生在Y方向上的移动，和其中所述组合移动是在X-Y平面内以相对于所述衬底表面成至少20度的角进行的。
优选地，所述移动包括大体上相对于所述X和Y方向成45度角的行程。
所述方法还可以包括：水平传感器将辐射投影到所述衬底表面并探测从所述衬底表面反射的辐射。
在另一实施例中，投影所述辐射还包括将多个辐射束施加到作为水平传感器点的所述衬底表面，其中所述水平传感器点相对于所述相对移动的方向中的至少一个转过非零角度，并且其中结合所述相对移动导致以大体上相同的非零角度的相对移动。
进一步地，利用折射调节所述投影辐射和反射辐射中的至少一个的所述光学距离是有用的。
根据本发明的另一方面，提供一种在数据载体或计算机可读媒介上的计算机程序，或计算机程序产品，所述计算机程序或计算机程序产品具有构造并配置用于执行以下方法的编码或指令，所述方法包括：
在所述衬底和所述水平传感器之间产生相对移动，
用所述水平传感器感测所述衬底的水平高度，其中所产生的相对移动是用于产生所述衬底台相对于所述水平传感器的移动的至少两个致动器的组合移动。
根据本发明的另一方面，提供一种器件，所述器件形成为直接地或间接地使用本发明的任何前述方面的所述光刻系统和/或器件制造方法和/或计算机程序。
根据本发明的还一方面，提供一种用于校准光刻设备的方法，所述方法包括：
a)在所述目标部分上执行水平传感器扫描，为目标部分提高水平传感器数据，其中所述水平传感器扫描是在相对于所述目标部分的相对位置上执行的，和
b)使用所述水平传感器数据和预定的校准数据确定校正的曝光焦点数据，以校正所述水平传感器扫描相对于所述目标部分的相对位置。根据实施例步骤b)包括：
b1)使用所述预定校准数据确定校正的水平传感器数据，和
b2)在所述校正的水平传感器数据的基础上确定校正的曝光焦点数据。
根据实施例步骤b)包括：
b1’)使用所述水平传感器数据确定曝光焦点数据，和
b2’)在所述曝光焦点数据和所述预定的校准数据的基础上确定校正的曝光焦点数据。
根据实施例，所述方法还包括：
c)依照所述校正的曝光焦点数据曝光所述目标部分。
根据实施例，所述相对位置基本上位于所述目标部分的平面内并且基本上垂直于所述水平传感器扫描的扫描方向。
根据实施例，所述校准数据可以用来确定校正的曝光焦点数据，以校正水平传感器扫描相对于目标位置的所述相对位置，所述方法包括：
I-1)实施至少一个目标部分的第一数量的校准水平传感器扫描，其中所述第一数量的校准水平传感器扫描具有相对于所述至少一个目标部分的第一相对位置，
I-2)实施至少一个目标部分的第二数量的校准水平传感器扫描，其中所述第二数量的校准水平传感器扫描具有相对于所述至少一个目标部分的第二相对位置，所述第二相对位置与所述第一相对位置不同，
II)通过比较所述第二数量的校准水平传感器扫描与所述第一数量的校准水平传感器扫描确定对应所述第二相对位置的第一校准数据。
优选地，通过用两个致动器产生所述衬底和所述水平传感器的组合的相对移动实施所述第二数量的水平传感器扫描，所述组合的相对移动以高于一个致动器的最大速度的速度移动。
根据还一方面，提供一种在数据载体、计算机可读媒介上的计算机程序，或计算机程序产品，所述计算机程序具有用于感测承载在衬底台上的衬底的水平高度的编码或指令，所述编码或指令用于实施以下方法，所述方法包括：
在所述衬底和所述水平传感器之间产生相对移动，
用所述水平传感器感测所述衬底的水平高度，其中所产生的相对移动是用于产生所述衬底台相对于所述水平传感器的移动的至少两个致动器的组合移动。
根据还一方面，提供一种用于控制衬底位置的系统，所述系统包括处理器和存储器，所述存储器用包括可通过所述处理器执行的指令的计算机程序进行编码，以使用高度数据执行用于相对于投影系统的焦平面定位所述衬底的目标部分的方法，其中所述方法包括：
通过产生所述衬底和所述水平传感器之间的相对移动，并且用所述水平传感器感测所述衬底的水平高度来执行所述衬底的至少一部分的高度测量，以产生所述高度数据，其中所述产生的相对移动是用于产生所述衬底台相对于所述水平传感器的移动的至少两个致动器的组合移动；
使用预定的校正高度以计算所述高度数据的校正高度数据；和
基于所述校正的高度数据相对于所述投影系统的焦平面定位所述衬底的所述目标部分。
一种用于控制衬底的位置的系统，所述系统包括处理器和存储器，所述存储器用包括可通过所述处理器执行的指令的计算机程序进行编码，以执行用于计算校正高度、以校正通过水平传感器获得的高度数据的方法，其中所述方法包括：
通过产生所述衬底和所述水平传感器之间的相对移动、并且用所述水平传感器感测所述衬底的水平高度，来执行所述衬底的目标部分的高度测量以产生高度图形，其中所述产生的相对移动是用于产生所述衬底台相对于所述水平传感器的移动的至少两个致动器的组合移动；
在所述高度图形的基础上计算水平高度图形(或水平度图形)；和
通过计算所述水平高度图形和所述高度图形之间的差值来确定校正高度。
本发明的另一方面提供一种计算机可读的媒介，其可以用包括可通过处理器执行的指令的计算机程序编码，以使用高度数据执行用于相对于投影系统的焦平面定位衬底的目标部分的方法，其中所述方法包括：
通过产生所述衬底和所述水平传感器之间的相对移动，并用所述水平传感器感测所述衬底的水平高度，来执行所述衬底的至少一部分的高度测量以生成高度数据，其中所述产生的相对移动是用于产生所述衬底台相对于所述水平传感器的移动的至少两个致动器的组合移动；
使用预定的校正高度来计算所述高度数据的校正高度数据；和
至少部分基于所述校正高度数据，相对于所述投影系统的焦平面定位所述衬底的所述目标部分。
