CN100565354C - 光刻装置和测量方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明一个实施例的一种(例如在包括用于支撑衬底的衬底台的光刻装置中)曝光衬底的方法包括，使用第一传感器和第二传感器来执行至少一个衬底的部分的第一和第二高度测量，基于测量值之差来产生并存储偏移误差地图；通过利用第一传感器执行高度测量，来产生并存储衬底部分(或具有与这部分相类似处理的另一衬底)的高度地图，并利用偏移误差地图来校正该高度地图；以及曝光衬底(或其它衬底)。

Description

光刻装置和测量方法
发明领域
[0001]本发明涉及光刻投影装置和方法。
背景
[0002]这里所采用的用语″图案形成结构″应广义地解释为指的是可用来赋予入射辐射光束带图案的横截面的任何结构或领域，该图案对应于将在衬底目标部分上形成的图案；用语″光阀″也可用于该上下文中。应当理解，″显示″在图案形成结构上的图案可基本上不同于最终转移至例如其衬底或层(例如其中使用了特征、光学接近性校正特征的预偏置，相位和/或偏振变化技术和/或多次曝光技术)上的图案。一般地，该图案将对应于待形成在目标部分内的器件如集成电路或其它器件(见下文)的特定功能层。图案形成结构可为反射和/或透射式的。图案形成结构的示例包括：
[0003]-掩模。掩模的概念在光刻领域中是众所周知的，其包括例如二元型，交变相移型和衰减相移型等掩模类型，还包括各种混合式掩模类型。对这种掩模的设置在辐射光束中根据掩模上的图案引发辐射在掩模上反弹的选择性透射(就透射掩模来说)或反射(就反射掩模来说)。就掩模来说，支撑结构将一般是掩模台，其保证掩模能够在入射的辐射光束中受控于所需的位置，并且一旦需要其能够相对于光束移动。
[0004]-可编程的镜阵列。这种器件的一个例子是具有粘弹控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置背后的基本原理是(例如)反射表面的有址区域将入射光作为衍射光反射，反之无址区域将入射光作为非衍射光反射。应用适当的过滤器，该非衍射光能够从反射光束中被滤掉，只剩下衍射光。以此方式，根据矩阵可寻址表面的寻址图案图案化该光束。也可以相应的方式来使用光栅光阀(GLV)，其中每一GLV可包括多个反射条带，其彼此相对地变形(例如通过施加电势)，以形成光栅，该光栅可反射作为衍射光的入射光。可编程镜阵列的备选实施例采用微型镜(例如可能为显微镜)的矩阵配置，各镜子能单独地通过施加适合的局部电场，或通过采用压电促动器而围绕轴线倾斜。例如，镜子是矩阵可寻址的，这样有址镜子将从不同的方向对无址镜子反射入射辐射光束；以此方式，根据矩阵可寻址镜子的寻址图案图案化反射光束。所需的矩阵寻址能够用适合的电子部件执行。在此前所描述的两种情况中，图案形成结构都可以包含一个或多个可编程镜阵列。从例如美国专利US5,296,891和US 5,523,193和PCT的专利申请WO98/38597和WO98/33096中可以找到在此引用的关于镜阵列的更多信息，这些专利和申请通过引用结合在本文中。就可编程镜阵列来说，该支撑结构可以体现为框架或台，例如其可根据要求为固定的或可动的；和
[0005]-可编程LCD面板。此结构的例子出现在美国专利US5,229,872中，其在此通过引用结合在本文中。如上所述，在这种情况中支撑结构可以体现为框架或台，例如其可根据要求为固定的或可动的。
[0006]为达到简化的目的，此文章的余下部分在特定区域可以具体地本身引用到包括掩模(“分划板”)和掩模台(“分划板台”)的例子；然而，应当在比此前提出的图案形成结构的更广泛内容中发现在这种情况下讨论的一般原理。
[0007]光刻装置可用于将所需的图案施加在表面(例如衬底的目标部分)上。光刻投影装置例如可以用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况中，图案形成器件可以对应于IC的单个层产生电路图案，并且这个图案可被成像到已被涂上一层辐射敏感材料(光刻胶)的衬底(硅晶片或其它半导体材料)上的目标部分(例如包括一个或多个管芯)上。通常来说，单个晶片包含(例如一次性地)连续地被投影***照射的相邻目标部分的全部网络。
[0008]在当前的装置中，采用由掩模台上的掩模形成图案，可以对两种不同类型的机构加以区别。在一种类型的光刻投影装置中，通过将整个掩模图案一次性地曝光在目标部分上来照射每个目标部分；这种装置一般被引用为晶片步进器或步进重复装置。在备选装置(一般被引用为步进扫描装置)中，通过沿给定参考方向(“扫描”方向)由投影光束渐进地扫描掩模图案并以平行于或反向平行于此方向同步地扫描衬底台来照射每个目标部分；因为，通常来说，投影***具有放大倍率因数M(通常＜1)，在衬底台处被扫描的速度V是在掩模台处被扫描的M倍。在扫描类型的装置中的投影束可具有狭缝的形式，其中在扫描方向上具有狭缝宽度。从例如US6,046,792中能找到在此描述的关于光刻装置的更多信息，在此通过引用结合在本文中。
