CN102402129B - 光刻设备、器件制造方法和施加图案到衬底上的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光刻设备、一种器件制造方法以及一种用于将图案应用至衬底的方法，其中光刻设备被布置成将图案从图案形成装置转移到衬底上，其中测量子系统包括朝向衬底引导的靠近图案形成子系统的图案化区域的一个或(优选地)更多的对准和水平传感器。对准传感器是可操作的以在定位子系统的控制之下在衬底和图案形成子系统的相对运动期间经过传感器来识别和测量衬底上的对准标记。处理器组合多个所述标记的相对区域的测量结果以提供对于定位子系统来说具有足够精确度的测量结果，来相对于对准标记在图案化区域处定位至少第一衬底部分。预备步骤获得了相对于图案形成装置上的已知图案的位置。在连续的衬底部分的曝光期间实时地进行测量和更新。

Description

光刻设备、器件制造方法和施加图案到衬底上的方法
技术领域
本发明涉及一种光刻设备和一种器件制造方法。本发明还涉及将图案从图案形成装置转移到衬底上的方法，和用于控制光刻设备实施这样的方法中的步骤的计算机程序产品。
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。
不论采用哪一类型的设备，图案在衬底上的精确放置是减小电路部件和可以由光刻术制造的其它产品的尺寸的主要挑战。尤其是精确测量已经被铺设的衬底上的特征的挑战是能够在叠合体中定位连续的特征层、从而足以以高生产量制造工作器件的关键步骤。所谓的重叠通常应当在当今的亚微米半导体器件中以几十纳米的量级、在最关键的层中低至几纳米的量级来实现。
因此，现代的光刻设备涉及在实际地曝光或另外地在目标位置处图案化衬底的步骤之前的大量的测量或“制图”操作。这些耗时的操作限制了光刻设备的生产量且因此增加了半导体或其它产品的单位成本。已经采用各种步骤来减轻现有技术中的这些延迟。例如，引入双晶片台，使得可以在机器中同时装载两个晶片。在第一晶片在曝光工作站进行曝光的同时，第二晶片经历测量过程，以建立精确的“晶片栅格”和高度图。设计所述设备，使得可以在不使测量结果无效的情况下交换所述台，由此减小了每一晶片的整个周期时间。也可以采用可以并行执行过程测量和曝光步骤的其它技术。无论如何，仍然导致经常性的开支，其限制了可以实现的生产量。
另外，因为每一晶片的测量操作和曝光操作在空间和时间上是略微分离的，因此由于温度波动、双平台之间的不匹配等存在渐渐产生误差的潜在风险。尽管这些误差处于当前阶段的公差内，随着朝向达到甚至更高水平的分辨率和重叠精度的目标迈进，任何误差源将变成非常重要的。
发明内容
因此，期望进一步减轻测量费用和/或光刻设备中的测量和定位误差。
根据本发明的一个实施例的一个方面，提供了一种光刻设备，所述光刻设备布置成将图案从图案形成装置转移到衬底上，其中测量子系统包括朝向衬底引导的靠近图案形成子系统的图案化区域的一个或(优选的)更多个对准传感器。所述对准传感器是可操作的以在定位子系统的控制之下在衬底和图案形成子系统的相对运动期间识别和测量衬底上的对准标记。定位子系统以顺序移动的方式相对于彼此地移动所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，使得所述图案被重复地施加到衬底的多个期望的部分上，每一部分的区域被相对于设置在衬底上的对准标记精确地进行限定。对准传感器在所述顺序移动过程中是可操作的，以识别和测量衬底上的对准标记，用于产生更新的测量结果。定位子系统是可操作的以在将所述图案施加至随后的衬底部分上时使用所述更新的测量结果，可选地与之前的测量结果组合。
在一实施例中，在将所述图案施加至第一衬底部分之后，执行更新的测量结果。
可以在没有显著地减小生产量的情况下进行所述测量，同时减小测量时间和使用测量结果的时间之间的延误。对所述多个标记的相对区域的预备测量可以被用于提供具有足够的精确度的测量结果，从而足以使定位子系统能够将第一衬底部分相对于所述对准标记定位在所述图案化区域处。
根据本发明的一个实施例的一个方面，提供了一种器件制造方法，所述方法包括将图案从图案形成装置转移到衬底上，所述方法包括：
提供图案形成子系统，用于接收所述图案形成装置和施加所述图案至保持在图案化区域处的所述衬底的一部分上；
将所述衬底保持在衬底支撑件上；
测量在所述衬底上的多个对准标记的位置，以便于直接或间接参考所述图案化区域定位这些标记；
操作所述图案形成子系统的同时使用所述测量步骤的结果来相对于彼此以顺序移动的方式定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，使得将所述图案重复地施加到所述衬底的多个期望部分上；和
根据所述被施加的图案处理所述衬底以产生产品特征，
其中使用指向所述衬底的一个或更多的对准传感器来执行所述测量步骤，通过在所述顺序移动过程中操作所述对准传感器以识别和测量所述衬底上的对准标记、用于产生更新的测量结果，其中所述更新的测量结果与在相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置时所采用的之前的测量结果相组合使用，用于将所述图案施加至随后的衬底部分上。
在一实施例中，在施加所述图案至第一衬底部分上之后执行所述更新的测量结果。
在一实施例中，所述对准标记包括设置在衬底上用于对准传感器的标记，它们也可以是设置用于其它目的的标记，和甚至是设置在产品图案中的图案，被随机地用于对准。在这种情形下，将对准主要用于表示在平行于衬底表面的一维或二维上的测量。
根据本发明的一个实施例中的一个方面，提供了一种光刻设备，被布置成将图案从图案形成装置转移到衬底上，其中测量子系统包括朝向衬底引导的靠近图案形成子系统的图案化区域的一个或(优选的)更多个对准传感器。所述对准传感器是可操作的，以在定位子系统的控制之下在衬底和图案形成子系统的相对运动期间经过传感器来识别和测量衬底上的对准标记。处理器用于组合多个所述标记的相对位置的测量结果以提供测量结果，且对于定位子系统来说具有足够的精确度来相对于所述对准标记在所述图案化区域处定位至少第一衬底部分。
根据本发明的一个实施例的一个方面，提供了一种用于将图案从图案形成装置转移到衬底上的方法，所述方法包括以下步骤：
提供图案形成子系统，用于接收所述图案形成装置和施加所述图案至保持在图案化区域的所述衬底的至少一部分上；
将所述衬底保持在衬底支撑件上；
测量在所述衬底上的多个对准标记相对于所述图案形成装置的位置；
使用所述测量步骤的结果来相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，使得将所述图案施加到所述衬底的期望部分上，所述部分的区域被关于设置在所述衬底上的对准标记精确地限定；和
根据所述被施加的图案处理所述衬底以产生产品特征，其中使用指向围绕所述图案化区域分布的所述衬底上的多个区域的多个对准传感器来执行所述测量步骤，通过在所述顺序移动过程中操作所述对准传感器以识别和测量所述衬底上的对准标记，用于产生更新的测量结果，其中所述更新的测量结果被用于相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，用于将所述图案施加至随后的衬底部分上。
根据本发明的一个实施例的一个方面，提供了一种计算机程序产品，包含用于控制光刻设备的一个或更多的机器可读指令的序列，所述指令适合于控制在上文本发明的任何方面中所阐述的方法中的测量和定位步骤。
本领域的读者在考虑了下文讨论的示例性实施例的情况下可以理解本发明的特定实施例的这些和其它特征以及优点。
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显示根据本发明的一个实施例的光刻设备；
