CN101957567B - 多头对准系统中的对准头的位置校准 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在多头对准系统中的对准头的位置校准。具体地，公开了一种校准方法，当在晶片中或晶片上形成电路的光刻过程中执行时其用于在例如用于晶片表面上的标记的测量的多头对准系统中用主对准头对辅对准头进行位置校准。对至少一个辅对准头实施多个偏移量测量，使得可以测量辅对准头相对于主对准头的偏移量，并且用于在随后的晶片测量计算中作为校正数据。

Description

多头对准系统中的对准头的位置校准

技术领域

本发明涉及多头对准系统中的对准头的位置校准，尤其涉及多头对准系统中辅对准头与主对准头的鲁棒位置校准。

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。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。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：所谓的步进机，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；以及所谓的扫描器，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。

为了监测光刻过程，需要测量图案化的衬底的参数，例如形成在衬底上或衬底内的连续的层之间的重叠或覆盖误差。已有多种用于测量在光刻过程中形成的显微结构的技术，包括使用扫描电子显微镜和多种专用工具。专用检验工具的一种形式是散射仪，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上并且测量散射或反射束的特性。通过比较束在由衬底反射或散射前后的特性，可以确定衬底的特性。例如，可以通过将反射束与存储在与已知的衬底特性相关的已知测量值的库中的数据比较可以确定衬底的特性。已知两种主要类型的散射仪。光谱散射仪引导宽带辐射束到衬底上并且测量散射在特定的窄的角度范围内的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角度分解散射仪使用单色辐射束并且测量作为角度函数的散射辐射的强度。

在使用光刻设备曝光之前，晶片必须进行测量并对准，用于将图案精确地放置在表面上，例如以便确保连续的图案化层之间的正确的重叠或覆盖。已有技术提供多个对准传感器，如在例如US 2008/0088843中描述的那样，这里通过参考并入本文。多个对准头用于并行地测量多个对准标记，也就是进行两个或更多个测量作为同一测量步骤的一部分，以提高产出。然而，在多个对准头的情况下，对准头系统的校准变得困难，因为例如辅对准头相对于主对准头的校准可能例如由于缺陷标记或低信噪比而不准确。因而，需要进行改进，以改进多个对准头的校准，以提高重叠精确度和产量。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供一种用一个或更多个主对准头校准一个或更多个辅对准头的方法，其中所述主对准头测量对准标记；至少一个辅对准头测量相同的对准标记；和所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量由在所述对准标记上实施的测量获得。

根据本公开的第二方面，提供一种晶片对准方法，其实施作为光刻工艺的准备，其中通过对准系统测量晶片，对准系统包括包括主对准头的主对准系统和包括一个或更多个辅对准头的辅对准系统；所述方法包括：实施主基线校准以使主对准头相对于参考物体对准；实施辅基线校准以使辅对准头相对于主对准头对准；和相对于主对准头校准一个或更多个辅对准头，其中：主对准头测量对准标记；至少一个辅对准头测量相同的对准标记；和辅对准头相对于主对准头的偏移量由在对准标记上实施的测量获得。

根据本公开的第三方面，提供一种校准设备，包括：对准系统，对准系统包括主对准系统和辅对准系统，主对准系统包括主对准头和用于探测对准标记的传感器，辅对准系统包括一个或更多个辅对准头，每一个辅对准头包括用于探测对准标记的传感器；机构，用于在所述主对准头测量对准标记的第一位置和辅对准头测量相同的对准标记的第二位置之间移动所述对准系统；编码器，用于测量所述对准系统的位置；和处理器，用于接收来自对准系统传感器的测量值和来自用于移动所述对准系统的所述机构的位置信息；和通过所述测量值计算所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量。

根据本公开的第四方面，提供一种光刻设备，包括校准设备，校准设备包括：对准系统，对准系统包括主对准系统和辅对准系统，主对准系统包括主对准头和用于探测对准标记的传感器，辅对准系统包括一个或更多个辅对准头，每一个辅对准头包括用于探测对准标记的传感器；机构，用于：在用以执行主基线校准以使所述主对准头相对于参考物体对准的测量位置和用以执行辅基线校准以使所述辅对准头相对于所述主对准头对准的测量位置之间移动所述对准系统；和在所述主对准头测量对准标记的第一位置和辅对准头测量相同的对准标记的第二位置之间移动所述对准系统；编码器，用于测量所述对准系统的位置；和处理器，用于接收来自对准系统传感器的测量值和来自用于移动所述对准系统的所述机构的位置信息；和通过所述测量值计算所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量。

根据本公开的第五方面，提供一种计算机程序产品，其在计算机上运行时，提供用于执行用一个或更多个主对准头校准一个或更多个辅对准头的方法的指令，其中所述主对准头测量对准标记；至少一个辅对准头测量相同的对准标记；和所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量由在所述对准标记上实施的测量获得。

根据本公开的第六方面，提供一种计算机程序产品，其在计算机上运行时，提供用于执行实施作为光刻工艺的准备的晶片对准的方法的指令，其中通过对准系统测量晶片，对准系统包括包括主对准头的主对准系统和包括一个或更多个辅对准头的辅对准系统；所述方法包括：实施主基线校准以使主对准头相对于参考物体对准；实施辅基线校准以使辅对准头相对于主对准头对准；和相对于主对准头校准一个或更多个辅对准头，其中：主对准头测量对准标记；至少一个辅对准头测量相同的对准标记；和辅对准头相对于主对准头的偏移量由在对准标记上实施的测量获得。

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示出光刻设备；

图2示出光刻单元或光刻簇；

图3示出第一散射仪；

图4示出第二散射仪；

图5示出台单元的第一示例；

图6示出台单元的第二示例；

图7示出编码器系统的第一示例，其中衍射光栅设置在量测框架上，传感器设置在晶片台上；

图8示出编码器系统的第二示例；其中衍射光栅设置在晶片台上，传感器设置在量测框架上；

图9示出多对准头系统的示意性平面图；

图10示出连接到编码器系统的图9中的多对准头系统；

图11示出在对准操作中的初始位置；

图12示出在对准操作中的随后步骤；

图13示出对准头相对于不平的表面的焦深；

图14示出主对准系统校准过程的第一步骤；

图15示出主对准系统校准过程的第二步骤；

图16示出辅对准系统校准过程的第一步骤；

图17示出辅对准系统校准过程的第二步骤；

图18示出在辅对准头校准过程的实施例中执行的一系列步骤；

图19示出在如图18所示的辅对准头校准过程的实施例中执行的一系列步骤中进行的测量；和

图20示出在辅对准头校准过程的实施例中所得的一系列测量值，其包括图19的步骤和附加的步骤，并表示包括五个对准头和五个对准标记的对准系统的所有可能步骤。

具体实施方式

图1示意地示出了一种光刻设备。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(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；

-台单元100，所述台单元100包括至少一个衬底台(例如晶片台)WT，所述晶片台WT构造成用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且可选地，台单元100包括具有多个传感器的测量台。台单元100还包括用于移动和控制衬底台和/或测量台的多个部件(图1中示出配置用于根据确定的参数精确地定位由衬底台WT保持的衬底的第二定位装置PW)。在下面的说明书中，术语“台”和“平台”通常可以交换使用，除非有其他规定的特定情形。所述设备还包括：

