CN101561640B - 确定曝光设置的方法和光刻曝光设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定曝光设置的方法、光刻曝光设备、计算机程序和数据载体。一种在光刻曝光过程中确定衬底上目标区域的曝光设置的方法，包括通过沿相对于校准区域位置的第二和第三方向在多个校准位置处确定沿第一方向的校准区域的位置，提供校准数据。该方法还包括通过以下步骤提供制造数据：沿第二和第三方向建立目标区域的衬底上的位置；和在相对于沿第二和第三方向的曝光区域的位置的至少一个测量位置处测量沿第一方向的曝光区域的位置。该方法进一步包括在至少一个第一相对测量位置和多个相对校准位置之间执行对比，和利用对比来基于沿第一方向的曝光区域的所测量位置和校准数据确定曝光设置，其中校准数据涉及至少一个相对校准位置，其不同于至少一个相对测量位置。

Description

确定曝光设置的方法和光刻曝光设备

技术领域

本发明涉及一种确定曝光设置的方法、一种光刻曝光设备一种计算机程序和一种数据载体。本申请是US 61/006,950的继续申请，该申请的全部内容在此结合作为参考。

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。在通常用在制造集成电路的光刻投影设备中，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，图案的转移是通过利用投影系统将图案形成装置上的图案成像到提供到支撑在晶片台上的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。

在从US 2007/0263191中已知的用于晶片的光刻曝光过程中，目标区域(一部分)在投影系统光轴方向上的位置可以利用多点AF系统来确定，该多点AF系统配置成同时以一行M检测点(斑点)进行测量。不同点形成在垂直于扫描方向Y的方向X上不同位置的线性阵列。这些位置测量值被用来将目标区域放置在投影曝光系统的焦点中。

晶片包括通过划线彼此分开的多个目标区域。在随后的处理步骤期间，晶片将在划线处被切开。

点的线性阵列形成伸长的检测区域，其长度围绕晶片的宽度设置。

检测点的每一个都与多点AF传感器的传感器相关。多点AF传感器的传感器之间的偏离，通过利用多点AF传感器测量CD棒的位置并且结合通过定位在伸长检测区域两侧的Z传感器得到的测量值来校准。所述偏离对应于在某个X位置(从而某个检测点)处所测量的值和Z传感器的测量值之间的线性内插值之间的偏差。

此外，进行横向的Z移动校正。这将避免在曝光期间由于用于测量和控制晶片台位置的编码器产生的测量误差而引起的晶片台的不精确定位。在横向的Z移动校正期间，晶片台的位置利用Z传感器进行测量，同时在具有预定距离的检测点处利用多点AF传感器检测表面信息。因为多点AF传感器的传感器之间的偏离已在之前校准，因此当多点AF传感器中的两个传感器测量相同点时，它们应当得到相同的值。在相同点处的测量值之间的差异反映了晶片台位置的差异(也利用Z传感器测量)和不精确性。然后，Z传感器被校准以补偿这些不精确性。

根据这种方法，一个步骤包括焦点绘图。在焦点绘图期间，平行于通过晶片台中心的Y轴(其基本上与晶片的中心重合)的直线(中心线)通过多个编码器与直线LV重合。晶片台沿Y方向扫描，利用Z传感器控制其位置。在扫描期间，多点AF传感器以预定采样间隔测量。

最后，焦点图用于确定过程曝光(during exposure)，在使由焦点绘图得到的测量值与投影系统的最佳焦点位置相关后，通过将晶片台保持在Z传感器的控制下扫描晶片台。

如之前所述，检测点(斑点)形成在垂直于扫描方向Y的方向X上具有不同位置的线性阵列。这将防止检测点之间的交叉干扰。在检测点之间，目标区域的位置可以由于检测点自身的位置而不同。这意味着在检测点之间，不可能确定最佳的焦点位置，这因而导致目标区域的较低的总体焦点控制。

本发明的目的是提供一种具有更佳焦点控制的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种在光刻曝光过程中确定衬底上目标区域的曝光设置的方法，所述方法包括：

