CN108369390B - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种平台和水平传感器的组合，配置成感测物体上的目标部位(T)处的高度水平，所述平台包括：配置成保持物体的物体台；和定位装置，该定位装置用于沿第一方向(Y)相对于水平传感器移位所述物体台，所述水平传感器包括：投影系统，配置成将测量束(820)投影到所述物体的测量区域上，所述测量区域具有沿所述第一方向的测量区域长度(L)；检测器系统(850)，配置成在所述测量束的不同部分被测量区域内的不同子区域反射离开之后接收所述测量束的不同部分(P11、P12、P21、P22、P31、P32)，所述不同子区域沿所述第一方向布置，并且配置成提供代表所接收的不同部分的输出信号；信号处理系统(890)，配置成处理来自所述检测器系统的输出信号。

Description

光刻设备和器件制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年12月15日递交的欧洲申请15200110.3的优先权，该欧洲专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及平台和水平传感器的组合、光刻设备和用于制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是将所需的图案施加至衬底(通常为衬底的目标部分)上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，可替代地被称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于产生要在IC的单层上形成的电路图案。该图案可以被转移到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或多个管芯)上。通常通过成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上实现图案的转移。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。常规的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描器；在步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐射每一个目标部分；在扫描器中，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。另外，能够通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底上。

为了精确地将图案投影或转移到衬底的目标部分上，测量将被曝光的衬底的各种属性。各个属性中被确定的一个属性是所谓的衬底的高度图，所述高度图提供对衬底的实际高度轮廓的深度了解。需要知道衬底的实际高度轮廓，尤其是目标部分的高度轮廓，以确保在目标部分上对图案进行曝光期间衬底被定位在投影系统的焦平面中或焦平面附近。通常地，为了估计衬底的高度轮廓，使用所谓的水平传感器，这种水平传感器例如包括被配置用于将光束投影到衬底的表面上的光源、被配置用于检测光束从衬底的表面的反射的检测器和被配置用于至少基于所检测的光束从衬底的表面的反射来确定衬底的位置的处理器。通常，水平传感器被配置用于将离散的光束的阵列投影到衬底上的不同位置处，从而用光斑(即，测量光斑，例如具有矩形的横截面)照射不同的位置。基于所反射的光束，能够确定不同位置处的衬底的高度。以这种方式所确定的在特定位置处的高度通常是测量光斑所覆盖的区域上的衬底的平均高度。这种测量光斑的尺寸通常是高度图的所需分辨率与检测器的灵敏度之间的一种权衡。由此，已知的水平传感器可能提供不充分精确的衬底高度图，尤其在衬底的边缘处或在衬底的边缘附近。

发明内容

期望提供一种分辨率得以提高的水平传感器系统。根据本发明的实施例，提供一种平台和水平传感器的组合作为这样的系统，配置成感测物体上的目标部位处的高度水平，所述平台包括：

-配置成保持物体的物体台；和

-定位装置，所述定位装置用于沿第一方向相对于所述水平传感器移位所述物体台；

所述水平传感器包括：

-投影系统，所述投影系统配置成将测量束投影到所述物体的测量区域上，所述测量区域具有沿所述第一方向的测量区域长度；

-检测器系统，所述检测器系统配置成在所述测量束的不同部分被测量区域内的不同子区域反射离开之后接收所述测量束的不同部分，所述不同子区域沿所述第一方向布置，并且配置成提供代表所接收的不同部分的输出信号；

-信号处理系统，所述信号处理系统配置成处理来自所述检测器系统的输出信号，所述信号处理系统配置成在所述平台使物体沿所述第一方向移位期间：

-对于不同子区域中的每一个子区域，在所述目标部位在子区域中时，连续地获取代表测量束的所接收的部分的输出信号；和

-基于输出信号的组合确定所述目标部位的高度水平。

根据本发明的另一方面，提供一种光刻设备，该光刻设备包括：照射系统，所述照射系统配置成调节辐射束；支撑件，所述支撑件构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中将图案赋予辐射束、以形成图案化的辐射束；投影系统，所述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；和根据本发明的平台和水平传感器的组合，由此所述物体台被配置成保持衬底，所述水平传感器配置成感测衬底上的目标部位处的高度水平。

根据本发明的还一方面，提供一种器件制造方法，所述器件制造方法包括：将图案化的辐射束投影到衬底上，其中在投影图案化的辐射束的步骤之前，是使用根据本发明的平台和水平传感器的组合确定衬底的高度图的步骤。

附图说明

现在参考随附的示意性附图来仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中，相应的附图标记表示相应的部件，其中：

