CN102346376B - 光刻设备、计算机程序产品以及器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻设备、计算机程序产品以及器件制造方法。所述方法包括将图案从图案形成装置转移到衬底上。所述方法还涉及所述图案形成装置和所述衬底的对准，并包括将辐射束照射到所述图案形成装置上的对准结构上以便获得最终的空间图像；根据扫描方案扫描图像传感器，通过包含所述最终空间图像的目标体积，所述图像传感器和所述衬底的相对位置是已知的或随后被确定；和测量所述图像的特征并由此确定对准结构相对于图像传感器的位置；其中使用可选的扫描方案，其中例如执行通过整个目标体积的具有与传统的单一连续扫描相同的总的持续时间的两个或多个扫描。

Description

光刻设备、计算机程序产品以及器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻设备、计算机程序产品以及一种用以制造器件的方法。

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(ICs)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在所述IC的单层上待形成的电路图案。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。通常，单个的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的“步进机”，在步进机中，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；和所谓的“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同步地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)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

在使用光刻设备的器件制造方法中，重叠是产出(即，正确地制造的器件的百分比)的重要因素。重叠是精确度，在该精确度内以与先前形成的层相关的方式印刷多个层。重叠误差预算通常在10nm或更小，并且为了实现这种精确度，衬底必须与掩模版图案对准(因而与掩模版本身对准)，以便以极大的精确度转移。通常，IC具有几十个层，并且应该对每个衬底的每个层执行掩模版对准(将掩模版图案与晶片或晶片台对准)，使得新的层的图像被正确地与先前的图像/层对准。任何变形或扭曲或任何其他对准误差都会对重叠带来负面的影响。

通过将辐射束投影到掩模版上的光栅来执行这种掩模版对准。由光栅中的多个开口发射的最终的辐射束通过光刻设备的投影透镜系统，使得光栅的图像被形成在光敏器件上，光敏器件本身已经(或将要)精确地与衬底对准。由光敏器件检测的光强度与光栅(因此与掩模版)相对于光敏器件(因此相对于衬底)的相对位置有关，使得检测的光强度最大值表示掩模版和衬底被正确地对准。可选地，或附加地，可以使用多种方法检测光的极小值，以与掩模版上的相反对准标记结合指示正确的对准。用光敏器件看到的投影的光栅的图像被称为“空间图像”，并沿三个维度延伸。

为了找到对准位置，执行水平/垂直扫描，其中在限定数量的Z水平面中的每个水平面处，大致围绕想要的对准位置为中心，执行在x-y平面内的移动。该扫描被执行为在每个z水平面上来回的连续的单一扫描。在沿扫描路径的取样点处获取多个离散的样本，作为包括脉冲激光的辐射束的结果，或作为在连续光源的时间离散瞬间处执行取样的结果。

本领域目前的技术是以线性方式测量空间图像附近的区域，其中离散的大量的z水平面以线性方式被扫描。用这种类型的扫描的问题在于，在短的时间段内测量在对准位置附近的所有相关的样本，这意味着测量点是部分相关的，当然是对于低频范围。大多数对掩模版对准有影响的噪音都处在这些低频率处，源自例如液体透镜和沿光学路径的空气中的低频扰动。例如当每一种具有不同的温度和/或化学成分的不同的空气和/或水流被混合时，这种扰动可能发生。

使用上述这种类型的扫描的另一问题在于，取样被以这种方式设计使得在图像传感器对测量位置噪音具有高的灵敏度的较高的频率范围内存在大量的特定频率。如果在这些频率处偶然存在强的噪音贡献，则在掩模版对准期间图像传感器性能被显著地损害。

发明内容

因此，期望通过限制低频噪音扰动对掩模版对准性能的影响和/或通过限制透镜、晶片台、掩模版台等的共振频率处噪音贡献对掩模版对准性能的影响，来改善在掩模版对准期间图像传感器的精确度。

