CN116324626A - 光刻设备中的衬底水平感测 - Google Patents

Abstract

公开了一种光刻设备。光刻设备包括：被配置为支撑衬底的衬底台；致动器，其可配置为在基本上平行于衬底的表面的平面中移动衬底台；投射系统，其被配置为用在扫描曝光方向上对准的场对衬底进行图案化；水平传感器，其被配置为使用多个测量点来感测衬底的高度；以及控制器，其被配置为控制致动器以生成衬底与水平传感器之间的相对移动的行程以用于绘制衬底的高度，所述行程相对于扫描曝光方向成小于20度的角度。还公开了绘制衬底的高度的相关方法。

Description

光刻设备中的衬底水平感测

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年10月20日提交的EP申请20202724.9的优先权，该申请通过参考全部并入本文。

技术领域

本发明涉及光刻设备中的衬底的水平感测。

背景技术

光刻设备是被构造成将期望图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以被用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)的图案(通常也被称为“设计布局”或“设计”)投射到提供在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

随着半导体制造工艺的不断进步，遵循一般被称为“摩尔定律”的趋势，电路元件的尺寸被不断减小，而每个器件的功能元件(诸如晶体管)的数量在几十年内却稳定地增加。为了跟上摩尔定律，半导体工业正在追寻使得能够产生越来越小的特征的技术。为了将图案投射于衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定图案化于衬底上的特征的最小尺寸。目前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。相比于使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备，使用具有在4nm至20nm范围内的波长(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以被用来在衬底上形成较小特征。

在光刻的半导体制造工艺中的一个或多个阶段，可以测量衬底的平坦度。这种测量可以在衬底上的多个位置处被执行，并作为高度图而被存储。高度图可以被用来将衬底的相关目标部分定位在适当的高度处，使得当将图案投射到衬底的目标部分上时，所述目标部分被定位在光刻设备的投射系统(例如，投射透镜)的所需焦距范围内。

确定高度图在本领域中可以被称为“水平感测”。可以使用水平传感器来执行水平感测。水平传感器可以集成到光刻设备中，或者可以是单独的测量装置。例如，通过将测量束投射到衬底上并检测其反射，水平传感器可以利用光学测量。

待感测的衬底可以相对于水平传感器而被移动，以使得能够在多个位置处测量衬底表面的高度，并且因此将其存储为高度图。通常，衬底可以在至少x方向和与x方向正交的y方向上移动，其中x和y方向在基本上平行于衬底表面的平面中。在这种情况下，高度在z方向上是可变的。

然而，高度图在至少一个方向(例如，x方向)上具有有限分辨率。例如，高度图在x方向上的分辨率可以由水平传感器的测量点之间的间距和测量点的尺寸来确定。如此，水平传感器可以有效地忽略驻留在相邻测量点之间的空间内的任何拓扑特征。衬底的未被水平感测检测到的重要拓扑特征可能会导致用于将图案投射到所需焦距范围内的目标部分上的衬底的计算高度的误差。

此外，由于水平感测和衬底的任何后续高度调整是大规模生产半导体制造工艺的一部分，因此所述水平感测必须具有相对短的持续时间。

因此，希望提供一种高灵敏度的水平感测装置，其能够检测所有重要拓扑特征，并且适合于集成到大规模生产半导体制造工艺中。

因此，本公开的至少一个方面的至少一个实施例的目的是消除或至少减轻现有技术的上述缺点中的至少一个缺点。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种光刻设备，包括：衬底台，其被配置为支撑衬底；致动器，其可配置为在基本上平行于衬底的表面的平面中移动衬底台；投射系统，其被配置为用在扫描曝光方向上对准的场对衬底进行图案化；水平传感器，其被配置为使用多个测量点来感测衬底的高度；以及控制器，其被配置为控制致动器以生成衬底与水平传感器之间的相对移动的行程以用于绘制衬底的高度，所述行程相对于扫描曝光方向成小于20度的角度。

