CN102163002A

CN102163002A - 光刻设备和器件制造方法

Info

Publication number: CN102163002A
Application number: CN2011100423905A
Authority: CN
Inventors: A·V·帕迪瑞; B·门奇奇科夫
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: KR101227641B1; TW201142528A; TWI448829B; US20110205520A1; JP2011176309A; KR20110095831A; JP5443405B2; NL2005997A; US8947643B2; CN102163002B; IL210697A0

Abstract

本发明提供一种光刻设备和器件制造方法。本发明公开一种形成用于光刻设备的至少一个监控晶片的方法。监控晶片能够与扫描控制模块结合使用以定期地从监控晶片获取用于限定基线的测量结果，由此根据基线确定参数漂移。由此，可以实现对所述漂移执行容许和/或校正。通过使用所述光刻设备初始地曝光监控晶片以在监控晶片的每一个上执行多次曝光通过来确定基线。本发明还公开相关联的光刻设备。

Description

光刻设备和器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种例如在通过光刻技术制造器件时能够使用的方法和设备。

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同步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。

为了监控光刻过程，测量了图案化的衬底的参数。参数可以例如包括在图案化的衬底中或上形成的连续的层之间的重叠误差和已显影的光致抗蚀剂的临界线宽。这种测量可以在产品衬底和/或在专门的度量目标上进行。存在用于对在光刻过程中形成的微观结构进行测量的多种技术，包括使用扫描电子显微镜和各种专门工具。快速的且非侵入式的专门的检查工具是散射仪，在散射仪中，辐射束被引导到衬底的表面上的目标上，而散射束或反射束的性质被测量。通过比较在它被衬底反射或散射之前和之后的束的性质，可以确定衬底的性质。这可以例如通过将反射束同与已知衬底性质相关的已知测量结果的库中所储存的数据比较来进行。两种主要类型的散射仪是已知的。分光镜的散射仪将宽带辐射束引导到衬底上和测量被散射到特定的窄角度范围内的辐射的光谱(作为波长的函数的强度)。角度分辨散射仪使用单色辐射束和测量作为角度的函数的散射辐射的强度。

为了更好地控制扫描器的功能，近来已经设计了模块，该模块自动地每天(左右)朝向预定义的基线驱动系统。这一扫描器稳定性模块通过使用度量工具获取从监控晶片(monitor wafer)获得的标准测量。监控晶片之前已经通过使用包含特定散射标记的特定的掩模版来进行曝光。通过使用监控晶片和那天的测量(和可能地来自之前的某(些)天的历史测量数据)，扫描器稳定性模块确定系统已经从其基线漂移了多远且之后计算晶片级重叠和聚焦校正组。基线可以通过监控晶片上的参考层来直接地进行定义(在这种情形中，所述扫描器稳定性模块将朝向基线划线器(baseliner)监控晶片上的最小重叠来驱动系统)或通过晶片上的参考层和目标重叠指纹结构的组合来间接地进行定义(在这种情形中，所述扫描器稳定性模块将朝向监控晶片上的已定义的目标重叠指纹结构来驱动系统)。光刻系统之后将这些校正组转换成对于随后的生产晶片上的每一曝光的特定的校正。

所使用的对准模型序列给试图使用根据非常有限数量(通常是每星期每个扫描器4-12个晶片)的监控晶片的重叠数据来控制扫描器的扫描器稳定性模块控制器带来相当大的噪声源。

发明内容

本发明旨在提供一种系统，由此在仍然使用与目前相同的或类似的有限数量的监控晶片的同时提高扫描器稳定性模块控制精确度。

根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，包括：

支撑结构，构造成支撑图案形成装置；

衬底台，构造成保持衬底；

图案形成系统，配置成将图案从所述图案形成装置转印至衬底的目标部分上，

定位设备，能够操作用于在图案化通过过程(patterning pass)中相对于彼此定位所述衬底台、所述图案形成系统和所述图案形成装置，所述图案化通过过程包括一系列移动，使得所述图案被重复地应用在衬底的多个目标部分处，和

