CN102053501A - 校准方法和使用这种校准方法的光刻设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种校准方法和使用这种校准方法的光刻设备。所述校准方法包括：将图案形成装置的图案投影到衬底上；测量投影图案的最终位置；和从测量位置得出台位置的校准，其中，在测量期间，衬底围绕衬底的中心轴线从旋转开始位置朝向至少一个其他旋转位置旋转，并且测量对于衬底的至少两个不同的旋转位置中的每一个的投影图案的位置，其中通过平均对于衬底的不同的旋转位置中的每一个处的投影图案的测量位置，确定在投影期间发生的所述图案的位置中的投影偏差和/或在测量期间发生的所述图案的位置中的测量偏差。

Description

校准方法和使用这种校准方法的光刻设备

技术领域

本发明涉及一种用于光刻设备的校准方法以及一种使用这种校准方法的光刻设备。 

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。 

已知地，使用位置测量系统用于测量光刻设备中的台(例如衬底台或掩模台)的位置。例如，已经提出使用编码器测量系统。在这种系统中，使用可以连接到光刻设备的参考结构的(例如，两维)编码器栅格，同时编码器传感器头连接至台以便相对于栅格跟随其位置。 

为了校准位置测量系统，目前实施多次校准。在编码器测量系统的情形中，例如通过使用由编码器系统测量的数据同时移动台来校准栅格误差。此外，可以使用校准晶片。 

目前的校准方法具有多个缺点。尤其，它们花费太多的时间。系统的 快速的微调是不可能的。此时，没有能够提供可接受的结果的快速微调校准测试可用。例如，在编码器测量系统的情形中，完全的栅格校准要花费几个小时，甚至几天。这导致不可以接收的光刻设备的长时间停机时间，每一次栅格需要(重新)校准并且每一次需要栅格验证测试以评估栅格校准的有效性。此外，目前的方法不考虑晶片的夹持变形。结果，没有被校准的一些中频夹持误差会留下来，这降低了设备的重叠性能。最后，使用校准晶片的校准测试过于依赖于所用的校准晶片的质量(即，它是相对校准而不是绝对校准)。 

发明内容

本发明旨在至少部分地克服前述的缺点或提供有用的替换。具体地，本发明旨在提供一种用户友好的改进的用于校准光刻设备的台位置的校准方法，所述方法快速且可靠。 

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：投影步骤，其中图案形成装置的图案通过投影系统被投影到衬底上的目标位置处；测量步骤，其中衬底上的投影图案的最终位置通过位置测量系统进行测量；和从投影图案的所测量的位置得出台位置的校准，其中，在测量步骤期间，衬底围绕衬底的中心轴线从旋转开始位置朝向至少一个其他旋转位置旋转，并且测量在衬底的至少两个不同的旋转位置中的每一个处的投影图案的位置，其中所述图案围绕衬底的中心轴线是旋转对称的，和其中通过平均对于衬底的不同的旋转位置中的每一个的投影图案的测量位置来确定在投影步骤期间发生的所述图案的位置中的投影偏差和/或在测量步骤期间发生的所述图案的位置中的测量偏差。 

根据本发明的替换实施例，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：投影步骤，其中图案形成装置的图案通过投影系统被投影到衬底上的目标位置处；测量步骤，其中衬底上的投影图案的最终位置通过位置测量系统进行测量；和从投影图案的所测量的位置得出台位置的校准，其中，在投影步骤期间，衬底围绕衬底的中心轴线从旋转开始位置朝向至少一个其他旋转位置旋转，并且在衬底的至少两个不同 的旋转位置中的每一个处投影图案，其中，这些图案一起被围绕衬底的中心轴线旋转对称地投影，其中，在测量步骤期间，对于每一个投影的图案，围绕衬底的中心轴线朝向旋转开始位置旋转衬底，并且在相同的衬底旋转开始位置测量投影图案中的每一个的位置，其中，通过平均在相同的衬底旋转位置处的投影图案的测量位置来确定在投影步骤期间发生的所述图案的位置中的投影偏差和/或在测量步骤期间发生的所述图案的位置中的测量偏差。 