图2是图1的设备中的衬底台和衬底的示意图，显示可用在本发明的一个实施例中的对准标记和传感器；
图3A至3C显示使用图2的衬底台的已知对准过程中的步骤；
图4是显示可用在本发明的实施例中的具有分离的测量和曝光台的光刻设备的部件的示意图；
图5示意性地显示根据已知的实践的在图4的设备中的测量和曝光过程中的台；
图6A和6B显示与在图1至4中描述的所述类型的光刻设备中的投影系统相关的新型的测量设备；
图7是关于示例性的衬底尺寸和晶片栅格的图6A和6B中的设备的示意平面视图；
图8示意性显示在衬底的一次行进通过(pass)中的可接近图7的设备中的传感器的测量位置；
图9显示图6至8的设备中的传感器的晶片栅格调整；
图10A和10B显示可以用在如图9所显示的配置中的对准传感器的一些特定实施例；
图11示意性地显示在新型设备的组合的对准和曝光过程中的工艺步骤和数据流；
图12示意性地显示图6至10的设备的变更实施例；
图13A和13B示意性地显示可接近可替代实施例中的设备的传感器的元件位置；和
图14显示可用于实施图6至11中的对准和曝光过程的计算机系统硬件。
具体实施方式
图1示意性地示出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，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，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)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。
所述支撑结构MT支撑所述图案形成装置，即承载图案形成装置的重量。支撑结构MT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MT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MT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MT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。下文将参考图4和5描述一个例子。在特定实施例中，此处公开的本发明提供了在单台和多台设备中的另外的适应性。
光刻设备还可以是至少一部分衬底可以被具有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，相反而是仅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示意性地显示在图1的光刻设备中示出的衬底台WT的布置。在衬底台WT中，设置了两个图像传感器IAS1和IAS2。可以使用图像传感器，通过贯穿空间图像扫描图像传感器IAS1或IAS2来确定图案(例如物体标记)的空间图像在掩模MA上的位置。还显示出衬底对准标记P1至P4。
图3A至3C示出了使用传感器IAS1、IAS2的对准过程中的步骤。除了以大体与图1和2中标记相同的标记来标示的部件之外，设置对准传感器300来沿着衬底W和/或衬底台WT的方向引导对准辐射束302。传感器300检测在被反射时束302的性质，用于检测传感器300与示出的诸如P1-P4等图案的对准。如在图3B所示，由传感器IF(在图1中示出的)精确测量的衬底台WT的移动可以使得辐射束302的对准也与对准标记304相关，该对准标记被相对于图像传感器IAS1、IAS2等精确放置。另外地，如图3C所示，可以移动衬底台WT以使得图像传感器IAS1、IAS2等到达空间图像310的位置上，其是诸如掩模MA上的标记M1等标记的通过投影系统PS的投影。在衬底台WT的平移移动期间，电子系统312检测所述空间图像310的性质，因为其由传感器IAS1、IAS2接收，用于在所有自由度上定位最后的对准标记M1以优化的对准(X-Y)和优化的焦距(z)投影到传感器IAS1上所在的精确位置。
借助图像传感器IAS1和IAS2，在已知它们在衬底台中的位置时，可以确定掩模MA上的图案的空间图像相对于衬底台WT的相对位置。衬底台WT可以设置有包括衬底标记(如在图2中显示的衬底标记P1，P2，P3，P4)的衬底W。对准传感器300与位置传感器IF共同操作可以获得衬底标记P1，P2，P3，P4的相对位置。关于衬底标记P1，P2，P3，P4的相对位置的知识可以通过在图3A和3B中示出的对准传感器步骤来获得。掩模MA上的物体标记的图像关于晶片台WT的相对位置可以由用图像传感器IAS1、IAS2(图3C)获得的信息推导得出。这些数据允许衬底W以很大的精确度被定位在相对于掩模MA的投影图像的任何期望的位置处。
在一些实施例中，替代两个图像传感器IAS1和IAS2，可以设置更多或更少的图像传感器，例如一个或三个图像传感器。本领域技术人员已知这些传感器和电子装置的形式，因此不再进一步对其详细描述。对准机构的可替代的形式是可行的，且可用在本发明的范围内。在其它实施例中，可以省去图像传感器IAS1、IAS2，或可以将它们设置在与承载衬底的晶片台分离的支撑件上。
图4示意性地显示图1的设备的一个实施例中的布置，其中所述设备是具有双衬底支撑件和分离的测量和曝光工作站的类型的设备。
基架FB支撑且围绕在地面上的设备。在设备内且用作精确的位置参考，量测框架FM被支撑到空气轴承402上，该空气轴承402将其与环境中的振动隔离开。将投影系统PS安装到这一框架上，其通常形成曝光工作站EXP的核心，且还将仪器404，406，408安装到这一框架上，所述仪器是量测框架FM的功能元件。在这些工作站的上方，掩模台MT和掩模MA被安装在投影系统PS的上方。第一定位装置PM包括长行程(粗)致动器410和短行程(细)致动器412、414，如上文所述。这些由主动反馈控制操作以获得掩模MA相对于投影系统PS的期望位置，且因此获得掩模MA相对于量测框架FM的期望位置。在标记416处示意性地示出这一测量结果。掩模MA的整个定位机构被通过主动式空气轴承等支撑到基架FB上。设置平衡块420以模拟至少掩模台MT的粗移动，且进行定位以减小传递至框架和其它部件中的振动。低频伺服控制装置将平衡块420保持在期望的平均位置上。显示在投影系统下面的晶片台WT类似地具有粗致动器422和细致动器424、426，用于相对于投影系统PS的出射透镜精确地定位衬底W。另外，根据这一例子的双平台布置，设置了副本晶片台WT’和定位机构PW’。如图所示，这些副本元件在测量工作站支撑第二衬底W’。晶片台WT，WT’和它们各自的定位装置PW和PW’被承载到且连接至公共的平衡块428。再者，例如在标记430处示意性地显示空气轴承、或其它适合的轴承(诸如磁性式、静电式轴承等)。相对于在测量工作站的元件406和在曝光工作站的投影系统PS进行用于晶片W和W’的位置的粗和细控制的晶片台位置测量，它们最终返回参考量测框架FM。
图5示出了图4的双平台设备中的步骤，以曝光衬底W上的目标部分(例如管芯)。在点线框内的左手侧是在测量工作站MEA处进行的步骤，而右手侧显示在曝光工作站EXP处进行的步骤。已经将衬底W装载到曝光工作站中。在步骤500通过未显示的机构将新的衬底W’装载到设备上。并行地处理这两个衬底，用于增加光刻设备的生产量。最开始参考新装载的衬底W’，其可能是用于设备中的第一次曝光的准备有新的光致抗蚀剂的之前未处理的衬底。然而，所述的光刻术工艺通常将仅仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，因此，已经使得衬底W’穿过所述设备和/或其它的光刻设备几次，和也可能使得经历随后的过程。在步骤502，使用衬底标记P1等和图像传感器IAS1等的对准测量用于测量和记录衬底相对于衬底台WT的对准。实际上，将测量跨经衬底W’的几个标记以建立“晶片栅格”，其非常精确地绘制了标记在整个衬底上的分布，包括相对于名义的规则栅格的任何扭曲。在步骤504，晶片高度相对于X-Y位置的地图也被测量，用于精确聚焦曝光的图案。