控制模块，能够操作用于通过从一个或更多个参考衬底定期地获取用于限定基线控制参数的测量结果来帮助控制所述支撑结构、衬底台或图案形成系统中的至少一个，以便根据所述基线控制参数来确定参数漂移，由此能够实现对所述漂移执行容许和/或校正，所述参考衬底已经经过初始图案化以确定所述基线控制参数；

其中所述设备在所述至少一个参考衬底的所述初始图案化期间能够操作用于在所述一个或更多个参考衬底中的至少一个上执行多次图案化通过过程。

根据本发明的第二方面，提供一种形成用于光刻设备的至少一个参考衬底的方法，所述参考衬底能够与从所述至少一个参考衬底定期地获取用于限定基线控制参数的测量结果的控制模块结合使用，以便在光刻过程期间通过由所述基线控制参数确定参数漂移来帮助扫描控制，因此能够实现对所述漂移执行容许和/或校正，所述基线控制参数通过使用所述光刻设备初始地图案化所述至少一个参考衬底来确定，所述方法包括在所述一个或更多个参考衬底中的至少一个上执行多次图案化通过过程，所述多次图案化通过过程包括在所述参考衬底的多个目标部分处重复地应用图案。

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示出一种光刻设备；

图2示出一种光刻单元或簇；

图3示出第一散射仪。

图4示出第二散射仪。

图5示出在光刻过程中使用扫描器稳定性模块的控制回路。

具体实施方式

图1示意性地示出一种光刻设备。所述设备包括：

-照射系统(照射器)IL，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，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，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)PL，所述投影系统PL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。

所述支撑结构支撑所述图案形成装置，即承载所述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它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来保持图案形成装置。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)。

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。

光刻设备还可以是至少一部分衬底可以被相对高折射率的液体(例如水)覆盖、以便填充投影系统和衬底之间的空间的类型。浸没液体还可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如在掩模和投影系统之间。在本领域中公知，浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。如在此处所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底等结构必须浸没在液体中，而是意味着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PL，所述投影系统PL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)，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.在另一种模式中，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形成了光刻单元LC的一部分，该光刻单元LC有时被称作光刻元(lithocell)或簇，其还包括用于在衬底上执行曝光前和曝光后过程的设备。传统地，这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影已曝光的抗蚀剂的显影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底输送器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同的过程设备之间移动它们以及然后将它们传递至光刻设备的进料台LB上。通常被统称为轨道的这些装置处于轨道控制单元TCU的控制之下，该轨道控制单元TCU自身被管理控制系统SCS控制，该管理控制系统还经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备，以最大化生产率和处理效率。

为了使由光刻设备曝光的衬底被正确地且一致地曝光，期望检查已曝光的衬底用于测量诸如连续层之间的重叠误差、线宽、临界尺寸(CD)等性质。如果误差被检测到，那么可以对连续的衬底的曝光进行调整，尤其是如果所述检查可以足够快速和及时地进行使得同一批次的其它衬底也被曝光。此外，已经曝光的衬底可以被剥去和重新加工(用于提高产率)或被丢弃，由此避免了在已知是有缺陷的衬底上执行曝光。在仅衬底的一些目标部分有缺陷的情形中，可以仅在良好的那些目标部分上执行另外的曝光。

检查设备用于确定衬底的性质，特别是不同衬底或同一衬底的不同层的性质是如何从层至层变化的。检查设备可以集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或可以是独立的装置。为了能够进行最快速的测量，期望检测设备在曝光之后立即测量已曝光的抗蚀剂层的性质。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度-在已经被辐射曝光的抗蚀剂的部分和还没有被辐射曝光的抗蚀剂的部分之间的折射率仅具有非常小的差别-且不是所有的检查设备都具有足够的灵敏度以对潜像进行有用的测量。因此，可以在曝光后焙烤步骤(PEB)之后进行测量，曝光后焙烤步骤通常是在已曝光的衬底上执行的第一步骤且增加抗蚀剂的已曝光部分和未曝光的部分之间的对比度。在这一阶段，抗蚀剂中的图像可以被称作半潜像。还可以对已显影的抗蚀剂图像进行测量(在该点处，抗蚀剂的已曝光的部分或未曝光的部分已经被移除)或在诸如蚀刻等图案转印步骤之后进行测量。后一可能性限制了有缺陷的衬底重新加工的可能性，但是仍然可以提供有用的信息。