根据本发明的一方面，提供一种光刻设备，包括：照射系统，配置成调节辐射束；衬底台，构造成保持衬底；图像传感器；支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述设备布置成将图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上，图案形成装置还包括至少一个对准结构、用于对准图案形成装置与图像传感器；和投影系统，用于投影辐射束，所述设备可操作以使辐射束通过投影系统到所述对准结构上、以便获得最终的空间图像，并根据扫描方案扫描图像传感器，通过包含所述最终空间图像的目标体积、以便测量所述图像的特征并由此允许确定对准结构相对于图像传感器的位置，其中，所述扫描方案使得与在贯穿基本上整个目标体积间隔开的连续的水平面处执行包括多个横向行进动作的单一连续扫描进行对比时，增大所述图像传感器通过目标体积的基本上中心部分的时刻之间的时间间隔。

根据本发明的一方面，提供一种器件制造方法，包括将图案从图案形成装置转移到衬底上的步骤，所述方法还包括通过执行下面的步骤将所述图案形成装置与所述衬底对准：将辐射束照射到所述图案形成装置上的对准结构上，以便获得最终空间图像；根据扫描方案扫描图像传感器通过包含所述最终空间图像的目标体积，所述图像传感器和所述衬底的相对位置是已知的或随后被确定；和测量所述图像的特征并由此确定对准结构相对于图像传感器的位置；其中所述扫描方案使得与在贯穿基本上整个目标体积间隔开的连续的水平面处执行包括多个横向行进动作的单一连续扫描进行对比时，增大所述图像传感器通过目标体积的基本上中心部分的时刻之间的时间间隔。

根据本发明的一方面，提供一种计算机程序产品，包括程序指令，所述程序指令可操作以便在适当的设备上执行时能够实施上述方法。

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，其中：

图1示出根据本发明实施例的光刻设备；

图2示意地示出在图1中的光刻设备中示出的衬底台的可能的布置；

图3示出在图2中的衬底台上示出的透射图像检测器的示例；

图4示出在掩模版对准方法中执行的传统的单一扫描期间由透射图像检测器执行的路径的具体示例；

图5示出在图4中示出类型的扫描期间在透射图像检测器上记录的最终强度曲线的示例；

图6示出两个重叠的单一扫描期间由透射图像检测器执行的路径的具体示例，其中在根据本发明一个实施例的掩模版对准方法期间执行的两个扫描之间具有连接移动；

图7a是图4和图6中示出的掩模版对准方法在低频范围处噪音对可重复性灵敏度随频率变化的贡献的曲线图；

图7b是在较高频率处与图7a相同的曲线；

图8是根据本发明另外实施例的两个其他方法以及图4和6中示出的掩模版对准方法的通常的噪音贡献随频率变化的示例的水平累积的噪音贡献的曲线；和

图9示出在图6的两个扫描实施例期间透射图像检测器所采用的路径的变化。

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)辐射或极紫外(EUV)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；

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。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。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可以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的辅助特征)。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，投影系统的类型可以包括折射型、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或使用气体组合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)。

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(例如水)覆盖，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，不会将该源看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SO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，所述投影系统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，基于编码器系统或电容传感器)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C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B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C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。

图2示意地示出在图1的光刻设备中示出的衬底台WT的布置。在衬底台WT上，设置两个固定的标记TIS1和TIS2。固定的标记TIS1和TIS2已经被集成到装置中用于透射图像检测，也称为透射图像检测器或透射图像传感器。这种透射图像传感器可以用以通过扫描透射图像传感器通过空间图像而确定掩模MA上的目标标记的空间图像的位置。透射图像传感器基本上定位在衬底平面内，即衬底W在被定位在衬底台WT上时所处的平面。因而，可以确定掩模MA上的目标标记的图像和固定标记TIS1、TIS2的相对位置。如果衬底台WT设置有包括衬底标记(例如如图2所示的衬底标记P1、P2、P3、P4)的衬底W，对准传感器(未示出)可以在先获得衬底标记P1、P2、P3、P4的相对位置。通过对准传感器获得的衬底标记P1、P2、P3、P4的相对位置的知识结合通过位于TIS1、TIS2内的透射图像传感器测量的固定标记TIS1、TIS2和掩模MA上的目标标记的图像的相对位置的知识能够实现沿三个正交的方向X、Y以及Z以极大的精确度将衬底W相对于掩模MA的投影图像定位在任何想要的位置。

