CN110914764A - 获得具有对准标记的衬底的高度图的方法、衬底对准测量设备和光刻设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于获得具有对准标记的衬底的高度图的方法，所述方法包括以下步骤：确定所述衬底的一个或更多个部位或区域的高度，和基于所述衬底的所述一个或更多个部位或区域的所确定的高度和所述衬底的形状模型来确定所述衬底的高度图。

Description

获得具有对准标记的衬底的高度图的方法、衬底对准测量设 备和光刻设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年7月14日提交的欧洲申请17181378.5和2017年11月29日提交的欧洲申请17204344.0的优先权，这些申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及一种获得具有对准标记的衬底的高度图的方法、一种衬底对准测量设备和一种光刻设备。

背景技术

光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底(通常是在衬底的目标部分)上的机器。光刻设备可以例如用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成要在IC的单层上形成的电路图案。可以将该图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或几个管芯)上。典型地，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转印。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。已知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)扫描图案，同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描衬底来辐射每个目标部分。也有可能通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转印到衬底上。

在光刻设备的实施例中，针对每个目标部分调适衬底的位置(特别地，竖直位置和/或高度)，以改良光刻处理中的聚焦性能。衬底的这种定位是基于通过用水平传感器多次扫描衬底获得的衬底的高度图而进行。

在光刻设备的已知实施例中，使用光刻设备内设置有两个站的结构。在衬底的处理期间，在第一站和第二站中连续处理衬底。

在第一站中，通过水平传感器对衬底执行多次扫描。多次扫描提供表示衬底的高度和/或高度轮廓的高度图。该高度图可以是衬底的上表面的高度和/或高度轮廓的任何表示。另外，在第一站中，通过对准传感器测量设置在衬底上的对准标记，以确定衬底在衬底支撑件上的位置(通常是在衬底支撑件的平面中的位置)。

在第二站中，进行实际的光刻过程。由于在第一站中的对准标记的测量结果，所以能够通过第一对准传感器控制衬底相对于图案形成装置的对准，并且由此能够控制光刻设备的重叠性能。此外，为了改良聚焦性能，针对图案化的辐射束所投影至的衬底的每个目标部分调适衬底的位置(特别是竖直和/或倾斜位置)。

已经证明，在两个连续的站中对衬底的这种连续的处理在关于光刻设备的聚焦和重叠性能方面提供了非常好的结果。

为了优化光刻设备的生产，所述光刻设备可以包括两个衬底支撑件，使得可以在第一站和第二站中同时执行衬底的处理。

这种已知方法的缺点在于，通过水平传感器对衬底的高度图进行的测量需要对完整的衬底表面进行多次扫描，这可能需要相对较长的时间。这些耗时的扫描可能会对光刻设备的生产性能产生限制影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种耗时较少地获得衬底的高度图的方法。本发明的另一目的是提供方法和能够有利地使用所述方法的设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于获得具有对准标记的衬底的高度图的方法，所述方法包括以下步骤：

确定所述衬底的一个或更多个部位或区域的高度；以及

基于所述衬底的所述一个或更多个部位或区域的所确定的高度和所述衬底的形状模型来确定所述衬底的高度图。

在实施例中，确定所述衬底的所述一个或更多个部位或区域的高度包括：在所述衬底的不同倾斜和/或偏移位置处测量一个或更多个对准标记的位置；和基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置来确定所述一个或更多个对准标记的高度。在另一实施例中，确定一个或更多个对准标记的高度包括：确定衬底的不同的倾斜和/或偏移位置之间的一个或更多个对准标记的所测量的位置的差；和基于一个或更多个对准标记的所测量的位置的差来计算一个或更多个对准标记的高度。在实施例中，基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置的差计算所述一个或更多个对准标记的高度是基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置的差与所述一个或更多个对准标记的所述高度之间的校准。在实施例中，所述方法还包括校准所述一个或更多个对准标记的所测量的位置的差与所述一个或更多个对准标记的相关联的高度之间的关系的步骤。

