CN116670595A - 量测设备和量测方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于测量衬底上的目标的感兴趣参数的量测设备，该量测设备包括：m*n个检测器，其中m≥1且n≥1；第一框架；(n‑1)个第二框架；以及(m‑1)*n个中间框架，其中：每个检测器经由初级定位组件连接到中间框架或第一框架或第二框架中的一者；并且每个中间框架经由次级定位组件连接到第一框架或第二框架中的一者。

Description

量测设备和量测方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月28日提交的EP申请20217444.7的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本申请涉及一种用于使用光刻设备测量在衬底上制造的目标的参数的量测设备。本发明还涉及一种相应的量测方法。
背景技术
光刻设备是配置为将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可用于例如集成电路(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(通常也称为“设计布局”或“设计”)投射到设置在衬底(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，电路元件的尺寸不断减小，而每一器件的功能元件(例如晶体管)的数量在几十年稳定地增加，遵循通常称为“摩尔定律”的趋势。为了跟上摩尔定律，半导体工业正在追求能够产生越来越小的特征的技术。为了在衬底上投射图案，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了在衬底上形成图案的特征的最小尺寸。目前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4nm至20nm范围内(例如6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可用于在衬底上形成更小的特征。
在集成电路(IC)的制造过程中，可在衬底上连同未完成或完成的电路组件一起提供目标(或替代地称为标记)。通过使用量测设备测量这些目标的位置和/或其它参数，可以确定电路元件是否例如相对于先前制造的器件特征(即套刻精度)精确地定位在衬底上和/或确保它们根据设计制造并且没有缺陷。可以采用利用光学(例如散射测量或干涉测量)测量系统的量测设备。
典型地，量测设备包括测量框架，用于保持衬底的衬底台，用于相对于测量框架定位衬底台的衬底定位系统以及安装到测量框架的检测器。将衬底定位在衬底台上，并且使用衬底定位系统来定位衬底台，以将目标与用于测量的检测器对准。
当前量测设备的缺点在于，当衬底上待测量的目标的数量增加时，生产量受到限制并降低
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种具有改进的生产量的量测设备和相应的方法。
根据本发明的实施例，提供了一种用于测量衬底上的目标的感兴趣参数的量测设备，该量测设备包括：m*n个检测器，其中m≥1且n≥1；第一框架；(n-1)个第二框架；以及(m-1)*n个中间框架，其中：每个检测器连接到中间框架或第一框架或第二框架中的一者；并且每个中间框架连接到第一框架或第二框架中的一者。
根据本发明的另一实施例，提供了一种包括根据本发明的量测设备的光刻系统。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于使用量测设备来测量衬底上的目标的感兴趣参数的方法，所述量测设备包括：m*n个检测器，其中m≥1且n≥1；第一框架；(n-1)个第二框架；和(m-1)*n个中间框架，其中每个检测器连接到中间框架或第一框架或第二框架中的一者，其中每个中间框架连接到第一框架或第二框架中的一者，该方法包括以下步骤：相对于第一框架定位(n-1)个第二框架；相对于第一框架和(n-1)个第二框架定位衬底；相对于第一框架和(n-1)个第二框架定位(m-1)*n个中间框架；以及测量感兴趣的参数。
附图说明
现在将仅通过举例的方式，参考所附示意图来描述本公开的实施例，其中：
图1描绘了根据实施例的光刻设备的示意性概览；
图2描绘了示出根据本公开的实施例的示例性量测设备的示意图；
图3示意性地示出了适用于图2的量测设备的根据本发明的示例性测量系统；
图4示意性地示出了适用于图2的量测设备的根据本发明的另一示例性测量系统；以及