-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PL，其配置成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，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，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)。

设置作为光刻设备LA的一部分的台单元100可以采用不同的配置。在一个配置中，光刻设备可以是具有一个衬底台WT和一个测量台的类型。在替换的实施例中，光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)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。

所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体覆盖(例如水)，以便填满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术在本领域是熟知的，用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。

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SO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IL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PL，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、2-D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。

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PL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。

如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或光刻簇)的一部分，光刻单元还包括用以在衬底上执行曝光前工艺和曝光后工艺的设备。通常，这些设备包括用以淀积抗蚀剂层的旋转涂布机SC、用以显影曝光后的抗蚀剂的显影装置DE、激冷板CH以及烘烤板(bakeplat)BK。衬底处理装置或机械手RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，然后在不同的工艺设备之间移动衬底，并且将衬底传送到光刻设备的进料台LB。这些装置通常统称为轨道，处于轨道控制单元TCU的控制之下，轨道控制单元本身由管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS通过光刻控制单元LACU还控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备已最大化产出和工艺效率。

为了使通过光刻设备曝光的衬底能够被正确地且一致地曝光，期望检验曝光过的衬底以测量例如随后的层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等特性。如果误差被检测，可以对随后的衬底的曝光进行调节，尤其是在可以很快完成检验并且足够快以便相同批次的其他衬底仍然处于将被曝光状态的情况下进行曝光调节。此外，已经曝光的衬底可以被剥去和重新加工以提高产出，或被丢弃，由此避免在已知是具有缺陷的衬底上实施曝光。在仅是衬底的部分目标部分具有缺陷的情况下，可以在那些好的目标部分上实施进一步的曝光。

检验设备可以用于确定衬底的特性，尤其是，不同的衬底或相同的衬底的不同的层的特性如何从层到层进行变化。检验设备可以集成到光刻设备LA或光刻元LC中，或可以是独立的装置。为了实现最快速的测量，期望检验设备在曝光之后立即测量曝光后的抗蚀剂层中的特性。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度一在抗蚀剂的已经被辐射曝光的部分和还没有被辐射曝光的部分之间折射率仅存在非常小的差异，并且并不是所有的检验设备具有足够的敏感度以实施有用的潜像的测量。因此，可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行测量，其通常是在曝光后的衬底上执行的第一步骤并且增加抗蚀剂的曝光后的部分和未曝光部分之间的对比度。在这个阶段，抗蚀剂中的图像可以称为半潜像。还可以测量显影后的抗蚀剂图像一在该点处或者抗蚀剂的曝光后或未曝光过的部分已经被移除一或者在图案转移步骤之后(例如蚀刻)。后一种可能限制了重新加工缺陷衬底的可能性，但是仍然可以提供有用的信息。

图3示出散射仪，其可以用于本发明中。散射仪包括宽带(白光)辐射投影装置2，其将辐射投影到衬底W上。反射辐射通过光谱检测器4，该光谱检测器测量镜面反射的辐射的光谱10(强度作为波长的函数)。通过这些数据，引起被检测光谱的结构或轮廓可以通过处理单元PU进行重新构建(例如通过严格耦合波分析和非线性回归，或通过与图3底部示出的模拟光谱库进行比较)。通常，对于重构，结构通常的形式是已知的并且由形成结构的工艺的信息假定一些参数，仅留下结构的将要从散射仪数据确定的少数参数。这种散射仪可以配置作为正入射的散射仪或斜角入射散射仪。

另一种可以与本发明一起使用的散射仪在图4中示出。在这种装置中，由辐射源2发射的辐射采用透镜系统12聚焦通过干涉滤光片13和偏振器17，由部分反射表面16反射，并经由显微物镜15聚焦到衬底W上。然后，反射的辐射透射通过多个反射表面16进入检测器18，以便进行散射光谱检测。检测器可以位于在透镜系统15的焦距处的后投影光瞳平面11上，然而，光瞳平面可以替代地通过辅助的光学元件(未示出)在检测器上重新成像。所述光瞳平面是在其中辐射的径向位置限定入射角而角位置限定辐射的方位角的平面。所述检测器优选为二维检测器，以使得可以测量衬底目标30的两维角散射光谱。检测器18可以是例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的阵列，且可以采用例如每帧40毫秒的积分时间。

参考束经常被用于例如测量入射辐射的强度。为此，当辐射束入射到分束器16上时，辐射束的一部分通过所述分束器作为参考束朝向参考反射镜14透射。然后，所述参考束被投影到同一检测器18的不同部分上。

一组干涉滤光片13可用于在如405-790nm或甚至更低(例如200-300nm)的范围中选择感兴趣的波长。干涉滤光片可以是可调谐的，而不是包括一组不同的滤光片。光栅可能被用于替代干涉滤光片。

检测器18可以测量单一波长(或相对窄波长范围)的被散射光的强度，所述强度在多个波长上是独立被测量的，或者所述强度集中在一个波长范围上。进而，检测器可以独立地测量横向磁性光和横向电偏振光的强度和/或在横向磁性光和横向电偏振光之间的相位差。

能够采用给出大集光率的宽带光源(即，具有宽的光频率范围或波长范围以及由此而生的色彩范围的宽带光源)，由此允许多个波长的混合。在宽带上的多个波长优选每个具有Δλ的带宽和至少2Δλ(即两倍带宽)的间距。多个辐射“源”可以是已经用光纤束分割的扩展辐射源的不同部分。以这样的方式，角分解散射光谱可以并行地在多个波长上被测量。可以测量包含比二维光谱更多的信息的三维光谱(波长和两个不同角度)。这允许更多的信息被测量，这增加量测工艺的鲁棒性。这在EP1,628,164A中进行了更详细的描述，

衬底W上的目标30可以是被印刷以使得在显影之后、所述条纹为实抗蚀剂线的形式的光栅。所述条纹可以替代地被蚀刻到所述衬底中。该图案对于光刻投影设备(尤其是投影系统PL)中的色差敏感，且照射对称性和这种像差的存在将表明自身在所印刷的光栅中的变化。相应地，所印刷的光栅的散射仪数据被用于重建光栅。光栅的参数(例如线宽和线形)可以被输入到重建过程中，所述重建过程由处理单元PU根据印刷步骤和/或其他的散射仪工艺的知识实现。

正如上面提到的，在实施衬底曝光之前，需要确定衬底的对准和其他特征，并且因此需要在曝光工艺执行之前实施测量工艺，包括对准操作。测量工艺对获得有关衬底对准的信息至关重要并且对确保将要形成在衬底上的图案的连续的层之间的正确的覆盖或重叠至关重要。通常，半导体器件可以具有几十或甚至几百个图案化层，其需要以高精确度重叠，否则器件不能正确地工作。

图5示出台单元100的第一示例。在图5和其他图中，所指的x和y方向通常分别指的是衬底或衬底台平面(即水平面)内的各个正交轴线。Z方向指的是垂直于x和y轴的轴线方向，即垂直方向。Z方向也称为“高度”。然而，应该认识到，一个轴为“x”、一个为“y”并且一个为“z”的表示实质上是任意的。图中标出标记是为了指导读者以在每种情况中选定特定的轴为“x”、“y”或“z”。