在实施例中，基于由水平传感器获得的所述衬底的单次扫描高度图和/或基于所述衬底的低分辨率高度图来确定所述衬底的形状模型。

在实施例中，基于由衬底平台位置测量系统获得的高度测量结果来确定所述衬底的形状模型。

在实施例中，衬底的形状模型包括N个变量，一个或更多个对准标记是N个或更多个对准标记，并且其中，N＞1。

在实施例中，确定所述衬底的一个或更多个部位或区域的高度包括利用水平传感器测量所述衬底的一部分的一个或更多个部位或区域的高度。

在实施例中，所述衬底的所述形状模型包括所述衬底的一部分的所述一个或更多个区域的所测量的高度的高阶拟合外推。在另一实施例中，所述衬底的所述形状模型包括结合边缘滚降轮廓/或平均场内图案的所述衬底的一部分的所述一个或更多个区域的所测量的高度的高阶拟合外推。

在实施例中，提供了一种用于测量衬底上的多个对准标记的位置的方法，包括以下步骤：在第一站中，使用根据本发明的第一方面所述的方法获得具有对准标记的衬底的高度图；和包括在第二站中基于所述高度图调适所述衬底的高度和/或倾斜位置。在实施例中，执行基于所述高度图调适所述衬底的高度和/或倾斜位置，以改良测量各个对准标记的位置的聚焦平面。在实施例中，所述方法还包括在所述第二站中确定多个对准标记的位置和针对每个对准标记调适所述衬底的高度和/或倾斜位置的步骤。在实施例中，所述一个或更多个对准标记是X对准标记，其中，所述多个对准标记是Y对准标记，并且其中，Y＞X。

在另外的实施例中，提供了一种用于将图案化的辐射束投影在衬底的多个目标部分上的方法，包括以下步骤：在第一站中，根据本发明的第一方面所述的方法获得具有对准标记的衬底的高度图；和在第二站中，连续地将图案化的辐射束投影到所述衬底的多个目标部分上，包括基于所述高度图针对每个目标部分调适所述衬底的高度和/或倾斜位置。在实施例中，执行基于所述高度图调适所述衬底的高度和/或倾斜位置，以改良各个目标部分上的图案化的辐射束的聚焦平面。

根据本发明的第二方面，提供了一种对准测量设备，用于测量衬底上的多个对准标记的位置，包括：

第一站，包括第一对准传感器系统，所述第一对准传感器系统用于在所述衬底的不同倾斜和/或偏移位置测量一个或更多个对准标记的位置；以及

处理单元，用于基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置来确定所述一个或更多个对准标记的高度，和基于所述一个或更多个对准标记的所确定的高度和所述衬底的形状模型来确定所述衬底的高度图。

在实施例中，所述对准测量设备还包括第二站，所述第二站包括第二对准传感器系统，所述第二对准传感器系统用于测量所述多个对准标记中的至少一个对准标记的位置。在实施例中，执行基于所述高度图调适所述衬底的高度和/或倾斜位置，以改良由第二对准传感器系统测量各个对准标记的位置的聚焦平面。

根据本发明的第三方面，提供了一种光刻设备，包括：

第一站，包括对准传感器系统，用于在所述衬底的不同倾斜和/或偏移位置测量一个或更多个对准标记的位置；

处理单元，用于基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置确定所述一个或更多个对准标记的高度，和基于所述一个或更多个对准标记的所确定的高度和所述衬底的形状模型来确定所述衬底的高度图；以及

第二站，包括投影系统，所述投影系统用于连续地将图案化的辐射束投影到所述衬底的多个目标部分上，其中，所述光刻设备被布置成在所述第二站中基于由所述处理单元提供的所述高度图针对每个目标部分调适所述衬底的高度和/或倾斜位置。

根据本发明的第四方面，提供了一种光刻系统，包括：

根据本发明的第二方面的对准测量设备；以及

光刻设备，包括投影系统，所述投影系统用于连续地将图案化的辐射束投影到所述衬底的多个目标部分上，其中，所述光刻设备被布置成在第二站中基于由所述处理单元提供的所述高度图针对每个目标部分调适所述衬底的高度和/或倾斜位置。

附图说明

现在将参考所附示意性附图仅通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中对应的附图标记指示对应的部件，且在附图中：

-图1描绘了其中可以提供本发明的实施例的光刻设备；

-图2示意性示出了根据本发明的实施例的光刻设备；

-图3示意性示出了根据本发明的实施例的对准测量设备；和

-图4示出了衬底W上的水平传感器的两个扫描行程的俯视图。

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。所述设备包括照射系统IL、支撑结构MT、衬底台WT和投影系统PS。