图5示意性地示出了根据本发明的目标在衬底的顶表面上的示例性分布。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施例，其示例在附图中示出。以下描述参考附图，其中除非另外表示，否则不同附图中的相同数字表示相同或类似的元件，且仅描述关于个别实施例的差异。在示例性实施例的以下描述中阐述的实现不代表所有实现。相反，它们仅仅是与如所附权利要求中所述的与所公开的实施例相关的方面一致的装置和方法的示例。
为了清楚起见，附图中部件的相对尺寸可能被放大。如本文所用，除非另外具体说明，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可行。例如，如果指出组分可以包括A或B，则除非另外特别指出或不可行，该组分可以包括A或B，或A和B。作为第二个例子，如果说明组分可以包括A、B或C，那么，除非特别说明或不可行，组分可以包括A、，或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。
在本文件中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365、248、193、157或126nm的波长)和EUV(极紫外辐射，例如具有在约5-100nm范围内的波长)。
在本文中使用的术语“掩膜版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为指的是可以用于赋予入射辐射束图案化横截面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例子包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地示出了光刻设备LA。光刻设备LA包括照明系统(也称为照射器)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，其被配置为支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置为根据某些参数精确地定位图案形成装置MA；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，其被配置为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)W并连接到次级定位器PW，该次级定位器PW被配置为根据某些参数精确地定位衬底支撑件；以及投射系统(例如，折射投射透镜系统PS)，其被配置为将由图案形成装置MA赋予辐射束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，照明系统IL例如经由光束传递系统BD从辐射源SO接收辐射光束。照明系统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、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任意组合，其用于引导、成形和/或控制辐射。照射器IL可以用于调节辐射束B，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强度分布。
这里使用的术语“投射系统”PS应该广义地解释为包括各种类型的投射系统，包括折射、反射、反折射、变形、磁性、电磁和/或静电光学系统，或它们的任意组合，其适合于所使用的曝光辐射，和/或适合于诸如使用浸没液体或使用真空的其它因素。这里术语“投射透镜”的任何使用可以被认为与更一般的术语“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，这也被称为浸没光刻。关于浸渍技术的更多信息在US6952253中给出，其通过引用并入本文。
光刻设备LA也可以是具有两个或多个衬底支撑件WT的类型(也称为“双载物台”)。在这种“多载物台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件WT，和/或可以在位于衬底支撑件WT之一上的衬底W上执行准备衬底W的后续曝光的步骤，同时使用另一衬底支撑件WT上的另一衬底W来曝光另一衬底W上的图案。
除了衬底支撑WT之外，光刻设备LA可以包括测量载物台。测量载物台设置成保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置成测量投射系统PS的特性或辐射束B的特性。测量载物台可以容纳多个传感器。清洁装置可设置成清洁光刻设备的一部分，例如投射系统PS的一部分或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑件WT远离投射系统PS时，测量台可以在投射系统PS下面移动。