在装载了衬底W’时，接收到条件手段数据506，定义了将要进行的曝光和晶片的性质以及之前制造的和将被制造到其上的图案。在步骤502、504进行的测量结果被添加至这些条件手段数据，使得可以将完整的一组条件手段和测量数据508传递至曝光平台。在步骤510，交换晶片W’和W，使得已测量的衬底W’变成进入曝光工作站的衬底W。通过在设备内交换支撑件WT和WT’来执行所述交换，使得衬底W、W’保持精确地夹持和定位到这些支撑件上，以保持衬底台和衬底自身之间的相对对准。因此，如果已经交换所述台，那么确定投影系统PS和衬底台WT(之前的衬底台WT’)之间的相对位置是在控制曝光步骤时利用衬底W(之前的衬底W’)的测量信息502、504所需要的全部内容。在步骤512，使用掩模对准标记M1、M2执行掩模版的对准(图3C)。在步骤514，516，518，在跨经衬底W的连续的目标位置上施加扫描运动和辐射脉冲，用于完成对许多图案的曝光。由于对准数据和晶片高度数据图，这些图案被相对于期望的位置精确地对准，且具体地被相对于之前设置在同一衬底上的特征精确地对准。已曝光的衬底、现在标记为W”在步骤520从设备被卸载，以根据曝光的图案进行蚀刻或其它工艺。
通过采用分离的衬底台，保持了设备在通过曝光平台的衬底生产量方面上的设备的性能，同时允许进行相对耗时的一组测量，以表征晶片和之前沉积到其上的图案。另一方面，双平台的设置，每个平台具有其各自的定位装置PW、PW’传感器等，显著地增加了设备的成本。此外，因为在步骤502、504中的测量结果的执行与使用在步骤514、516、518中的这些测量结果的最终曝光之间的时间间隔是有限的(例如30-60秒)，引起了衬底的尺寸和其位置(整体上和局部上)将在特定的目标位置的曝光之前发生变化的风险，导致了对准时的精确度损失(重叠误差)。具体地，虽然在设备内和设备外的环境的温度被非常小心地控制，因此，即使起因于上述时间间隔的小的温度变化也可能足以使得如设置在晶片上的图案发生扭曲。
图6A和6B示出了修改后的设备，其中对准和高度水平感测可以与在图4的设备和通常任意类型的光刻设备中的曝光工作站EXP处的衬底的放置并行地进行。为了实现这些，围绕投影系统PS的出射透镜分布多个对准传感器AS，以便平行于(a)用图像传感器IAS1或等同物对准掩模对准标记M1等、和/或(b)并行于跨经衬底进行的管芯图案的曝光(在图5中的步骤512-518)检测来自衬底W的衬底标记P1等。依赖于如何快速地和全面地进行这些测量，可能的是可以完全消除如图5中显示的测量步骤502和504，以及附加地消除用于交换步骤510所花费的时间。之后，在没有生产量的极大的损失的情况下，可以除去第二平台。
处理单元600和相关的数据库存储器602接收在装载新衬底W时的上文提及的条件手段数据506。单元600接收来自图像传感器IAS1等的信号604和来自多个对准传感器AS的信号606。未在图6中显示但是优选地另外设置的是多个水平传感器LS。可以构造组合的传感器块，其使用用于水平感测和对准感测的公共的光学部件，或这些功能可以是分离的，如将在下文进一步进行描述的。经由由来自处理单元600的信号610控制的可调节的支撑件608，将每一对准传感器AS承载到投影系统PS或量测框架上。还提供了具有定位子系统(PM、PW)的控制器的连接件611，使得在测量和图案化操作期间可以使传感器AS的测量与由掩模版和衬底进行的其它感测信号和移动非常精确地同步。
图6A示出了类似于上文的图3C的掩模版至衬底台对准的步骤。通常，将使用多于一个的图像传感器或类似的标记来在足够的精度的情况下在多于一个自由度上对准掩模板图像和衬底台。在参考图2和图3A-3C的上文描述的例子中，被投影的标记M1的空间图像被从传感器IAS1至IAS2移动，或相反地衬底台WT被相对于保持静止的投影系统和掩模版移动。在所述运输的过程中，根据新型的系统，对准传感器AS扫描衬底和获取标记P1等，其在移动的过程中在它们下面通过。通常，这意味着不需要分离的耗时的测量对准标记的平台。可以设计和制造没有双平台的设备，或可以仅将双平台布置用于装载和卸载。
此外，图6B示出了由图案化束612表示的在对衬底W的一部分曝光期间对准传感器AS继续获取和测量衬底上的标记的位置、取向和高度的过程。处理单元600处理和存储来自所有传感器的信号，定位子系统基于随机的基础和/或基于编程的基础识别对准标记，从而仅需要衬底相对于其名义曝光路径的小的移动偏差。如下文所述，可以以多种方式使用这些测量结果。
对于另外的显示，图7示出了目标部分矩形在矩形栅格700上的布局的平面视图，投影系统PS的阴影线轮廓被叠加到栅格上。在投影系统的中心处示意性地示出了交叉阴影线的矩形，表示当前的用于扫描曝光的目标部分位置。栅格上的点线尤其对应于目标部分区域之间的划线，其中可以相对自由地分布对准标记。可能遇到不同尺寸的衬底。单链点线轮廓702表示例如直径为300mm的圆形半导体晶片的轮廓。为了对比，双链点线轮廓704表示450mm的晶片。围绕投影系统尽可能地靠近曝光区域分布对准传感器AS和水平传感器LS，例如成所显示的4对。它们的数量允许它们在对准标记横越划线时基于随机的基础冗余地获取对准标记。
图8示出了水平传感器(虚线)和对准传感器(点线)沿直线从衬底W的一侧至另一侧横越一次的轨迹。通过在衬底上适当地分布传感器和对准标记，可以在“运行中”捕获大量的对准数据，用于单元600中的处理。
图9示出了新型设备中的优选的特征，其中可以调节每一对准传感器的轨迹和中心曝光区域(图案化位置)之间的相对位置。具体地，在名义晶片栅格700的节距沿着X和Y方向变化时，对于改善撞击划线标记的机会是有吸引力的。再次参考图6A和6B，在来自处理单元600的信号610的控制之下，可以调节每一传感器在其各自的支撑件608上的位置。这反过来读取条件手段数据506以得到传感器相对于中心处的曝光区域的优化定位。因此，在沿着Y方向横跨每一目标位置图案扫描曝光位置时，在所述位置的一侧、两侧或更多侧上的传感器横越划线且获得在附近放置的标记，而不是横越在划线之间的“空”的空间。当然，可替代地，可以在目标部分区域内基于识别的图案进行对准。在不破坏被制造的产品内容的情况下实现这一点是更加困难的，但是从原理上讲术语“对准标记”应当诠释成包括产品特征，其被随机地识别且用作对准设备的对准标记和专门设置在衬底上用于此目的的标记。
依赖于在放置和图案化期间执行的移动的类型以及传感器的类型，一些传感器可以获取在X方向的划线上的对准标记，尤其是在衬底被沿着X方向在目标部分位置之间移动时。然而，总之，通过适合地定位标记和传感器，并且设置冗余数量的标记和传感器，可以在曝光期间在常规移动的过程中进行大量的测量，而不增加生产循环的延迟。在这一实施例中，在常规的曝光扫描移动期间，所有四个对准传感器AS将读取包含至少Y对准信息的标记。这包括例如45度取向的标记。原则上，如下文进一步讨论的，分开地感测X和Y信息以及甚至分开地标记X和Y都包含在本发明的范围内。