有利地，通过使水平传感器的行程相对于扫描曝光方向成一定角度，可以检测平行于扫描曝光方向延伸的场的深划线和/或重要拓扑特征。也就是说，利用现有技术的水平感测技术，这种拓扑特征可能已经被平行于这种特征扫描的水平传感器的测量点遗漏，但是在与扫描曝光方向正交的方向上扫描向该特征的左侧或右侧偏移。然而，由于所公开的水平传感器行程相对于扫描曝光方向的角度，通过至少一个水平传感器测量点在多个不同的x位置处测量场的重复器件拓扑。如此，可以确定衬底的高度图，其中更可靠地检测平行于扫描曝光方向延伸的深划线或重要拓扑特征。

此外，通过使用这种倾斜的测量点并且通过组合所有场的测量，有可能以具有比LS点之间的间距更小的间距的分辨率来重构器件拓扑(例如，高度图)。

有利的是，对水平传感器相对于扫描曝光方向的行程施加有效的倾斜提供了比交替地调整或调制在与扫描曝光方向正交的方向上的行程更快的绘制衬底高度的装置，以确保衬底的整个表面被绘制，例如，测量点之间的任何间距也被绘制。

有利地，通过应用小于20度的相对小的角度，衬底台和致动器硬件可以不需要显著的硬件修改来实现本公开，因为衬底台通常可以具有对衬底的位置执行小的旋转调整以解决衬底在衬底台上的放置误差的装置。

有利地，通过施加小于20度的相对小的角度，可以最小地影响绘制衬底高度所花费的总时间。

行程中的每一个行程可以基本上平行于行程中的其它每一个行程。

致动器中的至少一个行程可以被配置为旋转衬底台，使得所述行程相对于扫描曝光方向成小于20度的角度。衬底的旋转可以有利地实现对高度测量中的振动噪声的改进过滤。

在衬底台的长度上或在衬底的长度上，行程的位置可以在与扫描曝光方向正交的第一方向上在多个测量点的每一个测量点之间的间距的1到4倍之间变化。

在衬底台的长度上或在衬底的长度上，行程的位置可以在与扫描曝光方向正交的第一方向上在多个测量点的每一个测量点之间的间距的1到2倍之间变化。

控制器可以被配置为：控制多个致动器以与多个致动器被配置为相对于水平传感器在第一方向上移动衬底台相比，更快地相对于水平传感器在扫描曝光方向上移动衬底台。

控制器可以被配置为在连续的行程之间使行程的位置在与扫描曝光方向正交的第一方向上变化。

该角度可以小于1度。

根据本公开的第二方面，提供了一种绘制衬底的高度的方法，该方法包括控制致动器以使用多个测量点来生成在由衬底台支撑的衬底和水平传感器之间的相对移动的行程以用于绘制衬底的高度，所述行程相对于在扫描曝光方向上在衬底上对准的场成小于20度的角度。

该方法可以包括组合衬底的高度的多个测量值以重构衬底的拓扑和/或计算场内指纹的步骤。

行程中的每一个行程可以基本上平行于行程中的其它每一个行程。

该方法可以包括旋转衬底台使得所述行程相对于扫描曝光方向成小于20度的角度的步骤。

该方法可以包括如下步骤：在衬底台的长度上，使行程的位置在与扫描曝光方向正交的第一方向上在水平传感器的多个测量点中的每一个之间的间距的1至4倍之间变化。

该方法可以包括如下步骤：在衬底台的长度上，使行程的位置在与扫描曝光方向正交的第一方向上在水平传感器的多个测量点中的每一个之间的间距的1倍和2倍之间变化。

该方法可以包括与在第一方向上相对于水平传感器移动衬底相比更快地在扫描曝光方向上相对于水平传感器移动衬底的步骤。

该方法可以包括在连续的行程之间使行程的位置在与扫描曝光方向正交的第一方向上变化的步骤。

根据本公开的第三方面，提供了一种包括指令的计算机程序产品，当程序由计算机执行时，指令使计算机控制致动器以执行第二方面的方法。

以上发明内容旨在仅是示例性的而非限制性的。本公开单独地或以各种组合包括一个或多个对应的方面、实施例或特征，无论是否在该组合中或单独地具体陈述(包括要求保护)。应当理解的是，以上根据本公开的任何方面或以下涉及本公开的任何特定实施例而定义的特征可以单独地或与任何其他被定义的特征组合地被用于任何其他方面或实施例中或形成本公开的另外的方面或实施例。