本发明的还一方面提供了一种计算机可读媒介，其可以用包括可由处理器执行的指令的计算机程序进行编码，以使用高度数据执行用于相对于投影系统的焦平面定位衬底的目标部分的方法，其中所述方法包括：
通过产生所述衬底和所述水平传感器之间的相对移动，并用所述水平传感器感测所述衬底的水平高度，来执行所述衬底的目标部分的高度测量以生成高度图形，其中所述产生的相对移动是用于产生所述衬底台相对于所述水平传感器的移动的至少两个致动器的组合移动；
在所述高度图形的基础上计算水平高度图形；和
通过计算所述水平高度图形和所述高度图形之间的差值确定校正高度。
附图说明
下面仅通过例子，结合附图对本发明的实施例进行描述，其中相应的附图标记表示相应的部件，在附图中：
图1示意地示出根据本发明的实施例的光刻设备；；
图2示意地示出了目标部分；
图3是图1中的设备的一部分更详细视图；
图4示意地示出了具有多个目标部分的衬底，并且箭头表示根据现有技术的水平传感器的扫描路径；
图5是根据实施例的晶片台的详细视图；
图6示意地示出具有多个目标部分的衬底，并且箭头表示根据优选实施例的水平传感器的扫描路径；
图7a-7c显示了水平传感器格栅的三个实施例，
图8-13示意地显示了根据本发明的不同实施例的水平传感器的配置。
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，其构造并配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或远紫外(EUV)辐射)；
支撑结构(例如掩模台)MT，其配置用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与构造并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，并与构造并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，其构造并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。
所述支撑结构支撑图案形成装置，即承载图案形成装置的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置的取向、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、静电的或其他夹持技术保持图案形成装置。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，赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上所需的图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，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，可以独立地倾斜每一个小反射镜，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。
应该将这里使用的术语“投影系统”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。这里使用的任何术语“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，所述设备可以是透射型的(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，采用上面提到的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(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，或可以在将一个或更多个其它台用于曝光的同时，在一个或更多个台上执行预备步骤。
光刻设备也可以是这种类型，其中衬底的至少一部分被具有相对较高的折射率的液体覆盖，例如水，以充满投影系统和衬底之间的空隙。浸没液体也可以应用到光刻设备的其他空隙，例如在掩模和投影系统之间的空隙。浸没技术能够用于提高投影系统的数值孔径在本领域中是熟知的。这里用到的术语“浸没”并不意味着结构(例如衬底)必须浸入到液体中，仅意味着曝光过程中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，不会将该源考虑成光刻设备的组成部分，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，将所述辐射从所述源SO传到所述照射器IL。在其他情况下，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。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可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。所述照射器可以用来调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀度和强度分布。