图1描绘了根据本发明的实施例的一种光刻设备；

图2描绘了现有技术中已知的水平传感器；

图3和图4描绘了水平传感器的衬底和测量区域的俯视图；

图5可以被应用于水平传感器中的投影光栅；

图6示出提高的分辨率对衬底边缘附近的高度测量的影响；

图7示出应用于现有技术中已知的水平传感器中的测量原理；

图8至图10描绘了根据本发明的水平传感器的第一实施例；

图11描绘了能够应用于根据本发明的水平传感器中的信号处理系统；

图12描绘了能够应用于根据本发明的水平传感器中的投影系统；

图13描绘了能够应用于根据本发明的水平传感器中的投影光栅；

图14描绘了能够应用于根据本发明的水平传感器中的传感器。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备。该光刻设备包括：照射系统(照射器)IL，配置成调节辐射束B(例如UV辐射或任何其他适当的辐射)；掩模支撑结构(例如掩模台)MT，构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接到第一定位装置PM，该第一定位装置PM配置成根据某些参数精确地定位图案形成装置。所述光刻设备还包括：衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑件”，构造成保持衬底(例如涂覆抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位装置PW，该第二定位装置PW配置成根据某些参数精确地定位衬底。所述光刻设备还包括：投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)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，或者它们的任意组合，用以对辐射进行引导、成形或控制。

掩模支撑结构支撑图案形成装置，即，承载图案形成装置的重量。掩模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被保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。掩模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。掩模支撑结构可以是框架或台，例如，它可以根据需要而是固定的或者可移动的。掩模支撑结构可以确保图案形成装置例如相对于投影系统位于期望的位置。可以认为本文中使用的任何术语“掩模版”或“掩模”是与更加上位的术语“图案形成装置”同义。

本文中使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示下述任何装置：该装置能够用于将图案在辐射束的横截面中赋予辐射束，以便在衬底的目标部分中产生图案。应该注意，赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分中期望的图案完全对应(例如，如果该图案包括相移特征或者所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将会与在目标部分(例如集成电路)中形成的器件中的特定的功能层相对应。

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LCD面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模、交替相移掩模、衰减相移掩模以及各种混合掩模类型的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜都可以独立地倾斜，以便在不同方向上反射入射的辐射束。已倾斜的反射镜将图案赋予由反射镜矩阵反射的辐射束。

本文中使用的术语“投影系统”应该被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、电磁型以及静电型光学系统或者它们的任意组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如使用浸没液体或使用真空等其它因素所适合的。可以认为本文中使用的任何术语“投影透镜”是与更加上位的术语“投影系统”同义。

如此处所描绘的，所述光刻设备是透射型的(例如采用透射型掩模)。可替代地，光刻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，或者采用反射型掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多个掩模台或“掩模支撑件”)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用额外的台或支撑件，或者可以在一个或更多个台或支撑件正被用于曝光的同时，在一个或更多个其它的台或支撑件上执行预备步骤。

光刻设备还可以是如下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术能够用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底等结构必须浸没在液体中，相反地，“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。

参考图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。该辐射源和光刻设备可以是分离开的实体(例如当辐射源是准分子激光器时)。在这种情况下，不将辐射源视为形成光刻设备的一部分，并且借助包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD来将辐射束从辐射源SO传到照射器IL。在其它情况下，辐射源可以是光刻设备的组成部分(例如当辐射源是汞灯时)。可以将辐射源SO和照射器IL以及需要时设置的束传递系统BD一起称作辐射系统。

照射器IL可以包括被配置用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/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，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。可以将照射器用于调节辐射束，以便在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射到被保持于掩模支撑结构(例如掩模台MT)上的图案形成装置(例如掩模MA)上，并且由图案形成装置图案化。在已经横穿掩模MA的情况下，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉量测装置、线性编码器或电容式传感器)，可以精确地移动衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)可以用于相对于辐射束B的路径精确地定位掩模MA(例如，在从掩模库机械获取之后或在扫描期间)。通常，可以借助于形成第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现掩模台MT的移动。类似地，可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WT或“衬底支撑件”的移动。在步进器(与扫描器相对)的情况下，掩模台MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。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。尽管衬底对准标记(如图所示)占据了专用目标部分，但它们可以位于目标部分之间的空间中(这些标记已知为划线对准标记)。类似地，在掩模MA上设置多于一个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。