[009]在使用光刻投影装置的制造工艺中，图案(例如在掩模中)被映像到至少部分地由辐射敏感材料(光刻胶)层覆盖的衬底上。在这个映像步骤之前，衬底可能经历了不同的工艺，如整洁，涂覆光刻胶和弱烘烤。曝光后，衬底可能经历其它工艺，例如后曝光烘烤(PEB)，显影，强烘烤和映像特征的度量/检查。这组工序被用作将器件如IC的单独层图案化的基础。例如，这些转移工序可导致在衬底上形成光刻胶的图案化层。这样图案化的层可能随后经历不同的工艺如蚀刻，离子灌输(填料)，镀金属，氧化，化学机械磨光等，全部用来完成一个单独的层。如果需要有若干个层，那么对每个新层将不得不重复整个过程或其派生过程。最终，一列器件将呈现在衬底(晶片)上。然后这些器件通过例如切块或锯切技术彼此分离，据此单独的器件可以安装在连接到销钉等的载体上。关于这个工艺的更多信息可以从由Peter van Zant，McGraw Hill出版公司，1997年出版的索引号为ISBN0-07-067250-4的书“微芯片制造：半导体工艺实用指南”的第三版中得到，该文献通过引用结合在本文中。
[00010]本文中所称的衬底可在曝光之前或之后进行曝光：例如，在轨道(一般用来将光刻胶层涂覆在衬底上并对曝光的光刻胶进行显影的工具)或计量或检查工具中进行。在应用之处，本文的公开内容可适用于这些和其它衬底处理工具。另外，衬底可进行一次以上的处理(例如用来形成多层IC)，因此本文所用的用语衬底也可指已包含多个经处理层的衬底。
[00011]用语“投影***”应当被广义地解释为包括各种类型的投影***，例如包括折射式光学***，反射式光学***，和反射折射式***。特定的辐射***可基于所使用的辐射光束、任何浸液或曝光路径中的气体填充区域等因素来旋转，而无论真空是否用于全部或部分曝光路径。出于简单起见，投影***可在本文中称为″透镜″。辐射***也可包括根据用于对辐射的投影光束进行引导、成形、减弱、放大、图案形成和/或控制的设计类型来操作的任何部件，并且这样的部件在下面还可能共同地或单独地称为“透镜”。
[00012]更进一步，光刻装置可以是具有两个或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的那种类型。在这种“多级”装置中，附加的台可以并联地使用，或者可以在一个或多个台上进行预备步骤而将一个或多个其它的台用于曝光。双级光刻装置例如在US专利No.5,969,441和PCT申请No.WO 98/40791中有所描述，这两个文献都在此通过引用结合在本文中。
[00013]光刻装置也可以是这样的类型，其中衬底被具有较高折射率的液体如水覆盖，从而填充了投影***的最终元件和衬底之间的空间。浸液也可施加到光刻装置的其它空间内，例如掩模和投影***的第一元件之间。浸没技术在本领域中是众所周知的，其用于增大投影***的数值孔径。
[00014]在本文案中，用语“辐射”和“光束”旨在包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如波长为365；248，193，157或126纳米)和远紫外线(EUV)辐射(例如波长范围为5-20纳米)，以及粒子束如离子束或电子束。
[00015]虽然在本文中可具体参考关于IC制造中的光刻装置的使用，但是应当理解，这样的装置还可具有很多其它应用。例如，其可以被采用于集成光学***，用于磁畴存储器的引导和检测图案，液晶显示板，薄膜磁头，DNA分折仪器等的制造。本领域技术人员可以理解：就这种替代应用的上下文中，用语“分划板”、“晶片”或“管芯”在本文的任何使用分别应当被视为被更通用的用语“掩模”、“衬底”或“目标部分”(或“曝光区域”)所取代。
[00016]可能需要在每一次对衬底进行曝光时，获得衬底的高度地图(map)。如果衬底已经接受了一个或多个加工步骤、那么表面层将不再是纯净的抛光硅，也可以有代表衬底上所形成特征的结构或形貌。不同表面层和结构可影响水平传感器读数并且尤其是会影响其偏差。如果水平传感器是光学传感器，那么这些影响例如可能是由表面结构所造成的衍射效应或由表面反射率与波长的相关性所导致的，无法总是能被预测到。如果水平传感器是电容传感器，那么与处理工艺相关的误差可因衬底的电性能而导致。
概要
[00017]根据本发明的一个实施例的一种测量方法包括，使用第一传感器来测量衬底的第一部分的至少一个高度和使用第二传感器来测量所述衬底的第一部分的至少一个高度。该方法也包括，基于使用所述第一传感器所测量的至少一个高度和使用所述第二传感器所测量的至少一个高度，来产生所述第一传感器的偏移误差的第一表征；以及使用所述第一传感器来测量衬底的第二部分的多个高度。基于所述第一表征和衬底的第二部分的多个高度，来产生衬底的第二部分的第二表征。其中，第一传感器是与处理工艺相关的传感器，第二传感器是与处理工艺无关的传感器；或者第一传感器是具有第一处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，第二传感器是具有第二处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，第二处理工艺相关性不同于所述第一处理工艺相关性；或者第一传感器是与处理工艺无关的传感器，第二传感器是与处理工艺有关的传感器。