图3示意地示出上述的透射图像传感器。投影束PB入射到第一目标G0上，例如掩模MA上的光栅。第一光栅G0包括布置用于由投影束PB形成图像的多个开口。在第一光栅G0中的每个所述开口发射源自投影束PB的辐射束。由G0内的多个开口发射的辐射束通过例如投影透镜系统PS等透镜。这种投影透镜系统的光学性质使得G0、G0’的图像形成在投影透镜系统PS下面的给定平面处。透射图像传感器TD定位在投影透镜系统PS下面。透射图像传感器TD包括狭缝图案G1和光传感器PH装置。狭缝图案G1是光传感器PH装置上的开口，其具有狭缝或方形的形状。有利地，将图案应用在光传感器PH装置上的开口上增加了边缘的数量，这可以增强信号水平并因此增大光传感器PH的信/噪比。

为了确定物体G0在掩模MA上相对于衬底W的位置，图像G0’的强度可以被绘图为透射图像传感器的XYZ位置的函数。这种绘图可以通过沿例如图像图(三维图)中的X、Y以及Z方向扫描来完成，其中所述图像图包括取样位置的坐标和在每个位置处取样的强度。通过三维图，连接至透射图像传感器TD的计算装置可以通过使用例如最小二乘法拟合方法、使用例如指示最高强度的位置的抛物线拟合得出图像的位置。

图4示出这种传统的单一扫描A的具体示例。所示的扫描是水平/垂直扫描，其中在限定数量的z水平面的每个水平面处，以想要的对准位置为中心，执行沿x和y的移动。扫描被实施为连续的单一扫描，在每个z水平面上横向前后行进，每次横向行进被程序化为直线。参数、z水平面的数量、每个z水平面的取样点的数量以及扫描区域的尺寸受空间图像G0’尺寸(依赖于照射设定和标记的宽度)和收集范围(空间图像G0’在何处的信息的精确度)的限定。

图5示出在13个z水平面(Z1至Z13)上进行这样的扫描(每个水平面i个样本)之后的最终的强度曲线随时间变化的示例。对应扫描Z-1至Z-3的时间周期沿底部轴线标记。在这些通过(也称为“行进动作”)的每一次通过(即，每一次动作)中，可以看到明显的强度峰值。每个通过的中心峰值对应在特定焦距水平面Z处沿X/Y方向的对准位置。在每个通过中的中心峰值对应在特定焦距水平面Z处入射到光传感器PH上的辐射最大量。在不同的通过之间，可以看到，对应Z-7的强度峰值最大。因此，通过简单信号处理可以在最佳焦距处确定X/Y方向上的对准位置，其中最佳焦距(Z)位置通过Z-7水平面确定。

通过将该最高中心峰值的位置与从驱动衬底台WT的定位子系统接收的移动信号相关联，可以建立数据，通过该数据，原理上可以获得衬底台和衬底W相对于图案形成装置的空间图像的任何位置。

空间图像G0’可以用位置相关的函数描述。在掩模版对准期间，通过取样：(n是样本的数量)，重构函数考虑位置扰动δi，由重构函数位置扰动可以引起空间图像函数的这种重构出现不准确的对准位置。在一个扰动的第一级，可以示出：忽略所有交叉项。理想地，<ΔF>将通过发展优化的检测方案而被最小化。

考虑这种情形：已知任何不精确来自位置扰动随时间的线性漂移。在这种情形中，位置扰动可以描述为：并且执行沿一个方向的扫描和沿相同路线返回将得出精确的对准位置。这是因为，位置扰动的和乘以对于这些扰动的灵敏度为零。类似地，在已知的周期的位置扰动随时间变化的情形中，位置扰动可以描述为：因而理论上，通过执行是扰动的周期的整数倍的一时间段的扫描，位置扰动的和乘以其灵敏度为零。然后通过采用彼此之后被间隔振荡周期的一半的测量样本的平均量可以去掉这些位置扰动的影响。