所述照射系统IL配置成调节辐射束B。所述支撑结构(例如掩模台)MT配置成支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置成根据某些参数准确地定位图案形成装置的第一定位器PM相连。衬底台(例如，晶片台)WT构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置成根据某些参数准确地定位衬底的第二定位器PW相连。投影系统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IL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，用以引导、成形、或控制辐射。

本文使用的术语“辐射束”包含全部类型的电磁辐射，所述电磁辐射包括紫外(UV)辐射(例如具有或约为365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm的范围内的波长)以及诸如离子束或电子束的粒子束。

支撑结构MT支撑(即承载)图案形成装置MA的重量。所述支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计以及诸如例如图案形成装置MA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MA。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保持图案形成装置MA。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运动的。所述支撑结构MT可以确保图案形成装置MA例如相对于投影系统PS位于所期望的位置上。

本文使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释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W的目标部分C上产生图案的任何装置。应注意，赋予辐射束的图案可以不完全地对应于衬底W的目标部分C中的所期望的图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，被赋予至辐射束的图案将对应于在目标部分C中产生的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。

图案形成装置MA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单独地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束B。被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B。

本文使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为包括任何类型的投影系统，该投影系统包括折射光学系统、反射光学系统、反射折射光学系统、磁性光学系统、电磁光学系统和静电光学系统或其任意组合，例如对于所使用的曝光辐射或者对于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素所适合的。

如此处所描绘的，所述设备属于透射型(例如，采用透射式掩模)。可替代地，所述设备可以属于反射型(例如，采用如上文所提及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一个或两个(双平台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)WT的类型。在这种“多平台”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。除了一个或更多个衬底台WT之外，光刻设备可以具有测量平台，所述测量平台被布置成：当衬底台WT远离投影系统PS下方的位置时处于所述位置处。代替支撑衬底W，所述测量平台可以设置有测量光刻设备的属性的传感器。例如，投影系统可以将图像投影到测量平台上的传感器上，以确定图像品质。另外或替代地，一个或更多个额外的台可以是与光刻设备分离的对准或量测设备的部分，其中所述台用于执行预备步骤，诸如衬底的对准和/或确定衬底表面的高度图。可选地，输送或转移系统或设备可以被配置成在不同的台之间转移衬底。

光刻设备也可以是这样一种类型：其中衬底W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，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如图案形成装置MA和投影系统PS之间的空间。本领域中公知的是，浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。本文使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底W的结构必须浸没在液体中，相反，“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于投影系统PS和衬底W之间。

参照图1，照射系统IL接收来自辐射源SO的辐射束B。例如，当辐射源SO为准分子激光器时，辐射源SO和光刻设备可以是分离的实体。在这种情况下，不认为所述源构成光刻设备的一部分，且辐射束B被借助于包括(例如)适合的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD从辐射源SO传递至照射系统IL。在其他情况下，例如当辐射源SO为汞灯时，辐射源SO可以是所述光刻设备的组成部分。辐射源SO和照射器IL以及需要时设置的束传递系统BD可以一起被称为辐射系统。

照射系统IL可以包括用于调整辐射束B的角强度分布的调整器AD。通常，可以调整照射系统的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。此外，照射系统IL可以包括各种其它部件，诸如，积分器IN和聚光器CO。照射系统IL可以用于调节所述辐射束B，以在其横截面中具有所期望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MT上的所述图案形成装置MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。在已横穿图案形成装置MA的情况下，辐射束B传递通过投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库进行机械获取之后，或在扫描期间，可以将第一定位器PM和另一个位置传感器(图1中未明确描绘出)用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置MA。通常，可以借助于构成所述第一定位器PM的一部分的长行程模块和短行程模块来实现支撑结构MT的运动。长行程模块可以在大的运动范围上提供短行程模块的粗定位。短行程模块可以在小的运动范围上提供支撑结构MT相对于长行程模块的精定位。类似地，可以使用构成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的运动。长行程模块可以在大的运动范围上提供短行程模块的粗定位。短行程模块可以在小的运动范围上提供衬底台WT相对于长行程模块的精定位。在步进器的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以通过使用掩模对准标记Ml、M2和衬底对准标记Pl、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记P1、P2占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分C之间的空间(这些公知为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，掩模对准标记M1、M2可以位于所述管芯之间。