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IF(在图1中未明确示出)用于将掩模MA相对于所述辐射束B的路径精确地定位。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)，所述掩模台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，但是他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)上。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。
可以将所述设备用于以下模式的至少一种：
1.在步进模式中，在将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上的同时，将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止(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，曝光目标部分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，在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描(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，曝光目标部分的最大尺寸限制了在单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移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掩模台MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。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。水平传感器
水平传感器测量位于衬底台WT上的衬底W或区域的高度，以生成高度数据。其高度将要被测量的表面放置在一个参考位置，并且用测量辐射束照射。测量辐射束以小于90°的角度投射到将要被测量的表面上。因为入射角等于反射角，测量辐射束从所述表面以相同的角度反射回来以形成反射辐射束。测量辐射束和反射辐射束限定一个测量平面。水平传感器测量反射辐射束在测量平面内的位置。
如果所述表面在测量辐射束的方向上移动并且完成另一测量，反射辐射束在与之前相同的方向上反射。然而，反射辐射束的位置以与所述表面已经移动的相同方式被移动。
水平传感器被设置成在目标部分上执行水平传感器扫描，提供所述目标部分的水平传感器数据。
在图3中，显示了光刻设备的测量站区域的一部分。衬底W被保持在衬底台WT上。在图3中可以看到两个晶片台夹盘WT。左手边是位于曝光位置I的衬底台，右手边是位于测量位置II的衬底台WT。
衬底台WT连接到致动器。图5中示出了衬底台WT的另一实施例的示例。致动器23、24连接到具有处理器8和存储器10的控制装置6。致动器可以包括任何类型的位置致动器，例如压电致动器、气动致动器、线性电动机、洛伦兹致动器、凸轮盘或主轴。压电致动器和凸轮盘的一个方面是它们的高刚性，因而提高了衬底台的本征频率并提高它们的位置精确度。致动器23、24分别在各个导向装置21、22上移动。两个致动器23、24能够形成围绕Z轴线的倾斜。
图5中未示出的是用于产生Z方向上的相对移动的致动器。该致动器也连接到处理器8。该致动器被控制成根据通过本发明所获得的高度数据或校正高度数据将衬底W的衬底表面定位在投影系统的焦平面内。
处理器8还接收来自位置传感器25的信息，所述位置传感器25通过电子装置(电容性的，感应性的)或光学装置(例如干涉仪)测量衬底台WT或衬底台保持装置的实际位置。图1和2显示方向定义X、Y、Z的示例。Z通常用来表示高度方向，如图1右手边所示。衬底W位于X-Y平面内，如图2所示。通过沿Y方向在位于衬底W上的区域40的中间部分上执行长行程来执行根据图4所示的表面扫描。
图3显示了用于确定位于晶片/衬底台WT或(本技术领域有时所称的)“夹盘”上的晶片的位置的系统。该系统包括两个干涉仪IF，它们分别位于衬底台WT的相对侧中的一侧上。每个干涉仪IF定位成引导测量辐射到第一对反射镜M1中的一个，该对反射镜设置在所述台的相对的侧壁上，这些反射镜M1基本上垂直于从相关的干涉仪IF发射的辐射。这些反射镜将称为X反射镜M1。此外，每个干涉仪IF定位成引导测量辐射到第二对反射镜M2中的一个上，该对反射镜与来自干涉仪IF的辐射的传播方向成45度角。这些反射镜M2设置在台WT的相对的侧壁上。这些反射镜将被称为角度反射镜M2。
X反射镜M1和角度反射镜M2被设置在衬底台WT上，并且当衬底台WT移动时一起移动。从每个X反射镜M1反射的辐射被引导回到其相关的干涉仪IF，并能够用于确定晶片台WT的X位置。从角度反射镜M2反射的辐射被引导到位于晶片台WT的水平面之上的一对Z反射镜ZM中的一个上，随后被反射回到干涉仪IF。在图2的Z反射镜ZM上示出的点表示在测量过程中干涉仪IF的束停留(reside)的位置。通过使用从每个Z反射镜ZM反射的辐射并且结合使用X反射镜M1确定的x位置的测量值，是有可能获得Z反射镜ZM的高度的间接测量值和晶片台WT的高度的间接测量值。
处理器8也接收来自水平传感器LS的输入，水平传感器LS测量来自衬底W上的、投影束PB投射到衬底表面位置处的目标部分C的高度和/或倾斜信息。优选地，控制装置6连接到报告系统9，报告系统包括PC或打印机或其他登记或显示设备。
水平传感器LS可以是例如这里所述的光学传感器；可替换地，可以想到气动的或电容性的传感器(例如)。在图3中，在测量位置还示出了气压计GA。