然而实际上，扰动将是未知的和/或复杂的。对于未知的扰动，不能与上面的理论示例一样设计特定的扫描方法。因而，提出的解决方案是以某种方式基本上“随机化”位置取样，以在拟合空间图像函数时最小化所有样本的单个位置误差的和的影响。然而，完全随机的扫描(但是也在本发明的范围内)并不是理想的，因为难以控制硬件和难以确保衬底的完全扫描覆盖。

因此，在一个实施例中，提出用多个持续时间较短的扫描替换在所有z水平面上连续执行的传统的单一扫描，使得总的扫描持续时间与传统的单一扫描的扫描持续时间相等或比传统的单一扫描的扫描持续时间短。然而应该认识到，执行具有比前述的传统单一扫描长的总的持续时间的多次持续时间较短的扫描应该在想要的产出成本条件下进一步改善精确度，这不在本发明的保护范围之外。

每个较短的扫描可以相对于一个或多个参数(包括例如开始点、初始扫描方向和/或所采取的扫描路径)是随机的或伪随机的。关于最后一个因素，代替对每次通过进行编程以沿直线执行每次通过，可以对不同的通过路径进行编程，或路径本身可以是(伪)随机的，使得在每个样本之后或例如每几个样本之后采用随机方向。

在一个实施例中，提出用有限数量的至少部分重叠的较短扫描(每一个扫描可以具有不同参数)替换传统的单一扫描。例如，虽然传统的单一扫描持续时间可以是20ms，重叠的较短扫描的样本可以包括两个10ms扫描或8ms扫描和12ms扫描、或7ms扫描、5ms扫描和两个4ms扫描。很清楚，实际上对这些样本的变化没有限制，其也落入本发明的范围。在所有情形中，每个扫描仅覆盖由传统单一扫描覆盖的体积的一部分，或者它们可能全部覆盖大约相同的体积(然后每个扫描覆盖相同的采用较少样本/水平面的体积)，或这些可选方案的组合。至少在它们行进通过大约相同的体积空间时的范围内，至少两个较短的扫描应该大致重叠。

图6示出两个重叠的单一扫描(第一扫描A和第二扫描C)、两个扫描之间具有连接移动B的具体示例的z位置随x和y位置变化的曲线。可以看到，在该示例中两个扫描A和C基本上覆盖了与图4中的传统的单一扫描相同的体积空间。然而，在每种情形中，该扫描总体上比传统的单一扫描少，其中在较少的水平面上获取较少的样本。

与图4中的传统的单一扫描对比，图7a和7b示出图6中示出的两个扫描方法的效果。图7a示出传统扫描A和两个较短扫描B在低频范围处灵敏度随频率变化的曲线，而图7b示出较高频率处的相同曲线。如本文介绍的，掩模版对准的不精确是低频噪音引起的重要部分。此外，在特定的较高频率处的噪音灵敏度尖峰信号可以对掩模版对准精确度具有有害的影响。

首先看图7a，可以看到，由传统单一扫描方法A得出的在低频处的一般的噪音图案表现为一种从头到尾的频率(1/f)噪音(overfrequency noise)。如果扫描时间增长，轨迹的低频部分的灵敏度的斜率将较陡峭。然而，在低频区域仍然存在主要的噪音贡献。结果，通过在与传统单一扫描相同的时间量上以有限次数(本示例中是两次)扫描的方式对掩模版对准应用总的扫描，从图7a的曲线可以看到低频灵敏度曲线在名义灵敏度和零灵敏度之间振荡。当这种振荡的灵敏度曲线与浸没扫描器的通常噪音方案相乘时，与传统的单一扫描灵敏度曲线对比，得出净的较低的不精确。考虑到靠近对准位置(并且用于拟合)的测量点在较长的时间段上“被污染(smeared)”的原因，其导致较少相关的测量样本并由此改善掩模版对准精确度，这种结果的原因也可以理解。