所描绘出的设备可以用于下列模式中的至少一种：

在第一模式(所谓的步进模式)中，在将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束B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，使得可以对不同的目标部分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被成像的目标部分C的尺寸。

在第二模式(所谓的扫描模式)中，在对支撑结构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相对于支撑结构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性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度决定了目标部分的高度(沿扫描方向)。

在第三模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行运动或扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次运动之后、或在扫描期间的相继辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可以容易地应用于利用可编程图案形成装置(诸如，上文所提及类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。

也可采用完全不同的使用模式或上文所描述的使用模式的组合和/或变形。

图2示出了具有第一衬底台WT1和第二衬底台WT2的光刻设备的一部分。第一衬底台WT1和第二衬底台WT2的每个都被配置为在光刻设备中在处理衬底W期间支撑衬底W。设置第一定位系统POS1以将第一衬底台WT1定位在期望的位置，并且设置第二定位系统POS2以将第二衬底台WT2定位在期望的位置。第一定位系统POS1和第二定位系统POS2被支撑在基部框架BF上。

第一定位系统POS1和第二定位系统POS2包括致动器系统和位置测量系统，以六个自由度定位衬底W。

光刻设备还包括量测(metro)框架MF，该量测框架MF由振动隔离支撑件VIS被支撑在基部框架BF上。

光刻设备包括用于处理衬底W的第一站ST1和第二站ST2。第一衬底台WT1和第二衬底台WT2可在第一站ST1和第二站ST2之间运动，使得可以在第一站ST1和第二站ST2中依次处理被支撑在第一衬底台WT1和第二衬底台WT2中的一个上的衬底W。因此，不需要在第一衬底台WT1和第二衬底台WT2之间转移衬底W，以在第一站ST1中和随后在第二站ST2中处理衬底W。

可以设置衬底处理器(未示出)以在第一衬底台WT1和/或第二衬底台WT2上布置衬底W，和/或从第一衬底台WT1和/或第二衬底台WT2取走衬底W。

在第一站中，设置了水平传感器LS和对准传感器AS。第二站包括投影系统PS，以将图案化的辐射束投影在被支撑在第二衬底台WT2上的衬底W的目标部分C上。光刻设备可以还包括辐射源、照射系统和图案形成装置(图2中未示出)，以将图案化的辐射束提供给投影系统PS。

水平传感器LS布置成确定布置在第一站ST1中的衬底W的高度图。衬底W的高度图(特别是衬底W的上表面的高度图)是为衬底表面的每个部位提供衬底W的高度的图。由于衬底台上支撑的衬底W的主平面典型地在水平面中延伸，所以衬底W的上表面的高度图表示针对衬底W的每个部位的衬底W的上表面的竖直高度。

水平传感器LS使用具有可见或紫外线辐射的水平传感器束。可以针对完整的衬底W收集确定的衬底的高度图，以提供衬底W的高度图。该高度图可以是表示完整衬底的表面的二维高度轮廓的任何数据集。为了获得具有足够分辨率的合适的高度图以在图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上期间使用，需要在衬底W的完整表面上水平传感器的多次扫描。因此，这些多次扫描需要相对较长的时间，并且因此可能会限制光刻设备的生产性能。

如图1所示，设置对准传感器AS并将其配置为测量设置在衬底W上的对准标记P1、P2。通过测量对准标记P1、P2的位置，可以正确地对准衬底W与图案形成装置MA。

设置处理单元PU并将其配置为接收水平传感器LS和/或对准传感器的传感器信号，以基于这些传感器信号提供高度图和对准标记P1、P2的位置。处理单元PU还可以被布置为控制第一定位系统POS1和第二定位系统POS2。

本发明的方法提供了确定衬底W的高度图的替代实施例。代替使用水平传感器LS对衬底W的表面进行多次扫描，而是将光刻设备布置为在衬底W的不同的倾斜和/或偏移位置处测量一个或更多个对准标记P1、P2的位置。

衬底W的方向可以相对于两个垂直的水平轴倾斜。在不同的倾斜位置中，衬底W相对于两个水平垂直轴中的至少一个的方向是不同的。衬底W的偏移是衬底W相对于相应的对准传感器AS的平移，所述对准传感器AS用于在衬底W的不同方向上测量对准标记P1、P2的位置。对准标记可以包括适于通过对准传感器AS检测其位置的任何特征，诸如例如位于产品管芯之间的划线区域中的周期性图案、产品特征、DBO(基于衍射的重叠标记)等。