在本发明的另一实施例中，提供一种光刻设备，包括：照射系统，配置成调节辐射束；支撑结构，构造成支撑图案形成装置，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，构造成保持衬底；投影系统，配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；和用以控制光刻设备的操作的控制系统，其中所述控制系统布置成操作光刻设备，以便执行根据本发明的各方面的校准方法。 

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描述了根据本发明实施例的光刻设备； 

图2a-c示出衬底上的旋转对称的曝光的图案的布局； 

图3a-e示出平均测量偏差的评估的旋转读出； 

图4a-e示出平均曝光偏差的评估的反旋转读出； 

图5a-b示出夹持变形的曝光影响； 

图6a-b示出夹持变形的测量影响；和 

图7a-b示出夹持变形时在0和90度读出之间的差别。 

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(例如，紫外(UV)辐射或其他任何合适辐射)；图案形成装置支撑结构或掩模支撑结构(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。所述设备还包括衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑结构”，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。所述设备还包括投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，所述投影系统PS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。 

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。 

所述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。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)。 

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。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。 

光刻设备也可以是以下类型的，其中衬底的至少一部分被具有相对高折射率的液体(例如水)所覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液也可以施加到光刻设备中的其它空间，例如施加到掩模和投影系统之间。浸没技术可用于增加投影系统的数值孔径在本领域是公知的。本文中所使用的术语“浸没”并不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期间液体处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)上。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，单一的静态曝光)。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，单一的动态曝光)。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。 

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。 

光刻设备，尤其是其一个或更多个位置测量系统，类似例如图1中的衬底台WT的位置传感器IF在它们第一次使用之前被校准，并且在使用期间频繁地进行再校准或检验。作为图1中示出的位置测量系统的替换方案，已知还使用包括(例如二维的)编码器测量系统的类型。这种编码器测量系统可以包括连接至光刻设备的参考结构的编码器栅格，同时编码器传感器头连接至设备的移动台，例如连接至设备的移动衬底台WT。因此，编码器头能够在将图案投影到衬底上的目标位置处期间跟随衬底台WT相对于编码器栅格的位置。结果，在位置测量系统的各个部分中的不精确、误差或其他类型的偏差，例如在编码器测量系统的编码器栅格中的不精确、误差或其他类型的偏差会转变成将要在投影步骤中形成在衬底W上的图案的偏差(例如重叠误差)。随后，在测量步骤中测量衬底W上的图案，其中例如通过光刻设备的对准传感器读出图案。然后，对准传感器的 输出信号提供与图案的测量的线和/或点对应的信号，因此可以提供有关在该图案的这些线和/或点中的任何偏差的信息。这些偏差的第一重要因素是上面所述的在投影步骤中在位置测量系统中的偏差。这些偏差的第二重要因素是在测量步骤中位置测量系统中的偏差。用于这些偏差的位置测量系统的校准可以使用例如对准传感器输出信号等测量结果来执行。 

下面将描述根据本发明的用于校准编码器类型的位置测量系统的校准方法的一个实施例，用于衬底台WT的校准。该方法首先是投影过程，其中将图案曝光到衬底W的不同位置上。这些图案一起形成图像，如图2a可以看到的，该图像具有在旋转的条件下对称的布局。曝光的图案本身在旋转时也是对称的，并且可以例如包括如图2b所示的单中心图案，或这种中心图案和围绕该图案的中心轴线沿x方向和/或y方向等距定位的多个子图案(如图2c)的结合。其他的旋转对称图案和/或图像也是可以的。因为投影过程是通过每次相对于测量系统的曝光编码器栅格定位衬底W而执行的，因此在这种曝光编码器栅格中的偏差(用E表示)自动地与图案一起复制到衬底W上。随后，校准方法包括执行测量的动作，其中投影的图案被读出。通过这样，相对于测量编码器栅格测量衬底W上的图案的位置。因而，在该测量编码器栅格中的偏差(用M表示)自动地包括在测量结果中。 