附图说明

现在将参考所附示意图仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：

-图1描绘了光刻设备的示意视图；

-图2描绘了衬底的示例图，示出了水平传感器相对于扫描曝光方向的行程的方向；

-图3a描绘了在衬底上的3D NAND结构的拓扑的一部分的一个示例；

-图3b描绘了图3a的3D NAND结构的高度图的模拟部分；

-图4a描绘了在衬底上实现的3D NAND结构的两个单元，其中外围线垂直于扫描曝光方向；

-图4b描绘了在衬底上实现的3D NAND结构的两个单元，其中外围线平行于扫描曝光方向；

-图4c描绘了相对于水平传感器的测量点的图4b的单元；

-图5描绘了根据本公开的一个实施例的倾斜的水平传感器行程的一个实现；

-图6描绘了根据本公开的另一个实施例的衬底的示例图，其示出了水平传感器相对于扫描曝光方向的行程的方向；

-图7a描绘了使用水平传感器感测的衬底的高度图上的振动噪声，其中水平传感器相对于衬底的行程平行于扫描曝光方向；以及-图7b描绘了根据本公开的一个实施例的使用水平传感器感测的衬底的高度图上的振动噪声，其中水平传感器相对于衬底的行程相对于扫描曝光方向成一角度。

-图8描绘了绘制衬底的高度的方法的框图。

具体实施方式

在本文件中，术语“辐射”和“射束”被用来涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如，具有365nm，248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和EUV(极紫外辐射，例如，具有在大约5nm-100nm范围内的波长)。

在本文中所采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为指的是可以被用来将图案化横截面赋予给入射辐射束的通用图案形成装置，该图案化横截面对应于要在衬底的目标部分中产生的图案。在本文中也可以使用术语“光阀”。除了经典的掩模(透射或反射、二元、相移、混合等)之外，其它这种图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射系统(也被称为照射器)IL，其被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，其被构造为支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并且连接到第一定位器PM，第一定位器PM被配置为根据某些参数来准确地定位图案形成装置MA；衬底台(例如，衬底支撑件或晶片台)WTa、WTb，其各自被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W，并且连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据某些参数来准确地定位衬底台；以及投射系统(例如，折射型投射透镜系统)PS，其被配置为将由图案形成装置MA赋予给辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。

在操作中，照射系统IL例如经由射束递送系统BD从辐射源SO接收辐射束。照射系统IL可以包括用于引导、整形和/或控制辐射的各种类型的光学组件，诸如折射型、反射型、磁型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学组件或其任意组合。照射器IL可以被用来调节辐射束B，以使其在图案形成装置MA的平面处的横截面中具有期望的空间和角度强度分布。

本文中所使用的术语“投射系统”PS应该被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射和/或适于诸如使用浸没液体或使用真空之类的其它因素的各种类型的投射系统，包括折射型、反射型、反折射型、变形型、磁型、电磁型和/或静电型光学系统或其任意组合。可以认为本文中对术语“投射透镜”的任何使用与更通用的术语“投射系统”PS同义。

光刻设备LA可以是这样的类型：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，以便填充投射系统PS和衬底W之间的空间，这也被称为浸没式光刻。关于浸渍技术的更多信息在US6952253中被给出，其通过引用并入本文。

图1的示例光刻设备LA是具有两个衬底台WTa、WTb(也被称为“双级”)的类型。在这种“多级”机器中，可以并行地使用衬底台WTa、WTb，和/或可以在位于衬底台WTa之一上的衬底W上执行衬底W的后续曝光的准备步骤，同时使用另一衬底台WTb上的另一衬底W来曝光另一衬底W上的图案。

准备可以包括使用水平传感器LS绘制衬底的表面和/或测量衬底上的对准标记的位置。水平传感器LS可以被配置为确定衬底的高度图。该高度图可以被用来在衬底W上投射图案期间校正衬底W的位置。水平传感器LS可以包括投射单元、检测单元和控制器。投射单元包括提供一个或多个射束的光源，如下面更详细描述的。在示例水平传感器中，投射单元可以被配置为将一个或多个辐射束作为一个或多个测量点而引导到衬底的表面上，并且检测单元可以被配置为检测一个或多个测量点中的每一个测量点的反射。反射的测量点可以被用来确定对应于衬底高度的信息。