所描绘的光刻设备可以用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将赋予辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上时，使掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”保持大致静止(即，单次静态曝光)。然后，使衬底台WT或“衬底支撑件”在X和/或Y方向上移位，以便能够曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上时，同步地扫描掩模台MT或“掩模支撑件”和衬底台WT或“衬底支撑件”(即，单次动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台WT或“衬底支撑件”相对于掩模台MT或“掩模支撑件”的速度和方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制单次动态曝光中目标部分(在非扫描方向上)的宽度，而扫描运动的长度确定目标部分(在扫描方向上)的高度。

3.在另一种模式中，在将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，使掩模台MT或“掩模支撑件”保持大致静止，从而保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描衬底台WT或“衬底支撑件”。在这种模式中，通常采用脉冲式辐射源，并且在衬底台WT或“衬底支撑件”的每一次移动之后或者在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要来更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以容易地施加到利用可编程图案形成装置(例如上述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术。

还可以采用对上文所描述的使用模式的组合和/或变形，或者完全不同的使用模式。

根据本发明的光刻设备还包括水平传感器LS。在一实施例中，本发明提供平台和水平传感器的组合，该水平传感器配置成感测物体上的目标部位处的高度水平。在这种组合中，平台可以包括：被配置成保持物体的物体台；和定位装置，该定位装置用于相对于水平传感器位移物体台。在一实施例中，定位装置可以例如包括一个或更多个致动器和/或马达，用于使物体台位移。这种致动器或马达的实例可以包括例如洛伦兹(Lorentz)致动器、磁阻致动器、平面马达、线性马达等。在一实施例中，定位装置可以包括用于物体台的精定位的模块和用于物体台的粗定位的模块。当应用于根据本发明的光刻设备中时，物体台可以例如对应于如图所示的衬底台WT。

在如图所示的实施例中，水平传感器LS设置成远离投影系统PS。在这种布置中，光刻设备可以例如被配置成在曝光一个衬底的同时处理另一个衬底(例如，使用水平传感器LS确定高度图)。在这种布置中，光刻设备可以例如是双平台设备，具有能够被一个或更多个定位器(诸如定位器PW)定位的两个衬底台WT(未示出)。

作为替代实施方式，水平传感器LS还可以设置在投影系统PS的下面或投影系统PS的附近。

图2示意性地描绘了能够被用于确定物体(例如将在光刻设备中被曝光的衬底)的特定部位(也被称为目标部位)处的高度水平的水平传感器200的一般性设置。水平传感器200包括投影系统210，该投影系统210被配置成产生测量束220并且以一入射角度将测量束220投影到物体230上，例如在目标部位230.1处，高度水平(即，Z方向上的位置)将根据目标部位处的测量束而被确定。为了产生并投影测量束220，投影系统210包括光源210.1，用于产生被投影系统210的投影光栅210.2赋予的光束，以产生测量束220。光源210可以例如是宽带光源，例如在200nm-500nm或者600-1050nm的范围内。投影光栅210.2可以例如包括具有例如30μm的节距P的图案。测量束220撞击物体230并且在具有长度L的物体上形成测量斑或者测量区域220.1，其中长度L依赖于测量束220的横截面尺寸L’和测量束入射到物体230上的入射角。为了确定目标部位230.1处的高度水平，水平传感器200进一步包括检测系统260，该检测系统260包括检测光栅260.1、检测器260.2和用于处理检测器260.2的输出信号270的处理单元260.3。利用三角测量技术，可以确定目标部位230.1处的高度水平。所检测的高度通常与检测器260.2所测量的信号强度相关，该信号强度具有依赖于所应用的光栅210.2的节距P和入射角的周期性。

如在图2中示意性地示出的水平传感器200可以例如被应用于确定将在光刻设备中被处理的衬底的所谓高度图。为了有效地覆盖衬底的表面，水平传感器可以被配置成将测量束(诸如束220)的阵列投影到衬底的表面上，由此产生覆盖较大测量范围的测量区域或斑的阵列。

图3示意性地示出具有多个目标部分310的衬底300的俯视图，图案将在目标部分310上被曝光。图3还示意性地示出如用于确定衬底的高度图的水平传感器所产生的测量斑阵列所形成的组合的测量区域320。为了确定整个衬底的高度图，水平传感器和衬底300可以例如沿着蜿蜒路径330相对于彼此移位。衬底和水平传感器的这种相对的移位还可以称为衬底的通过水平传感器进行的扫描。应该注意，或者通过增大组合的测量区域320的宽度W，或者通过应用(例如沿X方向彼此相邻布置的)多个类似水平传感器的阵列，可以甚至进一步增大测量范围。