要注意的是，在这个例子中曝光编码器栅格和测量编码器栅格是两个不同的栅格，因为衬底W在光刻设备的与将图案投影到衬底W上的部分不同的另一部分处被测量。例如，图案投影到衬底上是在双台光刻设备的曝光侧执行的，同时测量是在测量侧执行的。也可以在完全不同的设备中用其本身的测量编码器栅格执行测量过程。 

根据本发明的一个实施例，在测量过程期间衬底W上的图案的位置被测量多次。首先，在衬底W的第一旋转开始位置(在0°处)(见图3a)测量衬底W上的图案的位置。随后，围绕衬底W的中心轴线Z朝向第二旋转位置(在90°处)旋转衬底W、使其转过90度角度。在第二旋转位置(见图3b)也测量衬底W上的图案的位置。然后，再次朝向第三旋转位置(在180°处)将衬底W旋转90度角度，在第三位置中再次测量所述图案的位置，之后衬底W被朝向第四旋转位置(在270°处)旋转最后 一次90度角度，在第四旋转位置(见图3d)图案的位置被测量第四次。因而，在衬底相对于测量编码器栅格的四个不同的旋转位置中的每一个处确定投影的图案的位置。衬底W上的旋转对称图案的四次测量的每一次分别得到曝光和测量编码器栅格偏差的不同结合。例如，在0°处的读出结果将给出有关E+M的信息，而在90°处的读出结果给出有关E₉₀+M的信息，其中E₉₀表示朝向90°旋转位置旋转的曝光编码器栅格偏差，等等。 

本发明的一个实施例是基于通过充分地结合来自不同的旋转读出结果的数据、曝光和测量栅格偏差可以彼此分离并因此可以适当地进行校准的理解。这通过下列处理来实现： 

通过平均所有四个旋转的读出可以得到测量编码器栅格的偏差M的评估Mest。这是可以的，因为从图3a-d可以看到，所有的读出保持包含相同的测量栅格偏差M。衬底W旋转90度的事实并不影响测量栅格偏差的方向和大小。其原因是，位置测量系统的测量编码器栅格和传感器头相对于衬底台WT保持它们的位置不变。仅衬底W相对于衬底台WT旋转。而相反，曝光栅格偏差E与衬底W一起旋转。这是因为，在投影的图案中的任何偏差与衬底W一起旋转，并且因为曝光编码器栅格中的偏差，在投影过程期间图案中的这些偏差本身被假定为由较大的部分引起。因为四个旋转位置关于中心轴线Z对称，四次测量的旋转曝光栅格偏差E基本上在x和y方向彼此平均或达到平衡。在这种方法中，当四次分别的测量被加在一起并除以四时，它们变成总的结果中的噪音(见图3e)。换句话说，旋转的偏差被考虑为曝光栅格偏差E，而没有旋转的偏差被考虑为测量栅格偏差M。通过平均旋转的图案读出结果，偏差M保持不变，而偏差E被抑制，形成类似噪音的信号。因而获得测量栅格偏差M的评估Mest。 

在类似的方式中，通过在旋转测量数据之后平均所有读出结果使得曝光栅格偏差E共享相同的取向(所谓的后旋转读出)，可以获得曝光栅格偏差E的评估Eest。见图4a-e，其中图4a示出在0°处的读出，图4b是旋转回到0°的90°处的读出结果，图4c是旋转回到0°的180°处的读出结果，图4d是旋转回到0°的270°处的读出结果，图4e示出曝光栅格评估。平均旋转回到0°的衬底读出结果来保持曝光栅格偏差E，同时结合测量栅格偏差M以得到类似噪音的信号。因此，得到曝光栅格偏差的评估Eest。 

随后，在投影和/或测量期间E和M的评估可以用于得到衬底台WT的各个位置的正确的校准。 

可以通过从测量数据先模拟出任何衬底内场线性贡献或影响(例如平移、旋转或放大)来改善E和M的评估Eest和Mest。其原因在于，不能辨认不同的衬底读出之间的任何线性误差是否是真正的(曝光或测量)编码器栅格偏差，还是由于衬底对准误差带来的偏差。通过先模拟出这些内场线性贡献或影响，根据本发明的一个实施例的校准有利地仅瞄准较高级的或非线性的编码器栅格贡献或影响。 