水平传感器被设置用于确定衬底W的水平参数，以使得控制器6能够将衬底表面定位在投影系统PS的焦平面中。水平传感器可以包括构造用于测量衬底表面和周围结构的表面之间的水平高度差(level difference)的水平高度差传感器，并且水平参数包括水平高度差值。这种配置的结果可以是将水平高度差的测量作为一次动作完成，因而避免需要单独地测量衬底和周围结构的水平高度。此外，水平高度差可以用在衬底曝光过程中用于焦点控制的已有的水平传感器进行测量。
在另一实施例中，水平传感器包括构造用于测量当由衬底台保持时的衬底的表面的水平高度的水平面测量传感器，并且水平参数包括衬底的表面的水平高度。在这种情况中，控制器还被提供周围结构的水平高度，以相对于周围结构定位衬底台。这种结构的一个方面是，它提供了一种简单的方法，在仅通过致动器移动衬底且周围结构是静止的实施例中是有用的。
水平传感器LS通常将测量衬底W的一个或多个例如6-25mm2(例如2×4mm2)的小区域(水平传感器点LSS)的垂直位置以生成高度数据。图3所示的水平传感器LS包括用于产生辐射束16的辐射源、用于将光束16投影到衬底W上的投影光学元件(未示出)、探测光学元件(未示出)和传感器或探测器。水平传感器包括投影部分2和探测部分15。
在特别的情况中，LSS具有由位于衬底表面上的点的长度和宽度限定的尺寸。依照在Y方向上的现有技术结构，长度可以限定为在扫描方向上的点的长度。在实施例中，利用图7a中示出的水平传感器格栅100获得根据图2中实施例的水平传感器点。格栅100设置有栅格101。每个间隙102具有宽104×高度105的尺寸。如果如同现有技术中的配置那样，格栅被定位成与衬底表面平行，狭缝102的宽度104大体上与位于衬底上的LSS的宽度一致。在特别的情况中，在扫描方向上狭缝102的高度105比宽度小大约四倍。这将在所需的扫描分辨率和能够忽略或考虑衬底边缘附近的点的测量结果(这个结果是无效的)之间获得平衡。
探测部分15产生依赖于高度的信号，该信号提供给处理器8。处理器8设置成处理高度信息并构造所测的高度图。这样的高度图可以通过处理器8存储在存储器10中并在曝光过程中应用。
根据可选实施例，水平传感器2、15可以是使用在由衬底表面反射的投影栅格的图像和固定的探测栅格之间形成的莫尔图的光学传感器，如在美国专利No.5,191,200中所述的。对于水平传感器15，期望能够同时地测量多个位置的垂直高度和/或测量对应每个位置的小区域的平均高度。
根据图2的水平传感器点LSS、M2-M5沿第一方向排列，在图2中是沿X方向排列。随后M2的测量导致根据图2的测量阵列。重复这样的测量。依赖于测量之间的间隔时间和衬底W相对于水平传感器的相对速度，这些测量点以间距分隔开。间距可以通过改变变量中的一个进行调整。缩短时间间隔并以更高的速率重复测量是相对直接的。
这里描述的实施例当然也可以用于其他类型的水平传感器，例如气压计。正如本领域技术人员熟知的，气压计通过从气体出口提供气流到衬底W表面来确定衬底W的高度。在衬底W的表面高的位置，也就是衬底W的表面相对地接近气体出口的位置，气流将会遭受相对高的阻力。通过测量所述气流的阻力作为衬底W之上的气压计的空间位置的函数，能够获得衬底W的高度图。在欧洲专利EP0380967中可以找到气压计的更多的讨论，这里以参考的方式并入。
根据可选实施例，扫描探针轮廓仪(scanning needle profiler)被用来确定衬底W的高度图。这种扫描探针轮廓仪用探针扫描衬底W的高度图，它也提供高度信息。
实际上，所有类型的传感器都可以应用，它们被设置用来执行衬底W的高度测量以生成高度数据。
水平高度感测方法使用至少一个感测区域并测量小区域的平均高度，被称为水平传感器点LSS，例如根据图2的五个点M2-M6。
根据实施例，水平传感器可以同时地施加多个测量辐射束，在衬底W的表面上产生多个水平传感器点LSS。如图1所示，水平传感器可以例如产生排成一行的五个水平传感器点LSS。通过相对于彼此相对地移动(用箭头A表示(扫描方向))衬底W和水平传感器，水平传感器点LSS扫描将要被测量的衬底W的区域(例如目标部分C)。
依赖于位于衬底W上的水平传感器点LSS的位置，选择机构选择多个或一个水平传感器点LSS，这些水平传感器点LSS可用于从所测的目标区域C获取高度数据。基于所选择的水平传感器点LSS，可以计算出水平高度图形。
图示的设备可以以多种模式应用。例如，在步进模式中，掩模台MT和衬底台WT被保持绝对静止，同时将赋予给投影束的整个图案一次地投影到目标部分C上(也就是单一静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动衬底台WT，使得能够对不同的目标部分C进行曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了成像在单一静态曝光中的目标部分C的尺寸。
为了确定绝对反射镜图，晶片台WT的x位置利用干涉仪IF被监测，并且在多个不同的x位置跨过晶片执行多次水平传感器LS测量。每次水平传感器测量可任意地是静止的。在这种情况中，通常每个水平传感器在每个测量点进行多次测量并提供平均值，因而减少噪音的影响。在一个典型的示例中，每个水平传感器在单个点上可以进行六百次读取，但是不同的传感器可以构造并配置成进行不同次数的读取并且甚至在衬底台的不同位置可以进行不同次数的读取。正如认识到的，增加测量的次数在降低噪音的影响的同时，也增加了测量时间。因而，在校准时间和测量精确度之间存在一定的折衷。作为静态测量的可选方案，晶片台WT可以沿水平传感器阵列LS的方向移动，同时水平传感器阵列LS进行测量。涉及晶片的具体点的测量可以通过以适当的次数取样传感器输出来获得。在这种情况中，在每个点进行的测量的次数通常将比静态测量低，甚至可能仅一次。