图4示意性地示出衬底上的两个目标部分310和水平传感器所提供的测量区域或测量斑阵列330(跨过测量范围W)的更详细的俯视图。

测量区域或测量斑330可以例如具有沿Y方向(即，衬底相对于水平传感器移位所沿的方向)的长度L，类似于图2中所示的长度L，斑330的组合的测量区域沿X方向(垂直于Y方向)所跨过的宽度可以等于图2的测量范围320。不是具有沿X方向布置的离散的测量斑330，而是还可以应用连续的测量束(跨过宽度W)。为了产生如图4所示的多个测量斑330，可以应用如图5中所示的投影光栅。如所示的光栅500是用于通过孔的多个组530产生6个测量束的透射光栅，每个测量束由以节距P定位的多个矩形孔530.1形成，导致测量束高度L’，如在图2中也可以看到的。这种投影光栅500的典型例子可以具有以下尺寸：

节距P＝30μm；

测量区域的数量＝30；

每个区域530中的孔的数量＝60；

测量斑的宽度w＝1mm。

使用这种光栅，可以获得跨过大约50mm宽度的测量范围。应该注意，测量束的宽度(即，对应于孔530.1的宽度w)基本上通过投影到物体上而被保持，由此测量束的宽度对应于物体上的测量斑或区域的宽度，而测量束高度L’通过投影被转换成具有长度L的测量区域，如在图2中可以看到的。

使用如上所述的水平传感器，物体(例如衬底)的高度水平可以以这样的分辨率被确定：即，在Y方向的分辨率大致与测量区域或斑的长度成反比，例如如图2或5所示的长度L。以不同的方式表述，如上所述的水平传感器可以对应具有长度L的测量区域产生单个高度值，该单个高度值大致对应于该测量区域上的物体的平均高度。

将希望增大水平传感器的空间分辨率，尤其是更详细地估计衬底边缘附近的衬底的高度图。

图6示出分辨率可能为双倍的情况(即，测量区域的长度可以是一半的情况)下的效果。图6示意性地示出衬底600的包括边缘610的部分的横截面视图。在边缘附近，可以注意到有显著的变形(在Z方向上)。在图6中，实的水平线段620代表所测量的高度水平，高度水平由线段620的垂直位置(在Z方向上)表示，线段620的长度对应于所使用的测量区域的长度。在图6的上部曲线图中，所应用的测量区域长度等于L，而在图6的下部曲线图中，应用测量区域长度等于L/2。如所看到的，通过应用较小的测量区域长度，可以建立更精确的高度轮廓。衬底在边缘610部分附近的变形(如在图6中示意性地示出的)可以称为“边缘滚降(edge roll off)”。这个现象可能是由于例如晶片中的原生翘曲所引起的晶片卷翘导致的。通常地，衬底安装在衬底台上，衬底台设置有一个或更多个夹具(例如真空夹具或静电夹具)以保持衬底。衬底台的支撑表面(即，衬底安装于其上的表面)通常包括衬底安装于其上的多个突起。超过这些支撑突起中的最末尾，晶片被较小地限制、从而假定晶片的原生翘曲形状，这可能会导致图6中所示的变形。

由于使用如图6中所示的测量区域长度L而进行的高度水平测量的受限的分辨率，在所确定的高度图与衬底的实际高度之间具有比较大的偏差，尤其在衬底的边缘附近。由于高度图用在曝光过程中、以确保衬底定位在投影系统(例如，如图1中所示的投影系统PS)的焦平面中或焦平面附近，因此不精确的高度图可能对曝光期间在衬底上的聚焦造成不利影响。

参考图2，可以观察到，通过改变测量束高度L’能够容易地改变测量区域长度L。然而，发明人已经观察到，仅减小测量区域长度L(例如通过减小测量束高度L’)可能不利地影响测量精度。通过减小测量区域长度L或者斑长度，被检测器所接收的辐射的量被减少，导致较差的信噪比。结果，实践中通过仅减小测量区域长度L不能够获得，在减小测量区域长度L时人们所期望的分辨率的理论增益。因此，本发明提供一种增大水平传感器的分辨率、同时基本上维持测量精度的替代方式。

为了参考的目的，图7更详细地描绘了如应用在现有技术中已知的水平传感器中的测量原理。图7示意性地示出通过投影光栅710传送来自光源704的光束702而产生的测量束720，该测量束720被投影到物体(例如衬底)的表面730上，由此形成具有测量区域长度L的测量区域或斑，测量束720被从表面朝向检测器系统740反射。检测器系统740包括检测器光栅760，该检测器光栅760接收被反射的测量束并且使被反射的测量束改变方向至检测器对770.1、770.2(例如CCD阵列、光电二极管等)。被改变方向的束720.1和720.2分别在检测器对770.1、770.2的光敏区域770.3、770.4上被接收。检测器对770.1、770.2配置成输出代表从被反射的测量束720的被改变方向的束720.1、720.2接收的辐射的输出信号790，并且将这些输出信号790提供至处理单元780，该处理单元780被配置成基于所接收的输出信号790确定测量位置(即，被测量束720覆盖的具有长度L的区域)处的衬底的高度水平。