甚至可以通过将可能会发生的测量和/或曝光编码器栅格中的任何旋转对称偏差分离或分开来改善E和M的评估。旋转对称偏差在E和M的评估中可以看到。问题在于，平均处理不能“告诉”这些旋转对称偏差是来自E还是M。随后，这些旋转对称误差很有可能错误地在E和M的评估之间分配。换句话说，平均处理在确定这些旋转对称误差的过程中带来了不确定性。要注意的是，没有旋转对称误差的情况下，E和M的评估将是准确的。 

本发明的另一方面旨在通过使用正确的或合适的权重处理在测量和曝光栅格之间重新分配旋转对称偏差的影响，来减小这些旋转对称偏差对确定编码器栅格的精确度的影响。权重处理是一种用以在E和M之间重新分配旋转对称偏差的方法。其按照下面步骤实施：a)通过平均之前获得的E和M的评估值的四次旋转可以评估总的旋转对称偏差(将用E′和M′表示)。这通过R4(E+M)得到，其中R4表示四次旋转的平均，E和M在这里是精确的曝光和测量栅格。b)这些总的平移对称误差可以通过指定其一部分为E的评估并且指定剩余部分为M的评估来重新分配。例如，一种自然的重新分配平移对称误差的方法是根据偏差E和M本身的大小。因此，E越大，指定给E的平移对称误差的部分就越大。要注意的是，E和M的精确的大小是不知道，因为仅对它们作出过评估。然而，通过[E′-R4(M′)]与[M′-R4(E′)]的比值可以非常好地近似E/M比值。事实上，可以看到，[E′-R4(M′)]仅依赖于精确的E，而[M′-R4(E′)]仅依赖于精确的M。 

除了上面所述的权重处理以外或作为其替换，如图2b中示出的附加的移位子图案可以用于减小由旋转对称偏差引入的不确定性。移位的子图 案具有相同的偏差E，因此E的旋转对称偏差与中心图案的相同。然而，它们具有不同的偏差M。这个信息可以用于将旋转对称偏差E和M分离开，并由此减小由旋转对称误差引入的不确定性。如期望的那样，在衬底W的每一次或多次旋转中可以读出子图案。随后，可以区分分开的旋转对称偏差的测量和曝光栅格贡献或影响，并且在校准期间使用。这种权重的示例在于其已经知道旋转对称偏差的尺寸通常与完全的编码器栅格偏差的尺寸成比例。然而，其他的权重也是可以的。 

附加的移位的子图案也可以用于提供在投影期间制造的任何Rz栅格偏差的图，其中Rz是曝光期间的旋转误差。在这种方式中，也可以实现对任何Rz曝光栅格偏差的校准。为了能够用这个获得最佳的结果，子图案的移位优选应该大于通常的栅格偏差空间频率。 

根据本发明的一个实施例的校准方法的精确度最终由在评估中的旋转对称贡献或影响的存在和大小来确定。没有这些，校准方法是精确的。然而，通常的编码器栅格偏差E和M，甚至没有旋转对称贡献或影响，会导致在实际应用中使评估包含一定的旋转对称贡献或影响。这是因为校准方法使用有限数量的旋转。因此，通过平均旋转的读出结果获得的评估总是具有由于有限取样带来的一些非零的旋转对称分量。这导致在栅格评估E和M中的不精确性。这些： 

●与旋转的数量成反比。因此，使用的旋转(旋转读出结果)越多，栅格评估就越精确。 

●与最佳绝对编码器栅格(the best absolute encoder grid)(测量或曝光)成正比例。这使得所述方法适于作为微调校准技术。在具有大栅格重叠偏差的系统中，所述方法仍然可以用于精确地确定编码器栅格。为了确定编码器栅格，曝光的衬底应该附加地在另一系统中用校准好的测量编码器栅格读出。对比在两个系统中的读出结果可以提供精确的编码器栅格评估。 

从模拟和实际测试数据可以观察到，对于在四次旋转下的单个图案曝光读出，编码器栅格评估以大约编码器栅格本身的重叠偏差的大小的25％的误差复制绝对栅格(absolute grid)。这意味着，对于具有8nm的编码器栅格的系统而言，使用这种方法的校准将留下仅2nm剩余栅格。 