[00018]根据本发明的另一实施例的一种光刻装置，包括第一传感器，其设置成用于测量衬底第一部分的至少一个高度，以及测量衬底的第二部分的多个高度；第二传感器，其设置成用于测量衬底第一部分的至少一个高度；处理器，其设置成(1)基于使用第一传感器所测量的所述至少一个高度和使用第二传感器所测量的至少一个高度，来产生第一传感器的偏移误差的第一表征；以及(2)基于第一表征和衬底第二部分的多个高度，来产生衬底第二部分的第二表征；其中，第一传感器是与处理工艺相关的传感器，第二传感器是与处理工艺无关的传感器；或者第一传感器是具有第一处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，第二传感器是具有第二处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，第二处理工艺相关性不同于所述第一处理工艺相关性；或者第一传感器是与处理工艺无关的传感器，第二传感器是与处理工艺有关的传感器。
[00019]这种方法的许多变型、器件制造方法、以及可用来执行这种方法的光刻装置和数据存储媒介也公开于本文中。
附图简介
[00020]现在将仅通过示例方式并参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：
[00021]图1显示了根据本发明一个实施例的光刻装置；
[00022]图2示意性地显示了根据本发明一个实施例的设置；
[00023]图3a和3b显示了曲线图，可在根据本发明一实施例的方法中从该图中分析出与处理工艺相关的误差；
[00024]图4显示了本发明一个备选实施例所用的衬底；和
[00025]图5显示了根据本发明另一备选实施例的衬底的示例性视图。
[00026]在这些图中，相应的标号用来表示对应的部件。
详细描述
[00027]本发明的实施例包括例如曝光衬底的方法，其可用来以精确且成本高效的方式来校正水平传感器的与处理工艺相关的偏移误差。
[00028]图1示意性地显示了根据本发明一个特定实施例的光刻投影装置。该装置包括：
[00029]辐射***构造成提供(例如具有这样的结构，其能够提供)辐射投影束(例如UV或EUV辐射)。在该特定的示例中，辐射***RS包括辐射源SO、光束传送***BD和照明***，而该照明***包括用于设置照明模式的调节结构AM、积分器IN和聚光元件CO；
[00030]支撑结构，其构造成支撑能够图案形成投影束的图案形成结构。在该示例中，第一物体台(掩膜台)MT设有用于保持掩膜MA(例如分划板)的掩膜保持器，并且连接在用于相对于项目PL来精确地定位掩膜的第一定位结构上；
[00031]第二物体台(衬底台)，其构造成可保持衬底。在该示例中，衬底台WT设有用于保持衬底W(例如涂覆光刻胶的半导体晶片)的衬底保持器，并且连接在用于相对于项目PL和(例如干涉测量的)测量结构IF来精确地定位衬底的第二定位结构上，该测量结构IF构造成精确地指示衬底和/或衬底台相对于透镜PL的位置；和
[00032]投影***(“透镜”)，其构造成投射图案化的光束。在该示例中，投影***PL(例如折射透镜组、反射折射***或反射光学***、和/或反射镜***)构造成可将掩膜MA的被照射部分成像在衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯和/或其部分)上。或者，投影***可投射第二源的图像，可编程的图案形成结构的元件可用作该第二源的光闸。投影***也可包括微透镜阵列(MLA)，例如用于形成第二源以及将微点投射在衬底上。
[00033]如这里所述，装置是透射的类型(例如具有透射掩膜)。然而，通常它也可为反射的类型，例如(例如带有反射掩膜)。或者，装置可采用另一类型的图案形成结构，例如上述类型的可编程镜阵列。
[00034]源SO(例如水银灯、受激准分子激光器、电子枪、激光产生的等离子体源或放电等离子体源或设在电子束路径周围的波动器，例如为存储环或同步加速器)产生辐射光束。该光束直接地或在横向调节结构或场之后供给至照明***(照明器)IL中。例如，光束传送***BD可包括合适的引导反射镜和/或光束扩大器。照明器IL可包括调节结构或场AM，其用于设置光束强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)，这可影响例如在衬底处投影束传送的辐射能量的角分布。另外，该装置通常包括各种其它的元件，例如积分器IN和聚光器CO。这样，照射在掩膜MA上的光束PB在其横截面上具有所需的均匀强度分布。
[00035]参见图1应当注意，源SO可处在光刻投影装置的外壳内(例如当源SO是水银灯时通常如此)，但它也可远离光刻投影装置，其所产生的辐射光束被引入装置中(例如借助于合适的引导反射镜)；当源SO是受激准分子激光器时常常会出现这种情形。本发明和所附权利要求包含这些情形。
[00036]光束PB随后地相交于保持在掩膜台MT上的掩膜MA。在已经穿过掩膜MA(或者已经选择性地被其反射)之后，光束PB通过透镜PL，其将光束PB聚焦在衬底W的目标部分C上。借助于第二定位结构(和干涉测量的测量结构IF)，衬底台WT可精确地移动，例如用于将不同目标部分C定位在光束PB的路径上。类似地，例如在从掩膜库中机械式取出掩膜MA之后或在扫描过程中，第一定位结构可用来相对于光束PB的路径精确地定位掩膜MA。通常，物体台MT、WT的运动将借助于长程模块(粗定位)和短程模块(精确定位)来实现，这些模块未在图1中清楚地显示。然而，在晶片步进器(与逐步扫描装置相反)的情形下，掩膜台MT可仅仅连接在短程促动器上，或可为固定的。掩膜MA和衬底W可使用掩膜对准标记M1，M2和衬底对准标记P1，P2来对准。