在操作中，辐射束B入射到保持在掩模支撑件MT上的图案形成装置(例如掩模)MA上，并由图案形成装置MA上存在的图案(设计布局)形成图案。在穿过图案形成装置MA之后，辐射束B穿过投射系统PS，该投射系统PS将辐射束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于次级定位器PW和位置测量系统PMS，衬底支撑件WT可以精确地移动，例如以便在辐射束B的路径中将不同目标部分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(图1中未明确示出)可用于相对于辐射束B的路径精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。尽管所示的衬底对准标记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。三个轴中的每一者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，并且仅用于说明。相反，可以使用诸如柱面坐标系的另一坐标系来阐明本发明。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。
现在参考图2，其示出了根据本公开的实施例的示例性量测设备100。如图2所示，量测设备100包括测量框架10、衬底台20、衬底定位系统30、测量系统40和配置成控制测量系统和衬底定位系统的控制单元50。测量框架10也可称为第一框架10。
测量系统40安装在测量框架10上。衬底台20被配置为保持衬底W。衬底定位系统30被配置为定位衬底台20并且相对于测量框架10定位衬底W并因此定位测量系统40。可以提供干涉仪IF来测量衬底台20相对于测量框架10的位置。在该实施例中，控制单元50被配置为驱动衬底定位系统30，以基于干涉仪IF的输出向衬底台20施加力。可以在框架11(其与测量框架10分离)和衬底台20之间施加力，以最小化对测量框架10以及测量系统40的干扰。因此，衬底定位系统30可以用于将衬底W上的目标与测量系统40对准。
图3示出了根据本发明的适于在图2的量测设备100中使用的测量系统40的示例性实施例。图3示出了在垂直于图2所示的Z方向的X-Y平面中的测量系统40。
在该示例中，测量系统40包括以m*n阵列布置的多个六个检测器S1至S6，在该实施例中，m是Y方向上的检测器的数量，在此实施例中为3，并且n是X方向上的检测器的数量，在本实施例中为2。多个检测器的好处是可以同时读出(即测量)多个目标，从而提高生产量。然而，只有当两个或多个检测器可以同时与衬底上的各个目标对准并且可以同时测量目标时，才可以实现该益处。为此，测量系统设置有：初级定位组件，该初级定位组件包括每个检测器S1至S6的、被配置为分别沿X方向和Y方向定位检测器S1至S6的第一初级定位系统和/或第二初级定位系统；次级定位组件，该次级定位组件包括布置在第一和/或第二框架与测量框架10之间并且被配置为沿X方向或Y方向定位支撑一个或多个检测器S1至S6的框架的第一次级定位系统和/或第二次级定位系统，如下面将更详细地解释的。测量框架10、初级定位组件、次级定位组件和检测器S1至S6的这种堆叠配置的益处在于：次级定位组件和初级定位组件可以专用于不同的要求和/或性能，从而产生可以提高生产量的更有效的测量系统。
使用图2的量测设备100测量一个或多个衬底上的一个或多个目标的感兴趣参数的方法包括至少两个阶段，即其中一个或多个检测器S1至S6与衬底上的一个或多个目标对准的定位阶段，以及其中直接或间接测量感兴趣参数的测量阶段。在间接测量感兴趣的参数的情况下，该方法还可以包括处理从检测器获得的数据(例如图像)以确定感兴趣的参数的处理阶段。定位阶段和测量阶段的顺序可以根据需要重复多次，其中如果适用，处理阶段可以与随后的定位阶段同时发生。
在定位阶段，控制单元50可以根据衬底W上待测目标的分布来驱动衬底定位系统30、初级定位组件和/或次级定位组件。衬底W通常包括多个场，即图1中的目标部分C，每个场对应于具有特定场尺寸的集成电路或器件。待测量的目标可以根据场尺寸分布在衬底上，例如，当这些目标位于场之间或在场的边界时，使用划道目标。因此，通过将检测器S1至S6粗略地定位在与场尺寸或其倍数相匹配的相互距离处，相对于测量系统40移动衬底W可以允许衬底W上的不同组的目标被定位成与检测器S1至S6近似对准。次级定位系统调节检测器之间的间距以大致匹配要测量的目标之间的场间距或距离。通常，次级定位系统的范围可以是大约10到30毫米，这使得检测器能够在待测量的衬底的场间距的范围内移动。当衬底上的目标之间的相互距离与检测器S1至S6的所设定相互距离之间存在偏差时，检测器本身可以被定位成相对于一个或多个目标来对准一个或多个检测器S1至S6。偏差可能由未对准和热漂移引起，但也可能是在衬底W的处理期间故意引入的偏差。检测器S1至S6之间的相互距离可以由次级定位组件设定，使得初级定位组件的定位系统可以用于补偿与所设定相互距离的偏差。初级定位组件通常校正小的目标到目标定位的不精确性，并且可以是几毫米的量级，例如0到5毫米。