图8至10示意性地描绘了能够被应用于根据本发明的平台和水平传感器的组合中的水平传感器的实施例，这些图图示出应用于本发明中的测量原理，所述测量原理能够以提高的分辨率确定物体的高度水平。图8至图10示意性地示出水平传感器相对于物体(尤其相对于物体上的目标部位T)的三个不同位置。在本发明的含义内，目标部位用于代表高度水平将被确定的对象上的位置或区域。如可以看到的，当比较图8至图10，目标部位T被曝光至测量束820的不同部分。这可能例如在水平传感器相对于物体移位期间发生，例如当物体经历Y方向上的相对于水平传感器的扫描移动时。尤其地，在图8中，目标部位T曝光于测量束820的第一部分P1；在图9中，目标部位T曝光于测量束820的第二部分P2；在图10中，目标部位T曝光于测量束820的第三部分P1。如在图8至图10中所示的水平传感器的实施例包括被配置用于产生测量束820并将测量束820投影到物体的表面830上的投影系统，由此产生具有沿Y方向的测量区域长度L的测量区域。在如所示的实施例中，通过用投影光栅810传送来自光源804的光束802而产生测量束820，该测量束820被投影到物体(例如衬底)的表面830上，因此形成具有例如与图7中所应用的长度L类似的测量区域长度L的测量区域或斑。如在图8至图10中所示的水平传感器的实施例还包括检测器系统850。根据本发明，检测器系统850被配置用于在测量束820被反射离开测量区域内的不同子区域之后接受测量束820的不同部分，不同子区域沿Y方向布置，并且被配置用于提供代表所接收的不同部分的输出信号。在所示的实施例中，检测器系统850包括检测光栅860，该检测光栅860接收被反射的测量束并且以与图7的光栅760的方式类似的方式使被反射的测量束改变方向，即，被反射的测量束被转换成两个分离的束，被改变方向的束被水平传感器的多个检测器接收。在所示的实施例中，水平传感器的检测器系统850包括多个检测器，从而多个检测器中的每个检测器被配置用于接收测量束820的各个不同的部分，测量束的各个不同的部分从测量区域的各个不同的子区域被反射。然而，应该注意，如下面将详细解释的，也可以应用诸如CCD或CMOS检测器等单个检测器。在如所示的实施例中，测量束820的部分P1形成物体上的第一测量子区域，第一测量子区域具有在Y方向上的长度L1；测量束820的部分P2形成物体上的第二测量子区域，第二测量子区域具有在Y方向上的长度L2；测量束820的部分P3形成物体上的第三测量子区域，第三测量子区域具有在Y方向上的长度L3。如能够看到的，测量区域的不同子区域沿Y方向彼此相邻地布置，一起形成具有长度L的总测量区域。在一实施例中，子区域的长度被使得相等。

在如所示的实施例中，检测器系统850包括三个检测器852、854和856，每个检测器被配置用于接收测量束820的不同部分。在如所示的实施例中，检测器852、854和856中的每个检测器包括用于检测测量束的不同部分的被改变方向的部分的检测器对。尤其地，如在图8至图10中所示，检测器852包括检测器对852.1、852.2，该检测器对被配置用于检测源自测量束的部分P1(即，从第一测量子区域被反射的)的被改变方向的束P11和P12；检测器854包括检测器对854.1、854.2，该检测器对被配置用于检测源自测量束的部分P2(即，从第二测量子区域被反射的)的被改变方向的束P21和P22；检测器856包括检测器对856.1、856.2，该检测器对被配置用于检测源自测量束的部分P3(即，从第三测量子区域被反射的)的被改变方向的束P31和P32。以不同的方式表述，每个检测器或检测器对与测量区域的特定子区域相关。

根据本发明的水平传感器还包括信号处理系统890，用于处理来自多个检测器的输出信号。在所示的实施例中，信号处理系统890被配置用于接收检测器对852.1、852.2、854.1、854.2、856.1和856.2的输出信号，并且处理这些输出信号、以便确定物体上的目标部位T的高度水平。为了确定高度水平，信号处理系统被配置用于在与检测器中的相应一个相关的子区域同目标部位T对准时或者在目标部位T在相应子区域中时从多个检测器中的每一个检测器连续地获取表示测量束的所接收的部分的输出信号。参考图8至图10，因此信号处理系统890被配置用于：