图9分别地显示分离的水平传感器和对准传感器LS、AS。虽然例子示出了成对的对准传感器和水平传感器，但是可以独立地分布它们。在可替代的实施例中，用于对准和水平感测的组合的光学系统当然可以设置在每一位置上。传感器的数量显示为4个，但是可以是3个、8个，且其它的数量也是可以的。水平传感器的数量不必与对准传感器的数量相同。所述传感器优选地比传统的对准传感器300(图3A)更加小和更轻，以便于不与曝光设备中的其它部件冲突，且以便于不会在它们被安装到其上的投影系统PS的壳体上施加不适当的装载。可替代地，当然可以将它们分离地安装到投影系统PS的附近。对每一传感器相对于其安装件608的位置的调整可以具有相对大的范围，诸如场的尺寸(几厘米)，且具有2微米量级的精确度。可以例如通过压电致动器来进行所述调整。在优选的实施例中，通过压电电动机来执行所述调整，之后接合锁定机构，例如通过磁性或其它夹持，以防止在曝光操作期间传感器和曝光位置之间的相对移动。可以在每一衬底上执行调整，但是更可能的是在假定所述批次中的所有衬底接收根据同一基本条件手段数据506的相同图案时，对于每一批次进行调整是适当的。(这不排除条件手段数据506还包括衬底的特定信息的可能性，但是这样的衬底的特定信息将通常不会影响对准传感器的期望的定位)
对图9中的四个传感器的调整显示为仅在X方向上，以便于最大化Y取向的划线标记的覆盖度。传感器在X方向和/或Y方向上以及另外在Z方向(高度)上的调整在给定的实施例中可能是适合的。
如果传感器AS对于投影系统的相对位置可以非常精确地由这样的电动机和它们的反馈机构确定，那么从原理上讲可以除去在图6A中示出的图像传感器对准步骤。实际上，至少是在现有的设备设计中采用新型的系统时，较容易地应用传统的精确对准步骤，尤其是对于掩模版与衬底的对准(IAS1或类似的布置)，且之后完成这样地由传感器AS和LS获得的信息。这样，需要很好地进行对传感器AS的安装和定位，但是之后可以测量绝对位置或相对于其它部件的位置，而不是被以任何极大的精确度进行工程制造。
在图10a和10b中显示出可以用在图9显示的配置中的对准传感器的一些特定的实施例。这些对准传感器包括自参考干涉仪，它们具有的优点是它们相对便宜且它们是紧凑的，使得它们可以定位成直接邻近曝光区域。当然，具有自参考干涉仪的对准传感器的其它配置是可行的，且没有自参考干涉仪的对准传感器适合于如图9显示的配置。
与图5相比，图11显示用于衬底W的更加简化的处理步骤，采用了刚被描述的系统的新的特征。在第一步骤1000，承载对准标记P1等的衬底被装载到衬底台WT上。在步骤1002中，进行了使用图像传感器IAS1等的对准测量。与装载并行地，接收到条件手段数据506，安装到投影系统上的传感器AS、LS的相对位置被调整且锁定，以便优化包含在接收到的衬底W上的划线中的对准标记的获取。在从传感器IAS1至IAS2和/或从掩模标识M1至M2的横越通过的过程中，这些对准标记中的很多被检测且信号被单元600处理，以获得衬底W与衬底台WT和掩模版MA的精确对准。来自此的数据1004被添加至用于在随后的曝光步骤1006期间的定位和控制的数据库。即使在最初的目标位置区域被曝光时，在步骤1008、1010等增加对准标记的进一步的数据。所有的所述数据被另外聚集在由存储器602中的单元600存储的统计数据库1012中。在完结所有目标位置的曝光时，在步骤1014卸载衬底W，在步骤1000装载新的衬底W用于过程再次开始。
如在步骤1016处显示的，收集的数据506、1004、1008和1010可以被从数据库反馈，作为另外的数据。所述数据可以根据期望是专门用于衬底的、专门用于设备的或专门用于掩模的。可以实时和之后采用所述数据。
图12显示其中对准传感器束被内部地引导通过投影系统PS自身的最终透镜元件1100的可替代实施例。通过该测量，由对准传感器检查的划线或其它区域被使得甚至更靠近当前用图像1102曝光的目标部分区域。这具有的优点是，将不可能将传感器定位成远离衬底的边缘，这是因为被曝光的目标部分区域接近所述边缘。当然，对准感测还可能得益于高品质的投影透镜。传感器越靠近图案化区域，在曝光过程中进行的测量更加相关和及时。在浸没式光刻系统的情形中，如果传感器必须定位在浸没头(未显示)的区域外面，它们可能需要甚至更加远离图案化区域。为了使对准辐射束穿过最终透镜元件1100，可能是小的和/或涂半银的反射镜1104被放置在透镜元件的后面。
总之，新的设备可以得益于晶片在曝光台处的移动，以读取在被曝光的目标部分附近的晶片高度水平和对准标记。其一个益处是测量台的尺寸和成本将被去除。然而，另外，可以实时地进行测量，以最小化由随着时间变化的晶片栅格引起的误差。可以消除由于双平台设备的使用而具有的耗时步骤(诸如卡盘交换)以及由卡盘至卡盘的差别引起的误差。
另外，因为可以基于高的冗余基础进行标记的读取，所以新的系统提供了精确度上的改进和有用的统计分析。对准传感器的焦点预算(焦深)可以例如是100微米，其比典型地成像所需要的(通常小于100nm)更宽。因为在曝光时将被曝光的图案的空间图像紧密地匹配衬底服务，所以将毫不费力地将对准传感器保持在焦点上。
如果传感器的数量和放置是足够的，那么可以由不同的传感器和/或通过同一传感器在不同的时间几次读取单个标记。这些冗余可以被单元600中的处理利用以改进标记的定位。在上文的图9中描述和示出的传感器区域的可调整性允许系统最大限度获取具有多种目标部分尺寸的对准标记。可以在设计过程中在远离曝光区域的传感器的间隔、将被处理的晶片的尺寸、接近透镜元件1100的便捷性和传感器的数量之间进行折衷。在感测的辐射行进通过最终透镜元件1100的情况下，高指数浸没流体(水)的使用将减小衍射级的散布，因此帮助它们被传感器捕获。
在可替代的实施例中，可以使用线式传感器，每个线式传感器能够仅读取一个标记取向(例如X、Y或45°光栅)。在Y方向上的扫描移动将提供Y位置标记。“到达下一目标部分”的移动，其包括在X方向上的移动，将提供标记的X位置。虽然线式传感器的数量可能需要是两倍的，但是其可以以较低的成本提供更大的扫描区域。因此可以减小冗余以及传感器和处理器复杂度。在图13A和13B示意性地示出了线式传感器的例子。
图13A和13B示意性地示出了包括围绕投影系统PS的出口排列的线式传感器的修改形式的设备。在显示的例子中，在正交取向上的线式传感器被根据它们是否提供关于标记的X或Y位置的信息而被标记成SX和SY。在绘图的轮廓中示出了晶片栅格700的局部部分。在该栅格内，可以清楚地看到成三排或四排的12个单独的目标部分区域710，划线标记712和714设置在水平(X轴线)和垂直(Y轴线)的空间中在目标部分区域之间。
在图13A中，投影系统PS进行扫描以曝光一个目标部分区域716。其是中间一排中的第三个目标部分。阴影显示已经曝光底部排和中间一排中的头两个目标部分。实际上，已知衬底W进行扫描移动，同时投影系统保持是静止的。然而，为了说明的目的，在相对于晶片栅格移动时关注投影系统比较容易。示出的实施例假定“扫描”类型的曝光系统，其中在一次曝光期间图案化位置稳定地沿Y方向横跨目标部分716掠过。在从一个目标部分移动至下一目标部分时，定位子系统不停止Y移动，且之后沿着分离的X移动移动图案化区域，但是确切地是以半圆形或以至少弯曲的路径从目标部分至目标部分掠过，如图所示。用向上的对角线阴影(从左下至右上延伸的阴影线)遮蔽的区域显示一个X取向的传感器SX的扫描覆盖范围。可以看到，其容易覆盖y取向的划线714等。应当理解，附图不是成比例的。投影系统可能比示出的在范围上更大，传感器被放置成分开的且距离中间图案化区域更远。
图13B示出了在投影系统PS的代表性的扫描运动的过程中的两个x取向的和两个y取向的传感器的覆盖图案。具体地，被显示为曝光位置的传感器的踪迹扫描中间排中的每一目标部分。如之前，X取向的传感器SX的扫描范围是被在图中沿着对角线向上划阴影线，而平行于y轴线取向的传感器SY的扫描覆盖区域现在沿着对角线向下划阴影线(从右上至左下延伸的线)。与基于点式传感器相比，线式传感器的优点是，不管在目标部分之间的移动期间图案化区域所遵循的弯曲路径，Y取向的线式传感器的一些部分将在X取向的划线上移动延长的时间周期。因此，维持了线式传感器获取X方向对准信息的可能性，而点式传感器捕获标记将具有困难。