[00037]所示的装置可用于若干不同模式：
[00038]1.在步进模式中，掩模台MT基本上保持静止，而整个掩膜图案被一次性投影到目标部分C上(即单次静态曝光)。然后沿x和/或y方向移动衬底台WT，使得不同的目标部分C可被光束PB照射。在步进模式中，曝光区域的最大尺寸限制了在单次静态曝光中的目标部分的大小；
[00039]2.在扫描模式中，适用基本相同的情形，掩模台MT和衬底台WT被同步地扫描，不同之处在于，给定的目标部分C未在单次静态曝光中曝光。而是，掩膜台MT可在给定的方向(所谓的″扫描方向″，例如y方向)上以速度v而运动，以便导致投影束PB在掩膜图像上进行扫描。同时，衬底台WT同时地在相同或相反方向上在速度V＝Mv下运动，其中M是透镜PL的放大倍数(典型地，M＝1/4或1/5)。可通过放大、缩小(减小)和/或投影***PL的图像倒转特性，来确定衬底台WT相对于掩膜台MT运动的速度和/或方向。通过这种方式，较大目标部分C可被曝光，而不必牺牲分辨率。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸可限制单次动态曝光中曝光的目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度可确定所曝光目标部分的(在扫描方向上的)高度；
[00040]3.在另一模式中，掩模台MT基本上固定地夹持了可编程的图案形成结构，而衬底台WT在施加到投影光束上的图案被投影到目标部分C上时产生运动或扫描。在这种模式中，通常采用了脉冲辐射源，可编程的图案形成装置根据需要在衬底台WT的各次运动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间进行更新。这种操作模式可容易地应用于采用了可编程的图案形成结构、例如上述类型的可编程镜阵列的无掩模式光刻技术。
[00041]还可以采用上述使用模式的组合和/或变型，或者采用完全不同的使用模式。
[00042]可以理解，重要的是，衬底相对于图案形成结构和/或投影***的确切位置是已知的和/或可精确地受控。例如，重要的是，不仅掩膜图像精确地投射在预定目标部分上而无横向位移，而且掩膜图像也应尽可能精确地聚焦在衬底表面上。
[00043]为了实现投影束相对于衬底顶面(例如衬底上的光刻胶层)的最佳聚焦，可能需要或必须确定衬底和掩膜和/或光学***之间的高度。例如，可能需要或必须将该高度调节至对应于所需聚集距离的高度。由于衬底的厚度可变化，对于每一次曝光操作，可能需要或必须确定衬底的理想或最佳定位(例如相对于掩膜和/或光学***)。另外，由于衬底可能不是完全平坦的物体，因此衬底的理想或最佳焦点位置可在衬底的表面上变化。最后，衬底可为不同的，并且具有不同表面形貌。因此，可能对于每一次曝光操作而言，需要为每一衬底来测量衬底的部分或全部高度地图。
[00044]可用来执行一个解决方案的光刻投影装置包括水平传感器，其定位成相邻于将图案化的光束投射在衬底上的光学***或为其一部分。根据该解决方案，衬底的高度地图在曝光过程中测量。基于测量值，衬底相对于光学***的距离(例如高度)可调节，例如通过调节支撑衬底的衬底台的高度来实现。
[00045]或者，可以在曝光之前测量衬底的高度地图。这样的机器现在是可得到的，其中设有至少两个可单独地移动的衬底台；例如见国际专利申请WO 98/28665和WO 98/40791中的多级装置。这种多级装置的一个操作原理是，在第一衬底台处在投影***下方的曝光位置以用于曝光位于该台处的第一衬底时，第二衬底台例如可运行至装载位置，释放之前曝光的衬底，拾取新衬底，在新衬底上进行一些测量(例如如上所述的高度地图)，然后，一旦完成第一衬底的曝光，就准备将新衬底传输至投影***之下的曝光位置；这种循环可重复。在公开于本文中的本发明的一些实施例的申请中，衬底台的数目是无关的，这是因为实施例可仅仅用于一个衬底台，其可或不可在曝光位置和测量位置之间运动，或者可用于两个以上的衬底台。
[00046]在测量位置处、在衬底上进行的测量例如包括测定在衬底(也称为″管芯″)上的不同曝光区域之间的空间关系(例如在X和Y方向上)，衬底上的参考标记，以及位于衬底外侧区域的衬底台上的至少一个参考标记(例如基准标记)。这种信息可随后地用于在曝光位置执行曝光区域相对于投影束的快速且精确的X和Y定位；关于这种测量及其用途的更多信息例如可见PCT专利文献WO 99/32940。该文献也介绍了在测量位置制备高度地图，其将各点处的衬底表面Z位置与衬底保持器的基准面相关联起来，其中Z表示垂直于衬底表面的方向。
[00047]测量衬底的高度地图通常使用其与衬底顶面相互作用的传感器来进行。这种传感器常被称为水平传感器。测量衬底的高度地图可能会经受与处理工艺相关的误差(PDE)，这同样在欧洲专利文献EP 1037117 A2中进行了描述。
[00048]两种类型的与处理工艺相关的误差是已知的：偏差和线性误差或错误缩放比例(即增益)。通过水平传感器ZLS测量的高度可表达为作为实际高度Zreal函数的合理精确度，例如ZLS＝a×Zreal+b，其中a是增益，b是偏差。理论上，增益(a)等于整数(1)而偏差(b)等于零。