衬底台WTa、WTb可以包括或耦合到一个或多个致动器，以用于相对于投射系统PS操纵衬底W。例如，衬底台WTa、WTb可以包括致动器AX、AY、AZ、AR中的一个或多个致动器，以用于分别在正交的x、y或z方向上移动衬底W，或者在R方向上旋转衬底。致动器AX、AY、AZ、AR耦合到控制器CT并由其控制。

在操作中，辐射束B入射到被保持在掩模支撑件MT上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并由存在于图案形成装置MA上的图案(设计布局)来进行图案化。在穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投射系统PS，投射系统PS将射束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF，衬底台WTa/WTb可以准确地移动，例如，以便将辐射束B的路径中的不同目标部分C定位在聚焦和对准的位置处。类似地，第一定位器PM和可能的另一位置传感器(其在图1中未明确描绘)可以被用来相对于辐射束B的路径而准确地定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。虽然所图示的衬底对准标记P1、P2占据专用的目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，它们被称为划线对准标记。

为了阐明本发明，使用笛卡尔坐标系。笛卡尔坐标系具有三个轴，即，x轴、y轴和z轴。这三个轴中的每一个轴都与其它两个轴正交。绕x轴的旋转被称为Rx旋转。绕y轴的旋转被称为Ry旋转。围绕z轴的旋转被称为Rz旋转。x轴和y轴限定水平面，而z轴在垂直方向上。笛卡尔坐标系不限制本发明，并且仅被用于阐明。相反，诸如柱面坐标系之类的另一坐标系可以被用来阐明本发明。笛卡尔坐标系的取向可以不同，例如，使得z轴具有沿水平面的分量。

图2描绘了衬底的示例图100。图100覆盖多个场110，每个场110基本上是四边形形状，并且以覆盖衬底的整个表面的大部分的栅格状布置来提供。

每个场110可以对应于图案，例如使用如上参考图1的衬底W和投射系统PS所描述的辐射束B已被投射到衬底上的图案。也就是说，每个场110可以对应于已被图案化在衬底上的集成电路或电子器件的至少一个层或部分。在典型的光刻工艺中，衬底上的每个场110与每个其他场基本上相同。在一些示例中，场的每个子集与场的其它每个子集基本上相同。

如可以在图2中所看见的，场110以栅格状阵列来进行布置，使得每个场的外围边缘平行于水平面的x轴和y轴。

如上面参考图1所述，衬底台WTa/WTb可以被移动，使得衬底W可以被连续地图案化，其中每个场110在指定的目标部分C处被曝光。通常，这些场可以被图案化到衬底上，其中这些场被布置为沿着本领域中被称为“扫描曝光方向”的轴而布置的线。出于示例的目的，在本公开的整个剩余部分中，y方向对应于扫描曝光方向，但是本领域技术人员将容易了解，x方向可以备选地对应于扫描曝光方向。在衬底曝光方法的示例中，衬底被图案化为具有通常在扫描曝光方向上和/或在与扫描曝光方向相反的方向上布置的多个场。

示例图100对应于大约300毫米直径的衬底，在本领域中通常被称为“12”晶片。如此，图2描绘了从中心点在x方向和y方向中的每一个方向上延伸大约+/-150毫米的图100。应当了解，所公开的设备和方法可应用于其它尺寸的衬底，诸如直径为150毫米、200毫米、450毫米和675毫米的衬底。

水平传感器，例如，图1中所描绘的水平传感器LS，可以被用来在多个位置处感测衬底的高度，以形成衬底的拓扑图，称为高度图。

控制器(例如，控制器CT)可以配置致动器(例如，致动器AX和AY)以生成衬底和水平传感器之间的相对移动的行程以用于绘制衬底的高度。箭头120描绘了水平传感器的行程的方向。行程在扫描曝光方向上，例如，平行于y轴。

还描绘了箭头130，其描绘了校准扫描行程。校准扫描行程在与扫描曝光方向正交的方向上，例如，平行于x轴。在水平传感器的校准阶段中，可以在X方向上执行单个行程。在图2的示例中，单个校准行程处于y＝-122毫米的固定位置处。