由于衬底W的位置的倾斜和/或偏移的变化，对准标记P1、P2的所测量的位置将发生移动。由于衬底W的位置的倾斜或偏移的变化而引起的这种移动可以被校准。结果，可以基于对准标记P1、P2的所测量的位置的移动来确定衬底W在对准标记P1、P2处的高度。

换句话说，确定一个或更多个对准标记的高度包括确定衬底的不同的倾斜和/或偏移位置之间的一个或更多个对准标记的所测量的位置的差，以及基于一个或更多个对准标记的所测量的位置的差来计算一个或更多个对准标记的高度。可以较早地校准一个或更多个对准标记的所测量的位置的差与一个或更多个对准标记的相关联的高度之间的关系。然后，可以使用被校准的关系，以基于一个或更多个对准标记的所测量的位置的差来计算一个或更多个对准标记的高度。

一个或更多个对准标记P1、P2的所确定的高度可以与衬底W的形状模型结合使用，以确定完整衬底W的高度图。衬底W的形状模型例如可以基于利用第一站ST1的水平传感器LS获得的衬底W的单个扫描高度图而被确定。

由处理单元PU提供的衬底W的所得到的高度图可以在第二站ST2中使用，以相对于图案形成装置MA和/或投影系统PS调适衬底W的高度和/或倾斜位置，从而改良图案化的辐射束在衬底W的相应的目标部分上的聚焦平面。在实施例中，水平或高度传感器被布置为在将图案化的辐射束投影到目标部分C之前在所述目标部分C的第二站ST2中测量衬底W的高度。将在第一站ST1中所测量的高度与第二站ST2中水平传感器的高度测量结果相结合，从而改良高度测量结果和高度图的准确度，并因此在将图案化图像投影到目标部分C上期间改良聚焦设定。

应当指出，将由一个或更多个对准标记P1、P2的确定的高度与通过水平传感器LS的单次扫描所获得的高度图相结合所获得的高度图可以导致比通过水平传感器LS的多次扫描所获得的高度图的准确度更低的高度图。然而，获得由一个或更多个对准标记P1、P2的确定的高度所获得的高度图与通过水平传感器LS的单次扫描所获得的高度图相结合所需的时间实质上较少。因此，该方法特别适合于这样的光刻过程，在该光刻过程中，光刻过程的聚焦性能相比于光刻设备的重叠性能和生产率不太重要。在实施例中，通过使用利用水平传感器LS的常规衬底扫描方法获得一批或一组的晶片中的第一晶片的相对高准确度的高度图，所述晶片将经受相同的图案化图像。对于随后的晶片，获得相对较不准确的高度图，例如，通过由一个或更多个对准标记P1、P2的所确定的高度或使用水平传感器LS的单次扫描获得的高度图。将该较不准确的高度图与第一晶片的较准确的高度图相结合，以改量后续晶片的较不准确的高度图。

衬底W的形状模型还可以包括衬底W的表面的数学模型和/或可以基于位置测量结果，所述测量结果包括基于第一定位系统POS1或第二定位系统POS2的位置测量系统的高度测量结果。

衬底W的形状模型可以包括N个变量，其中一个或更多个对准标记是N个或更多个对准标记，并且其中，N＞1。衬底的形状模型可以是高阶多项式模型，边缘局部模型和/或逐管芯(die by die)模型。

显然，当不使用水平传感器LS确定衬底W的高度图时，可以在图2的光刻设备中省略水平传感器LS，并且第一站ST1不包括水平传感器LS，使用对准传感器AS代替水平传感器LS确定衬底W的高度图。

在实施例中(未示出)，第一衬底台WT1和对准传感器AS被设置在独立的对准设备中，而不是被集成到光刻设备中，例如图2的光刻设备中。例如，光刻系统或布置可以被设置为包括量测设备，例如对准设备，其包括例如第一衬底台WT1、第一定位系统POS1、对准传感器AS以及可选的水平传感器LS。光刻系统或布置还包括光刻设备，其包括例如第二衬底台WT2、投影系统PS和第二定位系统POS2。可选地，独立的光刻设备也可以包括水平传感器。处理单元PU可以被设置在专用的独立的对准设备中，或者被设置在光刻设备中，或者与两个设备分离。可以设置交换或输送装置，所述交换或输送装置被配置为将衬底从独立的对准设备输送到光刻设备，和/或将衬底从光刻设备输送到独立的对准设备。