通常，与所设定相互距离的偏差小于相互距离本身，使得初级定位系统的移动范围可以小于次级定位系统的移动范围。与次级定位组件相比，初级定位组件可以具有以下特征中的一个或多个(优选地全部以下特征)：显著较小的移动范围；显著更精确的定位性能；显著更精细的定位性能。
再次参考图3，每个检测器S1至S6通过初级定位组件的第一初级定位系统FPX和第二初级定位系统FPY连接到相关的中间框架SF。
每个第一初级定位系统FPX被配置为相对于相应的中间框架SF在X方向上移动相应的检测器S1至S6。每个第二初级定位系统FPY被配置为相对于相应的中间框架SF在Y方向上移动相应的检测器S1至S6。其结果是，检测器S1至S6可以在两个正交方向(即平行于衬底W的顶表面的X方向和Y方向)上移动，并且因此可以在其移动范围内与衬底上的目标对准。
次级定位组件被配置为设定与检测器S1至S6相关联的各个中间框架SF之间的距离，特别是设定X方向上的间距和Y方向上的间距。理想地，次级定位组件在测量阶段之前的定位阶段中设置检测器S1至S6之间的间距，并且在后续的定位阶段和测量阶段序列期间保持该间距恒定，使得次级定位组件每批或多个类似批仅使用一次。由于次级定位组件的使用频率相对较低，因此次级定位系统的设计可针对相对较低速度和/或低性能的应用(例如滚柱轴承)而被执行。在相对于目标而定位检测器S1至S6的每个定位阶段期间，可以使用初级定位系统。初级定位组件需要将检测器S1至S6更精确地定位在目标上方，并且因此需要更快的响应和/或移动也可以具有更高性能的物品，例如基于弯曲的设计。
由于检测器S1至S6的3*2排列，多个检测器S1至S6可以被分成两个子组。在该示例中，第一子组由检测器S1-S3，并且第二子组由检测器S4-S6形成。第一子组的中间框架SF和第二子组的中间框架SF之间在X方向上的距离可以由在第一框架10和第二框架MF之间操作的第一次级定位系统CPX设定，第二子组的中间框架SF安装到该第二框架MF上。通过移动第二框架MF，与检测器S4-S6相关联的中间框架作为一组在X方向上移动。
为了在中间框架SF之间设置Y方向上的距离，提供了对每个子组的三个中间框架SF中的两个(即检测器S1、S3、S4和S6的中间框架SF)上进行操作的第二次级定位系统CPY。对于第一子组，第二次级定位系统CPY布置在相应的中间框架SF和第一框架10之间。对于第二子组，第二次级定位系统CPY布置在相应的中间框架SF和第二框架MF之间。与检测器S2相关联的中间框架SF安装到第一框架10或与第一框架10成一体，使得三个中间框架SF中只有两个可通过第二次级定位系统在Y方向上移动。与检测器S5相关联的中间框架SF安装到第一框架10或与第一框架10成一体，使得三个中间框架SF中只有两个可通过第二次级定位系统在Y方向上移动。
一般来说，行或列中的中间框架SF的数目减1个中间框架需要在特定方向上是可移动的，以便能够在特定方向上设置行或列中的所有检测器S1至S6之间的距离。在该实施例中，第二子组的中间框架SF可使用第一次级定位系统CPX相对于第一框架10在X方向上移动，而第一子组的中间框架SF在X方向上是不可移动的，即静止的。在检测器子组中，一个中间框架SF在Y方向上不可移动，而另两个中间框架SF在Y方向上可移动。其结果是，X方向上的间距和Y方向上的间距可以由次级定位组件使用五个次级定位系统(即一个第一次级定位系统CPX和四个第二次级定位系统CPY)来设定。当在一行或一列中提供三个检测器时，与中间检测器相关联的中间框架S优选地是固定的，即安装到第一框架10或第二框架MF上、或与第一框架10或第二框架MF成一体。这具有获得对称结构的益处，其中可移动中间框架SF和固定中间框架SF之间的距离可以相等，并且因此可以以类似的方式驱动第二次级定位系统CPY以设定所述行或列中的所有中间框架SF之间的相互距离。例如，在图3的实施例中，所有中间框架SF之间在Y方向上的间距可以是Y1。将间距改变为Y1+△Y需要检测器S1和S4的中间框架SF在正Y方向上移动△Y，并且需要检测器S3和S6的中间框架SF在负Y方向上移动△Y。因此，利用单个自由度，控制单元50能够驱动第二次级定位系统以设定中间框架SF之间的相互距离。然而，也可以设想，第二次级定位系统CPY每个都具有它们自己的专用驱动信号，从而导致附加的自由度。