台单元100包括第一衬底台WT1和第二衬底台WT2。两个衬底台适于容纳和支撑衬底(通常为晶片)。在使用过程中，衬底台的一个将定位在投影系统PL的下面，同时其实施曝光，而同时另一个衬底台可以相对于不同的传感器部件定位以对由衬底台承载的衬底实施测量。

在图5的示例性实施例中，用于移动和控制衬底台WT1和WT2的部件包括马达，所述马达具有布置成沿位于y轴上的导轨502滑动的Y滑动装置500和布置成沿位于x轴上的导轨506滑动的X滑动装置504，使得晶片台在X和Y轴上的位置可以改变。因为导轨506和502的形状，这种形式的布置在这里称为H驱动马达或机构。这种H驱动机构的替换是使用平面马达，其中所述平面马达直接驱动晶片台。

图6示出台单元100的第二示例，其包括分离的晶片台600和测量台602。台单元100设置有Y轴定子604、606，晶片台600通过Y轴移动装置608、610沿Y轴是可移动的，同时测量台602通过Y轴移动装置612、614沿Y轴是可移动的。Y轴定子604、606与Y轴移动装置608、610结合形成用于移动晶片台600的Y轴线性马达，同时Y轴定子604、606和Y轴移动装置612、614结合形成用于沿Y方向驱动测量台602的Y轴线性马达。在一个实施例中，定子604、606可以由磁极单元构成，磁极单元包括具有沿Y轴方向交替放置的南极和北极的多个永磁体，同时在每种情况下移动装置608、610、612、614可以包括并入沿Y轴方向以预定间隔放置的电枢线圈的电枢单元。这称为移动线圈型Y轴线性马达。

晶片台600和测量台602分别定位在X轴定子616、618上。X轴定子616、618可以例如包括电枢单元，电枢单元并入沿X轴方向以预定间隔放置的电枢线圈。晶片台600和测量台602中的开口可以包括磁极单元，磁极单元包括由交替的南极和北极磁体对构成的多个永磁体。磁极单元和定子构成移动磁体型X轴线性马达和第二类似的移动磁体型线性马达，所述移动型X轴线性马达设置用于沿如图所示的X方向驱动晶片台60，而第二类似的移动磁体型线性马达用于沿如图所示的X方向驱动测量台602。

因此，Y和X轴线性马达形成用于移动和控制晶片台600和测量台602的部件。用于确定晶片台的位置的机构将在下文中进行讨论。然而，在图6中干涉仪620，622，624和626设置用于测量每个台的X和Y位置。来自干涉仪(图中用虚线示出)的束从各个台600、602的抛光反射表面(这些表面沿如图所示的Z方向延伸，即离开页面的方向)反射，而用于将要被反射的束的时间被用于沿X或Y轴测量台的位置。

采用干涉仪控制晶片台的精确度在干涉仪束的相对长的光学路径上受空气波动的限制。干涉仪的一个替换方案是使用用于确定晶片台位置的编码器。

光刻设备一般包括编码器系统和干涉仪系统。在这种情况下，编码器系统通常是用于测量台在X轴和Y轴方向上的位置的主系统，而干涉仪系统设置用于在测量或校准编码器系统期间使用或者在编码器系统不能使用的情况下用作备用的位置检测系统(例如，在图6的系统中，Y轴干涉仪需要用于测量在用于更换晶片的卸载位置和装载位置附近的晶片台600的Y位置，以及用于测量在装载操作和对准操作之间和/或在曝光操作和卸载操作之间位置处的晶片台600的Y位置)。

编码器系统可以例如包括传感器元件和衍射光栅。传感器元件布置成检测由衍射光栅反射的辐射或透射通过衍射光栅的辐射，并且布置成检测可以从传感器提供给计算机用于计算用编码值表示的位置的周期图案。

图7示出一个实施例，其中衍射光栅700设置在量测框架702上，其中传感器704设置在保持晶片W的晶片台WT1上。在本实施例中，量测框架702固定连接到投影单元PL。

图8示出替换的实施例，其中衍射光栅设置在保持晶片W的晶片台WT1处，传感器元件804设置在量测框架802上，其中在本示例中量测框架还固定地连接到投影单元PL。

测量台的关键任务之一是晶片的对准测量。图9中示出一个示例对准系统。该对准系统合并多个对准头AL1和AL21、AL22、AL23和AL24。对准头的不同数目和布置都是可以的。图9中示出一般布置的对准头，对准头定位在晶片台900上，晶片台可以是在前面的图中的例如晶片台600、WT1或WT2，或例如其他晶片台。

图中示出晶片台900保持晶片902。在该示例中，设置五个对准头。中心对准头AL1形成主对准系统的一部分，因而被称为“主对准头”，而外侧对准头AL21、AL22、AL23以及AL24形成辅对准系统的一部分，因而被称为“辅对准头”。此外图9中示出具有辐射源908和辐射检测器910的调平传感器906，下文中将详细描述。

每个对准头AL1、AL21、AL22、AL23、AL24包括传感器元件，其设计成检测对准标记，对准标记设置在晶片上或晶片台上；或在测量台上(如果是可应用的)。对准标记可以是例如在晶片上的一个位置处的特地被印刷的特征，例如对准标记可以印刷在在晶片上的管芯元件的连续列和/或行之间布置的划线上。还可以使用形成在晶片上的图案的特征作为对准标记，或使用印刷在晶片上的管芯元件内的特定的对准标记。

对准头AL1、AL21、AL22、AL23、AL24可以连接到量测框架，量测框架包括编码器传感器，如图10所示。在图10中，主对准头AL1固定到第一Y编码器1000的下表面。所述设备还包括第二Y编码器1002和第一和第二X编码器1004、1006。第一和第二Y编码器可以设置成单个部件，并且第一和第二X编码器也可以设置成单个部件。

在图10中，编码器都固定到投影单元PL。这与图8中示出的实施例对应，每个编码器传感器与定位成用设置在晶片台上的衍射光栅检测位置的传感器804对应。作为替换，传感器可以设置在晶片台上并且朝着设置在量测框架上的衍射光栅。

辅对准头AL21、AL22、AL23、AL24沿X方向是可移动的。在一个实施例中，辅对准头AL21、AL22、AL23、AL24的每一个固定到臂的可以围绕旋转中心在预定角度范围内沿顺时针和逆时针转动的转向端(旋转中心1008，臂1010)。辅对准头AL21、AL22、AL23、AL24的X轴位置还可以通过沿X方向来回驱动辅对准头的驱动机构调节。还可以沿Y方向驱动辅对准头。

一旦辅对准系统的臂移动到给定位置，固定机构选择地操作以便将臂保持在适当位置。固定机构可以包括真空垫，其由不同类型的空气轴承构成，空气轴承可以在完成臂的旋转调节之后通过抽吸被激励而将臂1010固定到主框架。可以使用其他固定机构，例如形成主框架臂的一部分作为磁体以及使用电磁体。

用在对准头中的图像传感器可以例如包括场图像对准系统或其他合适的图像传感器。场图像对准系统照射不会曝光晶片上的抗蚀剂的宽带检测束到目标对准标记，并且拾取由目标标记反射的光在光接收平面上形成的目标标记的图像以及索引的图像，其中索引的图像可以是布置在每个对准头内的索引板上的索引图案。通常，可以使用任何对准传感器，对准传感器照射相干检测光到目标标记并且检测由目标标记产生的散射光或衍射光，或使得由目标标记产生的两个衍射光相干涉并检测相干光。