这种方法可以用作相对快的中到低频的编码器栅格偏差的校准/验证。这使得在光刻设备的寿命期间或光刻设备的恢复期间所述方法作为快速的编码器栅格变形/偏移的微调校正相当有用。在这些情形中，编码器栅格改变大多数是中到低频率影响。这样相对于完全的现有技术的编码器栅格再校准方法，根据本发明的一个实施例的校准方法可以节省大量的时间。作为示例，全部的具有四次旋转读出的一个衬底测试将花费大约30分钟。 

根据本发明的一个实施例的校准方法的另一优点在于，与现有技术的校准方法不同，其对衬底夹持/变形敏感。尤其地，衬底夹持/变形对曝光和测量栅格偏差的统计贡献或影响可以粗略地或大致地被估计。这可以通过将衬底夹持/变形偏差没有显示的0°处的读出与晶片夹持/变形偏差显示出来的旋转读出进行比较来得出或实现。图5a示出在投影步骤期间的夹持变形，其中在曝光期间曝光过的图像用E_P表示，夹持栅格误差用C表示。这种夹持变形导致在投影图案中的反偏差，如图5b所示。在测量步骤期间会发生相同的效果，如图6a所示，其中在图6a中印刷的图像用M_P表示，图6b中示出最终的影响。在图7a中可以看到，在0°读出期间没有看到夹持变形偏差，因为曝光的晶片(加法的左边)和测量晶片(加法的右边)的加和导致看不到夹持/晶片变形误差。相反，图7b示出，在其他旋转位置(如图7b中示出的90度读出)处读出期间，这种夹持/晶片变形的效果可以清楚地看到。随后，该信息可以用来评估夹持变形偏差的大小。 

有利地，根据本发明的一个实施例的校准方法不使用参考衬底。因而，本方法对在这些参考衬底中的偏差不敏感，并且节省了在正确位置和正确时间获取参考衬底的时间。 

除了示出的实施例，多种变形是可以的。例如，校准方法可以应用到其他的台和/或具有其他类型的位置测量系统的台，例如干涉仪、一维编码器、二维编码器、干涉仪/编码器结合、电感、电容等。除了使用所述方法验证和校准，其还可以用于制作参考衬底。使用根据本发明的一个实施例的校准方法的结果，可以通过直接校准编码器栅格偏差来抵消任何曝光编码器栅格偏差。在此之后，曝光过的衬底将具有几乎理想的绝对栅格，因此适于用作参考衬底。因为在设备的测量侧导致的误差可以从数据中去 除，因而可以知道实际上投影到衬底上的图案。这改善了衬底的质量。 

代替曝光对称图案和在N次旋转的条件下读出它，等同的校准方法将是在围绕衬底的中心轴线对称的N次旋转条件下曝光N个图案，然后读出在0度处(旋转开始位置)的这些N个图案的每一个。因而，也可以通过平均在衬底的相同的旋转位置处的投影图案的测量位置，来有效地确定在投影步骤期间发生的图案的位置的投影偏差和在测量步骤期间发生的图案的位置的测量偏差中的至少一个。 

通过例如合适的控制光刻设备的操作的控制器的编程可以将上述的校准应用到光刻设备中。代替或除了通过合适的编程指令的编程之外，可以应用任何其他方式用以使得控制器布置成以便实施校准方法(例如专用硬件等)。代替四次旋转，还可以使用其他数量的旋转，类似地，例如在测量步骤期间的三次旋转位置，例如0°、60°和120°。当仅需要沿一个方向的校准，则在测量步骤期间甚至两个不同旋转位置就是足够的，具体地，0°和180°。然而，要注意的是，优选地，使用至少三个旋转位置以便能够提供充分的精确度。在测量步骤期间还可以使用多于四次的旋转。 

因此，根据本发明的一个实施例，得到一种校准方法，其快速地并容易地应用于已有的光刻设备。与目前的方法相比，所述方法为中到低频率栅格校准/验证提供较快的替换。所述方法尤其适于编码器栅格微调，并且在通常不需要位置测量系统的完全重新校准且不需要太花费时间的光刻设备中在相对长的光刻设备停机之后所述方法非常有用。此外，所述方法可以区分并由此校准由于衬底夹持/变形带来的编码器栅格偏差。 