通过确定在第一方向上的校准区域位置，在沿相对于校准区域位置的第二和第三方向多个校准位置处提供校准数据；

通过以下步骤提供制造数据：

沿所述第二和第三方向建立目标区域的衬底上的位置；和

相对于在所述第二和第三方向上的曝光区域的位置在至少一个测量位置处测量沿所述第一方向的曝光区域的位置；

所述方法进一步包括：

在所述至少一个第一相对测量位置和所述多个相对校准位置之间进行对比，和

利用所述对比来基于沿所述第一方向的所述曝光区域的被测量位置和所述校准数据确定曝光设置，其中所述校准数据涉及至少一个不同于至少一个相对测量位置的相对校准位置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于曝光目标区域的光刻曝光设备，其配置成存储包括校准区域位置的校准数据，所述校准区域位置沿相对于所述校准区域位置的第二和第三方向在多个校准位置处确定，和

所述设备包括：

对准传感器，其配置成测量沿所述第二和所述第三方向的所述目标区域的位置；

传感器，其用以在相对于沿所述第二和所述第三方向的所述目标区域位置的至少一个测量位置处沿所述第一方向测量所述目标区域的位置。

所述光刻曝光设备还包括配置成在所述至少一个第一相对测量位置和所述多个校准位置之间进行对比的单元；和

利用所述对比来基于沿所述第一方向的所测量的曝光区域的位置和所述校准数据确定曝光设置，其中所述校准数据与至少一个不同于所述至少一个相对测量位置的相对校准位置有关。

根据本发明的一方面，提供一种计算机程序，其装载在处理设备中时被配置成执行根据本发明的方法中的任一种方法。

根据本发明的一方面，提供一种数据载体，包括根据本发明的计算机程序。

附图说明

现在参考所附的示意附图描述仅作为例子的本发明的实施例，在附图 中相应的附图标记表示相应的部件，其中：

图1示意性描绘了根据本发明实施例的光刻设备；

图2示意性描绘了衬底坐标系统；

图3示意性描绘了用于本发明实施例中的水平传感器；

图4示意性描绘了根据无关布局的调平在衬底上的水平传感器的扫描行程；

图5示意性描绘了根据无关布局的调平在衬底上的水平传感器的扫描行程。

具体实施方式

根据本发明(图1)的光刻设备包括：

-照射系统(照射器)IL，其构造用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或深紫外(DUV)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，其配置用于保持衬底(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，其构造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的目标区域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。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、以便在衬底的目标区域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区域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区域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，投影系统的类型包括折射型、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(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(例如后面将要说明的用水平传感器测量)，同时将一个或更多个其它台用于曝光。

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间。浸没 液体也可以应用到光刻设备的其他空间，例如在掩模和投影系统之间的空间。浸没技术用于提高投影系统的数值孔径是熟知的。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PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标区域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区域C定位于所述辐射束B的路径中。位置传感器IF可以是例如干涉仪器件或线性编码器，其探测器固定在衬底台WT、第二定位装置PW上或固定到测量框架(metro frame)(MF)。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的路径精确地定位掩模MA。另一位置传感器可以例如是任何如所提到的相同类型的位置传感器IF。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区域，但是它们可以位于目标区域之间的空间(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。

可以将所示的设备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，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标区域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区域C曝光。在步进模式中，曝光目标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区域C的尺寸。

2.在扫描模式中，在对掩模台MT和衬底台WT同步地扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标区域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，曝光目标场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标区域的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标区域的高度(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，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区域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。

在整篇文章中，将参考衬底坐标系统。衬底坐标系统在图2中示出。在衬底坐标系统中，x和y方向平行于衬底W的平面1。z方向垂直于衬 底W的平面1，在辐射束到达以曝光衬底W的衬底W侧为正值。