尽管在上面的例子中，描述了3*2阵列中的六个检测器，但是显然本发明也可以应用于其它数量的检测器。所提出的体系结构的优点在于它是高度可扩展的。例如，具有单个静止检测器的现有技术测量系统最初可被替换或扩展到如图3所示的第一子组检测器，而没有第二子组。随后，可以添加检测器的第二子组，但是该原理也可以应用于4*2检测器、3*3或2*1检测器。实际上，该原理可以应用于m*n个检测器的任何阵列，其中m和n是至少为1的整数值。
图4示出了根据本发明的适于在图2的量测设备100中使用的测量系统40的另一示例性实施例。图4示出了在垂直于图2所示的Z方向的X-Y平面中的测量系统40。
在该示例中，测量系统40包括以m*n阵列布置的多个两个检测器S10和S11，其中m是Y方向上的检测器的数量，在该实施例中为两个，并且n是X方向上的检测器的数量，在该实施例中为一个。该测量系统设置有：初级定位组件，该初级定位组件包括每个检测器S10-S11的、被配置为在X方向上定位这些检测器S10-S11的第一初级定位系统；以及次级定位组件，该次级定位组件包括布置在第一框架和测量框架10之间且被配置为在Y方向上定位支撑一个或多个检测器S10-S11的框架的第二次级定位系统，这将在下面更详细地解释。测量框架10、初级定位组件、次级定位组件和检测器S10-S11的这种堆叠配置的益处在于：次级定位组件和初级定位组件可以专用于不同的要求和/或性能，从而产生可以提高生产量的更有效的测量系统。图4的测量系统适于执行如[00028]-[00030]段所述的用于测量一个或多个衬底上的一个或多个目标的感兴趣参数的方法。
每个检测器S10-S11通过初级定位组件的第一初级定位系统FPXX连接到相关的中间框架SSF。
每个第一初级定位系统FPXX被配置为相对于相应的中间框架SSF在X方向上移动相应的检测器S10-S116。其结果是，检测器S10-S11可以在平行于衬底W的顶表面的X方向上移动，并且因此可以在其移动范围内与衬底上的目标对准。
次级定位组件被配置成设定与检测器S10-S11相关联的相应中间框架SSF之间的距离，具体地设定Y方向上的间距。理想地，在测量阶段之前的定位阶段中，次级定位组件设置检测器S10-S11之间的间距，并且在后续的定位阶段和测量阶段序列期间保持该间距恒定，使得次级定位组件每批次或多个类似批次仅使用一次。由于次级定位组件的使用频率相对较低，因此次级定位系统的设计可针对相对较低速度和/或低性能的应用(例如滚柱轴承)而执行。在相对于目标而定位检测器S10-S11的每个定位阶段期间，可以使用初级定位系统。初级定位组件需要将检测器S10-S11更精确地定位在目标上方，并且因此需要更快的响应和/或移动也可以具有更高性能的物品，例如基于弯曲的设计。
由于检测器S10-S11的2*1布置，S10的中间框架与S11的中间框架之间的、Y方向上的距离可由第二次级定位系统CPYY设定，该第二次级定位系统CPYY在第一框架10与每一传感器S10-S11的中间框架SSF之间操作。通过移动与检测器S10-S11相关联的中间框架SSF作为一组在Y方向上移动。第二次级定位系统CPYY布置在相应的中间框架SSF和第一框架10之间。这种传感器布置的优点在于：两个传感器S10-S11可以沿着Y轴并且从衬底的边缘到衬底的中心独立地测量。
此外，上述例子提到m*n阵列，其中为阵列的每个元件提供检测器。可以设想，多个检测器也可以根据m*n阵列布置，但是仅使用阵列的一些元件，使得例如像十字的其它图案是可能的。还设想根据不适合m*n阵列的图案来布置多个检测器。
因为标记可能被放置在对应于目标的场尺寸的栅格中，所以次级定位组件优选地用于设置检测器之间的距离，以与衬底上的目标的场尺寸或其倍数相匹配。然后使用衬底定位系统以相对于检测器定位带有标记的衬底。然后，初级定位系统可用于将检测器与标记精确和精确地对准，例如以补偿未对准和/或热漂移。这将增加密集和稀疏标记分布的生产量。
尽管未示出，但是主和/或次级定位系统可以设置有位置传感器(例如编码器标尺)，以提供位置反馈。
图5示意性地示出了衬底W的顶表面的一部分的顶视图，示出了以b*d阵列布置的多个目标T1至T24，其中b是Y中的目标的数量,在该实施例中为6，d是X方向上的目标的数量，在该实施例中为4，并且阵列中的所有元件设置有相应的目标。
阵列的Y方向上的间距为Y1，阵列的X方向上的间距为X1。作为示例，两个目标(即目标T6和目标T15)被描绘与阵列位置偏离的位置中。各自的阵列位置T6'和T15'用虚线表示以指示偏差。
在现有技术的方法中，使用具有单个静止检测器的测量系统。在定位阶段使用诸如图2中的衬底定位系统30的衬底定位系统，以将目标T1至T24中的一者与测量系统的检测器对准。随后，在测量阶段期间获得来自目标的信息。可能地，需要在处理阶段期间处理信息，该处理阶段可以与随后的定位阶段同时发生。因此，与一个目标相关的序列必须对所有目标重复，在本实施例中得到24个定位和测量序列。