在图5示出的示例中，通过使用控制器6晶片台WT是可移动的。尤其是，晶片台WT通过使用致动器23经过一系列步骤平行于x轴线地从最左的位置移动到最右的位置。在每个步骤后，覆盖目标晶片点的所有水平传感器都实施了测量。
致动器23、24配置成产生衬底台WT相对于固定到光刻设备上的水平传感器的相对移动。致动器具有最大速度。根据图4的扫描在Y方向上将具有最大扫描速度，Y方向由这个最大速度限定。
连接到致动器23、24的控制器6被构造并被配置成控制致动器的操作。控制器6还被提供以来自水平传感器的输出信号。
控制器6可以包括任何类型的控制器，诸如电子控制器(模拟的、数字的或它们的组合)，包括例如微处理器、微控制器、其他类型的编程装置、特定应用的集成电路、或任何类型的可编程装置。致动器可以通过任何合适的连接结构连接到控制器，例如模拟线、数字线、多路复用的数字线或任何其他的信道。
根据本发明，在利用水平传感器扫描衬底W的过程中，衬底台WT相对于水平传感器以通过在X和Y方向上的致动的组合产生的组合移动的方式移动。这将实现比致动器中的一个致动器的最大速度更高的扫描速度，尤其是比根据图4的仅在Y方向上的扫描高的速度。
在图6中显示了用水平传感器扫描的实施例。根据该实施例，水平传感器用长行程来扫描衬底表面。所述行程可以在一个方向上延伸。在另一实施例中，所述行程可以是波状的或周期状的。在实施例中，Y方向的移动用在X致动器23的影响下的X方向上的移动进行调制。
致动器23、24的组合移动导致与每个轴线的成大体上45度角的移动。因为致动器23、24的移动被组合起来，最终组合速度被提高大约41％。根据实施例，其结果是能够更迅速地完成衬底的全部表面的扫描，这节省了时间，尤其在测量位置处。
任何本领域技术人员熟知的水平传感器可以结合本发明使用，以获得由于更高的扫描速度带来的时间节省。
在实施例中，衬底台WT被旋转一个角度，该角度对应于致动器的组合移动的角度。根据本发明，这允许图3和6中的目标部分40、41的中心线与扫描方向对准。在这种方法中，衬底台被旋转超过45度以进行扫描。在扫描后，衬底台可以被旋转回相同的角度。这允许根据现有技术的配置的辐射投影。
在实施例中，根据图2的实施例的水平传感器点可以利用如图7a所示的水平感测格栅100来获得。格栅100设置有栅格101。每个间隙102具有宽104×高度105的尺寸。图7a显示轴线X、Y，用来表示格栅坐标系统。栅格101定位成平行于X方向在格栅100的中间部分上。下文中gX、gY和gZ将表示这些限定的栅格轴向。而且，围绕任何这些轴线的进一步旋转下文中将用gRx、gRy和gRz表示。gRz表示图7a中显示的平面内的栅格的旋转。
在图4中显示的实施例中，水平传感器引导其辐射束以角度ALPHA照射到衬底表面上，这里定义为衬底表面和入射束之间的方向角(directionangle)。这个角度可以是5-80度，更具体地是5-40，例如20度。下面，这个角度ALPHA将用作水平传感器辐射的入射角。
在水平传感器的辐射源(未示出)和引导到衬底W处的辐射束16之间，定位格栅100。格栅100是水平传感器的探测部分2的一部分。栅格101将会带来如图2的水平传感器点的形式。格栅100定位成垂直于所述束16的照射方向。
水平传感器点LSS的尺寸依赖于狭缝102的尺寸和入射角ALPHA。在实施例中，格栅100可以定位成使得LSS具有相同的宽度104和大约等于高105/sin(ALPHA)的高度/长度。如果ALPHA是大约20度，由于入射角的放大使得点的尺寸将是大约3倍的间隙102的高度105。
在第一实施例中，保持了格栅100的配置，并且其对应于现有技术的配置。根据这种配置的水平传感器点LSS将会与衬底表面的X轴向对准，并且根据实施例在水平传感器的扫描过程中将会以相对于衬底的XY平面成45度角地移动。
在水平传感器的第二实施例中，水平传感器调整成以便以与由致动器产生的组合移动的角度一致的角度投影所述水平传感器点LSS。如果所述组合移动如图6所示取向，LSS可以在衬底的XY平面内被倾斜45度。这可以通过倾斜格栅100一GAMMA角来获得，其中GAMMA通常等于45/sin(ALPHA)。倾斜GAMMA是围绕格栅的z轴线(gRz)的一个实施例，旋转轴线在根据图7a的平面以外。
图8示意地显示了这个实施例。本领域技术人员应该熟悉图8-14中的表示法，其中投影光学元件是水平传感器的投影部分的一部分并没有示出，这是为了清除起见。格栅100是水平传感器的投影部分的一部分，并且被定位在由投影部分的辐射源(未示出)发射的辐射束的路径中。此外，光学元件，例如反射镜、透镜等可以是投影部分的一部分。
通过围绕gRz旋转格栅100一GAMMA度，水平传感器点如图8中所示旋转。
格栅100起初相对于Z轴线以70度角定位。这样，所述束16非常接近垂直于间隙102的狭道(lane)。然而，这种位置导致只有间隙102的中心部分110能够聚焦在根据图8的实施例中的衬底表面上。从间隙109的顶侧111到衬底表面的光程比从间隙109的下侧112到衬底表面的光程长。在实施例中，格栅被定位成使得不会发生这种效应。这种抵消散焦的定位被称为Scheimpflug条件(Scheimpflug condition)。代替相对于Z倾斜70度，格栅可以倾斜90度。然后，格栅100定位成大体上平行于衬底W表面。这将实现全部LSS的焦点对准。