如之前所述，仅在图13A和13B中示意性地显示这些传感器的布局和覆盖范围，以示出操作原理。在图13A和13B的示意性显示中，显示出覆盖紧邻当前被曝光的目标部分716的划线的线式传感器。实际上，如图7和8所示，例如将不可能使得对准检测如此靠近当前曝光的目标部分，确切地说是被扫描的划线将是远离当前曝光的目标部分的几个栅格单元。线式传感器SX、SY的形式可以用于许多不同的实施方式。线式传感器可以由线性阵列中的几个单独的像素制成，或可以是扫描整条线的单个像素。可以设置以对于x和y轴线成45度排列的传感器，能够获取x轴线和y轴线对准标记。每一线式传感器SX的长度且因此其扫描宽度可以是使得可以容纳一系列的目标部分尺寸，而不需要如上文在图9中显示的可调节的位置。
另外，可以在同一系统中混用不同的传感器类型。设置在扫描类型的光刻设备中的解决X和Y方向上的差别的特定的例子将是提供点式和线式类型的传感器的组合。在一个这样的实施例中，可以提供点式类型的传感器或多个这样的传感器，用于获取Y信息(例如，在Y取向的划线714中的标记)，而在Y方向上取向的线式类型的传感器或多个这样的传感器可以被设置用于获取X信息(例如来自X取向的划线712中的标记)。X和Y划线便于分别用于X和Y取向的标记，但是还可以在一种类型的划线中定位两种类型的标记，作为分离的标记或组合的标记。如已经描述的，如果图案可以被可靠地识别和测量且设计自由度没有过度地折衷的话，设置在产品设计中的图案自身还可以用于对准。划线空间通常被用于与器件和电路发展相关的试验结构，使得不期望用于光刻过程的对准标记消耗所有的自由空间。
在执行步进过程而不是扫描过程的实施例中，其它的可能性源自于获取对准标记。在一次图案化步骤期间，投影系统和衬底可以是相对于彼此是静止的，从而潜在地允许不同类型的对准感测。此外，所述系统更加可能在图案化次序的过程中包括明显不同的X和Y运动，而不是图13A、13B中显示的弓形的掠过运动。另外，在为了简便使对实施例的描述基于“曝光”和“投影系统”、作为图案化步骤和图案化设备的例子的情况下，本领域的读者可以在图案化处理是通过压印、电子束等时可以应用相同的论述。
在在图案化移动期间可以容易地测量仅在一个方向上的对准的情况下，可以应用本发明的实施例以随机地将所述移动用于仅在所述维度上的测量，而其他的移动被使得专门用于其他维度上的测量。即使可能有这样的专门的移动造成生产量上的不利，所述延误将小于所有的两维的对准测量，且可能还允许整个生产量的提高和/或设备成本的减小。
从围绕投影系统PS的对准和水平传感器获取的数据可以用作两种目的：对准和反馈。关于对准，可以以几种方式使用标记：
·围绕未曝光的目标部分定位的标记可以用于目标部分的直接对准。
·围绕曝光的目标部分定位的标记可以用于对准未曝光的目标部分(成多个顺序的晶片栅格的区域的预测、插值、外推和模型化)。
·已经被读取的所有标记可能有助于进一步限定晶片的栅格，且因此细化了对标记的区域的预测。
关于反馈应用，可以将标记用作曝光参数的实时校正的反馈：
(a)在通过同一传感器测量标记几次时，可以获得时间的可重复性研究。
(b)在通过不同的传感器测量标记几次时，可以获得传感器之间的匹配研究(假设一个传感器可以是解除时间依赖性的)
(c)在同一时间测量几个标记时，从周围标记获取的外推或插值数据可以与来自中心标记的数据匹配。
(d)可以组合步骤(a)至(c)，用于对标记的读取的可重复性和栅格随时间的变化的诸多统计研究。
应当注意，我们在此讨论了措词“标记”最通常的意义。其可以包括来自衬底W上的不同产品层的标记，其可以在不同的时间(包括在曝光之后)在衬底的任何位置上被获取。在一些情形中，甚至最初没有专门用于对准的标记也可以被使用，因此节省了晶片上的一些固定空间(real estate)。
使用上文的统计数据和分析，可以分析重叠性质，该重叠性质是指一个产品上的图案被叠加到之前在下面产品层上曝光的图案上的精确度。对于实际上是3维的复杂半导体产品的制造来说，精确的重叠是对准测量和控制系统中的最关键的目标之一。在单次扫描或如果需要的话在连续的扫描中，可以操作传感器以读取来自顶层和下面的任何可接近的层的对准标记。位置差值可以提供对重叠的实时测量。由此，可以使用预测模型以确定对于将被曝光到同一衬底或另一衬底上的未来的目标部分是否需要校正和需要哪种校正。模型化处理使用考虑了重叠误差的计算和数据库，该重叠误差是专门用于目标部分的、专门用于晶片的、专门用于锁定的、专门用于过程的，等等。
另一应用，尤其是使用线式传感器的情形中，是不仅读取标记而且还读取周围的图案。可以从这些图案再次获取信息，进行分析和在曝光设备的控制下采取校正动作。这可以是例如校正辐射剂量、焦点校正等等。
应当理解，在之前的实施例中的处理单元600可以是如图14所显示的计算机组件。计算机组件可以是成根据本发明的组件的实施例中的控制单元的形式的专门的计算机，或可替代地是控制光刻投影设备的中央计算机。计算机组件可以布置成用于装载包括计算机可执行编码的计算机程序产品。这可以使得计算机组件在下载了计算机程序产品时控制对具有水平和对准传感器AS、LS的实施例的光刻设备的上述使用。
连接至处理器1227的存储器1229可以包括许多存储器部件，例如硬盘1261、只读存储器(ROM)1262、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)1263和随机存储器(RAM)1264。不需要设置上述的所有存储器部件。此外，不需要上述的存储器部件物理地紧密靠近处理器1227或彼此靠近。它们可以被定位成离开一定距离。
处理器1227还可以连接至一些类型的使用者接口，例如键盘1265或鼠标1266。还可以使用对于本领域技术人员已知的触摸屏、轨迹球、言语变换器或其它接口。
处理器1227可以连接至读取单元1267，其被布置成读取来自数据承载装置(例如软盘1268或CDROM 1269)的存储数据(例如成计算机可执行编码形式)和在一些情形下来自数据承载装置的存储数据。另外可以使用本领域技术人员已知的DVD或其它数据承载装置。
处理器1227还可以连接至打印机1270，以将输出数据打印到纸张上以及连接至显示器1271，例如本领域技术人员已知的任何其它类型的显示器的监控器或LCD(液晶显示器)。
可以将处理器1227通过负责用于输入/输出(I/O)的发送器/接收器1273连接至通信网络1272，例如公共开关电话网络(PSTN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)等。可以布置处理器1227，以通过通信网络1272与其它的通信系统进行通信。在本发明的外部计算机(未显示)的实施例中，例如操作者的个人计算机可以通过通信网络1272登录到处理器1227中。
可以将处理器1227实施为独立的系统或作为并行操作的多个处理单元，其中每一处理单元被布置成执行更大的程序的多个子任务。还可以将处理单元分割成具有几个子处理单元的一个或更多的主处理单元。处理器1227中的一些处理单元甚至还可以定位成离开其它的处理单元一距离且通过通信网络1272进行通信。
注意到，虽然在图1中的所有连接显示为物理连接，但是可以将这些连接中的一个或更多个制成无线连接。它们仅用于表明在一定程度上将“被连接”单元布置成彼此通信。计算机系统可以是具有布置成执行此处讨论的功能的模拟和/或数字和/或软件技术的任何信号处理系统。
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(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，在光学光刻术的情形中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明的实施例可以用于其他应用中，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(例如具有在5-20nm范围内的波长)以及粒子束(诸如离子束或电子束)。