要注意的是，图9和10中的对准系统包括5个对准头，然而可以使用其他数量的对准头，包括奇数和偶数。

现在描述使用图9和10中示出的对准头和编码器实施例的对准操作。可以认识到，使用提到的其他实施例可以实施类似的对准操作。在对准过程中晶片台被定位在如图11所示的初始位置。在该示例中，对准头中的三个，即主对准头AL1及其最靠近的相邻对准头AL22和AL23检测晶片上的对准标记。在优选的实施例中，不检测对准标记的外侧的对准头断开。然而，如果有其他用途，它们可以接通。实心形状的表示激活的对准头。

然后晶片台从初始检测位置移动到第二检测位置，在第二检测位置处多个对准头执行晶片上的对应的对准标记的测量。沿Y轴可以限定多个测量位置，其中多个对准头在每个位置上测量多个对准标记。

图12示出另一所谓的“下游”对准检测位置，其中所有五个对准头是激活的(即，在图12中全部对准头用实心形状表示)。可以认识到，可以选择任何合适数量的对准检测位置。选择的位置越多，系统越精确，但是对准过程将消耗更多的时间。例如，可以在晶片上沿X轴的连续的行中限定十六个对准标记，分别包括3、5、5和3个标记，这些标记随后可以通过分别使用3、5、5和3个对准头的四个不同的对准位置进行检测。对准标记的行的数量可以少于5个或多于5个，并且甚至可以达到几百个。

由多个对准头执行的测量在可以的情况下可以同时执行。然而，由于沿晶片表面的高度不一致，通常实施调平处理。这可以通过沿Z轴在另一编码器系统控制下向上和向下移动晶片台来实现。下面讨论替换的实施例。设置Z调平传感器906、908、910，其使用焦点检测技术以确定何时晶片与调平传感器的预定的焦平面一致。在一个实施例中，晶片台在X轴上的位置被设定成使得主对准系统AL1被放置在晶片台WTB的中心线上，主对准系统AL1检测位于晶片顶点处的对准标记。

随后来自对准传感器AL1、AL21、AL22、AL23、AL24的数据，与主对准系统和辅对准系统的基线校准一起，可以由计算机使用，用以通过使用对准标记的检测结果和编码器的相应测量值以已知方式实施统计计算、从而计算在由x和y编码器的测量轴以及高度测量值设定的坐标系统中的晶片上的所有对准标记的阵列。

在上述的实施例中，晶片台可以沿Y方向移动，并且在不沿X方向移动晶片的情况下实施标记的测量。然而，可以认识到，图示的对准系统沿X方向是可移动的、以收集附加的测量值，用于例如在较大的晶片将要被测量和/或将使用较少数量的对准头和/或对准头将被一起间隔设置在较短的X轴范围内的情况下计算对准标记的阵列。

晶片的表面不是平坦的平面并且具有一些例如由于制造公差带来的不平，以及由形成在其表面上的图案引入的不平。这意味着，很可能至少一个对准头实施离焦的对准标记的检测。图13示出这种情形的夸张示例，其中中间三个对准头AL22、AL1以及AL23相对于不平的晶片902表面是离焦的。

改变在晶片台Z轴上的相对位置允许每个对准头以聚焦状态进行测量，但是所需的在Z轴上的每一次移动导致需要用来对准的附加的步骤和附加的时间。此外，由于晶片表面的角度不均匀和辅对准系统的臂的角位移(在臂是可旋转的实施例的情形中)的结合，对准系统的光学轴线将不总是与Z轴方向一致。然而，可以事先测量相对于对准头的光轴的倾斜，使得可以基于测量结果校正对准标记的位置的检测结果。

然而，在执行对准工艺之前，必须执行对准系统的基线校准，以确保其被正确地校准。主对准系统的基线校准将在下面进行描述。

首先，晶片对着(against)固定的主对准头被对准。晶片台具有用于提供测量晶片台位置所用的参考点的基准标记。基准标记优选还以与布置用以检测入射在基准标记上的辐射的成像系统具有固定的位置关系的形式设置。在主基线校准期间，掩模版对着固定的主对准头AL1被对准。

在该主基线校准的第一阶段，对准头AL1定位在晶片台的基准标记之上并且记录测量的X-Y位置，如图14所示。

然后，衬底台移动(沿Y方向，如图所述)到第二位置，如图15所示，其中基准标记位于投影光学系统PL的正下方，并且掩模版上的已知点(由掩模版对准标记限定)投影到基准标记上并且由与基准标记协同工作的图像传感器检测。投影的图像的这个位置也被记录，并且两个记录的位置之间的相对差用于计算固定的对准头AL1相对于掩模版的对准。这是已知的主基线校准。

在主基线校准之后，实施辅基线校准，以计算辅对准头AL21、AL22、AL23、AL24相对于固定的主对准头AL1的相对位置。在开始对每批次晶片进行处理时需要进行辅基线校准。

在一示例中，晶片包括在特定行中的5个对准标记M1、M2、M3、M4以及M5。在示出的示例中的对准标记中的一个M3用主对准头AL1进行测量，如图16所示(其中再次用实心形状表示激活的对准头一在这种情况中，仅主对准头AL1)。然后，晶片台沿X方向移动已知的量，再用辅对准头中的一个测量相同的晶片对准标记M3。图17示出用辅对准头AL21测量相同的标记。

然后，测量的X-Y位置存储在存储器中，并与标记M3的用AL1检测的X-Y位置结合已知的晶片台移动的距离进行对比，以便计算辅对准头AL21相对于主对准头AL1的基线位置。

然后，沿X方向移动晶片台，使得用邻近的辅对准头AL22测量相同的晶片的对准标记M3，其X-Y位置以相同的方式相对于主对准头AL1被校准。然后，对剩余的辅对准头AL23、AL24重复上述步骤。

然后，在随后的数据处理过程中校正对准系统之间的检测偏移量或偏移的差异。

也可以基于与晶片上的对准标记不同的参考点(例如晶片台或测量台上的对准标记)实施辅基线校准。

也可以以与对准头AL21、AL22、AL23、AL24的位置关系相同的位置关系提供多个基点标记(datum mark)，使得每个辅对准头可以并行地测量它们各自的专用基点。基点具有已知的相对于基准标记的位置关系，其允许基于所需测量值相对于将要被计算的主对准头校准每个辅对准头的位置信息。

在第一方法的变体中，多个对准标记可以通过辅对准头并行地进行测量，即，将两次或更多次的测量作为相同测量步骤的一部分。移动(例如沿X方向)晶片并用主对准头测量之前用辅对准头中的一个测量的对准标记。对应该标记的所测量的辅对准头和主对准头的X-Y位置与已知的由晶片移动引入的偏移量一起用来计算辅对准头的基线。然后对每个对准标记重复这个过程，以便相对于主对准头AL1校准每个辅对准头。