[00049]比较理想的是在每一次曝光衬底时测量衬底的高度地图。如果衬底已经接受了一个或多个处理操作，那么该表面层可能不再是纯的抛光硅，也可以有代表衬底上所形成特征的结构或形貌。不同表面层和结构可影响水平传感器读数并且尤其是会影响其偏差。如果水平传感器是光学的，那么这些影响例如可能是由表面结构所造成的衍射效应或由表面反射率与波长的相关性所导致的，无法总是能被预测。如果水平传感器是电容传感器，那么与处理工艺相关的误差可因衬底的电性能而导致。
[00050]为了克服这些与处理工艺相关的误差，需要确定与处理工艺相关的校正。在欧洲专利文献EP 1037117 A2中，提出了用于抵消和/或校正这些与处理工艺相关的误差的若干方法。
[00051]例如，为了确定所要求的与处理工艺相关的增益校正，可利用设置在若干不同垂直位置(例如跨过水平传感器的线性或直线范围)的衬底台通过水平传感器来测量曝光区域或目标位置。衬底高度可被表征为衬底表面和例如由衬底台所限定的基准面之间的物理距离。基准面在Z-方向上的位置例如可通过干涉仪来测量。这种衬底高度Z晶片应不会随衬底台的垂直位置变化，并且可通过水平传感器和Z-干涉仪的测量值相减来得到：Z晶片＝ZLS-ZIF。这里，ZLS表示水平传感器测量衬底表面的测量值，ZIF表示干涉仪测量基准面的测量值。然而，可以理解，另一传感器可用于取代干涉仪，只要衬底台的位置是已知的。
[00052]Z晶片表示衬底相对于基准面的高度。因此，如果Z晶片的测定值随着衬底台的垂直位置变化，那么这一结果可指示水平传感器或Z-干涉仪(或所用的其它传感器)或者这两者不是线性地或均等地放大的。Z-干涉仪可被视为线性的，这是由于它可的线性程度比衬底高度地图所要求的精度更大。因此，衬底高度值的任何差别可被假定为由水平传感器的线性误差或错误缩放比例所引起，例如由增益误差引起。这种差异以及与观察该差异的相应水平传感器读数有关的信息可用来校正水平传感器的输出。在本发明的包括水平传感器或其用途的一个实施例中，提出了简单的增益校正。然而，更多复杂的校正可用于其它已知的传感器。
[00053]如果待处理衬底具有已接受了不同处理工艺处理的曝光区域，那么就可为衬底上每一不同类型的曝光区域确定与处理工艺相关的校正。相反，如果具有接受了相同或类似处理工艺的曝光区域的一批衬底将被曝光，则每一批只需要为每一类型的曝光区域来测量与处理工艺相关的校正。然后每一次可施加这种校正，因此在该批次中曝光区域进行了高度地图的描绘。
[00054]未经历与处理工艺相关的误差的传感器是已知的。这种与处理工艺无关的传感器可为气压计或扫描针轮廓测量仪。本领域技术人员已知，通过提供从气体出口至衬底表面的气流，气压计可确定衬底的高度地图。在衬底表面较高、即衬底表面更接近气体出口时，气流将遇到较高的阻力。通过测量作为气压计在衬底上方的空间位置之函数的气流阻力，就可得到衬底的高度地图，其可独立于(或至少相对独立于)衬底的至少一些性能(例如衬底顶层的电性能和/或光学性能)，因此就可提供与处理工艺无关的高度地图。
[00055]扫描针轮廓测量仪可用于利用针来扫描衬底的高度地图，这也可提供与例如光刻胶层的电性能和/或光学性能等性能无关的高度地图。其它与处理工艺无关的传感器也是已知的。然而，这类与处理工艺无关的传感器一般具有这样的扫描速率(或带宽)，其与处理工艺相关的水平传感器相比而较低(例如低高达100倍)。另外，这类与处理工艺无关的传感器的扫描速率与所需的相比也要低。
[00056]用于确定与处理工艺相关的误差的已知方法一般是非常费时的，这是因为已知的与处理工艺无关的传感器是相对非常缓慢的。根据如上所述的方法使用与处理工艺相关的传感器来确定与处理工艺相关的增益误差，这会涉及从不同的高度相对于衬底来进行测量。这种设置可意味着，衬底定位于其上的衬底台必须在高度上移动，和/或传感器必须在高度上移动，这可能是费时的。另外，这种方法可能仅可以校正与处理工艺相关的增益误差(a)，而不能校正与处理工艺相关的偏移误差(b)。增益校正和偏差校正之间的一个可能的区别在于，增益校正可基于相对的测量(例如衬底在高度上运动了已知的量，并且水平传感器与已知的运动相比而作出反应)，而偏差校正可基于绝对的测量(例如相对于零高度值)。
[00057]其它技术是可得到的，其可减少与处理工艺相关的偏移误差。例如，如上所述的欧洲专利文献No.EP 1037117 A2介绍了不同的解决方案，其可用来为所使用的传感器提供调节。该专利文献提出，通过采用了一个以上波长的传感器来测量高度。该文献也提出，改变水平传感器测量高度时的入射角。从这些测量值(例如使用若干波长和/或改变角度)所得到的测量结果可用来抵消与处理工艺相关的偏差。然而，这些解决方案会相对比较麻烦(例如费时)，因此相对昂贵。另外，这些解决方案不能确定与处理工艺相关的偏移误差。
[00058]公布的美国专利申请No.2002/0158185提供了与处理工艺相关的偏移误差的解决方案，其使用了第一水平传感器连同没有与处理工艺相关的误差的气压计。这些传感器都在曝光之前确定衬底或部分衬底的高度。确定这些测量数据之差并存储起来，并用作用于第一水平传感器的与处理工艺相关的误差(即偏差)的测量值。在(快速)曝光的过程中使用第二水平传感器，其基本上与第一水平传感器相同。使用第一水平传感器的所存储的与处理工艺相关的误差来校正该第二水平传感器的测量值，假设这种与处理工艺相关的误差同样适用于第二水平传感器。然而，该解决方案要求两个基本相同的水平传感器(即传感器必须具有相匹配的性能)，这使得它是比较困难的和昂贵的解决方案。