水平传感器例如可以被配置为使用多个测量点来测量衬底的高度。如上所述，测量点可以对应于由水平传感器的投射单元发射的辐射，并且水平传感器的检测单元可以被配置为检测多个测量点中的每一个测量点从衬底表面的反射，以确定衬底在每个测量点的位置处的高度。

多个测量点被已定义间距隔开。在一个示例实施例中，水平传感器使用给定数目的测量点，其中每个点具有给定的宽度或直径，并且在每个点之间提供间隙长度。如此，水平传感器的单个行程可以在宽度近似等于所有点宽度和所有间隙长度之和的路径上测量衬底的高度。因此，可以计算扫描给定直径的衬底所需的行程数。应当理解，测量点的维度和数目可以变化，并且落入本公开的范围内的实施例可以包括具有不同尺寸和间距的较少或较多的测量点。

继续上述示例实施例，利用所计算的所需行程数，可以绘制衬底的整个表面的高度。然而，在一些情况下，可能在每个测量点之间的间隙长度内可能不绘制衬底的重要拓扑特征。

例如，可以不检测在扫描曝光方向上平行于水平传感器的行程延伸的深划线或器件结构。这是因为平行于这些特征扫描的测量点可能遗漏这些特征，但是在x方向上扫描偏移到该特征的左侧或右侧。

再次转到图2的示例，校准行程可以被用来校准来自每个测量点的响应。也就是说，通过具有平行于x轴的行程的校准扫描，晶片的不同x位置可以由所有点来进行采样，以确保它们对于特定衬底拓扑全部都以相同的方式进行响应。因此，如果从多个点接收到不同的响应，那么可以相应地校准这些响应。通常，优选地，这样的校准仅执行一次，以将水平传感器校准所需的时间量最小化。

然而，可能的情况是，校准行程沿着在x方向上延伸穿过衬底的器件结构或深划线行进，从而潜在地导致错误的校准。

类似地，对于在扫描曝光方向上的水平传感器的行程，可能的情况是，深划线或器件结构基本上平行于扫描曝光方向延伸但位于测量点之间并且因此不被检测，如参考图3a和图3b的示例更详细地描述的。

图3a描绘了衬底上的3D NAND结构的拓扑的一部分的一个示例。分级刻度330表示表面高度。该拓扑包括由多条竖直线310a、310b、310c、310d与多条水平线320a、320b、320c、320d相交而形成的沟槽的栅格状图案(在本领域中被称为“围线”或“外围线”)。可以看出，竖直线310a、310b、310c、310d和水平线320a、320b、320c、320d对应于与由所述线包围的区域的高度不同的高度。

图3b描绘了图3a的3D NAND结构的高度图的模拟部分，如将使用水平传感器(例如，图1的水平传感器LS)测量的。可以看出，竖直线310a、310b被清楚地检测到，如阴影线325a、325b与任一侧的区域的明显对比所指示。

还可以看出，竖直线310c、310d没有被清楚地检测到。这从阴影线325c、325d相对于相邻区域的较不明显的对比中显而易见。这是因为这些线将与水平传感器的测量点之间的间隙长度重合。也就是说，水平传感器的测量点之间的间隙长度有效地产生盲区，其中诸如围线320c和320d之类的重要拓扑特征没有被充分检测到。如此，对应于竖直线320c、320d的阴影线325c、325d被检测为在深度上比由阴影线325a、325b指示的竖直线310a、310b浅。

在图4a和图4b中更详细地图示了水平传感器的围线和行程的检测之间的对应关系。

图4a描绘了在衬底上实现的两个单元405、410，例如以3D NAND结构实现的存储器单元。每个单元具有对应的围线415、420。围线415、420基本上平行于x方向延伸，并且因此正交于扫描曝光方向。如此，随着水平传感器在由箭头425指示的扫描曝光方向上的行程，任何特定测量点或者可能穿过围线415、420并且因此检测围线，或者落在围线415、420之间的间隙430内并且因此不能检测围线415、420。

类似地，图4b描绘了两个单元435、440，其中每个单元具有对应的围线445、450。围线445、450基本上平行于扫描曝光方向延伸。如此，随着水平传感器也在由箭头455指示的扫描曝光方向上的行程，任何特定测量点或者可能沿着围线445、450延伸并且因此检测围线445、450，或者落在围线445、450之间并且因此不能检测围线445、450。