衬底W包括多个相等的彼此通过划线分离的目标区域，以便在衬底W上形成目标区域的列。在随后的处理步骤中，衬底W将在划线处被切开。目标区域具有它们自己的坐标系统，其x’方向和y’方向与衬底W的x和y方向对准。每个目标区域坐标系统的原点相应于衬底W的坐标系统中具有最小或最大负的x和y坐标的位置。通过一列中目标区域的原点，给出y参考线。

水平传感器

在本发明的实施例中，光刻曝光设备进一步包括水平传感器，如专利EP1037117A1中第27页26行至第31页14行(专利EP1037117A1中的相关附图14A到14G、15和15A)中所述。水平传感器配置成测量衬底W上目标区域的高度或衬底台上区域的高度。该高度表示沿第一方向的位置。水平传感器的工作原理的最好解释如下(图3a和3b)。高度将要被测量的表面1进入参考位置2，并利用测量辐射束3进行照射(图3a)。测量辐射束以小于90度的角度入射到将要被测量的表面上。在测量辐射束3入射到表面上的位置形成测量点。因为入射的角度等于反射角，因而测量辐射束以相同角度从表面反射回，形成反射辐射束4。测量辐射束3和反射辐射束4限定测量平面，其垂直于表面1。水平传感器测量反射辐射束4在测量平面中的位置。

如果表面1沿测量辐射束3的方向移动到新的位置5，并且进行另一次测量(图3b)，那么测量点保持在表面的相同位置上。然而，测量辐射束3被反射形成移位的反射束6。当表面位于参考位置2时，该移位的反射束6沿与反射束4相同的方向反射。然而，在新位置5上与表面1形成的移位的反射辐射束6相对于在参考位置2上与表面1形成的反射辐射束4被偏移。在测量平面中的反射束4和移位的反射束6之间的移位用来测量表面的移动。

在正常操作过程中，将被测量的表面具有未知的高度。在对传感器进行校准以将某个值定为零高度后测量表面的高度。

在实施例中，水平传感器提供9个平行的测量束以形成9个在x方向上具有不同位置的线性排列的测量点，并且水平传感器被配置成同时地测 量9个相应的位置。在其他实施例中，使用不同数目的测量束。测量点不需要都在一条线上或在x方向具有不同位置。测量点一起形成在x方向具有其整个宽度的细长的检测区域7。

光刻曝光设备配置成沿平行于衬底W的表面1的方向移动衬底，同时在y方向进行水平传感器测量。这将被称为实施水平传感器扫描。这种扫描用于获得衬底W目标区域的不同位置的高度数据。高度是衬底表面在垂直于其表面1的方向(也就是z方向)上的位置。在实施例中，衬底W在由衬底台WT支撑的同时通过第二定位器PW进行移动，使得对衬底坐标系统中不同x，y位置的水平传感器测量尽可能不变(例如为零)。这通过在其他x，y位置测量的基础上校正衬底台WT的z位置来实现，以致于能够期望随后的水平传感器测量值再次为零。

过程

在接下来的部分中根据衬底W曝光过程的多个方面，描述方法实施例的不同步骤。实施例包括以下步骤：焦点绘图(focus mapping)、对准、校准、曝光设置的确定和曝光。尽管通常在所述方法过程中焦点绘图靠后实施，但将在校准之前对焦点绘图进行说明。

对准

根据所述方法的步骤，衬底W上对准标记的位置利用对准传感器进行确定。这种对准传感器在例如专利EP0906590、EP1372040和US2007/0263191A1中获知。在对准期间，确定例如16个对准标记的位置，并且用这些位置确定衬底W上的沿x和y方向，即在平行于衬底表面的平面内所有目标区域的位置。将所有目标区域的位置存储起来作为制造数据。

焦点绘图

在对准步骤中在确定了目标区域的位置之后，水平传感器用于在行程中扫描衬底目标区域。当扫描目标区域时，通过9个点的9个x’坐标测量高度。当衬底沿y方向(从而沿y’方向)以固定的速度移动时，水平传感器以固定的时间间隔进行测量。因此，水平传感器也以固定间隔在y’方向进行测量。结果，对于第一目标区域，在目标区域的坐标系统(x’，y’)中的第一组目标区域测量坐标处得到第一组目标区域测量值。