图9示出用于以相对于衬底W的XY平面的45度角获得聚焦的LSS的实施例。格栅被定位成使得LSS遵守Scheimpflug条件，其中全部水平传感器点现在被聚焦。格栅100围绕gRz倾斜DELTA度(在实施例中是大约45度)以便相应地旋转所述点。
根据第三实施例，图10，代替格栅100，根据图7b的格栅110被定位在辐射16的路径中。格栅110与格栅100的不同之处在于：在格栅110中栅格在格栅110的矩形主体上对角地布置。其结果是围绕gRz的倾斜129相对于根据第一和第二实施例的情形(图8、9)被改变。倾斜129将会小于一GAMMA角度。
根据第四实施例，图11，格栅110不围绕gRz倾斜。然而，这样的倾斜可能需要重新设计目前的水平传感器。根据图10中示出的第三实施例，格栅根据现有技术相对于其位置旋转。用于这样的旋转的空间在一些现有技术的光刻系统中是不可行的。
图11显示格栅110，所述格栅110定位成使得LSS相对于衬底表面的XY平面旋转过45度，其中格栅100围绕gRy倾斜超过角度130。实际上，格栅110的一部分120比更上游的部分121更朝前(朝向下游)。因为作为间隙靠近120的结果而形成的LS点也定位成沿衬底表面的Y方向更朝向前，与根据图10的实施例相比，围绕gRy的倾斜将会导致减小所述点的散焦。
图12示出另一个实施例，对于格栅110基本上具有相同的配置。在图12中示意地示出的水平传感器的投影部分包括位于辐射束16的路径上的光学元件140。辐射束将会穿过光学元件140并且将会依据光学元件的材料的折射率而受到影响。
在实施例中，光学元件包括光楔。因为格栅110围绕rRy倾斜角度131，包括光楔的光学元件140(优选地，适于每个光楔的点)能够补偿所述点之间的相差。根据现有技术的结构，这将允许使用探测栅格。本领域技术人员应该理解，使光楔的厚度能够补偿焦点差异。
根据图8-12的实施例中任何一个的为了旋转衬底表面上的LSS而使格栅100或格栅110的旋转将会导致更宽的LSS阵列。在图2中，五个LSS的宽度用wLSS表示。如果格栅100或110根据所提到的实施例的任何一个被旋转，以便使LSS阵列相对于衬底表面的XY平面成45度角地取向，所述宽度wLSS将会变成1.41倍的宽度。
两个致动器以全速的组合移动导致在如图4所示的扫描过程中的45度取向行程和更宽的1.41倍的LS阵列，两者一起带来可能的50％的时间节省。因为速度被增加1.4倍，并且LS阵列的宽度也被增加，因此，根据本发明配置并适应的现有的水平传感器能够以双倍速度实施其水平感测方法。
当旋转位于栅格上的LS点时，为了具有额外的LS宽度增益，可以保持LSS的初始使用的宽度。在另一实施例中，可以使用根据图7c的格栅115。格栅115具有对角的栅格，其具有更多的狭缝102，例如代替9个狭缝，具有13个狭缝。在根据图8-12的实施例中，使用改进的格栅115将导致在衬底表面形成具有大体上相同尺寸的点的LSS阵列。根据本实施例，可以保持相同密度的用于高度测量的测量点。
图13显示了还一实施例，该实施例中具有Scheimpflug定位格栅110，其围绕gRz旋转一定角度134(大约45度)，以便旋转LSS使其转过45度。Scheimpflug条件通过围绕gRx旋转格栅来获得。
图8-13仅显示了水平传感器的投影部分的重要元件。本领域技术人员应该理解，在水平传感器的探测部分处能够进行相应的测量。探测部分也包括格栅。它们可以是格栅100、格栅110或格栅115。探测部分格栅能够围绕gRz、gRy、gRx旋转，以便实现旋转的LSS的探测并且能够测量Scheimpflug条件LSS。从前面所述本领域人员将会理解到，有可能将针对投影部分和探测部分组合不同的实施例。然而，以类似的方式配置投影部分和探测部分可以改善设计的简易程度。
在实施例中，为了对准场40和根据本发明的改进的扫描行程，将衬底台围绕Rz旋转。为了实现最大扫描速度，衬底台WT旋转过45度。现在LS扫描以更高的速度执行，但将行程与衬底上的场40对准。
因为根据本发明的至少一个方面，可以设想在相对于如图4所示的场的中间成一角度的方向上扫描衬底表面的高度，根据本发明可以设想根据本发明的任何一种方法校正所测量的高度。所述校正可以是单一的校准。相对于依赖于布局的测量执行校准，其中如图4完成扫描行程。
不依赖于布局的调平校准对于耐用机构应用了校准机制(例如指纹机制(fingerprint mechanism))，以在相对短的时间内校准不依赖于布局的测量的影响。利用这里所述的机制，是有可能利用单个衬底或目标部分校准的，尽管校准也可以利用多于一个衬底或目标部分来完成。
校准识别一组至少一个特定的校准目标部分。每个校准目标部分扫描多次。每个目标部分在每个可能的水平传感器测量的图案中用水平传感器扫描至少一次，其中水平传感器测量是在衬底上的任何目标部分上进行的。
因而，在校准过程中，所述至少一个校准目标部分被测量多次，每次测量水平传感器具有相对于目标部分的不同的相对位置。扫描的相对位置被选择成使得他们与在实际曝光时将发生的在实际水平传感器测量过程中将要执行的可能的水平传感器扫描相对应。
通过比较相对于目标部分对不同的相对位置实施的不同校准扫描，实际水平传感扫描和后面针对实际曝光收集到的数据能够被补偿，以最小化位于衬底上的目标部分之间的曝光焦点之间的差异。
通过比较不同的校准扫描，可以预测关于曝光焦点数据的水平传感扫描的相对位置的影响并进行补偿。
对于大多数普通圆筒形布局，校准扫描的次数将是在独立于布局的调平数据的获取过程中的行程数量。这种校准可以被看成是根据图6的方法在根据现有技术扫描的相同的目标部分40上扫描目标部分41的所有不同的图案的重叠。