[00059]在根据本发明一实施例的方法中，使用均用于绝对测量(即相对于零高度值)的第一传感器10和第二传感器11来确定与处理工艺相关的偏移误差，以便测量衬底W本身的高度。因此，与确定增益误差并且衬底W高度在测量过程中相对于测量设备而移动(以便获得高度运动的相对测量值)的测量相比，在该方法中，衬底W的高度不相对于测量设备移动。所得到的测量值之差然后用来确定与处理工艺相关的偏移误差(PDOE)。本发明的不同实施例将在下文中进一步论述。
[00060]图2显示了衬底W、第一传感器10，以及第二传感器11，其位于衬底W上方，以便例如确定衬底W的高度地图。图2也显示了处理器12，其设置成与第一传感器10和第二传感器11通讯。传感器10，11设置成将其测量值传输至处理器12。处理器12还设置成与存储器13通讯。处理器12可将数据存储在存储器13中以及从中取出数据。处理器12还设置成利用从第一传感器10、第二传感器11和/或存储器13中取出的数据来进行计算，如下所述。处理器12和/或存储器13可为光刻投影装置1的一部分，但也可设置在光刻投影装置1的外侧。
[00061]在根据本发明的一个实施例的装置中，第一传感器10是与处理工艺无关的传感器，例如气压计或扫描针轮廓测量仪，其高度测量不相关于测量表面的电性能和/或光学性能。第二传感器11是与处理工艺相关的传感器，即所具有的偏移误差(PDOE)可相关于在衬底W上进行的处理工艺。假设增益误差已经提前校正。因此，第一传感器和第二传感器的测量值之差基本上由与处理工艺相关的偏移误差来形成。在这种情况下，可假定PDOE完全由第二传感器11导致并且衬底W的′实际′高度可从第一传感器10的读数中得知。
[00062]可针对衬底上多个位置使用第一传感器和第二传感器10，11来进行测量，例如通过扫描传感器10，11下方的衬底。第一传感器和第二传感器10，11得到的测量值可用来构成地图，其中对于所测量的衬底W上的每一位置，第二传感器11的PDOE被存储起来。该地图可为简单的表，其中在每一处理步骤中，对于指示衬底W上的位置的X和Y座标的组合，存储PDOE。因此，换句话说，第二传感器11的测量值可与X，Y位置以及使用了第二传感器11的处理工艺相关地来进行校准，并且相应的校准数据可存储在存储器13中。
[00063]由处理器12计算得出的第二传感器11的PDOE地图可存储在存储器13中。当进一步处理衬底W时，PDOE地图可从该存储器13中取出。然而，PDOE地图也可转移至其它存储器(未示出)，从这类存储器中PDOE地图可由光刻投影装置1在曝光过程中更易且更快地取出。
[00064]由于PDOE相关于衬底W的性能(例如所用光刻胶的类型和光刻胶层下方的结构的成分)，该PDOE可对于衬底W的具有相同性能的每一部分都是相同的，例如利用类似图案和类似处理表进行类似曝光的相应目标部分C(或目标部分的一部分)。这些性能可包括衬底的光学性能和/或电性能。实际上，这种相关性可意味着，对于衬底W上的每一相应目标部分C和/或在相应处理步骤中对于其它衬底W上的每一相应目标部分C，PDOE地图可为相同的。
[00065]PDOE地图的测定可为费时的处理工艺，例如因为使用了与处理工艺无关的传感器(气压计和扫描针轮廓测量仪测量是较幔的)。然而，因为PDOE地图对于类似目标部分C而言可为类似的，因此对于每一类似目标部分C，一次确定一个特定的PDOE地图就足够了。一旦PDOE地图对于某些类型的目标部分C是已知的，那么具有类似目标部分C的全部衬底W就可使用快速的与处理工艺相关的传感器来正常地处理。可在正常处理速度下工作的这些与处理工艺相关的传感器的测量值可利用之前构造的PDOE地图来校正。因此，对于全部类似的目标部分C，只需要构造一个PDOE地图。
[00066]对于光刻曝光，高度地图可由衬底W构造而成。这种构造可在光刻装置的曝光位置或在光刻装置的较远位置进行，例如在所谓的多级机器中的测量位置，在欧洲专利文献No.EP 1037117 A2中对此进行了更详细的论述。
[00067]在衬底W的曝光之前，衬底W的高度地图可使用水平传感器来确定，该水平传感器经受与用来确定PDOE地图的第二传感器11相同的PDOE。当然，第二传感器11和水平传感器也可为同一个传感器。水平传感器的测量值可利用PDOE地图来校正，例如通过将用于目标部分C上对应位置的PDOE地图内容简单地增加在水平传感器的测量值上。例如，该计算可使用先前存储在存储器13中的数据并通过处理器12来进行。这种方法使得可以相对较高的处理速度来处理衬底W，这是因为可利用相对快速的水平传感器来得到高度地图，同时补偿与处理工艺相关的误差。
[00068]在根据本发明另一实施例的方法中，与处理工艺相关的偏移误差地图和高度地图在曝光之前确定。在曝光过程中，通过基于由图像传感器所得到的测量值来定位晶片台WT，而使衬底W关于图案化的光束PB来定位，该图像传感器例如固定在晶片台上，例如为所谓的TIS传感器，其将在下文中针对多级机器进行描述。
[00069]在多级机器中，如图2所示，衬底W的表面可利用水平传感器在测量位置处形成地图。该地图可相对于基准面(例如由TIS限定)来测量，其信息可存储在存储器中。