然而，这些校准过程存在一些问题。在第一种方法中，用第二对准系统的连续的对准头测量给定的标记，如果所用的标记有缺陷或导致低SNR检测(信噪比)，则在所有的对准头的相对位置中可能存在显著的误差。在第二种方法中，不同的标记被使用以交叉校准每个辅对准头和主对准头，该方法比第一种方法有利的地方在于，如果一个标记有缺陷或产生低的SNR检测，则仅一个头受影响。然而，在用四个单独的辅对准头测量的四个单独的标记之间的变化会导致依赖于标记的偏移量，并且在这种情况下精确度甚至会比第一种方法更差。

在相对的对准头偏移量中的任何误差会影响整批晶片中的重叠，并且在更坏的情形中，这会降低产量或完全破坏产量。

因此，需要提供一种更为可靠的且更为精确的方法以校准在多个对准头系统中的对准头的相对位置。

因此，可以在包括用来检测诸如晶片或衬底台等物体的对准标记的多个对准头类型的对准系统中提供一种用一个或更多个主对准头校准一个或更多个辅对准头的方法。

主对准头或多个主对准头可以连接到固定的框架(已知为量测框架)。

其他部件也可以连接到量测框架，例如投影透镜单元或其一部分。

可以不仅仅通过一个测量值计算辅对准头的对准头偏移量，而是通过多个测量值计算。这提高了校准的鲁棒性和精确度。优选地，通过多个对准头并行地进行多个测量，即，将两次或更多次的测量作为相同测量步骤的一部分。

图18示出用于示例用途的辅对准头校准过程的实施例。如图18a中所示，五个对准头AL1和AL21、AL22、AL23和AL24布置用于检测保持在台900上的晶片902上的五个对准标记M1-M5(从附图中的左侧的M1到附图中的右侧的M5)。在图18中，对准头传感器表示为：实心的为被激活的对准头传感器，而空心的为为被激活的对准头传感器。应该认识到，传感器可以总是被激活，但是对准头传感器的选定激活是优选的，因为这样使用较少的能量并且避免潜在的串扰误差。

在图18中，设置主对准头AL1和辅对准头AL21、AL22、AL23和AL24。在图18b中，所有的标记M1-M5同时通过五个对准头进行测量。随后，晶片台900沿X方向移动预定距离到如图18c所示的位置，随后对准头AL21移动到晶片边界的外侧位置(或者至少晶片的包括标记阵列的所述区域的外侧)并且变成不被激活。然后标记M5不用任何对准头测量。剩余的四个对准头测量标记M1-M4。随后重复沿X方向移动晶片的过程以及随后实施测量的过程，直到仅一个对准传感器和一个标记匹配，如图18a到18f系列所示。

可以认识到，图18b至18f的过程示出了台900沿第一X方向相对于对准头的移动。然而，台900可以同等地沿相反的X方向移动、以获得相同的技术效果。

此时，标记M1(左手边标记)已经通过所有五个对准头测量，M2已经通过四个对准头测量(即分别通过AL22、AL1、AL23和AL24)，如此类推。图19示出此时已经通过各个对准头测量的标记的概览。表中的步骤1-5分别对应图18b-f中的位置。对准头AL21仅执行一次测量，而AL22执行了两次测量，AL23执行了三次测量，而AL24执行了四次测量。主对准系统AL1的对准头已经执行了三次测量。

因此可以从多次测量中获得对每个对准头的偏移信息的收集。

当某个对准标记M1-M5的测量可以与由主对准头AL1实施的对准标记的测量相互关联时，就可以确定辅对准头AL21、AL22、AL23、AL24的偏移量的测量值。X-Y位置的差异表示目标辅对准头相对于主对准头的偏移量。

作为最低限度，至少一个辅对准头要测量至少一个与主对准头共同的标记。这使得能够实现对该辅对准头的偏移量的直接测量。不测量至少一个与主对准头共同的标记的剩余辅对准头能够参考测量至少一个与主对准头共同的标记的一个或多个辅对准头而被校准。

在一优选实施例中，主对准头AL1测量至少一个与每个辅对准头AL21、AL22、AL23、AL24共同的对准标记。这意味着，可以通过直接测量确定每个辅对准头AL21、AL22、AL23、AL24的偏移量。因此，在图19的实施例中，可以通过直接测量对应所有对准头(除了AL21外)计算多个偏移量。

在还一实施例中，主对准头AL1测量至少两个与每个辅对准头AL21、AL22、AL23、AL24共同对应的对准标记。

图20示出对于五个对准头测量五个对准标记的示例实施例的列出所有可能的对准位置的列表。在这种情况下，存在用于偏移量测量的九个可能的位置，或“步骤”。

如在以上对于偏移量测量的最低限度要求中所述，至少一个辅对准头测量至少一个与主对准头共同的标记。对于五个对准标记和五个对准头的示例，能够通过最少两个步骤满足对于该实施例的要求。在图20中的图表中，两个步骤可以是任何两个步骤，只要主对准头在这些步骤(即，步骤3、4、5、6或7结合任何其他步骤)中的至少一个步骤中实施测量。

在一具体实施例中，两个步骤均可以包括通过主对准头测量不同的标记，使得不测量与主对准头共同的任何标记的辅对准头的数量最小化。例如，在图20的图表中，当两个步骤包括步骤4和5或步骤5和6时，仅有两个外侧辅对准头AL21和AL24不测量与主对准头AL1共同的标记。

在另一实施例中，主对准头AL1测量至少一个与每个辅对准头AL21、AL22、AL23、AL24共同的标记。对于五个对准标记和五个对准头的示例，能够通过最少三个步骤满足对于该实施例的要求。所述三个步骤必须包括所有对准头被激活的位置(如图18b所示)，它们可以位于三个连续步骤的系列的开始、中间或末尾，即，如图20中所示步骤{3、4、5}、{4、5、6}或{5、6、7}(请注意，对于每种情况，步骤可以以任何顺序执行)。

在这种情况下(即，再次对于五个对准头的示例实施例)，外侧的辅对准头(AL21和AL24)都将测量一个与固定的对准头AL1共同的对准标记，并且因此可以进行它们的偏移量的直接测量。然而，剩余的辅对准头每一个测量两个与固定的对准头共同的对准标记，因此提供两个偏移量测量值，其可以用来提高校准的鲁棒性。

在另一实施例中，辅对准头的每一个测量至少两个与用固定对准头AL1测量的对准标记共同的对准标记。所需完成图18-20中的示例的步骤的最小数量是四。在这种情形中，步骤必须是连续的并且中间步骤必须是所涉及的中间步骤中的一个。换句话说，四个步骤必须是图20的表中任意数{3、4、5、6}或{4、5、6、7}。

可以理解的是，当指的是晶片台的位置时术语“连续或连贯的”用来表示图中的步骤的次序，而不必须是所述步骤的时间次序。可以以与图中示出的不同的时间次序将晶片移动到的所述位置中的每一位置。同样，“连续或连贯的”步骤被理解为表示如图所示的在次序上是逻辑连续的相邻晶片台位置或步骤。

通过使用附加的步骤也可以实现相同的效果。多于最少三个或四个步骤的每个附加的步骤将导致额外的数据被收集且导致校准方法的额外的鲁棒性。

在替换的实施例中，使用产生至少一个对准标记的测量的所有步骤(即，在所示示例中的所有九个步骤)，使得通过对准头的每一个测量所有对准标记并且收集最大量的数据。

上述的说明书给出用以测量一组五个对准标记的五个对准头的具体示例。然而，应该认识到，本发明并不限于这种情形，并且对于对准头的任何数量i结合对准标记的任何数量j也是可用的。然而，在优选的i＝j的实施例中，这并不总是必须的。例如，能够假定具有七个或三个对准头。或者，可以使用如前所述的五个对准头，但是具有更多数量的对准标记，例如九个一在这种情况中标记之间的间隔将是对准头之间的间隔的一半。