继续图4b的示例，图4c描绘了具有对应的围线445、450的两个单元435、440。还示出了第一测量点460、第二测量点465和第三测量点470——全部是示例性的。继续上述示例，第一、第二和第三测量点460、465、470可以对应于更大数目的测量点中的3个测量点。第一测量点460跨越围线445并且因此围线445将被清楚地检测到。第二测量点465和第三测量点470跨在围线450上。如此，没有检测到围线450。图4c的顶部是俯视图，并且底部是横截面图，其中线475和480表示曝光的掩模版的平面图像相对于产品形貌的位置。如此，相对于最佳曝光轮廓480来描绘根据基于第一、第二和第三测量点460、465、470的水平传感器测量的近似曝光轮廓475，最佳曝光轮廓480可以在每个单元435、440及其相关联的围线445、450由第一、第二和第三测量点460、465、470相等地测量的情况下被实现。

图5描绘了根据本公开的第一实施例的倾斜的水平传感器行程的实现。

这种倾斜的水平传感器行程可以通过光刻设备来实现，该光刻设备包括被配置为支撑衬底的至少一个衬底台和被配置为在基本上平行于衬底的表面的平面中移动衬底台的致动器，如上面参考图1所述。此外，这种光刻设备将包括：投射系统，其被配置为利用在扫描曝光方向上对准的场来对衬底进行图案化；水平传感器，其被配置为使用多个测量点来感测衬底的高度；以及控制器，其被配置为控制致动器以生成衬底和水平传感器之间的相对移动的行程以用于绘制衬底的高度。在图5的示例实施例中，行程相对于扫描曝光方向成小于20度的角度，如下面更详细描述的。

图5的示例描绘了对应于图案化到衬底的一部分上的场的栅格500。栅格500上的场由扫描曝光方向来限定并且因此与扫描曝光方向对准。在一个示例实施例中，每个场对应于x和y方向上的多个管芯。例如，每个场可以对应于3×5个管芯等等。还描绘了对应于场的划线或重要拓扑特征的线510。

还描绘了水平传感器的行程的一部分。继续具有给定数目的测量点的水平传感器的上述示例，图5描绘了在水平传感器的单个行程的一部分上由测量点的子集所采取的测量路径520。也就是说，图5描绘了在衬底上的场的栅格500的一部分上的水平传感器的单个行程的一部分上由给定数目的测量点中的12个测量点所采取的测量路径520。尽管为了清楚起见，在图5中仅描绘了单个行程的一部分，但是应当理解，需要多个行程来测量衬底表面的大部分的高度。行程中的每一个行程基本上平行于行程中的每一个其它行程，使得测量点所采取的所有测量路径基本上彼此平行。

每个测量路径520相对于对应于场的划线或拓扑特征的线510(例如，相对于扫描曝光方向)成一定角度。也就是说，每个测量路径520相对于扫描曝光方向倾斜，如图5中所示。在一些实施例中，角度小于1度。在一些实施例中，在衬底台的长度上，行程的位置在与扫描曝光方向正交的第一方向(例如，x方向)上在多个测量点的每一个测量点之间的间距的1倍和2倍之间变化。例如，对于其中每个测量点的宽度或直径是给定长度L的多个测量点的每一个测量点之间的间距，在衬底台的长度上或者优选地在衬底的长度上，行程的位置在x方向上将变化大约L到2L。倾斜的测量方向相对于扫描曝光方向的有利益处在于：场的重复器件拓扑在多个不同的x位置处由至少一个水平传感器测量点测量。

通过组合所有场的测量，有可能用具有比LS点之间的间距更小的间距的分辨率来重构器件拓扑(例如，高度图)。此外，通过使用这种倾斜的测量点，将检测场的所有划线或重要拓扑特征，从而使器件拓扑的测量更准确。在一些实施例中，根据对应于倾斜测量的数据来重构器件拓扑可以由处理器执行。

在本公开的实施例中，控制器(例如，图1中所描绘的控制器CT)被配置为控制多个致动器以同时相对于水平传感器在y方向上和在x方向上移动衬底台，使得水平传感器的测量路径相对于扫描曝光方向倾斜。