根据示例，根据任何利用根据本发明的两个致动器的方法测量的两个图案被叠加在根据图4的相应的目标部分40、41所测的图案上。在该目标部分上测量的三个图案中的每一个图案产生一组焦点曝光设定点。不依赖于布局的图案和依赖于布局的图案的焦点曝光设定点之间的差异是依赖于布局的图案的校准(数据)。
校准机制用来产生一组适用的测量(a robust set of measurements)，以用作校准的输入。计算在每个校准目标部分中的所有读取的标准偏差。根据实施例，从校准中去掉具有最高标准偏差值的目标部分。所述(剩余)目标部分通过一点接一点地进行平均来产生校准数据(指纹数据)。
在曝光之前在目标部分上执行的实际水平传感器测量过程中，校准数据(指纹数据)可以用来校正实际曝光焦点。通过这样的操作，不同目标部分的曝光焦点之间的差异被减小，其中不同目标部分是由于以到目标部分中心的不同的相对位置来实施水平传感器测量的事实所导致的。
可以理解的是，校准数据(指纹数据)可以包括基于水平传感器数据计算的对于曝光焦点的校正。然而，根据可选实施例，校准数据(指纹数据)还可以包括对水平传感器数据的校正，这样曝光焦点可以基于所述校正的水平传感数据进行计算。
根据本发明的一个方面，用根据本发明的光刻设备制造多个晶片。所述晶片被一层接一层地进行制造。对于具有相同结构的特定系列的晶片的所有层，实施根据本发明的校准测量。对于特定系列的晶片的每一层，通过在形成所述层后扫描衬底表面的高度实施校准测量，并且将所述数据与用根据本发明的方法获得的数据进行比较，特别地，相对于衬底的目标区域的中间成45度地进行扫描。通过比较两个测量数据，可以获得用于校正使用具有根据本发明的更高扫描速度的方法或设备所测量的高度的校正图或校准数据。
根据本发明用根据本发明的校正方法获得的校准数据校正与具有最后形成的所述层的晶片相对应的高度数据组。
校准数据可以具有校准表的形式，在校准表中对应目标部分内的多个相对的x、y位置，存储校准值，这些校准值可以用来计算所校正的水平传感器数据。不同的校准表可以提供给水平传感器扫描的不同的相对位置。
可以理解到，可以以许多种方式应用校准校正。校准校正可以用来直接地校正所测的水平传感器数据，并且基于所校正的水平传感器数据计算曝光焦点数据。可替换地，水平传感器数据可以用来计算曝光焦点数据，其中校准数据可以用来校正这些曝光焦点数据以获得所校正的曝光焦点数据。
虽然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。
在本专利中，术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括(但不限于)：紫外辐射(例如具有约365、355、248、193、157或126nm的波长)和深紫外(EUV)辐射、X射线、电子和离子束。同时，本发明应用正交的X、Y和Z方向的参考系统并且用Ri表示关于平行于I方向的轴线旋转。此外，如果不是本文有其他的需要，这里用到的术语“垂直或垂直”(Z)用来表示衬底或掩模表面的法线方向，而不是暗示设备的任何特定的取向。类似地，术语“水平的”指的是平行于衬底或掩模表面的方向，因而是“垂直或垂直”方向的法线方向。
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。
上面已经描述了本发明的特定的实施例，但应该理解本发明可以应用到除上面所述以外的情形。例如，本发明可以采用包含至少一个可机读的指令序列的计算机程序的形式描述一种如上面公开的方法，或具有存储其中的所述的计算机程序的数据存储媒介(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。
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给出本发明的权利要求的范围，可以对上述本发明进行更改。

Claims (22)

1.一种光刻投影设备，其包括：
支撑结构，所述支撑结构构造用于支撑图案形成装置，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图案化的辐射束；
衬底台，所述衬底台构造并配置用于保持衬底；
投影系统，所述投影系统构造并配置用于将图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；
水平传感器，所述水平传感器构造并配置用于执行所述衬底的至少一部分的高度测量以生成高度数据，以用于相对于投影系统的焦平面定位所述衬底的目标部分；
第一致动器，所述第一致动器构造并配置用于在具有最大速度的X方向上移动所述衬底台；和
第二致动器，所述第二致动器构造并配置用于在具有最大速度的Y方向上移动所述衬底台，其中X方向垂直于Y方向；
控制器，所述控制器构造并配置用于通过控制所述第一和所述第二致动器而在所述衬底和所述水平传感器之间产生相对移动的行程，
其中所述控制器被构造并配置成将第一和第二致动器的移动组合起来，以产生以高于一个致动器的最大速度的速度进行的组合移动，
其中，所述水平传感器包括：
用于将辐射引导到所述衬底上的投影部分，所述投影部分包括辐射源、位于辐射源下游且具有多个狭缝的投影格栅、和被定位用于将来自辐射源的辐射引导向衬底表面的作为水平传感器点的第一反射装置；和
用于探测从所述衬底表面反射的辐射的探测部分，所述探测部分包括探测器、具有位于所述衬底和所述探测器之间的多个狭缝的探测格栅、和被定位用于将从所述衬底表面反射的光引导至探测器的第二反射装置，