在本发明使用如图3所示的测量系统40的情况下，在初始定位阶段期间使用次级定位组件，以将中间框架SF之间沿Y方向的相互距离设定为Y1，并将中间框架SF之间沿X方向的相互距离设定为X1，以匹配衬底上阵列的间距。此外，可以使用衬底定位系统将多个检测器定位在第一组目标上，例如目标T1、T2、T5、T6、T9和T10。在该示例中，由于目标T6的偏差，不可能将所有目标与对应的检测器对准，使得使用初级定位系统在X和Y方向上移动支撑件以将检测器与目标T6对准。其他初级定位系统也可以用于补偿图5中未示出的较小偏差。一旦探测器与第一组目标对准，测量阶段就开始从目标获得信息。
在测量阶段之后，使用衬底定位系统开始随后的定位阶段，以便将检测器与第二组目标(例如目标T3、T4、T7、T8、T11和T12)对准。由于中间框架之间的间距可以保持恒定，所以不必使用次级定位组件。因此，间距被保持用于至少两次测量。然而，初级定位系统需要将探测器与相应的目标对准，特别是当先前与目标T6对准的探测器现在必须与目标T12对准时，该目标T12与理想阵列位置的偏差小于目标T6与理想阵列位置的偏差。随后，考虑到目标T15的偏差，对于第三组目标(例如目标T15、T16、T19、T20、T23和T24)以及第四组目标(例如目标T13、T14、T17、T18、T21和T22)，可以重复该过程。
因此，使用根据本发明的测量系统，定位和测量的顺序只需要进行四次。与现有技术系统的24次相比，这显著提高了生产量。
尽管上述实施例使用六个检测器，但是也可以使用具有不同数量检测器的其它实施例。例如，1*2检测器阵列可用于测量以下示例性序列中的以下目标对：(T1，T2)、(T3，T4)、(T5，T6)、(T11，T12)、(T9，T10)、(T7，T8)、(T13，T14)、(T15，T16)、(T17，T18)、(T23，T24)、(T21，T22)和(T19，T20)。在另一实施例中，3*1检测器阵列可用于测量以下示范性序列中的目标的以下组合：(T1，T5，T9)、(T2，T6，T10)、(T3，T7，T11)、(T4，T8，T12)、(T16，T20，T24)、(T15，T19，T23)、(T14，T18，T22)和(T13，T17，T21)。
应当注意，根据图1的光刻设备可以与根据图2的量测设备组合成光刻系统，该光刻系统允许在量测设备中测量刚刚由光刻设备处理的衬底，并且可以基于量测设备处的结果向光刻设备提供反馈，例如以改善套刻精度和/或临界尺寸。
从目标测量的参数可以是其相对位置，但是感兴趣的参数可以是相对于先前层的相对位置，即X方向和/或Y方向上的套刻精度。
用于测量衬底上的目标的感兴趣的参数的量测设备光刻系统和方法的另外的实施例在随后的编号条款列表中公开：
1.一种用于测量衬底上的目标的感兴趣参数的量测设备，包括
m*n个检测器，其中m≥1和n≥1；
第一框架；
(n-1)个第二框架；以及
(m-1)*n个中间框架，
其中：
每个检测器连接到所述中间框架或第一框架或第二框架中的一者；并且
每个中间框架连接到第一或第二框架中的一者。
2.根据条款1所述的量测设备，其中m*n≥2。
3.根据条款1或2所述的量测设备，还包括1*n个中间框架。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的量测设备，其中所述第一框架包括一个或多个次级定位组件，所述次级定位组件配置为在第一方向上和/或第二方向定位一个或多个第二框架中的每一者。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的量测设备，其中一个或多个第二框架或第一框架中的每一者包括次级定位组件，所述次级定位组件配置为在第一方向上和/或第二方向定位一个或多个中间框架中的每一者。
6.根据权利要求4或5所述的量测设备，其中次级定位组件包括：第一次级定位系统，被配置成在第一方向上定位一个或多个第二框架；以及第二次级定位系统，被配置为在第二方向上定位一个或多个中间框架。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的量测设备，其中，一个或多个中间框架中的每一者包括初级定位组件，被配置为在第一方向上和/或在第二方向上定位一个或多个检测器。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的量测设备，其中，一个或多个初级定位组件中的每一者包括：第一初级定位系统，被配置为在第一方向上定位一个或多个检测器；和/或第二初级定位系统，被配置为在第二方向上定位一个或多个检测器。