图3示出了可以在本发明中使用的散射仪。它包括宽带(白光)辐射投影器2，该辐射投影器2将辐射投影到衬底W上。反射的辐射被传递至分光计检测器4，该分光计检测器4测量镜面反射辐射的光谱10(作为波长的函数的强度)。由这一数据，使所检测的光谱产生的结构或轮廓可以通过处理单元PU(例如通过严格耦合波分析和非线性回归)或通过与在图3的下部显示的模拟光谱库进行比较来进行重建。通常，对于重建，结构的一般形式是已知的，且一些参数由结构被施以的过程的知识来假定，仅留下所述结构的一些参数通过散射仪数据来确定。这样的散射仪可以配置成正入射散射仪或斜入射散射仪。

在图4中显示了可以与本发明一起使用的另一散射仪。在这种装置中，由辐射源2发射的辐射通过使用透镜系统12来准直，且透射通过干涉滤光片13和偏振片17，被部分反射表面16反射，以及经由显微物镜15聚焦到衬底W上，该显微物镜15具有高的数值孔径(NA)，优选地至少是0.9且更优选地至少是0.95的数值孔径。浸没式散射仪甚至可以具有数值孔径超过1的透镜。反射的辐射透射之后通过部分反射表面16到达检测器18，用于检测散射光谱。检测器可以位于后投影光瞳平面11，该后投影光瞳平面11位于透镜系统15的焦距处，然而光瞳平面可以替代地被用辅助光学装置(未显示)重新成像到检测器上。光瞳平面是其中辐射的径向位置限定了辐射的入射角且角位置限定了辐射的方位角的平面。检测器优选地是两维检测器，使得可以测量衬底目标30的两维角散射光谱。检测器18可以例如是CCD或CMOS传感器的阵列，且可以使用例如每一帧40毫秒的积分时间。

参考束通常用于例如测量入射辐射的强度。为此，在辐射束入射到分束器16上时，辐射束的一部分透射通过分束器，作为参考束朝向参考反射镜14行进。参考束之后被投影到同一检测器18的不同部分上，或可替代地被投影到不同的检测器(未显示)上。

可以利用一组干涉滤光片13来选择在例如405-790nm范围内或甚至波长更小(例如200-300nm)的范围内的感兴趣的波长。干涉滤光片可以是可调控的，而不是包括一组不同的滤光片。可以使用光栅来代替干涉滤光片。

检测器18可以针对单一波长(或窄的波长范围)来测量散射光的强度，针对多个波长分别测量强度或测量在波长范围上被积分的强度。另外，检测器可以分别地测量横向磁偏振光和横向电偏振光的强度、和/或横向磁偏振光和横向电偏振光之间的相位差。

使用宽带的光源(即，具有宽范围的光频率或波长并且因此具有多种颜色的光源)是可行的，其提供大的展度(etendue)，从而允许混合多个波长。该宽带中的所述多个波长优选地每一个波长具有的带宽为Δλ和间距为至少2Δλ(即，两倍带宽)。辐射的多个“源”可以是扩展的辐射源的不同部分，其通过使用光纤束被分开。这样，角度分辨散射光谱可以针对多个波长被并行地测量。3维光谱(波长和两个不同的角度)可以被测量，其包含比2维光谱更多的信息。这允许更多的信息被测量，其增加了量测过程的鲁棒性。在EP1,628,164A中对此进行了详细描述。

衬底W上的目标30可以是1维光栅，该1维光栅被印刷使得在显影之后由实体的抗蚀剂线形成这些条纹。目标30可以是2维光栅，其可以被印刷使得在显影之后由实体的抗蚀剂柱或抗蚀剂中的过孔形成该光栅。所述条纹、柱或过孔可以替代地被蚀刻到衬底中。这一图案对光刻投影设备(尤其是投影系统PL)中的色差是敏感的，照射对称性和这样的像差的出现将证明它们自身在所印刷的光栅上的变化。因此，所印刷的光栅的散射数据用于重建光栅。1维光栅的参数(例如线宽和形状)或2维光栅的参数(例如柱或过孔宽度或长度或形状)可以被输入到重建过程，该重建过程由处理单元PU根据印刷步骤和/或其它的散射仪过程的知识来进行。