在本公开的一个实施例中，控制器被配置为控制多个致动器以与多个致动器被配置为相对于水平传感器在x方向上移动衬底台相比，更快地相对于水平传感器在扫描曝光方向上移动衬底台。也就是说，在图1的示例中，致动器AY可以被配置为与致动器AX被配置为在X方向上移动衬底台相比，更快地在Y方向上移动衬底台。在一些实施例中，被配置为在x方向上移动衬底台的致动器AX将仅使总扫描速度增加小于1.00002倍。

在本公开的另一个实施例中，控制器还可以被配置为在连续的行程之间在x方向上改变行程的位置。如此，减小了场的划线或重要拓扑特征保持未被水平传感器检测到的可能性。也就是说，对于在与测量点之间的间距的倍数相对应的距离处重复的拓扑特征，在连续的行程之间行程的位置在x方向上的变化有助于确保可靠地检测到这种特征。

参考图6描述了本公开的另一个实施例。图6描绘了衬底的示例图600。图600覆盖多个场610，每个场610基本上是四边形形状，并且以覆盖衬底整个表面的大部分的栅格状布置来提供。

每个场610可以对应于图案，例如，使用如上参考图1的衬底W和投射系统PS所描述的辐射束B而被投射到衬底上的图案。也就是说，每个场610可以对应于已被图案化在衬底上的集成电路或电子器件的至少一个层或一部分。在典型的光刻工艺中，衬底上的每个场610与每个其他场基本上相同。

如可以在图6中所看见的，旋转衬底使得水平传感器在y方向上的行程相对于扫描曝光方向成小于20度的角度。

例如，在一些实施例中，控制器(例如，控制器CT)可以配置致动器AR以相对于水平传感器旋转衬底。随后，控制器可以配置致动器(例如，致动器AX和AY)以生成衬底和水平传感器之间的相对移动的行程以用于绘制衬底的高度，其中所述行程相对于扫描曝光方向成小于20度的角度。

箭头620描绘了水平传感器的行程的方向。由于衬底的旋转，行程平行于y轴，并且因此与扫描曝光方向成一角度。因此，在水平传感器测量期间将检测基本上平行于扫描曝光方向延伸的场的任何深划线或重要拓扑特征，因为至少一个测量点的路径将穿过所述深划线或重要拓扑特征。

还描绘了箭头630，其描绘了校准扫描行程。由于衬底的旋转，校准扫描行程平行于x轴，并且因此相对于与扫描曝光方向正交的方向成一角度。因此，有利地，校准行程将不大可能沿着在与扫描曝光方向正交的方向上延伸穿过衬底的重要拓扑特征或深划线行进。

在本公开的另外的实施例中，可以组合上述实施例。例如，在一些实施例中，除了衬底也已经被旋转之外，控制器被配置为控制多个致动器以相对于水平传感器在y方向和x方向上同时移动衬底台，以提供水平传感器相对于扫描曝光方向的倾斜测量路径。

如参考图7a和图7b所描述的，相对于扫描曝光方向以小于20度的角度旋转衬底以提供衬底和水平传感器之间的相对移动的行程也可以有利地减少由于噪声引起的误差。这种噪声可能由于光刻设备中的振动而普遍存在，该振动由水平传感器检测为衬底高度的变化。

图7a描绘了使用水平传感器感测的衬底的高度图的一个示例，其中水平传感器相对于衬底的所有六个行程平行于扫描曝光方向。六个行程中的每一个行程中的水平线710至少部分地对应于衬底中的振动，该振动引起感测到的衬底高度中的变化。

由于被图案化到衬底上的场的特性，场的拓扑特征通常可以与由衬底的振动所引起的线对准。如此，很难准确地滤除或补偿这种振动，因为任何这种过滤或补偿也可能滤除或补偿场的拓扑特征。

因此，通过旋转如图7b中所描绘的衬底，使得用于绘制衬底高度的在衬底和水平传感器之间的相对移动的行程相对于扫描曝光方向是小于20度的角度，检测到的振动720可以不与场的拓扑特征完全对准，并且因此可以更容易地被补偿或滤除。