1.当目标部位T与第一测量子区域对准或者在第一测量子区域内时(图8)连续地接收来自检测器对852.1、852.2的输出信号；

2.当目标部位T与第二测量子区域对准或者在第二测量子区域内时(图9)连续地接收来自检测器对854.1、854.2的输出信号；

3.当目标部位T与第三测量子区域对准或者在第三测量子区域内时(图10)连续地接收来自检测器对856.1、856.2的输出信号。

这样，通过沿Y方向相对于水平传感器移位物体(如所示例如利用包括用于保持物体的物体台和用于移位物体台的定位装置的平台)，目标部位T被所有子区域连续地“看到”，其中所有子区域沿相同的Y方向彼此相邻或紧邻设置。

使用这些信号，信号处理系统890可以确定目标部位T处的高度水平。如本领域普通技术人员将了解的，来自检测器对852.1、852.2的、如在目标部位T与第一测量子区域(图8)对准时所接收的输出信号已经提供充分的信息、以获得对应目标部位T的高度水平的值。然而，该高度水平值可能遭受差的信噪比，因为它是基于比较小的测量区域，即具有长度L1的区域，比测量束820所覆盖的整个测量区域(即，具有测量区域长度L的测量区域)小三倍。然而，根据本发明的水平传感器能够执行多次目标部位的高度测量；在所示的实施例中，目标部位T的高度测量实际上可以使用测量束820的三个不同的部分P1、P2和P3而被重复三次。通过这样做，相较于使用应用比较小的测量区域的水平传感器而进行的单个高度测量，目标部位T的高度水平可以更精确地被确定。

为了确定目标部位的高度水平，使用水平传感器的多个检测器的输出信号，存在多种选择方案。

在图11中，示意性地示出能够应用于根据本发明的水平传感器中的信号处理系统890。如在本发明中所应用的信号处理系统890可以例如包括处理器890.1、微处理器、计算机等，用于处理诸如所接收的输出信号等数据。在一实施例中，信号处理系统还可以包括存储器890.2或存储单元，用于存储诸如所接收的输出信号等数据。在如所示的实施例中，信号处理系统890包括：输入终端890.3，用于从检测器系统(例如从水平传感器的检测器系统的一个或更多个检测器)接收输出信号900；和输出终端890.4，用于输出表示目标部位T的高度水平的信号910。

在一实施例中，信号处理系统被配置成从检测器系统接收输出信号、组合输出信号以及根据组合的输出信号确定目标部位的高度水平。在该实施例中，信号处理系统890可以被配置成在输出信号被接收时将输出信号存储在存储器890.2中，并且当与目标部位相关的所有输出信号被接收时，组合输出信号以确定目标部位T的高度水平。参考如图8至图10所示的检测器布置，信号处理系统890可以例如被配置用于组合检测器852.1、854.1和856.1的输出信号，例如将这些信号相加，并且被配置用于组合检测器852.2、854.2和856.2的输出信号，例如将这些信号相加，并且使用两种组合的信号确定目标部位的高度水平。替代地，信号处理系统890可以被配置用于基于多个输出信号确定目标部位T的各自的多个高度水平，输出信号在多个不同子区域与目标部位T对准时被获得，信号处理系统890还可以被配置用于通过组合多个高度水平来确定目标部位的高度水平。

作为组合输出信号或各自的多个高度水平的例子，确定输出信号或高度水平的平均值可能被涉及。根据本发明的水平传感器使得能够使用测量束的多个子束确定相同目标部位的多个高度测量值。这些高度测量值可以例如被平均、以获得高度水平的更精确的值。

在如图8至图10中所示的实施例中，所施加的测量束820可以例如通过图5中所示的光栅产生，在物体上提供大致连续延伸长度L的测量区域。

然而，作为替代方案，测量束还可以包括空间上分离的多个离散子束。图12示意性地示出这种测量束的横截面视图。图12示意性地示出投影系统1010，该投影系统1010被配置用于产生包括第一子束1020.1和第二子束的测量束1020并且投影该测量束1020，每个子束提供各自的测量子区域(其长度L4<测量束1020的测量区域长度L)。在一实施例中，不同子束可以通过投影系统1010的不同光源产生。在一实施例中，提供不同子束的不同光源可以例如具有不同的特性，例如关于所施加的频率或频率成分或偏振状态。为了产生不同的子束，投影系统1010可以包括不同的光栅，以将来自不同光源的光束转换成测量子束。这些不同光栅可以例如具有不同的特性，例如不同的节距。