通常，至少两个不同的步骤必须被执行，使得至少一个辅对准头测量至少一个与主对准头共同的标记。

在一示例实施例中，主对准头测量至少一个与每个辅对准头共同的对准标记。在这种情况中，当具有i个对准头时，所需用以执行校准的最少步骤数目将是i-2。这些i-2个步骤必须包括连续的步骤，其中中心位置在序列的开始、中心或结束处。

在一个示例实施例中，主对准头测量至少两个与每个辅对准头共同的对准标记。在这种情况中，当存在i个对准头时，用每个对准头的多个偏移量测量值执行校准的所需最少步骤数目将是i-1。这些i-1个步骤必须包括连续的步骤，其中中心位置在序列中处于中间位置或者是两个中间位置中的一个。

还可以是，固定的对准头并不定位在阵列的中心处。例如，辅对准头可以布置在一条线上，其中每个辅对准头具有离固定的主对准头连续增大的横向距离，或者可以采用例如辅对准头的圆形阵列等替换布置。在这些替换布置中，本发明的原理仍然使用，然而，在固定的对准头位于对准头阵列的一端的情形中，与将对准头放置在中心的情形相比，满足首先计算偏移量、随后计算每个对准头的多个偏移量的要求所需的最少数目的步骤将需要附加的步骤。可以认识到，可以采用其他物理机构和在轴线上的移动，例如如果多个对准头以圆形形式布置，固定的对准头可以位于圆形中心并且可以通过晶片台的旋转实现不同的步骤。在一替换的实施例中，处于中心的固定的主对准头可以位于晶片的中心点，并且可以旋转晶片用于检测围绕处于中心的固定的主对准头径向间隔的多个不同的对准标记。然后，可以计算沿径向方向和角方向的偏移量。

可以认识到，所得到的对准标记的多个测量值包括X、Y和Z轴线上的位置以及倾斜信息。

给定这些技术以及新方法的额外的数据收集能力，存在多种运算法则可以用于校准计算和随后的基于校准计算的对光刻工艺修改。

在一示例中，选定对准标记中的一个用于所有对准头的校准，然而来源于该对准标记的偏移量可以与来源于其他标记的偏移量比较。如果发现不匹配(即，如果法线测量的偏移量相差多于预定的误差阈值)，可以确定所选定用于校准的标记存在缺陷，在这种情况下基于该对准标记所进行的测量可以忽略，并且替换地使用来源于替换的对准标记的测量值。如果需要，在应用减少数量的步骤的一个实施例(例如仅使用对将要执行的任何校准所需的最少步骤或测量与每个对准头共同的多个对准标记所需的最少步骤)中，可以执行附加的晶片台步骤并收集附加的数据，以便获得基于新的选定的对准标记计算偏移量所需的附加的信息。

用于校准数据的另一示例是进行复合的偏移量计算，即考虑多于一个偏移量读取(例如平均偏移量或偏移量中值)的偏移量计算。

类似这些的方法还可以用以检测随后能够从连续计算中被忽略的异常值(outlier)。

在执行多于所需最少数量的大量步骤的实施例中，花费在校准上的时间将增加。然而，由于对于每批晶片的处理通常执行一次校准，考虑到收集的额外数据的效用，所增加的时间是可接受的。

作为实际的问题，执行的步骤的次序是重要的。当需要最少数目的步骤时，有利的实施例将从定位在对准头阵列的一个末端处的辅对准头测量中心对准标记的位置开始，并且随后在连续的步骤中沿离开该末端的方向移动晶片，使得通过所有对准头测量的第一公共标记是晶片的中心标记。

晶片台的运动范围在一些情形中将较好地限定可以是多少步骤。例如，在某些浸没式光刻系统中，在主基线校准期间浸没液体必须位于晶片上或晶片台上，这限制了可以实施的步骤的操作范围。然而，可以认识到，本发明使用任何类型的光刻工艺，因此对一个特定过程的限定不应该解释为将本发明的范围限制到任何特定过程。

对于由对准标记的对准头测得的每个测量值，优选地，标记在焦点上，然而，如上面所述晶片的表面通常并不是平坦的，因此在一实施例中在每一个测量步骤中使对准标记位于焦点上。因此，在多个对准头并行测量多个对准标记的实施例中，“并行”的测量实际上并不是同时的，而是实际上可以包括根据对准标记的布置的多次不同的测量。

在至少一个对准标记位于焦点上的第一位置处实施测量，随后在不同的对准标记位于焦点上的第二位置处实施测量，并重复这个过程直到在所有对准标记在焦点上的情况下实施了测量。当然，可以是所有对准标记在相同的焦平面中并且在这种情况下同时实施测量。

在替换的实施例中，可以在伪晶片上实施辅基线校准，而不是在处理晶片上。

另一确定标记是否有缺陷的原则是测试校准方法是否在某些预定的期望范围外。

这些新的数据收集方法给工业生产带来大量的明显的优点。可移动对准头相对于中心固定对准头的校准测量的精确度的鲁棒性改善能够改善重叠。所述方法对缺陷对准标记的敏感有助于提高产量，因为在更坏的情形中缺陷对准标记会导致整批晶片报废。

正如上面所述，相对于现有技术校准可能花费较长一点时间，但是对产量的全面影响将是最小的，因为校准是对每一批实施的，并且实质上对重叠和产量的改善远远超出了由于校准而稍微增加时间所带来的对产出率的任何最小不利影响。

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。

虽然上面详述了本发明的实施例在光学光刻中的应用，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、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)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学构件。

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一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的这种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。

在本发明的实施例中，提供一种用一个或更多个主对准头校准一个或更多个辅对准头的方法：所述主对准头测量对准标记，至少一个辅对准头测量相同的对准标记，和所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量由在所述对准标记上实施的测量来获得，其中参照实施对准标记的直接测量的辅对准头，计算不实施对准标记的直接测量的辅对准头的偏移量。此外，主对准头可以测量与每个辅对准头共同的至少两个对准标记。

根据本发明的方法可以包括，当测量对准标记时，确定包括下列项的组中的一个或更多个：X位置信息、Y位置信息、Z位置信息以及倾斜信息。一个对准标记可以用于所有辅对准头的校准。此外，根据本发明的方法可以包括：将用一个候选对准标记测量的偏移量与用一个或更多个其他对准标记测量的偏移量对比，当候选对准标记和其他对准标记的偏移量测量值之间失配时将候选对准标记识别为有缺陷，以及，如果已经确定所述候选对准标记为有缺陷的，则在随后的计算中忽略基于所述候选对准标记所测得的测量值。

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，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