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，本发明可以采取包含用于描述上述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，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。
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，在不背离下文所阐述的权利要求的保护范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。另外，应当理解，在本文的任何一个实施例中显示或描述的结构特征或方法步骤也可以用在其它的实施例中。
可以通过下述方面对本发明进行进一步地描述。
1.一种光刻设备，所述光刻设备布置成将图案从图案形成装置转移到衬底上，所述光刻设备包括：
图案形成子系统，用于接收所述图案形成装置和施加所述图案至所述衬底的保持在图案化区域处的一部分上；
衬底支撑件，用于在保持所述衬底的同时施加所述图案；
至少一个定位子系统，用于在顺序移动时相对于彼此移动所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，使得将所述图案重复地施加到所述衬底的多个期望部分上，每一部分的所述区域被相对于设置在衬底上的对准标记精确地限定；和
测量子系统，用于相对于所述图案形成装置测量所述对准标记的所述区域，和用于将测量结果供给至所述定位子系统，
其中所述测量子系统包括指向所述衬底的一个或更多的对准传感器，其中所述对准传感器在所述顺序移动过程中是可操作的、以识别和测量所述衬底上的对准标记用于产生更新的测量结果，其中所述定位子系统可操作、以结合在相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置时的之前的测量结果使用所述更新的测量结果，用于将所述图案施加至一衬底部分或随后的衬底部分上。
2.根据方面1所述的光刻设备，其中，所述对准传感器的数量是至少3个，所述传感器被引导朝向围绕所述图案化区域分布的所述衬底上的感测区域，使得对于在所述衬底的周边内的任何图案化区域来说，所述感测区域中的至少一个是在所述衬底的一部分之上。
3.根据方面1或2所述的光刻设备，其中，所述定位子系统和所述对准传感器可操作以在连续的衬底部分之间的过渡移动期间识别和测量所述衬底上的对准标记。
4.根据方面3所述的光刻设备，其中，所述测量子系统布置成结合来自用于控制在施加图案至随后的衬底部分上时的定位的之前的移动的测量结果使用在所述过渡移动期间从对准标记获得的测量结果。
5.根据方面1、2、3或4所述的光刻设备，其中，所述定位子系统被控制成通过扫描移动将图案从所述图案形成装置逐渐地施加到每一衬底部分上，和其中所述对准传感器是可操作的以在所述扫描运动期间在一个衬底部分上识别和测量所述衬底上的对准标记。
6.根据方面5所述的光刻设备，其中，所述测量子系统被布置成结合来自用于控制在施加图案至随后的衬底部分上时的定位的之前的运动的测量结果使用在所述扫描运动期间从对准标记获得的测量结果。
7.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述一个或更多的对准传感器还包括在所述定位子系统的控制之下在所述衬底和图案形成子系统的相对移动期间可操作的水平感测功能，所述测量子系统记录横跨所述衬底表面的高度变化以及平面尺寸，所述定位子系统根据所述高度变化来控制所述被施加的图案的高度以及平面位置。
8.根据方面1至6中任一方面所述的光刻设备，其中，所述测量子系统包括在所述定位子系统的控制之下在所述衬底和图案形成子系统的相对运动期间与所述对准传感器并行地操作的一个或更多的水平传感器，所述测量子系统记录横跨所述衬底表面的高度变化以及平面尺寸，所述定位子系统根据所述高度变化来控制所述被施加的图案的高度以及平面位置。
9.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述测量子系统还包括用于相对于所述图案形成装置上的对准标记对准所述衬底支撑件的已知位置的一个或更多的另外的传感器，所述测量子系统组合所述已知的位置与所述相对区域的测量结果，用于所述精确的定位和形成图案。
10.根据方面9所述的光刻设备，其中，所述测量子系统被布置成在图案化步骤之前使用所述另外的传感器，用于测量相对于所述图案形成装置上的所述对准标记的在所述衬底支撑件上的至少两个已知的位置，和使用所述对准传感器来测量在所述两个已知的位置之间的过渡期间相对于所述已知的位置的在所述衬底上的对准标记的位置。
11.根据方面9或10所述的光刻设备，其中，所述图案形成装置被布置成将所述图案施加到进入到投影系统中的辐射束上，所述图案形成装置的图像被在所述图案化区域处投影到所述衬底上，以施加所述图案至衬底部分上，且其中所述另外的传感器包括响应于所述图案形成装置上的对准标记的投影图像的专门用于图案的辐射传感器。
12.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述图案形成装置被布置成施加图案至进入投影系统中的辐射束上，所述图案形成装置的图像被在所述图案化区域处投影到所述衬底上，且其中所述对准传感器的焦深大于所述投影图像的焦深的10倍，优选地大于所述投影图像的焦深的100倍。
13.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述测量子系统包括用于相对于所述图案化区域调整所述对准传感器的位置的致动器。
14.根据方面13所述的光刻设备，其中，所述测量子系统还包括用于在调整之后锁定所述对准传感器的相对位置的锁定装置。
15.根据方面13或14所述的光刻设备，其中，所述测量系统的控制器被布置成通过参考针对将被图案化的衬底而接收到的条件手段数据来调整所述对准传感器的位置。
16.根据方面15所述的光刻设备，其中，所述控制器被布置成根据在所述条件手段数据中定制的管芯尺寸调整所述对准传感器的位置以与划线区域一致。
17.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述对准传感器包括布置成将感测辐射束投影到所述衬底上和通过测量在所述束被从所述衬底反射时的所述束的性质来检测所述标记在至少两个维度上的位置的光学系统。
18.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述对准传感器包括布置成将感测辐射束投影到所述衬底上和通过测量在所述束被由所述衬底衍射时的所述束的性质来检测所述标记在至少两个维度上的位置的光学系统。
19.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述对准传感器包括多个光学系统，每一光学系统被布置成将感测辐射束投影到所述衬底上和通过测量在所述束被所述衬底衍射时的所述束的性质来检测所述标记在一个维度上的位置，所述测量子系统组合来自所述多个传感器的测量结果以获得对准标记的所述位置的二维测量结果。
20.根据方面19所述的光刻设备，其中，所述对准传感器是可操作的以在连续的衬底部分之间的过渡移动期间在第一维度上识别和测量在衬底上的对准标记，和在扫描运动期间在一个衬底部分处在第二维度上识别和测量对准标记。
21.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述测量子系统被布置成对来自同一衬底上的不同对准标记的通过同一对准传感器在不同时间所进行的测量的结果进行统计组合。