精确光刻的重要要素是增强用于控制光刻扫描器和扫描功能性的能力(在提及“扫描器”时，应当理解这包含在此处描述的所有扫描模式和功能性以及其它扫描功能性)。对扫描器的聚焦和重叠(层至层对准)均匀性的改进最近已经通过申请人的BaselinerTM扫描器稳定性模块实现，从而导致对于给定的特征尺寸和芯片应用的经过优化的过程窗口，使得能够继续产生更小的更先进的芯片。

在首先安装了光刻系统时，它必须被校准，以确保优化的操作。然而，系统性能参数将随着时间漂移。小量的漂移是能够容许的，但是太大的漂移是不能容许的，且系统将不符合规格。因此，制造商需要周期性地停止生产，以重新校准。更加经常地校准所述系统提供了更大的过程窗口，但是这是以安排更多的停机时间为代价的。

扫描器稳定性模块极大地减少了这些生产中断。替代地，它自动地定期地(典型地每几天)朝向预定的基线驱动系统。为此，它通过使用度量工具获取了从一个或更多的监控晶片获得的标准测量结果。监控晶片通过使用包含特定的散射仪标识的特定的掩模版而被曝光。根据那天的测量，扫描器稳定性模块确定系统已经从其基线漂移了多远。它之后计算晶片级重叠和聚焦校正组。光刻系统之后将这些校正组转换成针对随后生产的晶片上的每一曝光的特定校正。

对于批量生产，期望在将用于曝光的层分配给扫描器时具有充分的灵活性。可替代地，层-扫描器专用化(layer-scanner dedication)将使得月生产能力处于危险之中，这是因为光刻簇的任何小的扰动将直接地表现在该月的生产量上。克服这一风险的一种已知的方法是通过所谓的(重叠)栅格匹配。所有的扫描器栅格有意地略微偏置，使得所有的扫描器或多或少地对于重叠具有同一(平均的)栅格。这一栅格通常被称作“神圣(holy)”或“绝佳(golden)”栅格。每一产品层现在可以被曝光到同一类型的每一个扫描器上。这一“绝佳”栅格被曝光且被蚀刻到所谓的“参考晶片”上。如果这些“绝佳”匹配晶片被用作用于重叠稳定性控制的基线，而不是随机监控晶片，那么可以在单个自动步骤中实现重叠栅格匹配和长期的稳定性。

图5显示包含扫描器稳定性模块500的整个光刻术和度量方法(实质上是在服务器上运行的应用，在这一例子中)。所显示的是三个主要过程控制回路。第一回路提供使用扫描器稳定性模块500和监控晶片的局部扫描器控制。已经被曝光以设定对于聚焦和重叠的基线参数的监控晶片505被显示从主光刻单元510通过。在后面的时刻处，度量单元515读取这些基线参数，其之后被扫描器稳定性模块500译出，以便计算校正程序用于提供扫描器反馈550，该扫描器反馈被传递至主光刻单元510，且在进行另外的曝光时被使用。

第二(APC)回路是用于产品内的局部扫描器控制(确定焦点、剂量和重叠)。曝光的产品晶片520被传递至度量单元515，在度量单元515中，关于临界尺寸、侧壁角以及重叠的信息被确定且被传递至高级过程控制(APC)模块525。这一数据也被传递至扫描器稳定性模块500。在制造执行系统(MES)535接管之前进行过程校正540，从而提供对与扫描器稳定性模块500通信的主光刻单元510的扫描器控制。

第三回路是允许度量集成到第二APC回路(例如对于双重图案化)中。蚀刻后的晶片530被传递至度量单元515，该度量单元515将从晶片读取的关于临界尺寸、侧壁角以及重叠的信息再次传递至高级过程控制(APC)模块。所述回路以与第二回路相同的方式继续。