执行水平传感器扫描，使得需要扫描全部衬底的“行程”(用箭头表示)的数目最小(图4)，从而最优化光刻曝光设备的制造能力或产量。这暗示着，在第一行程期间，在细长的检测区域7中的水平传感器测量点具有沿x’的第一组9个行程坐标。一些点可能在晶片的外部而被放弃。在第二行程期间，在细长的检测区域7中的水平传感器测量点具有沿x’的第二组9个行程坐标。当‘行程’的间距与目标区域的列之间的间距不同时，沿x’的第一组和第二组行程坐标不同。换句话说，不依赖于衬底上目标区域的布局来收集水平传感器数据。这称为与布局无关的调平(layoutindependent leveling)。

为了进一步最小化焦点绘图的时间(从而最优化光刻曝光设备的制造能力或产量)，衬底在整个行程中，即在测量同一列中的几个目标区域时以恒定的速度移动。由于水平传感器以固定时间间隔进行测量，因此它在y’方向上以固定距离测量。目标区域之间的间距(沿y’方向的尺寸加上沿y’方向的划线宽度)在y’方向不是固定距离的整数倍。因此，在第一组y’坐标处得到第一目标区域的水平传感器测量值，而在第二组y’坐标处得到第二目标区域的水平传感器测量值。

此外，在两个相邻的行程之间扫描方向是反向的，导致测量值的另一组y’坐标。结果，存在大量的x’-y’组合，在焦点绘图期间获得这些坐标组合的测量值。对于每个目标区域，在该目标区域的坐标系统中存在一组目标区域测量坐标。

测得的高度与它们相应的x’和y’坐标一起存储起来作为制造数据。可替换地，对准可以稍后或同时进行，所测得的高度与它们在衬底坐标系统中相应的x和y坐标一起被存储。在所述方法的随后步骤中，x和y坐标将耦合到衬底上目标区域的位置，那么相应于所测的高度的测量位置在目标区域的x’和y’坐标系统中将是已知的。

由于水平传感器测量不受到衬底上目标区域布局的限制，因此可以使用水平传感器的全宽度。基于全宽度选择衬底上‘行程’的图案，以最小化花费在水平传感器测量上的时间，从而提高光刻曝光设备的制造能力(产量)。这在衬底的‘侧部’特别重要，在衬底的所述‘侧部’如果应用布局相关调平(即，焦点绘图相对于每列的参考线相等地定位行程(用箭头表示)) (图5)，那么采用具有非常少(例如5个)的传感器点的行程来获取数据。在图5中，有效的伸长区域8具有小于伸长区域7(未示出)的全宽度的宽度以反映点的所减少的数目。

事实上，目标区域的宽度受到成本高且难以构建投影系统PS的曝光光学系统的限制。相比而言，水平传感器是较简单的器件。建立宽的水平传感器更可行。通过建立宽的水平传感器以及应用布局无关调平，即使对于相对宽的曝光目标区域，也可以减少行程的数目。从而，即使对于具有相对宽的目标区域的布局，当使用布局无关调平时，也可以减少调平时间。

从而，图4示出了与图5所示相同的衬底W。然而，在图4的实施例中，利用水平传感器设置实施布局无关调平以同时测量9个点。在布局相关的情况中，参考图5解释，仅有5个点被用到。利用布局无关调平，则全部9个点都被用到。同样，在衬底的“侧部”处定位行程以最优化它们的使用。

校准

在校准过程中，水平传感器被用来测量校准区域中多个位置处衬底表面1的高度。校准区域是选择用于校准的目标区域。

在焦点绘图期间应用的目标区域坐标系统中，在每个可能的坐标处，利用水平传感器点至少扫描一次校准区域。因此，对于在焦点绘图期间获得测量值的所有x’-y’组合，完成校准测量以确定高度。