9.根据条款1-8中任一项所述的量测设备，还包括用于相对于测量框架定位衬底的衬底定位系统。
10.根据条款1-9中任一项所述的量测设备，其中每个第二框架连接到所述第一框架。
11.根据条款1-10中任一项所述的量测设备，其中第一初级定位系统和第二初级定位系统均为精细定位系统，并且其中，第一次级定位系统和第二次级定位系统均为粗略定位系统。
12.根据条款1-11中任一项所述的量测设备，进一步包括控制单元，被配置成用于驱动初级定位系统和次级定位系统。
13.根据条款12所述的量测设备，其中控制单元经配置以驱动次级定位系统，使得在测量衬底的目标之前，使用次级定位系统设定所述中间框架之间的间距，所述间距被保持用于至少两次测量。
14.根据条款13或14所述的量测设备，其中所述控制单元被配置成驱动所述初级定位系统，使得在所述衬底的目标的每次测量之前，使用相应的初级定位系统将所述检测器与所述衬底的一个或多个目标对准。
15.根据条款1-14中任一项所述的量测设备，其中所述检测器被配置成测量衬底上的目标相对于所述衬底上的另一目标或基准和/或所述衬底外部的基准的位置。
16.一种光刻系统，包括根据条款1-15中任一项所述的量测设备。
17.一种用于使用量测设备来测量衬底上的目标的感兴趣参数的方法，所述量测设备包括：m*n个检测器，其中m≥l且n≥l；第一框架；(n-1)个第二框架；以及m*n个中间框架，其中每个检测器连接到一个中间框架，其中每个中间框架连接到第一框架或第二框架中的一者，所述方法包括以下步骤：
a.相对于所述第一框架定位所述(n-1)个第二框架；
b.相对于所述第一框架和所述(n-1)个第二框架定位所述衬底；
c.相对于所述第一框架和所述(n-1)个第二框架定位得到所述(m-1)*n个中间框架；以及
d.测量感兴趣的参数。
18.根据条款17所述的方法，其中所述感兴趣的参数包括衬底上的目标相对于所述衬底上的另一目标或基准和/或所述衬底外部的基准的位置。
19.根据条款17或18所述的方法，其中所述感兴趣的参数包括所述衬底上的目标的套刻精度和/或临界尺寸。
20.根据条款17-19中任一项所述的方法，其中每个衬底或多个衬底被执行一次步骤a和c，且每衬底被执行一次或多次步骤b和d。
21.根据条款17-20中任一项所述的方法，其中该衬底包括具有特定场尺寸的多个场，并且其中步骤a和c设置中间框架之间的相互距离以匹配场尺寸或其倍数。
22.根据条款16-21中任一项所述的方法，进一步包括相对于对应的中间框架定位至少一个检测器的步骤。
尽管上述实施例描述了一种测量系统，其中所有检测器具有相应的初级定位系统作为初级定位组件的一部分，但是很可能省略一个初级定位系统。例如，如果衬底定位装置足够精确以将目标与缺少所述初级定位系统的检测器对准、并且使用其它初级定位系统来将其它相应的检测器与相应的目标对准，则可能是这种情况。
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，这里描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括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。
尽管在本文中可以在光刻设备的上下文中具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用在其它设备中。本发明的实施例可以形成晶片检验设备、掩模检验设备、量测设备或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)的物体的任何设备的一部分。这些设备通常称为光刻工具。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了本发明的实施例在光学光刻的上下文中的使用，但是应当理解，在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻并且可以用于其它应用，例如压印光刻。
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以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。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。此外，固件、软件、例程、指令在本文中可被描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上是由执行固件、软件、例程、指令等的计算设备，处理器，控制器或其他设备产生的，并且在这样做时可以使得致动器或其他设备与物理世界交互。
虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以以不同于所描述的方式来实施。以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离以下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。
已经结合各种实施例描述了本公开，考虑到本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实施例对本领域技术人员将是显而易见的。说明书和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求指示。
以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离以下阐述的权利要求的范围的情况下，可以如所描述的进行修改。

Claims (15)

1.一种用于测量衬底上的目标的感兴趣参数的量测设备，包括：
m*n个检测器，其中m≥l且n≥l；
第一框架；
(n-1)个第二框架；以及
(m-1)*n个中间框架，
其中：
每个检测器连接到所述中间框架或所述第一框架或所述第二框架中的一者；并且
每个中间框架连接到所述第一框架或所述第二框架中的一者。
2.根据权利要求1所述的量测设备，其中m*n≥2。
3.根据权利要求1或2所述的量测设备，还包括1*n个中间框架。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的量测设备，其中所述第一框架包括一个或多个次级定位组件，被配置为在第一方向上和/或第二方向定位一个或多个所述第二框架中的每一者。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的量测设备，其中一个或多个所述第二框架或所述第一框架中的每一者包括次级定位组件，被配置为在第一方向上和/或第二方向定位一个或多个所述中间框架中的每一者。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的量测设备，其中一个或多个所述中间框架中的每一者包括初级定位组件，被配置为在第一方向上和/或在第二方向上定位一个或多个所述检测器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的量测设备，还包括用于相对于所述测量框架定位所述衬底的衬底定位系统。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的量测设备，还包括控制单元，被配置为驱动所述初级定位系统和所述次级定位系统。
9.根据权利要求8所述的量测设备，其中所述控制单元被配置为驱动所述次级定位系统，使得在测量衬底的目标之前，使用所述次级定位系统来设定所述中间框架之间的间距，所述间距被保持用于至少两次测量。
10.根据权利要求8或9所述的量测设备，其中所述控制单元被配置为驱动所述初级定位系统，使得在所述衬底的目标的每次测量之前，使用相应的所述初级定位系统将所述检测器与所述衬底的一个或多个目标对准。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的量测设备，其中所述检测器被配置为测量衬底上的目标相对于所述衬底上的另一目标或基准和/或所述衬底外部的基准的位置。
12.一种光刻系统，包括根据权利要求1-11中任一项所述的量测设备。
13.一种用于使用量测设备来测量衬底上的目标的感兴趣参数的方法，所述量测设备包括：m*n个检测器，其中m≥l且n≥l；第一框架；(n-1)个第二框架；以及m*n个中间框架，其中每个检测器连接到一个中间框架，其中每个中间框架连接到所述第一框架或所述第二框架中的一者，所述方法包括以下步骤：
a.相对于所述第一框架定位所述(n-1)个第二框架；
b.相对于所述第一框架和所述(n-1)个第二框架定位所述衬底；
c.相对于所述第一框架和所述(n-1)个第二框架定位(m-1)*n个所述中间框架；以及
d.测量感兴趣的参数。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述感兴趣的参数包括所述衬底上的目标的套刻精度和/或临界尺寸。
15.根据权利要求13至14所述的方法，其中每个衬底或多个衬底被执行一次步骤a和c，且每个衬底被执行一次或多次步骤b和d。
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