替代地，子束1020.1和1020.2可以例如通过单个光栅产生，例如如图13中示意性示出的光栅。图13示意性地示出用于产生两个子束的光栅1300。光栅1300的上部包括以节距P布置的6组孔，并且可以被配置用于在被光束通过时产生子束1020.1。类似地，光栅1300的下部包括6组孔，并且可以被配置用于在被光束通过时产生子束1020.2。图13还指示孔的宽度w和测量区域的长度L’，如由投影光栅1300提供的并且也示出在图12中。

虽然如图5和13所示的投影光栅500和1030是透射光栅，但是值得一提的是，可以利用反射或衍射光栅产生相同或类似的测量束或子束。

在本发明的实施例中，如在水平传感器的检测器系统中所应用的多个检测器可以是离散的检测器，诸如光电二极管、CCD传感器或CMOS传感器等。参考图8至图10，检测器对852、854和856中的检测器可以例如是光电二极管、CCD传感器或CMOS传感器，被配置用于接收所施加的测量束(例如测量束820或1020)的特定的被改变方向的部分(P11至P32)。

作为替代方案，检测器系统可以包括CCD或CMOS传感器，这样的传感器包括可以被读出的光敏像素的二维阵列。在该实施例中，多个检测器可以由二维阵列的多个部分组成，每一部分被配置和布置成接收所施加的测量束的特定的被改变方向的部分。

图14示意性地示出包括光敏像素1410的二维阵列的CCD或CMOS传感器1400。在阵列上被虚廓线1410和1420示意性指示的是完整的测量束820的被改变方向的束将要投影于其上的区域。这样，参考图8至图10，区域1410可以是传感器的、被改变方向的束P11、P21和P31被投影于其上的光敏区域；区域1420可以是传感器的、被改变方向的束P12、P22和P32被投影于其上的光敏区域。参考图7，在传感器1400将被应用于那种布置中的情况下，区域1400可以是传感器的、被改变方向的束720.1投影于其上的光敏区域；区域1420可以是传感器的、被改变方向的束720.2投影于其上的光敏区域。关于图8至图10或者图7中示出的测量原理的示意性介绍，可以指出：形成检测器对的检测器不需要以一角度被定位，而是可以处于一平面内，例如由两维阵列(诸如图14中所示的阵列)形成。附加的光学部件可以定位在检测光栅与多个检测器之间，以实现这一方案。替代地，或者附加地，诸如束P11、P21、P31、P12、P31和P32等被改变方向的束还可以以一斜角被检测器接收，即，它们不需要如图8至图10所示以直角碰撞检测器。图14还示意性示出区域1410.1、1410.2、1410.3、1410.4、1410.5和1410.6，如图8至图10中所示的各个被改变方向的束P11、P12、P21、P22、P22和P32能够分别投影到这些区域上。这样，为了使用传感器1400实施如图8至图10所图示出的测量顺序，如图8中所示在目标区域T与具有长度L1的测量子区域对准时能够读出区域1410.1和1410.2；接着，如图9中所示当目标区域T与具有长度L2的测量子区域对准时能够读出区域1410.3和1410.4；这之后，如图10中所示当目标区域T与具有长度L3的测量子区域对准时能够读出区域1410.5和1410.6。在这个过程期间，从不同传感器区域输出的信号能够例如被存储在水平传感器的信号处理系统的存储器单元中，例如存储在如图11中所示的信号处理系统890的存储器890.2中。对本领域普通技术人员来说显而易见的是，在如参考图14所描述的、使用CCD阵列或CMOS传感器等的情况下，不需要预先决定检测器的数量，每一个对应所应用的传感器1400的不同光敏部分。或者，以不同的方式表述，将测量束细分成不同子束的细分方式不需要是固定的，而是通过仅仅重新组织传感器上不同位置处所接收的信号的使用方式就可以实现。结果，甚至可以对应衬底的特定区域、如传统传感器一般操作根据本发明实施例的水平传感器，从而以与具有长度L的测量区域相关的分辨率确定高度水平，并且对应其他区域(例如衬底的边缘附近)以更高的分辨率操作水平传感器。应该注意的是，在如图14所描述的实施例中，子区域的数量可以容易地被调整，范围从2至例如10(当需要时)。在一实施例中，低分辨率与高分辨率之间的切换过程不需要预先确定。而是，当在衬底的扫描操作期间在连续目标位置之间观察到相当大的高度水平差时，可以在所谓的“运行中”调整输出信号的处理(如以上所述)，以便以较高的分辨率操作。