可替换地，校准区域被测量多次，并且所得结果对于校准区域中相应的x’-y’坐标进行平均。附加地或可替换地，从第二校准区域得到校准测量值。该校准区域位于不同衬底上的不同列中。其他的变体，例如位于相同衬底上的不同列中等，也是可以的。

从而，所述校准形成包括校准测量和相应的校准坐标的校准数据。由于在衬底上可能存在上百个目标区域，因此通常衬底(W)上相同位置上的校准区域与使用校准数据的目标区域不相同。当然，至少目标区域被预期具有与校准区域相同的衬底(W)上的位置。

在实施例中，校准机构用于产生一组足够的测量值以用作校准的输入。具有最大标准偏差值(即，目标区域中校准测量值之间的变化)的目 标区域从校准中去除。(剩余的)目标区域可以逐点平均以产生校准数据(指纹数据)。可替换地，对于多个校准坐标进行多次校准测量，例如在相同校准坐标处测量第一校准区域多次或在相同校准坐标处测量多个校准区域。然后，确定每一校准坐标的平均校准测量值和标准偏差。计算平均校准测量值附近的置信区间(confidence interval)。具有置信区间外的值的校准测量值被去除，再次计算平均校准测量。平均校准测量值用于校准数据。

在实施例中，校准值不通过水平传感器测量。作为替代，它们通过模型进行预测。模型本身可以使用测量值作为输入，但是可以例如预测衬底上层的处理效果。可替换地，目标区域测量利用水平传感器完成，校准测量利用第二传感器测量。第二传感器可以是不同类型，例如与衬底上层的材料的相关性不同于水平传感器的相关性的类型。由于视表面(apparentsurface)，水平传感器取决于衬底的层的材料。第二传感器可以是空气压力计，例如在美国专利US7472580中所述的。空气压力计通过气体压力起作用，因而以不同的测量原理工作。

曝光设置的确定

在曝光过程中，衬底通过衬底台支撑。衬底台根据例如设定点等曝光设置进行扫描。在曝光过程中设定点一起形成衬底将具有的一组位置。通过最小化投影系统PS的曝光狭缝平面和衬底W高度之间的差异确定所述设定点。这例如在专利EP1037117中所述。

提醒注意的是，曝光狭缝可以是弯曲的，其导致一组相应的设定点。附加地或可替换地，衬底可以具有不能通过设定点来匹配以适于(弯曲的)曝光狭缝的曲率。在该情况下，存在不能校正的误差。

第一组目标区域测量坐标与校准区域的校准测量值是可用的位置、校准坐标相对比。坐标对应于第一组目标区域测量坐标的校准测量值被用来计算设定点值的第一校准值组。

附加地，所有的校准测量值被用来计算最佳校准值组的设定点值。设定点值的最佳校准值组是基于校准区域中多个坐标处的校准测量值。因此，可以更精确地最小化曝光狭缝平面和衬底W高度之间的差异。

从设定点值的所述最佳校准组中减去设定点值的第一校准组以给出 一组校正值。

附加地，第一组目标区域测量值和相应的第一组目标区域测量坐标被用来计算设定点值的第一测量值组。设定点值的第一组测量值通过加上校正值组进行校正。

通过校正设定点值的测量值组，通过所有的校准测量值得到的信息被使用。因为它们是在焦点绘图过程中应用的目标区域坐标系统中每个可能的坐标中得到的，而对于第一目标区域的目标区域测量值仅是这些可能坐标的一个子集，因此加上关于目标区域测量坐标之间的目标区域高度的信息。因此，设定点值改善了方法的焦点控制。

附加地，在一个点部分地落在第一目标区域中并部分地落在划线中进行焦点绘图的情况中，所述方法是有利的。在这种情况下，到边缘最近距离的测量是在下一个x’坐标或之前或下一个y’坐标处的测量，本领域的技术人员对这很清楚。在实施例中，选择校准坐标使得点精确地落在目标区域的边缘内。这可以例如在得到精确的对准数据并确定校准区域的精确位置之后，或通过以非常密集的格栅扫描校准区域并确定哪一个校准测量由于点的一部分在测量时落在了划线中而不是有效的来完成。利用这些校准数据，较接近于目标区域边缘的高度信息被用来确定曝光设置。