总而言之，本公开包括下列方面中的一个或更多个：

1.一种用一个或更多个主对准头校准一个或更多个辅对准头的方法，其中

所述主对准头测量对准标记；

至少一个辅对准头测量相同的对准标记；和

所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量由在所述对准标记上进行的测量得出。

2.根据方面1所述的方法，其中参照实施对准标记的直接测量的辅对准头，计算不实施对准标记的直接测量的辅对准头的偏移量。

3.根据方面1所述的方法，其中所述主对准头测量与每一个所述辅对准头共同的至少一个对准标记。

4.根据方面1所述的方法，其中所述主对准头测量与每一个所述辅对准头共同的至少两个对准标记。

5.根据方面1所述的方法，其中通过所述主对准头和每一个所述辅对准头两者测量所有所述对准标记。

6.根据前述方面中任一项所述的方法，其中测量对准标记的步骤包括：确定包括下列信息的组中的一个或更多个：X位置信息、Y位置信息、Z位置信息以及倾斜信息。

7.根据前述方面中任一项所述的方法，其中一个对准标记用于所有辅对准头的校准。

8.根据方面7所述的方法，还包括：将用一个候选对准标记测量的偏移量与用一个或更多个其他对准标记测量的偏移量对比；当候选对准标记和其他对准标记的偏移量测量值之间失配时将候选对准标记识别为有缺陷；以及如果已经确定所述候选对准标记为有缺陷的，则在随后的计算中忽略基于所述候选对准标记实施的测量。

9.根据前述方面中任一项所述的方法，其中通过所述多个对准头并行地实施所述多个测量。

10.根据方面9所述的方法，其中通过所述多个对准头同时实施所述多个测量。

11.根据方面9所述的方法，其中所述测量步骤包括：对于每个测量头，使所述对准标记处于焦点。

12.根据前述方面中任一项所述的方法，其中在晶片上设置至少一个将要被测量的对准标记。

13.根据前述方面中任一项所述的方法，其中至少一个对准标记设置在晶片台或测量台上。

14.根据前述方面中任一项所述的方法，其中所述主对准头或所述多个主对准头连接到量测框架。

15.根据方面14所述的方法，其中所述辅对准头或所述多个辅对准头是可移动用于与对准标记对准的。

16.一种晶片对准方法，其实施作为光刻过程的准备步骤，其中通过对准系统测量晶片，对准系统包括：包括主对准头的主对准系统和包括一个或更多个辅对准头的辅对准系统；所述方法包括步骤：

实施主基线校准以将主对准头与参考物体对准；

实施辅基线校准，以使辅对准头相对于主对准头对准；和

相对于主对准头校准一个或更多个辅对准头，其中：

主对准头测量对准标记；

至少一个辅对准头测量相同的对准标记；和

辅对准头相对于主对准头的偏移量由在该对准标记上实施的测量获得。

17.根据方面16所述的方法，其中参照实施对准标记的直接测量的辅对准头，计算不实施对准标记的直接测量的辅对准头的偏移量。

18.根据方面16所述的方法，其中所述主对准头测量与每一个所述辅对准头共同的至少一个对准标记。

19.根据方面16所述的方法，其中所述主对准头测量与每一个所述辅对准头共同的至少两个对准标记。

20.根据方面16所述的方法，其中通过所述主对准头和每一个所述辅对准头两者测量所有所述对准标记。

21.根据方面16-20中任一项所述的方法，其中测量对准标记的步骤包括：确定包括下列信息的组中的一个或更多个：X位置信息、Y位置信息、Z位置信息以及倾斜信息。

22.根据方面16-21中任一项所述的方法，其中一个对准标记用于所有辅对准头的校准。

23.根据方面22所述的方法，还包括：将用一个候选对准标记测量的偏移量与用一个或更多个其他对准标记测量的偏移量对比；当候选对准标记和其他对准标记的偏移量测量值之间失配时将候选对准标记识别为是有缺陷的；以及，如果已经将所述候选对准标记识别为是有缺陷的，则在随后的计算中忽略基于所述候选对准标记实施的测量。

24.根据方面16-23中任一项所述的方法，其中通过所述多个对准头并行地实施所述多个测量。

25.根据方面24所述的方法，其中通过所述多个对准头同时实施所述多个测量。

26.根据方面24所述的方法，其中所述测量步骤包括：对于每个测量头，使所述对准标记处于焦点。

27.根据方面16-26中任一项所述的方法，其中在晶片上设置至少一个将要被测量的对准标记。

28.根据方面16-27中任一项所述的方法，其中至少一个对准标记设置在晶片台或测量台上。

29.根据方面16-28中任一项所述的方法，其中所述主对准头或所述多个主对准头连接到量测框架。

30.根据方面29所述的方法，其中所述辅对准头或所述多个辅对准头是可移动用于与对准标记对准的。

31.根据方面16-30中任一项所述的方法，其中所述参考物体包括图案形成装置。

32.一种校准设备，包括：

对准系统，包括：

主对准系统，包括主对准头和用于探测对准标记的传感器；

辅对准系统，包括一个或更多个辅对准头，每一个辅对准头包括用于探测对准标记的传感器；

机构，用于在所述主对准头测量对准标记所在的第一位置和辅对准头测量相同的对准标记所在的第二位置之间移动所述对准系统，

编码器，用于测量所述对准系统的位置；和

处理器，用于接收来自对准系统传感器的测量值和来自用于移动所述对准系统的所述机构的位置信息；和根据所述测量值计算所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量。

33.根据方面32所述的校准设备，其中所述处理器布置成参照实施对准标记的直接测量的辅对准头，计算不实施对准标记的直接测量的辅对准头的偏移量。

34.根据方面32所述的校准设备，其中所述机构适于移动所述主对准头，以测量与每一个所述辅对准头共同的至少一个对准标记。

35.根据方面32所述的校准设备，其中所述机构适于移动所述主对准头，以测量与每一个所述辅对准头共同的至少两个对准标记。

36.根据方面32所述的校准设备，其中所述机构适于移动所述主对准头，以通过所述主对准头和每一个所述辅对准头两者测量所有所述对准标记。

37.根据方面32-36中任一项所述的校准设备，其中测量对准标记的步骤包括确定包括下列信息的组中的一个或更多个：X位置信息、Y位置信息、Z位置信息以及倾斜信息。

38.根据方面32-37中任一项所述的校准设备，其中一个对准标记用于所有辅对准头的校准。

39.根据方面38所述的校准设备，其中所述处理器布置用于：将用一个候选对准标记测量的偏移量与用一个或更多个其他对准标记测量的偏移量对比；当候选对准标记和其他对准标记的偏移量测量值之间失配时将候选对准标记识别为是有缺陷的；以及如果已经将所述候选对准标记识别为是有缺陷的，则在随后的计算中忽略基于所述候选对准标记实施的测量。

40.根据方面32-39中任一项所述的校准设备，其中，通过所述多个对准头并行地实施所述多个测量。

41.根据方面40所述的校准设备，其中通过所述多个对准头同时实施所述多个测量。

42.根据方面40所述的校准设备，还包括用于使所述对准标记或每个对准标记处于焦点处的机构。

43.根据方面32-42中任一项所述的校准设备，其中在晶片上设置至少一个将要被测量的对准标记。

44.根据方面32-43中任一项所述的校准设备，其中至少一个对准标记设置在晶片台或测量台上。

45.根据方面32-44中任一项所述的校准设备，其中所述主对准头或所述多个主对准头连接到量测框架。

46.根据方面45所述的校准设备，其中所述辅对准头或所述多个辅对准头是可移动用于与对准标记对准的。

47.一种光刻设备，包括：

校准设备，包括：

对准系统，包括：

主对准系统，包括主对准头和用于探测对准标记的传感器；

辅对准系统，包括一个或更多个辅对准头，每一个辅对准头包括用于探测对准标记的传感器；

机构，用于：

在用以执行主基线校准以将所述主对准头相对于参考物体对准的测量位置和用以执行辅基线校准以将所述辅对准头相对于所述主对准头对准的测量位置之间移动所述对准系统；以及

在所述主对准头测量对准标记所在的第一位置和辅对准头测量相同的对准标记所在的第二位置之间移动所述对准系统；

编码器，用于测量所述对准系统的位置；和

处理器，用于接收来自对准系统传感器的测量值和来自用于移动所述对准系统的所述机构的位置信息；和根据所述测量值计算所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量。