根据本发明的平台和水平传感器的组合可以有利地应用于根据本发明的光刻设备中，以确定将被暴露至图案的衬底的高度图。

虽然在本文中可以对光刻设备在IC制造中的使用做出具体参考，但应该理解的是，本文所描述的光刻设备可以具有其他应用，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(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将会认识到，在这些可替代的应用情形中，本文使用的任何术语“晶片”或“管芯”都可以被认为是分别与更加上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。此处所指的衬底可以是在曝光之前或之后被处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层施加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/或检查工具中。在可应用的情况下，可以将本文所公开的内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如为了产生多层IC，使得本文中使用的术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

尽管上文可以对在光学光刻术的上下文中对本发明的实施例的使用做出了具体参考，但应该理解的是，本发明可以用于其他应用(例如压印光刻术)中，并且在上下文允许的情况下不限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的形貌限定产生于衬底上的图案。可以将图案形成装置的形貌印制到被提供至衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。

本文所使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有等于或约为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5nm至20nm范围内的波长)以及粒子束(例如离子束或电子束)。

术语“透镜”在上下文允许时可以表示各种类型的光学部件中的任一个或组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。

虽然以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该理解，本发明可以以与上述不同的方式实施。例如，本发明可以采用计算机程序的形式，该计算机程序包含描述上文所公开的方法的一个或更多个机器可读指令的序列，或者存储有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)。

以上的描述意图是说明性的，而不是限制性的。因此，对本领域的技术人员而言清楚的是，在不背离下面阐述的权利要求书的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。

Claims (12)

1.一种平台和水平传感器的组合，配置成感测物体上的目标部位处的高度水平，所述平台包括：

-配置成保持所述物体的物体台；和

-定位装置，所述定位装置用于沿第一方向相对于所述水平传感器移位所述物体台；

所述水平传感器包括：

-投影系统，所述投影系统配置成将测量束投影到所述物体的测量区域上，所述测量区域具有沿所述第一方向的测量区域长度；

-检测器系统，所述检测器系统配置成在所述测量束的不同部分被所述测量区域内的不同子区域反射离开之后接收所述测量束的不同部分，所述不同子区域沿所述第一方向布置，并且所述检测器系统配置成提供代表所接收的不同部分的输出信号，所述测量束的不同部分是分别对应于所述不同子区域的不同的束；

-信号处理系统，所述信号处理系统被配置成处理来自所述检测器系统的输出信号，其中所述信号处理系统配置成在所述平台使所述物体沿第一方向移位期间：

-对于所述不同子区域中的每一个子区域，在所述目标部位在所述子区域中时，连续地获取代表所述测量束的所接收的部分的输出信号；和

-基于所述输出信号的组合确定所述目标部位的高度水平，其中

所述信号处理系统配置成：

-基于所述输出信号确定各个不同子区域的多个高度水平；和

-通过组合所述多个高度水平确定所述目标部位的高度水平。

2.根据权利要求1所述的组合，其中所述检测器系统包括：

-多个检测器，所述多个检测器中的每个检测器配置成分别接收所述测量束的所述不同部分中的一不同部分。

3.根据权利要求1所述的组合，其中所述信号处理系统配置成确定所述目标部位的高度水平为所述多个高度水平的平均值。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合，其中所述子区域是不重叠的。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的组合，其中所述投影系统包括光源和投影光栅，所述投影光栅配置成将来自所述光源的光束转换成测量束。

6.根据权利要求5所述的组合，其中所述投影光栅是透射光栅或反射光栅。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的组合，其中所述测量区域长度是子区域长度的N倍，N是大于1的自然数。

8.根据权利要求2所述的组合，其中所述检测器系统包括检测光栅，所述检测光栅接收从所述测量区域反射离开的所述测量束的所述不同部分。

9.根据权利要求8所述的组合，其中每个检测器包括检测器对，所述检测光栅配置成将被反射的测量束的所接收的部分转换成被所述检测器对捕获的一对束。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的组合，其中所述检测器系统包括二维光敏阵列，所述二维光敏阵列在所述测量束的所述不同部分被反射离开所述测量区域内的不同子区域之后接收所述测量束的所述不同部分。

11.一种光刻设备，包括：

照射系统，所述照射系统配置成调节辐射束；

支撑件，所述支撑件构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面中将图案赋予辐射束、以形成图案化的辐射束；

投影系统，所述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

根据权利要求1-10中任一项所述的组合，由此所述物体台配置成保持所述衬底，所述水平传感器配置成感测所述衬底上的目标部位处的高度水平。

12.一种器件制造方法，包括：将图案化的辐射束投影到衬底上，其中在投影图案化的辐射束的步骤之前，是使用根据权利要求1至10中任一项所述的组合确定所述衬底的高度图的步骤。

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