[00070]衬底W然后输送至曝光位置，如图2所示。在曝光之前，衬底台WT的位置和定向可通过TIS来测量，并且相关于基准面。TIS测量从掩膜MA成像在衬底台上的多个标记的位置(包括掩膜的高度)。传统上使用多个TIS传感器(仅仅一个在图2中显示出)。
[00071]不必在曝光位置测量衬底W的表面，这是由于之前由水平传感器在第一位置得到的数据可从存储器取出，并且衬底W的高度和倾角可在曝光过程中基于该数据信息而相对于例如用TIS所限定的基准面来进行调节。
[00072]在这种机器中，水平传感器在测量位置的测量值可使用PDOE地图针对与处理工艺相关的偏移误差进行校正。然而，也可以在曝光过程中进行校正。当然，相同的方法可用于单级机器中，其中，例如测量和曝光位置是相同的位置，并且高度地图在曝光之前构造而成。
[00073]在以上描述中，第一传感器和第二传感器10，11处在相同的位置。然而，可以利用在第一位置的第一(与处理工艺无关的)传感器10并利用在第二位置的第二传感器11来测量衬底W的表面。第一位置甚至可位于光刻投影装置1的外面。例如，与处理工艺无关的传感器10可为所谓的外部轮廓测量仪(例如扫描针轮廓测量仪或扫描隧道显微镜)。在这种情况下，重要的是，这两个传感器的测量值可相互比较。由于衬底W定位于其上的衬底台WT可影响衬底W的形状，因此在通过第一传感器和第二传感器10，11进行测量的过程中，就可能需要衬底W定位在相同衬底台WT上的相同位置。
[00074]如上所述，与处理工艺无关的传感器10可为气压计或扫描针轮廓测量仪，但也可使用其它与处理工艺无关的传感器10。这些与处理工艺无关的传感器对于本领域技术人员而言是已知的。例如，气压计在文献″气动测量的原理和应用″(V.R.Burrows，FWPJournal，1976年10月)和美国专利No.4,953,388中进行了描述。
[00075]本领域技术人员可以理解，例如，只要确定了与处理工艺相关的偏移误差，就可以构思出本发明的其它实施例。用于确定与处理工艺相关的偏移误差地图的另一技术是将图案成像在衬底W上，对衬底W进行处理，并检测所得到的图案的质量(例如确定光刻胶中的局部散焦)。基于不同图像的所检测质量，局部最佳焦点高度可同与处理工艺相关的传感器11的测量值进行比较，以便确定与处理工艺相关的偏移误差地图。可利用如下所简述的各种技术来确定光刻胶中的局部散焦。
[00076]在根据本发明另一实施例的方法中，第一测量包括光刻胶对焦测定，并且传感器11是与处理工艺相关的传感器。在这种方法中，可通过在例如对与处理工艺相关的传感器11进行读数相同的位置上所得散焦的测量，来确定传感器11的与处理工艺相关的偏移误差。
[00077]为了确定施加在经处理衬底W上的焦点偏差，常用的光刻胶对焦的测定方法是焦点曝光矩阵(FEM)。该方法是基于光刻胶中的曝光关键性结构，同时改变随后曝光中在所估计最佳焦点周围的焦点偏差。这些曝光可定位在衬底W的相同目标部分C或不同目标部分C上。在光刻胶显影之后，可检查或测量成像临界结构的(光学/电性能)，以便获得用于处理层的最佳焦点偏差测定。
[00078]FEM技术常常用来确定整个衬底W的最佳焦点设置/偏差，或者每一目标部分C的单独的焦点偏差。除了应用这种技术以确定每一经处理衬底W或目标部分C的焦点偏差之外，根据本发明另一实施例的方法包括使用这种技术来确定衬底W上目标部分C中的焦点变化。可能需要提供更密的曝光图案，其与用于测量衬底W高度的与处理工艺相关的传感器在X和Y方向上的测量位置相匹配。这种设置可允许通过传感器某些感测区域内的焦点来曝光成像临界结构，并且对于目标部分C的每一感测区域来单独地确定最佳焦点设置/焦点偏差(例如用来确定PDOE地图)。
[00079]用于确定将施加在衬底W上的焦点偏差的另一已知技术使用光刻胶对焦敏感标记的曝光，并使用扫描器中的另一传感器来测量曝光的标记。这些标记可为对准标记，但也可使用能够利用扫描器中另一传感器进行测量的任何其它结构。
[00080]这些对准标记以致密的构造而被图案化在掩膜MA上，因此就在曝光的目标部分C上产生了标记的致密图案。在根据本发明另一实施例的方法中，标记通过将无远心度引入光学投影***中而被设置成对焦点敏感。位于掩膜MA上的对准标记的子组通过粘合在掩膜MA上的石英楔而结合在一起，以便将无远心度引入投影***中(以下称为测量标记)。这些测量标记将显示水平位移或移位，其与标记曝光时所用的散焦成比例。带楔的对准标记(测量标记)的位置可因此而为对焦点敏感的，而其它标记(称为参考标记)的位置可为对焦点不敏感的。因此，测量标记相对于参考标记的相对移位可在测试曝光中用作用于散焦的测量值。
[00081]用于经处理衬底上的特定位置的焦点偏差可通过测量曝光的标记之间的水平位移来确定。在每一感测区域，至少一个测量标记和至少一个参考标记可进行曝光。这种方法可允许测定经处理衬底W上每一感测区域的焦点偏差。这些焦点偏差可被推导得出以用于特定目标部分C内的每一感测区域，然后作为用于具有相同衬底成分的每一目标部分C的与处理工艺相关的偏移误差地图而存储起来。这种用于确定目标部分C的与处理工艺相关的偏移误差地图的方法可通过曝光衬底W上一个特定目标部分C来执行，或通过对衬底W上全部目标部分C的焦点偏差取平均值，以确定代表目标部分C的与处理工艺相关的偏移误差地图的平均值。