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ICs，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、平板显示器、液晶显示器(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，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其它应用中，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，或具有存储其中的所述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。 

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。 

Claims (13)

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：

将图案形成装置的图案投影到衬底的目标位置上；

测量衬底上的投影图案的最终位置；和

从投影图案的测量位置得出台位置的校准，

其中，在测量期间，衬底围绕衬底的中心轴线从旋转开始位置朝向至少一个其他旋转位置旋转，并且测量对于衬底的至少两个不同的旋转位置中的每一个的投影图案的位置，

其中所述图案围绕衬底的中心轴线是旋转对称的，和

其中通过平均对于衬底的不同的旋转位置中的每一个处的投影图案的测量位置，确定在投影期间发生的所述图案的位置中的投影偏差和/或在测量期间发生的所述图案的位置中的测量偏差。

2.根据权利要求1所述的校准方法，其中，在测量期间，围绕衬底的中心轴线从旋转开始位置朝向至少两个其他旋转位置旋转衬底，并且测量衬底的至少三个不同的旋转位置中的每一个的投影图案的位置。

3.根据权利要求2所述的校准方法，其中，在测量期间，围绕衬底的中心轴线从旋转开始位置朝向至少三个其他旋转位置旋转衬底，并且测量衬底的至少四个不同的旋转位置中的每一个的投影图案的位置，所述至少四个旋转位置包括0度、90度、180度和270度的角度。

4.根据权利要求1所述的校准方法，其中通过平均在衬底的不同的旋转位置中的每一个旋转位置处的投影图案的测量位置来确定投影偏差和测量偏差两者。

5.根据权利要求1所述的校准方法，其中所述图案包括中心位于衬底的中心轴线的旋转对称中心图案。

6.根据权利要求1所述的校准方法，其中所述图案包括围绕所述图案的中心轴线的圆周等距分开的子图案的旋转对称组件。

7.根据权利要求1所述的校准方法，其中，在投影期间，位置测量系统配置成确定图案将要被投影到衬底上的目标位置，其中所述投影偏差与位置测量系统中的偏差相关联。

8.根据权利要求7所述的校准方法，其中所述位置测量系统包括曝光栅格，其中所述投影偏差与曝光栅格中的偏差相关联。

9.根据权利要求1所述的校准方法，其中，在测量期间，位置测量系统配置成确定图案已经投影到衬底上的最终位置，其中所述测量偏差与位置测量系统中的偏差相关联。

10.根据权利要求9所述的校准方法，其中所述位置测量系统包括测量栅格，其中所述测量偏差与测量栅格中的偏差相关联。

11.一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：

将图案形成装置的图案投影到衬底上的目标位置上；

测量衬底上的投影图案的最终位置；和

从投影图案的测量位置得出台位置的校准，

其中，在投影期间，衬底围绕衬底的中心轴线从旋转开始位置朝向至少一个其他旋转位置旋转，并且在衬底的至少两个不同的旋转位置中的每一个旋转位置处投影图案，

其中，这些图案一起被围绕衬底的中心轴线旋转对称地投影，

其中，在测量期间，对于每一个投影图案，围绕衬底的中心轴线朝向旋转开始位置旋转衬底，并且在衬底的相同的旋转开始位置测量投影图案中的每一个的位置，

其中，通过平均在相同的衬底旋转位置处的投影图案的测量位置，确定在投影期间发生的所述图案的位置中的投影偏差和/或在测量期间发生的所述图案的位置中的测量偏差。

12.一种光刻设备，包括：

支撑结构，构造成支撑图案形成装置，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，构造成保持衬底；

投影系统，配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；和

控制器，布置成执行根据权利要求1所述的校准方法。

13.一种光刻设备，包括：

支撑结构，构造成支撑图案形成装置，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，构造成保持衬底；

投影系统，配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；和

控制器，布置成执行根据权利要求1所述的校准方法。

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