通常，扫描器稳定性模块产品定义假定扫描器稳定性模块监控晶片在批操作中使用与用于曝光客户产品晶片的设置相似的扫描器设置进行曝光。具体地，这意味着扫描器稳定性模块监控晶片的曝光布局与通常的客户产品的曝光布局相似，而没有应用特定的处理或程序。

然而，在测试软件中对于特定光刻系统(例如双扫描RTM)专用的曝光序列被用于安装测试中的一些，以便获得想要的安装精确度，同时仅使用有限数量的晶片用于曝光。例如，在校准在实际的抗蚀剂中的重叠和基于对准模型(平台对准/晶片对准/掩模版对准/批校正——SA/WA/RA/LoCo)预期的重叠之间的系统性线性偏离(所谓的蓝色对准偏离(blue alignment offset)：BAOs)的最终的XY(FXY)的测试中使用多迂回(multi-meander)曝光。晶片对准模型确定如何使用对准结果来确定每次曝光的位置、旋转和放大率。

FXY测试是校准测试，其主要目的在于校正晶片和掩模版对准之间的对准偏离(差异)。在该测试期间，每个晶片在已经装载并在测量侧上(假定是多平台光刻机器)对准之后，行进到机器的曝光侧，在其上结合调制每次曝光的光强度来执行多个曝光迂回，使得每个场仅曝光一次。在此之后，所述晶片移动回到测量侧卸载。当该校准测试在晶片和掩模版对准之间的不一致的偏离结果和对准误差的偏离结果之间不能区分时，在这种校准测试中应用对准噪声抑制技术。

在FXY测试中，在每一个曝光迂回之前进行其自身的掩模版对准(RA)测试。因此，RA复现的影响被平均掉，因为RA复现被有效地减小为2.5之1(对于6次曝光通过过程(exposure pass)的情形)。为了解释这种统计的估计，假定对准噪声为1。则6次对准的平均将给出1/6的平方根(即)的噪声，其大约为1的2.5分之一。应该注意的是，迂回的数量不需要是6，并且根据应用可以是大于1的任何值。因此需要较少的晶片用于实现特定BAO校准精确度的FXY测试：当使用标准的单次曝光通过过程的情况时通常需要18个晶片以实现场内BAO精确度，而所述场内BAO精确度通过经由使用6次曝光通过过程仅在3个晶片上的FXY测试就能实现。

另一实现多次曝光通过过程功能的方法是，借助于特定的技巧，例如“虚拟装载/卸载”。在这种情形中，晶片首先被装载并在测量侧对准。然后，晶片被移动至第一次曝光的曝光侧，在此之后其返回至测量侧，在卸载位置处。然而，代替被卸载，晶片仅留在卸载位置一个特定时间段，然后移动到装载位置，从而该过程被重复。这个过程可以重复多次，因而允许将多个晶片的曝光仿真到单个晶片上。

此时，仅通过使用专用的测试软件就可以实现多次曝光通过过程功能。然而，可以预期，在未来，该批次操作接口将原则上能够提供多次曝光通过过程功能给预定的该批次。

相对高缺陷的RA/SA/WA/LoCo复现是试图使用来自数量非常有限的监控晶片(通常是每个扫描器每个星期4到12个晶片)的重叠数据来控制扫描器的扫描器稳定性模块控制器的重要噪声源。当前的扫描器稳定性模块装置实现的控制精确度对于匹配机器的客户应用是足够的，但是对专用的夹盘应用是不够的。例如，2-3nm的扫描器稳定性模块控制精确度与7nm的匹配机器XT4-1950重叠(对于NXT是5.5nm)相比是小的，但是与3.5nm的XT4-1950专用的夹盘重叠(对于NXT是2.5nm)是相当大的。XT和NXT是双扫描RTM设备的不同装置。

控制精确度原则上可以通过增加监控晶片的数量来改善，但是，不幸的是，监控晶片的数量受到测量单元、扫描器、晶片处理装备以及客户FAB自动化系统的可行性的限制。因此，扫描器稳定性模块控制器的输入的噪声抑制应该被减小，以便在仍然使用有限数量的监控晶片的同时改进扫描器稳定性模块控制精确度。具体地，这可以通过平均掉在曝光监控晶片的过程中执行SA/WA/RA/LoCo对准时由扫描器产生的噪声来实现。