看图7b，可以看到传统的单一扫描A得出尖锐的灵敏度峰，如前面讨论的。然而，还可以看到，作为选择有限次数的不同的通过方法、以在对准位置附近对空间图像取样(例如，对每次扫描选定的不同的参数，和在连接移动中获取的其他样本)的结果，每个不同的通过方法的强的噪音灵敏度极大值不同。因此，这导致较平的随频率变化的灵敏度曲线B。与具有少数极大值的灵敏度曲线相对比，具有相同的或类似的积分值的较平的灵敏度曲线意味着掩模版对准对于固有的振荡(晶片台、掩模版台、透镜等)或偶然发生的振荡变得更加具有鲁棒性。通过用不同的持续时间执行若干次扫描，掩模版对准的鲁棒性会进一步提高，因为这些扫描中的每一次扫描将显示不同的作为频率函数的灵敏度，这导致较低的总的灵敏度。

图8是传统的单一扫描A和前面提到的三个具体示例，即两次10ms扫描B、8ms扫描和12ms扫描C以及7ms扫描、5ms扫描以及两次4ms扫描D的随频率变化的累积的噪音贡献曲线。可以看到，所有三个不连续扫描显示出比传统单一扫描小的累积噪音影响，因而表明这里描述的方法还可以导致较小的全面的噪音影响，因而改善掩模版对准的可重复性。

图9示出图6中的两个扫描实施方式的变化。图9中还是两个重叠的单一扫描，第一扫描A和第二扫描C，两个扫描之间的连接移动B。在这种情形中，已经故意地对每次横向行进(在每个水平面处)编程成不是直线，而是沿着波状的路径(当然，可以使用任何路径轮廓)。在执行这种扫描时，可以获得进一步的改进的结果，其中噪音进一步减小和/或灵敏度曲线进一步变平。

虽然本申请详述了光刻设备在制造ICs中的应用，但是应该理解到，这里描述的光刻设备可以有其他应用，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1-50nm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。

上面的说明书是说明性的，而不是限制的。例如，上面的说明书已经使用位置扰动的示例进行了说明，然而这里公开的概念也可以应用至其他扰动，例如那些由功率和温度变化得出的扰动。本领域技术人员应该清楚，在不脱离下面给出的实施例的范围的情况下本发明可以修改：

1.一种光刻设备，包括：照射系统，配置成调节辐射束；衬底台，构造成保持衬底；图像传感器；支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述设备布置成将图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上，图案形成装置还包括至少一个对准结构用于对准图案形成装置与图像传感器；和投影系统，用于投影辐射束，所述设备可操作以使辐射束通过投影系统到所述对准结构上、以便获得最终的空间图像，并根据扫描方案扫描图像传感器通过包含所述最终空间图像的目标体积、以便测量所述图像的特征并由此允许确定对准结构相对于图像传感器的位置，其中，所述扫描方案使得与在贯穿基本上整个目标体积间隔开的连续的水平面处执行包括多个横向行进动作的单一连续扫描对比时，增大所述图像传感器通过目标体积的基本上中心部分的时刻之间的时间间隔。