22.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述测量子系统被布置成对来自单个对准标记的由不同的对准传感器在不同时间进行的测量的结果进行统计组合。
23.根据前述任一方面所述的光刻设备，其中，所述测量子系统被布置成对来自单个对准标记的由同一对准传感器在不同时间进行的测量结果进行统计组合。
24.一种器件制造方法，所述方法包括将图案从图案形成装置转移到衬底上，所述方法包括步骤：
提供图案形成子系统，所述图案形成子系统用于接收所述图案形成装置和施加所述图案至所述衬底的保持在图案化区域处的一部分上；
将所述衬底保持在衬底支撑件上；
测量在所述衬底上的多个对准标记的区域，以便于直接或间接参考所述图案化区域定位这些标记；
在操作所述图案形成子系统的同时使用所述测量步骤的结果来相对于彼此以顺序移动的方式定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，使得将所述图案重复地施加到所述衬底的多个期望部分处；和
根据所述被施加的图案处理所述衬底以产生产品特征，
其中所述测量步骤使用指向所述衬底的一个或更多的对准传感器来执行，在施加所述图案至第一衬底部分上之后通过在所述顺序移动过程中操作所述对准传感器以识别和测量所述衬底上的对准标记、以产生更新的测量结果，其中所述更新的测量结果与在相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置时的之前的测量结果结合使用，用于将所述图案施加至一衬底部分或随后的衬底部分上。
25.根据方面24所述的方法，其中，在所述测量步骤中，至少3个对准传感器被引导朝向围绕所述图案化区域分布的所述衬底上的感测区域，使得对于在所述衬底的周边内的任何图案化区域来说，所述感测区域中的至少一个是在所述衬底的一部分之上。
26.根据方面24或25所述的方法，其中，所述对准传感器被操作以在连续的衬底部分之间的过渡移动期间识别和测量所述衬底上的对准标记。
27.根据方面26所述的方法，其中所述测量步骤结合来自用于控制在施加图案至随后的衬底部分上时的定位的之前的移动的测量结果使用在所述过渡移动期间从对准标记获得的测量结果。
28.根据方面24-27中任一方面所述的方法，其中，来自所述图案形成装置的图案被通过扫描移动逐渐地施加到每一衬底部分上，和其中所述对准传感器被操作以在所述扫描运动期间在一个衬底部分处识别和测量所述衬底上的对准标记。
29.根据方面28所述的方法，其中，在所述扫描运动期间从对准标记获得的测量结果与来自用于控制在施加图案至随后的衬底部分上时的定位的之前的运动的测量结果结合使用。
30.根据方面24-29中任一方面所述的方法，其中，所述一个或更多的对准传感器还包括在所述定位子系统的控制之下在所述衬底和图案形成子系统的相对移动期间可操作的水平感测功能，所述测量步骤包括记录横跨所述衬底表面的高度变化以及平面尺寸，所述定位子系统根据所述高度变化控制所述被施加的图案的平面位置以及高度的。
31.根据方面24至30中任一方面所述的方法，其中，所述测量步骤包括：在已知的相对运动期间在衬底与图案形成子系统的相对运动期间使用与所述对准传感器并行地操作的一个或更多的水平传感器；和记录横跨所述衬底表面的高度变化以及平面尺寸，所述定位步骤包括根据所述高度变化来控制所述被施加的图案的平面位置以及高度。
32.根据方面24-31中任一方面所述的方法，其中，所述方法还包括步骤：使用另外的传感器来相对于所述图案形成装置上的对准标记对准所述衬底支撑件的已知位置；和组合所述已知的位置与所述相对区域的测量结果，用于所述精确的定位和形成图案。
33.根据方面32所述的方法，其中，所述测量子系统被布置成在图案化步骤之前使用所述另外的传感器，用于测量相对于所述图案形成装置上的所述对准标记的在所述衬底支撑件上的至少两个已知的位置，和使用所述对准传感器来测量在所述两个已知的位置之间的过渡期间相对于所述已知的位置的在所述衬底上的对准标记的位置。
34.根据方面32或33所述的方法，其中，所述图案被施加到进入到投影系统中的辐射束上，所述图案形成装置的图像被在所述图案化区域处投影到所述衬底上，以施加所述图案至衬底部分上，且其中所述另外的传感器包括响应于所述图案形成装置上的对准标记的投影图像的专门用于图案的辐射传感器。
35.根据方面24-34中任一方面所述的方法，其中，所述图案形成装置被布置成施加图案至进入投影系统中的辐射束上，所述图案形成装置的图像被在所述图案化区域处投影到所述衬底上，且其中所述对准传感器的焦深大于所述投影图像的焦深的10倍，优选地大于所述投影图像的焦深的100倍。
36.根据方面24-35中任一方面所述的方法，测量步骤包括用于相对于所述图案化区域调整所述对准传感器的位置的预备步骤。
37.根据方面36所述的方法，其中，所述测量步骤还包括用于在调整之后和在测量之前锁定所述对准传感器的相对位置。
38.根据方面36或37所述的方法，其中，所述对准传感器相对于所述图案化区域的位置被通过参考针对将被图案化的衬底接收到的条件手段数据来调整。
39.根据方面38所述的方法，其中，根据在所述条件手段数据中定制的管芯尺寸调整所述对准传感器的位置以与划线区域一致。
40.根据方面24-39中任一方面所述的方法，其中，所述对准传感器的操作包括将感测辐射束投影到所述衬底上和通过测量所述束在所述相对移动期间从所述衬底被反射时的性质来检测所述标记在至少两个维度上的位置。
41.根据方面40所述的方法，其中，通过测量单个辐射束在被从所述衬底反射时的性质来测量所述标记在三个维度上的位置。
42.根据方面24至41中任一方面所述的方法，其中，来自所述图案形成装置的图案被连续地施加到所述衬底的部分的阵列上，所述对准传感器在连续的衬底部分之间的过渡移动期间在第一维度上识别和测量在衬底上的对准标记和在扫描运动期间在一个衬底部分处在第二维度上识别和测量对准标记。
43.根据方面24-42中任一方面所述的方法，其中，来自同一衬底上的不同对准标记的由同一对准传感器在不同时间所进行的测量的结果被统计组合成组合的测量结果。
44.根据方面24-43中任一方面所述的方法，其中，来自单个对准标记的由不同的对准传感器在不同时间进行的测量的结果被统计组合成组合的测量结果。
45.根据方面24-44中任一方面所述的方法，其中，来自单个对准标记的由同一对准传感器在不同时间进行的测量的结果被统计组合成组合的测量结果。
46.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于控制光刻设备的一个或更多的机器可读指令的序列，所述指令适合于控制如在上文中的方面24-45中任一方面所述的方法中的测量和定位步骤，尤其是使得所述光刻设备的一个或更多的可编程处理器：(a)在衬底上的标记和对准传感器的已知的相对移动期间从一个或更多的对准传感器接收测量信号；(b)处理所述测量信号、从而以期望的精确度建立所述衬底的部分的位置；和(c)控制所述光刻设备的所述衬底、图案形成装置和图案形成子系统的相对定位，以便于将图案从所述图案形成装置施加到所述衬底的期望部分上。
47.一种用于将图案从图案形成装置转移到衬底上的方法，所述方法包括以下步骤：
提供图案形成子系统，所述图案形成子系统用于接收所述图案形成装置和施加所述图案至保持在图案化区域处的所述衬底的至少一部分上；
将所述衬底保持在衬底支撑件上；
测量在所述衬底上的多个对准标记相对于所述图案形成装置的所述区域；
使用所述测量步骤的结果来相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，使得将所述图案施加到所述衬底的期望部分上，所述部分的所述区域被相对于设置在所述衬底上的对准标记精确地进行限定；和