在确定曝光设置后，目标区域被图案化的辐射束曝光以在衬底W上的光敏材料层上形成图案。

可选的实施例

可选地，校准测量不是在目标区域坐标系统中的每个可能的坐标中。作为代替，使用校准坐标的密集格栅。

再次，使用所有的校准测量来计算设定点值的最佳校准组。

第一组目标区域测量坐标与校准坐标的格栅进行对比。通过线性内插，校准测量用于确定在对应于第一组目标区域测量坐标的坐标处的假定的校准测量。

假定的校准测量值和第一组目标区域测量坐标用于确定设定点值的假定组。从设定点值的最佳校准组中减去设定点值的假定组。

同样，第一组目标区域测量值和相应的第一组目标区域测量坐标用来计算设定点值的第一测量值组。设定点值的第一测量值组通过加上该组假 定校正值进行校正。

在又一实施例中，通过校正测量值来确定改进的设定点值。在实施例中，例如在焦点绘图期间应用的目标区域坐标系统中的密集格栅处或每个可能的坐标处得到校准测量值。通过校准坐标之间校准测量值的线性内插，校准数据被用来计算在对应于第一组目标区域测量坐标的坐标处的假定目标区域测量值。附加地，校准数据被用来计算对应于第二目标区域的第二组目标区域测量坐标的坐标处的另一假定目标区域测量值。这再次通过线性内插计算。从另一假定目标区域测量值中减去假定目标区域测量值得到测量校正值。然后，测量校正值被加到目标区域测量值上，得到校正的测量值。此时校正的测量值表示当水平传感器在第二组目标区域测量坐标处已经测量时，它在焦点绘图期间测量到的值。然后，基于校正的测量值和第二组目标区域测量坐标确定设定点值的最优化组。

与在布局无关调平过程中不校正测量值相比，这样的优点在于：对于第一和第二目标区域基于相同的测量坐标计算设定点。因此，第一和第二目标区域之间的聚焦性能的变化被补偿。如果作为代替，应用布局相关调平(其需要每个目标区域用相同的目标区域测量坐标进行测量以防止聚焦性能的变化)，将需要更多的时间以确保聚焦性能，这使产量下降。从而，相对于无校准的布局无关调平实施例提高了衬底W上曝光的可靠性，这是因为对于每个目标区域可以实现相同的聚焦性能，同时实现比应用布局相关调平时更高的速度。

在实施例中，通过计算图案形成装置移动的设置来实现聚焦性能。可替换地，投影系统PS的设置被改变，使得曝光狭缝适于目标区域的位置，图案形成装置位置恒定。可替换地，计算图案形成装置、投影系统设置和衬底的移动的组合。

在实施例中，通过计算曝光期间晶片台的高度设置和/或倾斜设置来实现聚焦性能。在实施例中，这被应用到步进模式中的光刻曝光设备。

在实施例中，首先进行校准和焦点绘图。校准测量值和目标区域测量值与它们在衬底坐标系统中的坐标一起被存储。在完成对准和确定衬底上目标区域的位置、从而在衬底坐标系统中确定目标区域坐标系统的原点后，确定曝光设置。

因此，提供一种根据曝光焦点数据计算光刻设备中将要被曝光的衬底的目标区域的曝光焦点数据的方法，该方法包括：

a)在目标区域上方进行水平传感器扫描，提供目标区域的水平传感器数据，其中水平传感器扫描在相对于目标区域的相对位置处进行，其中该方法还包括：

b)利用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，以校正水平传感器扫描相对于目标区域的相对位置。