为此，在扫描器上应用接口，其允许通过测量-曝光序列对每个监控晶片的多次循环。这可以通过使用与使用多次曝光通过过程的FXY测试相似的测试，和/或上述的用于“虚拟晶片装载”-“虚拟晶片卸载”技术，和/或用于提供多次曝光通过过程功能的任何合适的机制来完成。借助于在合适位置上的这种接口，可以执行下面的方法：

●使用与FXY测试类似的测试在扫描器稳定性模块监控晶片上执行多次曝光通过过程；

●在每次曝光通过过程之前提供标准的SA/WA/RA/LoCo序列。替换地，可以使用非标准序列。仅执行所列举的对准和批校正就可以满足要求。替换地或附加地，非标准序列可以提供提高的精确度，但可能牺牲生产率。这些方法在同一天递交的姐妹专利申请(内部文献号P-3592.000(D8062))中公开。该申请中公开的方法可以与本文公开的方法结合使用；

●通过将与多次曝光通过过程对应的重叠测量值平均(使用例如那些使用散射仪的检查/测量工具获得的)，减小SA/WA/RA/LoCo复现的影响。这可以通过将SA/WA/RA/LoCo贡献(contributions)平均来在扫描器稳定性模块控制器中实现，旨在将要被调整的校准偏离与噪声分离。

●如果需要，执行一次校准(每个扫描器族的每个扫描器一次)以确定默认的单次类似产品的曝光通过过程和多次曝光通过过程之间的可能的系统重叠偏离(例如在BAO中的差异)。

●限制多次曝光通过过程于测试软件和扫描器稳定性模块批的使用(例如，仅在结合扫描器稳定性模块具体手段方法来检测特定扫描器稳定性模块批ID时，使用多次通过过程)。

虽然在本文中对于投影光刻设备和扫描功能做出了具体参考，但是应当理解，此处公开的概念同样可以应用至压印光刻设备(由此对“曝光”的表示应当考虑成是通过压印光刻术来形成图案的表示，对于特定的投影设备的任何表示应当考虑成对压印光刻术中的等同物的表示，如由本领域技术人员所已知的)，和/或步进机的功能性(由此对于“扫描器”、“扫描”或“扫描器稳定性模块”的任何表示应当考虑成对步进机等同物的表示，如本领域技术人员所已知的)。

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IC，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(LCD)、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。

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)或极紫外(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构件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的和静电的光学构件。

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一个或更多个计算机程序的形式，或具有存储其中的所述一个或更多个计算机程序的一个或更多个数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

上述说明书是示例性的而非限制性的。因此，在不脱离权利要求的保护范围的情况下，对本发明进行修改对本领域技术人员是显而易见的。

Claims

1.一种光刻设备，包括：

支撑结构，构造成支撑图案形成装置；

衬底台，构造成保持衬底；

定位设备，能够操作用于在图案化通过过程中相对于彼此定位所述衬底台、所述图案形成系统和所述图案形成装置，所述图案化通过过程包括一系列移动，使得所述图案被重复地应用在衬底的多个目标部分处，和

控制模块，能够操作用于通过从一个或更多个参考衬底定期地获取用于限定基线控制参数的测量结果来帮助控制所述支撑结构、衬底台或图案形成系统中的至少一个，以便根据所述基线控制参数来确定参数漂移，由此实现对所述漂移执行容许和/或校正，所述参考衬底已经经过初始图案化以确定所述基线控制参数；

2.如权利要求1所述设备，还能够操作执行对准过程以便在所述多次图案化通过过程中的至少两次之前相对于彼此对准所述衬底台、所述图案形成系统和所述图案形成装置中的至少两个。

3.如权利要求2所述设备，能够操作使得对所述对准使用标准对准模型，所述模型包括已知的“SA/WA/RA/LoCo设置”，其中SA是用于对准所述衬底台的平台对准，WA是用于对准所述衬底的晶片对准，RA是用于对准所述图案形成装置的掩模版对准，LoCo是批校正。