图3示出了用于应用上述方法以确定衬底W的高度图的替代设备。图3的设备是布置成测量多个对准标记的专用对准测量设备。

图3的设备基本上包括与图2的设备相同的结构。所述设备包括第一衬底台WT1和第二衬底台WT2，所述第一衬底台和第二衬底台的每个都配置为支撑衬底W。设置第一定位系统POS1以将第一衬底台WT1以六个自由度定位在期望的位置，并且设置第二定位系统POS2以将第二衬底台WT2以六个自由度定位在期望的位置。

所述设备包括第一站ST1和第二站ST2。第一衬底台WT1和第二衬底台WT2在第一站ST1和第二站ST2之间可运动，使得可以在第一站ST1和第二站ST2中连续处理被支撑在第一衬底台WT1和第二衬底台WT2中的一个上的衬底W。

可以设置衬底处理器(未示出)以在第一衬底台WT1和/或第二衬底台WT2上布置衬底W，和/或从第一衬底台WT1和/或第二衬底台WT2取走衬底W。

在第一站ST中，设置了水平传感器LS和第一对准传感器AS1。第二站ST2包括第二对准传感器AS2。

设置处理单元PU以接收水平传感器LS、第一对准传感器AS1和/或第二对准传感器AS2的传感器信号，以处理这些传感器信号。处理单元PU还可以被布置为控制第一定位系统POS1和第二定位系统POS2。

与图2的光刻设备类似，第一对准传感器AS1配置并用于在衬底W的不同倾斜和/或偏移位置测量一个或更多个对准标记P1、P2的位置。基于在衬底W的不同倾斜和/或偏移位置处对准标记的被测量位置的移动与各自的对准标记的相关联的高度之间的校准关系，可以确定对准标记的高度。

结合衬底W的形状模型，对准标记的被确定的高度可以用于确定完整衬底W的高度图。处理单元PU被布置成确定该高度图。形状模型可以是表示衬底W的形状的任何模型。特别地，形状模型可以基于使用水平传感器LS对衬底W的单次扫描和/或利用水平传感器LS获得的低分辨率高度图。

第二站ST2中的第二对准传感器AS2布置成测量多个对准标记的位置。多个对准标记的数目可以实质上大于由第一对准传感器AS1在第一站ST1中测量的对准标记的数目。多个对准标记可以是例如大于100个对准标记。可以选择合适的对准标记的采样方案，将在衬底上测量所述对准标记的位置。例如，可以测量存在于衬底上的所有对准标记的位置，或者可以结合在衬底的中心区域中的对准标记的选择来测量位于衬底边缘附近的所有对准标记。在实施例中，选择优化的采样方案，所述采样方案包括选择将被测量位置的对准标记，并且该选择基于经受同样的图案化的一批或一组晶片中的一个或更多个先前的晶片的对准测量。

在第二站中测量多个对准标记期间，对准测量设备(特别是第一定位系统POS1或布置在第二站ST2中的第二定位系统POS2)被配置为基于由处理单元PU提供的高度图调适衬底W的高度和/或倾斜位置。衬底W的高度和/或倾斜位置被基于高度图进行调适，以改良用于由第二对准传感器AS2测量各个对准标记的位置的聚焦平面。这改良了第二对准传感器AS2的对准测量的测量性能。

在实施例中，对准设备仅包括第一站ST1和处理单元PU，所述第一站ST1包括对准传感器AS1，第一对准传感器AS1被配置为在衬底W的不同倾斜和/或偏移位置处测量一个或多个对准标记P1、P2的位置。

通过测量多个对准标记获得的结果数据例如可以被馈送到光刻扫描仪以用于更高阶的衬底对准模型化。光刻扫描仪可以包括对准传感器，该对准传感器使用由专用对准测量设备获得的对准数据来改良光刻扫描仪的对准传感器的对准测量的结果准确度和/或减少由光刻扫描仪的对准传感器测量的对准标记的数目。