其中所述投影格栅和探测格栅被定位用于投影和探测与所述相对移动的所述行程对准的水平传感器点，且水平传感器调整成以便以与由致动器产生的组合移动的角度一致的角度投影所述水平传感器点。
2.如权利要求1所述的光刻投影设备，其中，所述控制器被构造并配置成通过组合两个致动器的最大速度的至少71％而产生组合移动的行程。
3.如权利要求2所述的光刻投影设备，其中，所述控制器被构造并配置用于产生基本以其最大速度移动衬底台的两个致动器的组合移动的行程。
4.如前面权利要求中任何一个所述的光刻投影设备，其中，所述衬底台是可移动的，以执行由所述衬底台承载的衬底的扫描曝光，并且所述水平传感器被配置用于测量垂直位置和围绕在所述衬底上的目标区域的至少一个水平轴线的倾斜中的至少一个。
5.如权利要求1所述的光刻投影设备，其中，位于所述衬底上的所述水平传感器点相对于所述致动器中的至少一个的移动方向旋转大体上45度。
6.如权利要求1所述的光刻投影设备，其中，投影格栅或探测格栅中的至少一个定位成与所述衬底表面大体上平行。
7.如权利要求1所述的光刻投影设备，其中，所述投影格栅和所述探测格栅中的至少一个是大体上矩形形状，具有相对于其宽度以非零度角定位的一行狭缝。
8.如权利要求7所述的光刻投影设备，其中，所述狭缝基本上沿所述探测格栅的对角线定位。
9.如权利要求5所述的光刻投影设备，其中，所述投影格栅和所述探测格栅中的至少一个被倾斜，使得所述多个狭缝在离所述辐射源具有不同距离的位置处。
10.如权利要求5所述的光刻投影设备，其中，所述投影格栅和所述探测格栅中的至少一个围绕大体上与由辐射的传播方向和所述狭缝的轴线形成的平面相垂直的轴线倾斜。
11.如权利要求5所述的光刻投影设备，其中，所述投影格栅可以倾斜，使得所述投影格栅的倾斜角和所述辐射的入射角组合并成大体上90度。
12.如权利要求5所述的光刻投影设备，其中，所述投影格栅被倾斜，使得所述投影格栅的倾斜角和所述辐射的入射角符合Scheimpflug条件。
13.如权利要求5所述的光刻投影设备，其中，所述投影部分还包括光楔，所述光楔位于所述投影格栅下游的辐射路径上，用于调整所述辐射的光路长度。
14.如权利要求5所述的光刻投影设备，其中，所述探测部分还包括光楔，所述光楔位于所述投影格栅上游的辐射路径上，用于调整所述辐射的光路长度。
15.一种用于感测承载在光刻投影设备中的衬底台上的衬底的水平高度的方法，所述光刻投影设备具有：构造用于支撑图案形成装置的支撑结构，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图案化的辐射束；构造并配置用于保持衬底的衬底台；构造并配置用于将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上的投影系统；构造并配置用于实施所述衬底的至少一部分的高度测量以生成高度数据的水平传感器；用于产生衬底和所述水平传感器之间的相对移动的第一和第二致动器，所述第一致动器产生在X方向上的移动，所述第二致动器产生在Y方向上的移动，其中X方向垂直于Y方向，所述致动器具有最大速度，所述方法包括：
在所述衬底台上提供衬底，
在所述衬底和所述水平传感器之间产生相对移动，并感测所述衬底的水平高度，还包括
将由所述两个致动器产生的所述相对移动组合使其速度高于由一个致动器产生的移动的最大速度，
其中，所述水平传感器包括：
用于将辐射引导到所述衬底上的投影部分，所述投影部分包括辐射源、位于辐射源下游且具有多个狭缝的投影格栅、和被定位用于将来自辐射源的辐射引导向衬底表面的作为水平传感器点的第一反射装置；和
用于探测从所述衬底表面反射的辐射的探测部分，所述探测部分包括探测器、具有位于所述衬底和所述探测器之间的多个狭缝的探测格栅、和被定位用于将从所述衬底表面反射的光引导至探测器的第二反射装置，
其中所述投影格栅和探测格栅被定位用于投影和探测与所述相对移动的行程对准的水平传感器点，且水平传感器调整成以便以与由致动器产生的组合移动的角度一致的角度投影所述水平传感器点。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述产生的相对移动是在几个行程中的移动。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中，所述高度测量能够通过水平传感器在扫描方向上扫描所述衬底的所述至少一部分来完成。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所述组合移动是在X-Y平面内相对于所述衬底的表面成至少20度角。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述组合移动由相对于所述X和Y方向基本上成45度角的行程形成。
20.如权利要求15所述的方法，其中，所述方法还包括步骤：
所述水平传感器投影辐射到所述衬底上并且探测从所述衬底表面反射的辐射。
21.如权利要求20所述的方法，其中，投影所述辐射的步骤还包括将多个辐射束施加到所述衬底表面作为水平传感器点，其中所述水平传感器点相对于所述相对移动的方向中的至少一个方向旋转非零角度，并且其中组合所述相对移动的步骤导致以大体上相同的非零角度的相对移动。
22.如权利要求20或21所述的方法，其中，所述方法还包括利用折射调节所述投影辐射和反射辐射中的至少一个的光路长度。
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