4.如权利要求2所述设备，能够操作使得对所述对准使用用于精确度优化的非标准对准模型设置。

5.如前述权利要求任一项所述设备，还包括在所述控制模块和其他光刻设备之间的接口，所述接口允许所述控制模块实现多次图案化通过过程功能。

6.如权利要求5所述设备，其中所述多次图案化通过过程功能包含在光刻设备的测试模块中。

7.如权利要求6所述设备，能够操作使得所述多次图案化通过过程功能被限制到仅被测试模块或控制模块使用。

8.如前述权利要求任一项所述设备，能够操作使得所述多次图案化通过过程功能通过执行与在所述衬底上执行多次图案化通过过程使得每个目标部分仅经历一次图案化的“最终XY”测试相似的测试来实现。

9.如前述权利要求任一项所述设备，能够操作使得使用“虚拟晶片装载”和“虚拟晶片卸载”机制来实现所述多次图案化通过过程功能，其中在完成图案化通过过程时所述衬底没有被卸载，而被作为新装载的衬底进行处理。

10.如前述权利要求任一项所述设备，还包括含有散射仪的检查装置，用于基线测量结果的所述定期的获取和/或用于测量在所述参考衬底上的重叠。

11.如前述权利要求任一项所述设备，能够操作执行一次校准以确定在默认的单次通过转印和多次通过转印之间的可能的系统性的重叠偏离。

12.如前述权利要求任一项所述设备，能够操作用于执行投影光刻术，还包括：

照射系统，配置成调节辐射束；

包含在图案形成系统中的投影系统，

其中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，并且所述投影系统配置成将图案化的辐射束投影到所述衬底的所述目标部分上以执行所述图案化。

13.如权利要求12所述设备，能够至少以扫描模式操作，其中图案化辐射束跨过所述衬底的所述目标部分扫描。

14.一种形成用于光刻设备的至少一个参考衬底的方法，所述参考衬底能够与从所述至少一个参考衬底定期地获取限定基线控制参数的测量结果的控制模块结合使用，以便在光刻过程期间通过根据所述基线控制参数确定参数漂移来帮助扫描控制，因此能够允许对所述漂移执行容许和/或校正，所述基线控制参数通过使用所述光刻设备初始地图案化所述至少一个参考衬底来确定，所述方法包括在所述一个或更多个参考衬底中的至少一个上执行多次图案化通过过程的步骤，所述多次图案化通过过程包括在所述参考衬底的多个目标部分处重复地应用图案。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述多次图案化通过过程中的至少两次之前执行所述光刻设备的所述衬底和元件的对准。

16.根据权利要求15所述的方法，其中对所述对准使用标准对准模型，所述模型包括已知的“SA/WA/RA/LoCo设置”，其中SA是用于对准所述衬底台的平台对准，WA是用于对准所述衬底的晶片对准，RA是用于对准所述图案形成装置的掩模版对准，以及LoCo是批校正。

17.根据权利要求15所述的方法，其中对所述对准使用用于精确度优化的非标准对准模型设置。

18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中所述多次图案化通过过程功能包含在通常被用于在光刻设备上执行测试程序的功能中。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述多次图案化通过过程功能被限制为仅被测试模块或扫描控制模块使用。

20.根据权利要求14-19中任一项所述的方法，其中所述多次图案化通过过程功能通过执行与在所述衬底上执行多次图案化通过过程使得每个目标部分仅经历一次图案化的“最终XY”测试相似的测试来实现。

21.根据权利要求14-20中任一项所述的方法，其中使用“虚拟晶片装载”和“虚拟晶片卸载”机制实现所述多次图案化通过过程功能，其中在完成图案化通过过程时所述衬底没有被卸载，而被作为新装载的衬底进行处理。

22.根据权利要求14-21中任一项所述的方法，其中使用含有散射仪的检查装置来执行基线测量结果的所述定期的获取。

23.根据权利要求14-22中任一项所述的方法，还包括步骤：执行一次校准以确定在默认的单次通过转印和多次通过转印之间的可能的系统性的重叠偏离。

24.一种计算机程序产品，包括能够操作引起光刻设备执行根据权利要求14-23中任一项所述的方法的计算机程序。