图8描绘了绘制衬底的高度的方法，该方法包括控制致动器以使用多个测量点来生成由衬底台支撑的衬底和水平传感器之间的相对移动的行程以用于绘制衬底的高度的步骤820，所述行程相对于在扫描曝光方向上在衬底上对准的场成小于20度的角度。

该方法包括旋转衬底台使得所述行程相对于扫描曝光方向成小于20度的角度的前面的步骤810。

尽管在本文中可以具体参考光刻设备在IC制造中的使用，但是应当理解，本文所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、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。

尽管在本文中可以具体参考在光刻设备的上下文中的本发明的实施例，但是本发明的实施例可以被使用在其它设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备或者测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的对象的任何设备的一部分。这些设备一般被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

尽管上面已经具体参考在光学光刻的上下文中对本发明的实施例的使用，但是应当了解，在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻，并且可以被用于其它应用(例如，压印光刻)中。

在上下文允许的情况下，本发明的实施例可以用硬件、固件、软件或其任何组合来实现。本发明的实施例还可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，其可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于存储或传输可以由机器(例如，计算设备)读取的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括：只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其它形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等等。此外，固件、软件、例程、指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应当了解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上是由计算设备、处理器、控制器或者是执行固件、软件、例程、指令等的其他设备引起，并且在这样做时可以使致动器或其他设备与物理世界相互作用。

虽然上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应当了解，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。以上描述旨在是说明性的而非限制性的。因此，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离以下所阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。

Claims (15)

1.一种光刻设备，包括：

衬底台，被配置为支撑衬底；

致动器，能够配置为在基本上平行于所述衬底的表面的平面中移动所述衬底台；

投射系统，投射被配置为用在扫描曝光方向上对准的场来对所述衬底进行图案化；

水平传感器，被配置为使用多个测量点来感测所述衬底的高度；以及

控制器，被配置为控制所述致动器以生成所述衬底和所述水平传感器之间的相对移动的行程以用于绘制所述衬底的高度，所述行程相对于所述扫描曝光方向成小于20度的角度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述行程中的每一个行程基本上平行于所述行程中的其它每一个行程。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述致动器中的至少一个致动器被配置为旋转所述衬底台，使得所述行程相对于所述扫描曝光方向成小于20度的所述角度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中在所述衬底台的长度上，所述行程的位置在与所述扫描曝光方向正交的第一方向上在所述多个测量点中的每一个测量点之间的间距的1倍与2倍之间变化。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述控制器被配置为：控制所述多个致动器，以与所述多个致动器被配置为相对于所述水平传感器在所述第一方向上移动所述衬底台相比，更快地相对于所述水平传感器在所述扫描曝光方向上移动所述衬底台。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制器被配置为在连续的行程之间、在与所述扫描曝光方向正交的第一方向上使所述行程的位置变化。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述角度小于1度。

8.一种绘制衬底的高度的方法，所述方法包括控制致动器以使用多个测量点来生成由衬底台支撑的衬底和水平传感器之间的相对移动的行程，以用于绘制所述衬底的高度，所述行程相对于在扫描曝光方向上在所述衬底上对准的场成小于20度的角度。

9.根据权利要求8所述的方法，包括组合所述衬底的高度的多个测量值以重构所述衬底的拓扑和/或计算场内指纹的步骤。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述行程中的每一个行程基本上平行于所述行程中的其它每一个行程。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，包括旋转所述衬底台的步骤，使得所述行程相对于所述扫描曝光方向成小于20度的角度。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，包括如下步骤：在所述衬底台的长度上，使所述行程的位置在与所述扫描曝光方向正交的第一方向上在所述水平传感器的多个测量点中的每一个测量点之间的间距的1倍与2倍之间变化。

13.根据权利要求12所述的方法，包括与在所述第一方向上相对于所述水平传感器移动所述衬底相比更快地在所述扫描曝光方向上相对于所述水平传感器移动所述衬底的步骤。

14.根据权利要求8至13中的任一项所述的方法，包括在连续的行程之间在与所述扫描曝光方向正交的第一方向上使所述行程的位置变化的步骤。

15.一种包括指令的计算机程序产品，当所述程序由计算机执行时，所述指令使所述计算机控制致动器以执行权利要求8所述的方法。

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