本实施例允许校正相对于目标区域的相对位置。该相对位置影响水平传感器数据(例如因为目标区域上的拓扑/布局)，因此影响所计算的曝光焦点数据。为了校正该差别，可以使用所提供的方法。

对于本领域技术人员，显然地本发明还包括其他实施例，例如得到校准数据以仅沿一个方向(x’或y’方向)进行校准，以及通过利用具有不同于目标区域测量坐标的坐标的校准测量获得一些改进。

在根据本发明的光刻曝光设备中，在包括计算机系统的单元中确定曝光设置。计算机系统通过数据载体提供以计算机程序，计算机程序配置成执行根据本发明实施例的所述方法。

在实施例中，由其他目标区域围绕的目标区域被测量，并在那些其他目标区域上完成一些目标区域测量。在其他目标区域上的目标区域测量可以被用作附加的校准数据。在实施例中，细长的检测区域7跨越衬底W的整个宽度并同时在不同的x坐标处采样。由于实际应用中目标区域具有不同于测量点之间间距的间距，因此目标区域测量包括关于不同目标区域x’坐标的信息。在整个衬底W中的目标区域测量被用作校准数据。不需要单独的校准扫描。所有的目标区域测量值与它们各自的x’坐标和y’坐标联系起来，并作为校准区域中那些坐标的校准测量值。在这种方法中，每个目标区域，来自所有其他目标区域的数据以前面介绍的那样作为校准数据的形式使用。

根据本发明的方法可以与其他目标区域校准一起使用。这包括处理相关的偏移校准(校正由高度被测量的衬底的材料成分不同(例如与电路图案的存在或不存在相关的)引起的测量高度之间的偏移)和处理相关的增益校正(校正衬底的不同材料成分(例如与电路图案的存在或不存在相关 的)的相等高度处所测量强度的不同)。

如果在布局无关调平行程中存在重叠或未使用的传感器，那么由于聚焦性能的考虑可以调节行程位置以最优化采样。在更多焦点敏感位置或特殊测量位置处的多次采样用以匹配衬底边缘处目标区域位置是两种可能。

与布局无关的校准调平测量具有另一可能的产量的优点。当调平测量需要具有相对于布局的精确位置时，在调平测量前需要进行足够精确度的对准操作。如果调平可以根据本发明不依赖于位置被校准，那么在调平之前进行对准的限制就可以去除了。解除限制提供进一步的机会以减少在衬底测量次序期间花费的时间和消除实施所述方法的步骤的次序的影响。例如，在已经开始调平测量的同时可以处理对准结果。此外，不是必须在开始焦点绘图或校准之前具有可用的校准对准传感器。

上述实施例可以用于双台光刻曝光设备。在双台光刻曝光设备中，存在两个台用于支撑衬底以在辐射下曝光。当一个衬底被装载、卸载或被测量时，另一个衬底被曝光。上述实施例也可以用于串联的台的光刻曝光设备。在这种曝光设备中，具有用于支撑将被曝光的衬底的第一台。同样，具有没有布置成在曝光期间支撑衬底的第二台。第二台可以包括传感器并可以用于控制浸没液体，例如在第一台位于装载和卸载衬底的位置时控制浸没液体不泄漏。

虽然在本文中详述了光刻曝光设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻曝光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。

虽然上面详述了本发明的实施例在光刻设备的应用，应该注意到，本 发明可以有其它的应用，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。衬底的高度的测量可以应用到衬底曝光过程中设定图案形成装置的局域温度或压力。

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)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)，和粒子束，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不同类型光学元件的组合体，包括折射型、反射型、磁性、电磁的和静电的光学部件。

尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明除了所述的其它的应用还可以应用其他情况。例如，本发明的实施例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可机读的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媒介(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

以上描述是进行了实施例的显示和说明，但本发明不局限于这些实施例。因而很显然，本领域普通技术人员可以在不脱离由权利要求限定的本发明的本质和范围的前提下做出形式和细节上的各种变更。

Claims (12)