所述测量步骤根据所述被施加的图案处理所述衬底以产生产品特征，其中使用指向围绕所述图案化区域分布的所述衬底上的多个区域的多个对准传感器来执行，通过在施加所述图案至第一衬底部分上之后在所述顺序移动过程中操作所述对准传感器以识别和测量所述衬底上的对准标记来产生更新的测量结果，其中所述更新的测量结果被用于相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，用于将所述图案施加至随后的衬底部分上。

Claims (15)

1.一种光刻设备，所述光刻设备布置成将图案从图案形成装置转移到衬底上，所述光刻设备包括： 
图案形成子系统，用于接收所述图案形成装置和施加所述图案至所述衬底的保持在图案化区域处的一部分上； 
衬底支撑件，用于在保持所述衬底的同时施加所述图案； 
至少一个定位子系统，用于在顺序移动时相对于彼此移动所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，使得将所述图案重复地施加到所述衬底的多个期望部分上，每一部分的所述区域被相对于设置在所述衬底上的对准标记精确地限定；和 
测量子系统，用于相对于所述图案形成装置测量所述对准标记的所述区域，和用于将测量结果供给至所述定位子系统， 
其中所述测量子系统包括指向所述衬底的一个或更多的对准传感器，其中所述对准传感器在所述顺序移动过程中是可操作的以识别和测量所述衬底上的对准标记、用于产生更新的测量结果，其中所述定位子系统可操作以结合在相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置时的之前的测量结果使用所述更新的测量结果，用于将所述图案施加至随后的衬底部分上。 
2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述对准传感器的数量是至少3个，所述对准传感器被引导朝向围绕所述图案化区域分布的所述衬底上的感测区域，使得对于在所述衬底的周边内的任何图案化区域来说，所述感测区域中的至少一个是在所述衬底的一部分之上。 
3.根据权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述定位子系统和所述对准传感器是可操作的以在连续的衬底部分之间的过渡移动期间识别和测量所述衬底上的对准标记。 
4.根据权利要求3所述的光刻设备，其中，所述测量子系统布置成结合来自用于控制在施加图案至随后的衬底部分上时的定位的之前的运动的测量结果使用在所述过渡移动期间从对准标记获得的测量结果。 
5.根据权利要求1、2或4所述的光刻设备，其中，所述定位子系统 被控制成通过扫描运动将图案从所述图案形成装置逐渐地施加到每一衬底部分上，和其中所述对准传感器是可操作的以在一个衬底部分上的所述扫描运动期间识别和测量所述衬底上的对准标记。 
6.根据权利要求5所述的光刻设备，其中，所述测量子系统被布置成结合来自用于控制在施加图案至随后的衬底部分上时的定位的之前的运动的测量结果使用在所述扫描运动期间从对准标记获得的测量结果。 
7.根据权利要求1、2或4所述的光刻设备，其中，所述一个或更多的对准传感器还包括在所述定位子系统的控制之下在所述衬底和图案形成子系统的相对运动期间可操作的水平感测功能，所述测量子系统记录横跨所述衬底表面的高度变化以及平面尺寸，所述定位子系统控制高度以及根据所述高度变化的所述被施加的图案的平面位置。 
8.根据权利要求1、2或4所述的光刻设备，其中，所述测量子系统还包括用于相对于所述图案形成装置上的对准标记对准所述衬底支撑件的已知位置的一个或更多的另外的传感器，所述测量子系统结合所述已知的位置与相对的区域测量结果，用于精确的所述定位和形成图案。 
9.根据权利要求8所述的光刻设备，其中，所述测量子系统被布置成在图案化步骤之前使用所述另外的传感器，用于测量相对于在所述图案形成装置上的所述对准标记的在所述衬底支撑件上的至少两个已知的位置，和使用所述对准传感器来测量在所述两个已知的位置之间的过渡期间相对于所述已知的位置在所述衬底上的对准标记的位置。 
10.根据权利要求1、2或4所述的光刻设备，其中，所述测量子系统包括用于相对于所述图案化区域调整所述对准传感器的位置的致动器。 
11.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，所述测量子系统还包括控制器，所述控制器被布置成通过参考针对将被图案化的衬底而接收到的条件手段数据通过致动器来调整所述对准传感器的位置。 
12.根据权利要求1、2或4所述的光刻设备，其中，所述测量子系统被布置成对来自同一衬底上的不同对准标记的由同一对准传感器在不同时间所进行的测量的结果进行统计组合，或其中所述测量子系统布置成对来自单个对准标记的由不同的对准传感器在不同时间进行的测量的结果进行统计组合，或其中所述测量子系统被布置成对来自单个对准标记的由同一对准传感器在不同时间进行的测量的结果进行统计组合。 
13.一种器件制造方法，所述方法包括将图案从图案形成装置转移到衬底上，所述方法包括： 
提供图案形成子系统，所述图案形成子系统用于接收所述图案形成装置和施加所述图案至所述衬底的保持在图案化区域处的一部分上； 
将所述衬底保持在衬底支撑件上； 
测量在所述衬底上的多个对准标记的区域，以便于直接或间接参考所述图案化区域定位这些标记； 
在操作所述图案形成子系统的同时使用所述测量步骤的结果来相对于彼此以顺序移动的方式定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，使得将所述图案重复地施加到所述衬底的多个期望部分上；和 
根据所述被施加的图案来处理所述衬底以产生产品特征， 
其中使用指向所述衬底的一个或更多的对准传感器来执行所述测量步骤，在施加所述图案至第一衬底部分上之后通过在所述顺序移动过程中操作所述对准传感器以识别和测量所述衬底上的对准标记、以用于产生更新的测量结果，其中所述更新的测量结果结合在相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置时的之前的测量结果被使用，用于将所述图案施加至随后的衬底部分上。 
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述对准传感器被操作以在连续的衬底部分之间的过渡移动期间识别和测量所述衬底上的对准标记。 
15.一种用于将图案从图案形成装置转移到衬底上的方法，所述方法包括以下步骤： 
提供图案形成子系统，所述图案形成子系统用于接收所述图案形成装置和施加所述图案至所述衬底的保持在图案化区域处的至少一部分上； 
将所述衬底保持在衬底支撑件上； 
测量在所述衬底上的对准标记相对于所述图案形成装置的区域； 
使用所述测量步骤的结果以在顺序移动时相对于彼此移动所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置以便相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，使得将所述图案施加到所述衬底的期望部分上，所述部分的所述区域被相对于设置在 所述衬底上的对准标记精确地进行限定；和 
所述测量步骤根据所述被施加的图案来处理所述衬底以产生产品特征，其中使用指向围绕所述图案化区域分布的所述衬底上的多个区域的多个对准传感器来执行，通过在施加所述图案至第一衬底部分上之后在所述顺序移动过程中操作所述对准传感器以识别和测量所述衬底上的对准标记、以用于产生更新的测量结果，其中所述更新的测量结果被用于相对于彼此定位所述衬底支撑件、所述图案形成子系统和所述图案形成装置，用于将所述图案施加至随后的衬底部分上。 
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