注意到，为了使得高度图实现下述效果而需要的准确度要求是相对较低的，所述效果是：有利地调适衬底W的高度和/或倾斜位置以改良由第二对准传感器AS2测量各个对准标记的位置的聚焦平面。用本发明的方法获得的高度图可以提供足够的准确度，即20-100nm。这意味着不需要使用水平传感器LS的多次扫描能够获得的高度图的准确度(例如＜20nm)。因此，可以用根据本发明的方法代替利用水平传感器LS进行多次扫描的这种耗时的方法，本发明的方法允许在相当短的时间内提供具有足够准确度的衬底W的高度图。

在获得衬底W的高度图的方法的替代实施例中，可以通过利用水平传感器LS测量衬底的一部分的一个或更多个区域的高度来测量衬底的一个或更多个部位或区域的高度。水平传感器LS可以特别用于对衬底W的一部分执行有限数目次的水平扫描。

图4示出了对衬底W的一部分进行有限数目次的水平扫描的示例。在图4中，水平传感器LS用于在衬底W的上表面上沿平行方向扫描两个行程SCS，但是，可以设想这些扫描行程的任何其它方向，并且只要利用水平传感器扫描(测量)衬底的至少一部分，这些扫描行程就不是必须平行。典型地，水平传感器LS的扫描宽度小于衬底W的直径。因此，两个扫描行程SCS仅覆盖衬底W的一部分。这种测量因此仅提供了两个扫描行程SCS的高度图。但是，两个扫描行程SCS的测量时间可能少于利用水平传感器LS扫描衬底W的完整表面所需的时间的20％。

基于通过两个扫描行程SCS的水平测量获得的高度图和衬底W的形状模型，可以获得完整衬底W的高度图。衬底W的形状模型可以例如包括衬底W的一部分的两个扫描行程SCS的所测量的高度图的高阶(例如二阶或四阶)拟合外推。所述形状模型还包括边缘滚降轮廓(即在衬底边缘处和/或附近的衬底W的典型形状)和/或平均场内图案(即在衬底W的主中间部分中的衬底W的典型形状)。

注意到，可以使用在相同或不同方向上的任何合适数目的扫描行程SCS。扫描行程SCS的数目(或更一般而言，衬底W的被测量的部分的数目)应足以结合形状模型确定具有足够准确度以供高度图的后续使用的完整衬底W的高度图。该准确度可能小于利用水平传感器LS的全表面扫描所获得的准确度。但是，确定完整衬底W的高度图(包括利用水平传感器扫描衬底的一部分的时间)所需的时间也可能实质上小于水平传感器LS的全表面扫描所需的时间。

以上获得完整衬底W的高度图的方法能够例如在图2的光刻设备中使用(特别是当具有大的聚焦预算但紧缩的重叠和/或生产率预算时)，和/或能够在图3的设备中(具有用于确定第二站中对准测量的聚焦平面的较不严格的准确度要求)使用。在这些设备中，该方法可以替代以下方法：在衬底的不同倾斜和/或偏移位置处测量一个或更多个对准标记的位置，并基于一个或更多个对准标记的所测量的位置来确定一个或更多个对准标记的位置，如关于图2和图3所述的。

虽然本文是对光刻设备在IC的制造中进行了具体参考，但是，应该理解，本文所述的光刻设备可以具有其它应用，诸如集成光学系统的制造、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。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的内容背景下，本文使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文所指的衬底可以在曝光之前或之后例如在轨道(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/或检查工具中进行处理。在可应用的情况下，可以将本发明的公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如用于产生多层IC，使得本文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。

尽管上文已经具体参考了在光学光刻术的内容背景中使用的本发明的实施例，但是应当理解，本发明可以用于其它应用，例如压印光刻术，并且在所述内容背景允许的情况下，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了在衬底上产生的图案。图案形成装置的形貌可以被压制到被供给衬底的抗蚀剂的层中，于是抗蚀剂通过施加电磁辐射、热、压力或者它们的组合被固化。在抗蚀剂被固化之后所述图案形成装置被移出抗蚀剂，在其中留下图案。

虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是应该理解，本发明可以以与上述不同的方式来实践。例如，本发明可以采取包含一个或更多个描述上述方法的机器可读指令序列的计算机程序或于其中储存该计算机程序的数据储存介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