1.一种在光刻曝光过程中用于确定衬底上目标区域的曝光设置的方法，所述方法包括：

提供包括在沿相对于校准区域位置的第二和第三方向的多个校准位置处在第一方向上的校准区域的位置的校准数据；

通过以下步骤提供制造数据：

沿所述第二和第三方向确定目标区域的衬底上的位置；和

在相对于沿所述第二和第三方向的曝光区域的位置的至少一个测量位置处测量沿所述第一方向的曝光区域的位置；

在至少一个相对测量位置和多个相对校准位置之间进行对比，和

利用所述对比来基于沿所述第一方向的所述曝光区域的所述测量位置和所述校准数据确定曝光设置，其中所述校准数据涉及至少一个不同于至少一个相对测量位置的相对校准位置，

其中，第一方向、第二和第三方向分别是Z方向、X和Y方向；

其中，相对测量位置指的是在相对于第二和第三方向的曝光区域的位置的至少一个测量位置处沿第一方向的曝光区域的测量位置，并且相对校准位置指的是在相对于校准区域的位置的第二和第三方向的多个校准位置处确定的在第一方向上的校准区域的位置。

2.根据权利要求1的方法，其中利用水平传感器确定位于校准衬底上沿所述校准区域的所述第一方向的位置。

3.根据权利要求2的方法，其中利用第二传感器测量沿所述第一方向的所述目标区域的所述位置，以及其中所述水平传感器和所述第二传感器是基于不同的测量原理。

4.根据权利要求2至3中任一个所述的方法，其中位于校准衬底上的所述校准区域的位置不同于所述衬底上目标区域的位置。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述校准衬底和所述衬底是不同的衬底。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述曝光设置包括以下设置的组中的至少一个：高度设置、倾斜设置和用于支撑结构的扫描设定点，其中所述支撑结构用于在所述目标区域的曝光过程中支撑包括所述目标区域的衬底。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述曝光设置通过以下确定：

基于所述校准数据确定校准曝光设置；

基于所述曝光区域的所测量的位置确定制造曝光设置；和

通过基于所述对比和所述校准曝光设置校正所述制造曝光设置来确定所述曝光设置。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述曝光设置通过以下确定：

基于所述对比和所述校准数据校正所述曝光区域的所述测量位置；和

基于所校正的测量位置确定所述曝光设置。

9.根据权利要求1所述的方法，其中提供制造数据的步骤包括在相对于另一目标区域的位置的至少一个位置处测量沿第一方向的所述另一目标区域的位置，同时测量沿目标区域的第一方向的位置。

10.根据权利要求1所述的方法，其中提供校准数据的步骤包括沿相对于另一校准区域的位置的所述第二和第三方向在另外多个位置处确定沿第一方向的所述另一校准区域的位置。

11.根据权利要求1所述的方法，包括根据所述确定的曝光设置曝光所述目标区域。

12.一种用于曝光目标区域的光刻曝光设备，其配置成存储包括校准区域的位置的校准数据，所述校准区域的位置沿相对于所述校准区域的位置的第二和第三方向在多个校准位置处被确定，和

包括：

对准传感器，其配置成测量沿所述第二和第三方向的所述目标区域的位置；

水平传感器，其用以在相对于沿所述第二和第三方向的所述目标区域的位置的至少一个测量位置处测量沿所述第一方向的所述目标区域的位置，

其特征在于：

单元，其配置成在至少一个相对测量位置和多个校准位置之间进行对比；和

利用所述对比来基于沿所述第一方向的测量的目标区域的位置和所述校准数据确定曝光设置，其中所述校准数据与至少一个不同于所述至少一个相对测量位置的相对校准位置有关，

其中，第一方向、第二和第三方向分别是Z方向、X和Y方向；

其中，相对测量位置指的是在相对于第二和第三方向的曝光区域的位置的至少一个测量位置处沿第一方向的曝光区域的测量位置，并且相对校准位置指的是在相对于校准区域的位置的第二和第三方向的多个校准位置处确定的在第一方向上的校准区域的位置。

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