2.根据实施例1所述的光刻设备，所述设备可操作使得所述可选的扫描方案包括多个扫描，每个扫描包括多个在间隔地通过目标体积的至少一部分的连续的水平面处的横向通过。

3.根据实施例2所述的光刻设备，所述设备可操作使得至少两个扫描中的每一个扫描包括多个在间隔地通过所述目标体积的基本上相同的部分的连续的水平面处的横向通过。

4.根据实施例3所述的光刻设备，所述设备可操作使得至少两个扫描中的每一个扫描包括多个在间隔地通过基本上整个目标体积的连续的水平面处的横向通过。

5.根据实施例2、3或4所述的光刻设备，其中所述扫描的至少两个扫描中的每一个扫描的持续时间不同。

6.根据实施例2-5中任一项所述的光刻设备，所述设备可操作使得所述多个扫描的总的持续时间不超过具有类似精确度的传统的单一连续扫描的总的持续时间。

7.根据实施例2-6中任一项所述的光刻设备，所述设备可操作使得对于精细的精确度的情况所述多个扫描的总的持续时间在10-500ms的范围内。

8.根据实施例2-7中任一项所述的光刻设备，所述设备可操作使得邻接相继的扫描的任何连接移动通过所述目标体积的基本上中心部分。

9.根据实施例8所述的光刻设备，所述设备可操作使得所述连接移动偏离一个扫描的结束和下一个扫描的开始之间的直接路径，以便最大化在所述目标体积的所述基本上中心部分内的行程。

10.根据实施例2-9中任一项所述的光刻设备，所述设备可操作使得对于所述多个扫描中的至少一个扫描，每个横向行进被编程为故意地偏离直线。

11.根据实施例1所述的光刻设备，所述设备可操作使得以伪随机化的方式沿水平和垂直方向扫描所述目标体积。

12.根据前述实施例中任一项所述的光刻设备，所述设备可操作使得还确定所述图像传感器和所述衬底的相对位置。

13.一种器件制造方法，包括将图案从图案形成装置转移到衬底上的步骤，所述方法还包括通过执行下面的步骤将所述图案形成装置与所述衬底对准：

将辐射束照射到所述图案形成装置上的对准结构上，以便获得最终空间图像；根据扫描方案扫描图像传感器通过包含所述最终空间图像的目标体积，所述图像传感器和所述衬底的相对位置是已知的或随后被确定；和测量所述图像的特征并由此确定对准结构相对于图像传感器的位置；其中所述扫描方案使得与在贯穿基本上整个目标体积间隔开的连续的水平面处执行包括多个横向行进动作的单一连续扫描对比时，增大所述图像传感器通过目标体积的基本上中心部分的时刻之间的时间间隔。

14.根据实施例13所述的器件制造方法，其中所述可选的扫描方案包括多个扫描，每个扫描包括在间隔地通过目标体积的至少一部分的连续的水平面处的多个横向通过。

15.根据实施例14所述的器件制造方法，其中至少两个扫描中的每一个扫描包括在贯穿基本上所述目标体积的相同部分间隔开的连续的水平面处的多个横向行进动作。

16.根据实施例15所述的器件制造方法，其中至少两个扫描中的每一个扫描包括在贯穿基本上整个所述目标体积间隔开的连续的水平面处的多个横向行进动作。

17.根据实施例14、15或16所述的器件制造方法，其中所述扫描的至少两个扫描中的每一个扫描的持续时间不同。

18.根据实施例14-17中任一项所述的器件制造方法，其中所述多个扫描的总的持续时间不超过类似精确度的传统的单一连续扫描的总的持续时间。

19.根据实施例14-18中任一项所述的器件制造方法，其中对于精细的精确度的情况所述多个扫描的总的持续时间在10-500ms的范围内。

20.根据实施例14-19中任一项所述的器件制造方法，其中邻接相继的扫描的任何连接移动通过所述目标体积的基本上中心部分。

21.根据实施例20所述的器件制造方法，其中所述连接移动偏离一个扫描的结束和下一个扫描的开始之间的直接路径，以便最大化在所述目标体积的所述基本上中心部分内的行程。

22.根据实施例14-21中任一项所述的器件制造方法，其中，对于所述多个扫描中的至少一个，每一个横向行进被编程为故意地偏离直线。

23.根据实施例13-22中任一项所述的器件制造方法，其中以伪随机化的方式沿水平和垂直方向扫描所述目标体积。

24.一种包括程序指令的计算机程序产品，程序指令能够操作以当在合适的设备上被实施时执行根据实施例13-23中任一项所述的方法。

25.一种机器可读媒介，具有用于根据实施例13-23中任一项所述方法操作光刻设备的机器可执行指令。

Claims (15)