以上的描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员将明白，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 (16)

1.一种用于获得具有对准标记的衬底的高度图的方法，所述方法包括以下步骤：

确定所述衬底的一个或更多个部位或区域的高度；

基于所述衬底的所述一个或更多个部位或区域的所确定的高度和所述衬底的形状模型来确定所述衬底的所述高度图。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述衬底的所述一个或更多个部位或区域的高度包括：

在所述衬底的不同倾斜和/或偏移位置处测量一个或更多个对准标记的位置；

基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置来确定所述一个或更多个对准标记的高度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述一个或更多个对准标记的高度包括：确定所述衬底的不同倾斜和/或偏移位置之间的所述一个或更多个对准标记的所测量的位置的差，和基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置的差来计算所述一个或更多个对准标记的高度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置的差计算所述一个或更多个对准标记的高度是基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置的差与所述一个或更多个对准标记的所述高度之间的校准。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法包括校准所述一个或更多个对准标记的所测量的位置的差与所述一个或更多个对准标记的相关联的高度之间的关系的步骤。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于由水平传感器获得的所述衬底的单次扫描高度图和/或基于所述衬底的低分辨率高度图来确定所述衬底的形状模型。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，基于由衬底平台位置测量系统获得的高度测量结果来确定所述衬底的形状模型。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述衬底的所述形状模型包括所述衬底的一部分的所述一个或更多个区域的所测量的高度的高阶拟合外推，优选地结合边缘滚降轮廓/或平均场内图案。

9.一种用于测量衬底上的多个对准标记的位置的方法，包括：

在第一站中，使用权利要求1-8中任一项所述的方法获得具有对准标记的衬底的高度图；

在第二站中，包括基于所述高度图调适所述衬底的高度和/或倾斜位置。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括在所述第二站中确定多个对准标记的位置并且针对每个对准标记调适所述衬底的高度和/或倾斜位置的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述一个或更多个对准标记是X个对准标记，其中，所述多个对准标记是Y个对准标记，并且其中，Y＞X。

12.一种用于将图案化的辐射束投影在衬底的多个目标部分上的方法，包括：

在第一站中，使用权利要求1-8中任一项所述的方法获得具有对准标记的衬底的高度图；以及

在第二站中，连续地将图案化的辐射束投影到所述衬底的多个目标部分上，包括基于所述高度图针对每个目标部分调适所述衬底的高度和/或倾斜位置。

13.一种对准测量设备，用于测量衬底上的多个对准标记的位置，包括：

第一站，包括第一对准传感器系统，所述第一对准传感器系统用于在所述衬底的不同倾斜和/或偏移位置处测量一个或更多个对准标记的位置；

处理单元，用于基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置来确定所述一个或更多个对准标记的高度，和基于所述一个或更多个对准标记的所确定的高度和所述衬底的形状模型来确定所述衬底的高度图。

14.根据权利要求13所述的对准测量设备，还包括：

第二站，包括第二对准传感器系统，所述第二对准传感器系统用于测量所述多个对准标记中的至少一个对准标记的位置，其中，所述对准测量设备被布置成在所述第二站中基于由所述处理单元提供的所述高度图针对对准标记的每个测量来调适所述衬底的高度和/或倾斜位置。

15.一种光刻设备，包括：

第一站，包括对准传感器系统，所述对准传感器系统用于在衬底的不同倾斜和/或偏移位置处测量一个或更多个对准标记的位置；

处理单元，用于基于所述一个或更多个对准标记的所测量的位置来确定所述一个或更多个对准标记的高度，和基于所述一个或更多个对准标记的所确定的高度和所述衬底的形状模型来确定所述衬底的高度图；以及

第二站，包括投影系统，所述投影系统用于连续地将图案化的辐射束投影到所述衬底的多个目标部分上，其中，所述光刻设备被布置成在所述第二站中基于由所述处理单元提供的所述高度图针对每个目标部分来调适所述衬底的高度和/或倾斜位置。

16.一种光刻系统，包括：

根据权利要求13或14所述的对准测量设备；

光刻设备，包括投影系统，所述投影系统用于连续地将图案化的辐射束投影到衬底的多个目标部分上，其中，所述光刻设备被布置成在第二站中基于由处理单元提供的高度图针对每个目标部分来调适所述衬底的高度和/或倾斜位置。

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