48.根据方面47所述的光刻设备，其中所述处理器布置成：参照实施对准标记的直接测量的辅对准头，计算不实施对准标记的直接测量的辅对准头的偏移量。

49.根据方面47所述的光刻设备，其中所述机构适于移动所述主对准头，以测量与每一个所述辅对准头共同的至少一个对准标记。

50.根据方面47所述的光刻设备，其中所述机构适于移动所述主对准头，以测量与每一个所述辅对准头共同的至少两个对准标记。

51.根据方面47所述的光刻设备，其中所述机构适于移动所述主对准头，以通过所述主对准头和每一个所述辅对准头两者测量所有所述对准标记。

52.根据方面47-51中任一项所述的光刻设备，其中测量对准标记的步骤包括确定包括下列信息的组中的一个或更多个：X位置信息、Y位置信息、Z位置信息以及倾斜信息。

53.根据方面47-52中任一项所述的光刻设备，其中一个对准标记用于所有辅对准头的校准。

54.根据方面53所述的光刻设备，其中所述处理器布置用于：将用一个候选对准标记测量的偏移量与用一个或更多个其他对准标记测量的偏移量对比；当候选对准标记和其他对准标记的偏移量测量值之间失配时将候选对准标记识别为是有缺陷的；以及，如果已经将所述候选对准标记识别为是有缺陷的，则在随后的计算中忽略基于所述候选对准标记实施的测量。

55.根据方面47-54中任一项所述的光刻设备，其中，通过所述多个对准头并行地实施所述多个测量。

56.根据方面55所述的光刻设备，其中通过所述多个对准头同时实施多个测量。

57.根据方面55所述的光刻设备，还包括用于使所述对准标记或每个对准标记处于焦点的机构。

58.根据方面47-57中任一项所述的光刻设备，其中在晶片上设置至少一个将要被测量的对准标记。

59.根据方面47-58中任一项所述的光刻设备，其中至少一个对准标记设置在晶片台或测量台上。

60.根据方面47-59中任一项所述的光刻设备，其中所述主对准头或所述多个主对准头连接到量测框架。

61.根据方面60所述的光刻设备，其中所述辅对准头或所述多个辅对准头是可移动用于与对准标记对准的。

62.一种计算机程序产品，其在计算机上运行时，提供用于执行用一个或更多个主对准头校准一个或更多个辅对准头的方法的指令，其中所述主对准头测量对准标记；至少一个辅对准头测量相同的对准标记；和所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量由在所述对准标记上实施的测量得出。

63.一种计算机程序产品，其在计算机上运行时，提供用于执行实施作为光刻过程的准备步骤的晶片对准的方法的指令，其中通过对准系统测量晶片，所述对准系统包括：包括主对准头的主对准系统和包括一个或更多个辅对准头的辅对准系统；所述方法包括步骤：实施主基线校准以将主对准头相对于参考物体对准；实施辅基线校准以将辅对准头相对于主对准头对准；和相对于主对准头校准一个或更多个辅对准头，其中：所述主对准头测量对准标记；至少一个辅对准头测量相同的对准标记；和辅对准头相对于主对准头的偏移量由在该对准标记上实施的测量获得。

Claims (10)

1.一种晶片对准的方法，其被执行作为光刻过程的准备步骤，其中所述晶片通过对准系统进行测量，所述对准系统包括：包括主对准头的主对准系统和包括一个或更多个辅对准头的辅对准系统；所述方法包括步骤：

执行主基线校准以使所述主对准头相对于参照物体对准；

执行辅基线校准以使所述辅对准头相对于所述主对准头对准；和

相对于所述主对准头校准一个或更多个辅对准头，其中：

所述主对准头测量对准标记；

至少一个辅对准头测量相同的对准标记；和

所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量由在所述对准标记上实施的测量获得，且其中所述主对准头测量与至少一个辅对准头共同的至少两个对准标记。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述主对准头测量与每一个所述辅对准头共同的至少两个对准标记。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过所述主对准头或辅对准头中的多个对准头并行地实施所述相同的对准标记的多个测量步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述测量步骤包括：对于所述主对准头和辅对准头中的每个对准头，使所述对准标记处于焦点处。

5.一种校准设备，包括：

对准系统，包括主对准系统和辅对准系统，所述主对准系统包括主对准头，所述主对准头包括用于探测对准标记的传感器，所述辅对准系统包括一个或更多个辅对准头，每一个辅对准头包括用于探测对准标记的传感器；

机构，用于在所述主对准头测量对准标记所在的对准系统的第一位置和辅对准头测量相同的对准标记所在的对准系统的第二位置之间移动所述对准系统，

编码器，用于测量所述对准系统的位置；和

处理器，用于接收来自对准系统传感器的测量值和来自用于移动所述对准系统的所述机构的位置信息；和根据所述测量值计算所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量，且其中所述机构配置成移动所述主对准头，用于测量与辅对准头共同的至少两个对准标记。

6.根据权利要求5所述的校准设备，其中所述机构适于移动所述主对准头以测量与每一个所述辅对准头共同的至少一个对准标记。

7.一种光刻设备，包括：

校准设备，包括：

对准系统，包括主对准系统和辅对准系统，所述主对准系统包括主对准头，所述主对准头包括用于探测对准标记的传感器，所述辅对准系统包括一个或更多个辅对准头，每一个辅对准头包括用于探测对准标记的传感器；

机构，用于：

在用以执行主基线校准以使所述主对准头相对于参考物体对准的测量位置和用以执行辅基线校准以使所述辅对准头相对于所述主对准头对准的测量位置之间移动所述对准系统；以及

在所述主对准头测量对准标记所在的对准系统的第一位置和辅对准头测量相同的对准标记所在的对准系统的第二位置之间移动所述对准系统；

编码器，用于测量所述对准系统的位置；和

处理器，用于接收来自对准系统传感器的测量值和来自用于移动所述对准系统的所述机构的位置信息；和根据所述测量值计算所述辅对准头相对于所述主对准头的偏移量，且其中所述机构配置成移动所述主对准头，用于测量与所述辅对准头共同的至少两个对准标记。

8.根据权利要求7所述的光刻设备，其中所述机构适于移动所述主对准头以测量与每一个所述辅对准头共同的至少一个对准标记。

9.根据权利要求7或8所述的光刻设备，其中，通过所述主对准头或辅对准头中的多个对准头实施所述相同的对准标记的多个测量步骤。

10.根据权利要求9所述的光刻设备，还包括用于使所述对准标记处于焦点的机构。

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