1.一种光刻设备，包括：

照射系统，配置成调节辐射束；

衬底台，构造成保持衬底；

图像传感器；

支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述设备布置成将图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上，图案形成装置还包括至少一个对准结构用于对准图案形成装置与图像传感器；和

投影系统，用于投影辐射束，

所述设备能够操作以使辐射束通过投影系统到所述对准结构上、以便获得最终的空间图像，并根据扫描方案扫描图像传感器通过包含所述最终空间图像的目标体积、以便测量所述图像的特征并由此允许确定对准结构相对于图像传感器的位置，

其中，所述扫描方案使得与在贯穿基本上整个目标体积间隔开的连续的水平面处执行包括多个横向行进动作的单一连续扫描进行对比时，增大所述图像传感器通过所述目标体积的基本上中心部分的时刻之间的时间间隔。

2.根据权利要求1所述的光刻设备，所述设备能够操作使得所述扫描方案包括多个扫描，每个扫描包括在贯穿目标体积的至少一部分间隔开的连续的水平面处的多个横向行进动作。

3.根据权利要求2所述的光刻设备，所述设备能够操作使得至少两个扫描中的每一个扫描包括在贯穿所述目标体积的基本上相等部分间隔开的连续的水平面处的多个横向行进动作。

4.根据权利要求3所述的光刻设备，所述设备能够操作使得至少两个扫描中的每一个扫描包括在贯穿基本上整个目标体积间隔开的连续的水平面处的多个横向行进动作。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的光刻设备，所述设备能够操作使得所述多个扫描的总的持续时间不超过具有类似精确度的传统的单一连续扫描的总的持续时间。

6.根据权利要求2所述的光刻设备，所述设备能够操作使得邻接相继的扫描的任何连接移动通过所述目标体积的基本上中心部分。

7.根据权利要求1所述的光刻设备，所述设备能够操作使得以伪随机化方式沿水平和垂直方向扫描所述目标体积。

8.一种器件制造方法，包括将图案从图案形成装置转移到衬底上的步骤，所述方法还包括通过执行下面的步骤将所述图案形成装置与所述衬底对准：

将辐射束照射到所述图案形成装置上的对准结构上，以便获得最终空间图像；

根据扫描方案扫描图像传感器通过包含所述最终空间图像的目标体积，所述图像传感器和所述衬底的相对位置是已知的或随后被确定；和

测量所述图像的特征并由此确定对准结构相对于图像传感器的位置；

其中所述扫描方案使得与在贯穿基本上整个目标体积间隔开的连续的水平面处执行包括多个横向行进动作的单一连续扫描进行对比时，增大所述图像传感器通过目标体积的基本上中心部分的时刻之间的时间间隔。

9.如权利要求8所述的器件制造方法，其中，所述扫描方案包括多个扫描，每个扫描包括在贯穿目标体积的至少一部分间隔开的连续的水平面处的多个横向行进动作。

10.如权利要求9所述的器件制造方法，其中，至少两个扫描中的每一个扫描包括在贯穿所述目标体积的基本上相同部分间隔开的连续的水平面处的多个横向行进动作。

11.如权利要求10所述的器件制造方法，其中，至少两个扫描中的每一个扫描包括在贯穿基本上整个所述目标体积间隔开的连续的水平面处的多个横向行进动作。

12.如权利要求9至11中任一项所述的器件制造方法，其中，所述多个扫描的总的持续时间不超过具有类似精确度的传统的单一连续扫描的总的持续时间。

13.如权利要求9所述的器件制造方法，其中，邻接相继的扫描的任何连接移动通过所述目标体积的基本上中心部分。

14.如权利要求13所述的器件制造方法，其中，所述连接移动偏离一个扫描的终点和下一个扫描的起点之间的直接路径，以便最大化在所述目标体积的所述基本上中心部分内的横向行进。

15.如权利要求8所述的器件制造方法，其中，以伪随机化方式沿水平和垂直方向扫描所述目标体积。