[00082]用于确定待施加在衬底W上的焦点偏差的类似技术是对光刻胶对焦敏感标记进行曝光并使用外部计量工具来测量曝光的标记。标记可为更特定的对准标记，例如所谓的双重盒结构，如美国专利No.5,300,786中所述。标记本身可通过将无远心度引入光学投影***中而设置成对焦点敏感的。这可利用在相邻于掩膜MA上的形成双重盒结构并一起消除成像结构衍射级的多条线处执行刻蚀处理步骤来实现。这种方法在美国专利No.5,300,786中详细地描述。
[00083]在每一感测区域，可对至少一个标记进行曝光。这种方法可允许测定经处理衬底W上的每一感测区域的焦点偏差。这些焦点偏差可被推导得出以用于特定目标部分C内的每一感测区域，然后作为用于具有相同衬底成分的每一目标部分C的与处理工艺相关的偏移误差地图而存储起来。这种用于确定目标部分C的与处理工艺相关的偏移误差地图的方法可通过曝光衬底W上一个特定目标部分C来执行，或通过对衬底W上全部目标部分C的焦点偏差取平均值，以确定代表目标部分C的与处理工艺相关的偏移误差地图的平均值。
[00084]传感器11的测量值可利用PDOE地图来校正，例如通过将用于目标部分C上对应位置的PDOE地图内容而简单地加在传感器所述的测量值上。例如，该计算可使用先前存储在存储器13中的数据并通过处理器12来进行。PDOE地图的内容也可用作衬底W曝光过程中的校正。
[00085]如果待处理衬底W具有已接受了不同处理工艺处理的曝光区域，那么就可为衬底上每一不同类型的曝光区域确定与处理工艺相关的校正。相反，如果具有接受了相同或类似处理工艺的曝光区域的一批衬底将被曝光，则每一批只需要为每一类型的曝光区域来测量与处理工艺相关的偏移误差地图。然后每一次可施加这种校正，使得在该批次中曝光区域进行了高度地图的描绘。
[00086]在根据本发明另一实施例的方法中，利用第一传感器10和第二传感器11来测量衬底W，以便确定与处理工艺相关的偏移误差(PDOE)地图，如图2所示。在该实施例中，第一传感器和第二传感器10，11都是与处理工艺相关的传感器，但各自具有不同灵敏度以用于处理参数。这种结果可以多种不同方式来实现。例如，第一传感器10可为与第二传感器11不同的另一类型的与处理工艺相关的传感器。然而，第一传感器10和第二传感器11也可为相同类型，但采用不同的设置，例如不同的波谱和/或不同的偏振。最后，第一传感器10和第二传感器11也可为使用不同设置的同一传感器。测量值之差可用来确定PDOE地图。在这种情况下，PDOE可不等于两个测量值之差，而是通过使用模型或表来取得，例如之前通过试验所得到的模型或表，如下所述。
[00087]图3a显示了第一传感器10和第二传感器11(均为与处理工艺相关的传感器)的处理工艺相关性的曲线图。水平轴线显示了与处理工艺相关的参数(例如光刻胶层的厚度或光刻胶的折射率)。曲线M 10，M11显示了分别通过传感器10，11所测量的高度。图3a的曲线图可以是在这种情形下试验所得的结果，其中，与处理工艺无关的传感器所测量的′实际′高度保持恒定，并且其中衬底的与处理工艺相关的参数可变化，通过第一传感器和第二传感器10，11来测量高度。然而，该曲线图也可基于用来预测第一和/或第二传感器10，11的处理工艺相关性的原理模型。
[00088]应注意，图3a显示了值M10，M11将在固定的“实际”高度作为与处理工艺相关的参数之函数来测量。然而，利用例如传感器10来测量数值不会自动地导致得知”实际”高度(与处理工艺无关的高度)和与处理工艺相关的参数值，这是因为与传感器10所得到的相同测量值相对应的另一“实际”高度同所述与处理工艺相关的参数其它值的其它组合也可存在。
[00089]在如图3a所示的示例中，衬底W的“实际”高度由笔直的水平虚线表示。因此，该虚线代表通过理想的与处理工艺无关的传感器所得到的测量值。可见图3a，分别通过传感器10，11测量的高度M10，M11可作为与处理工艺相关的参数之函数而相对于该实际高度变化。
[00090]可能需要得到如图3a一样的用于与处理工艺相关的特定参数的曲线图。高度M 10，M11之差用标号Δ表示。在这种实施例中，可假定该高度差仅仅是该与处理工艺相关的特定参数的函数。
[00091]在根据另一实施例的方法中，例如传感器10的测量值与传感器11的测量值之差Δ的每一组合与一个实际高度唯一相关。因此，可导出传感器10的测量值与PDOE值之差Δ的每一组合。基于图3a的曲线图，可得到图3b所示的曲线图，其显示了第一传感器10的PDOE，该第一传感器10的PDOE为第一传感器和第二传感器10，11之差的函数。第一传感器10的PDOE可简单地通过例如计算第一传感器10的读数与实际高度之差而得到。PDOE的曲线图作为Δ之函数而为单调函数(可为递增或递减函数)是比较理想或重要的，这是因为例如如下所述的原因。当然，也可得到用于第二传感器11的相应曲线图。
[00092]来自于图3b所示曲线图的信息可用来得到衬底W的某些目标部分C的PDOE地图。因此，可使用第一传感器和第二传感器10，11来测量目标部分C，如图2所示。对于目标部分C的每一位置，可计算第一传感器和第二传感器10，11的读数之差Δ。基于该读数差，可通过例如使用图3b所示的曲线图来得到PDOE。
[00093]一旦根据所述方法确定了PDOE地图，就可使用与处理工艺相关的传感器10来加工和测量衬底W。可使用PDOE地图来校正该传感器10的测量值，这类似于第一实施例。
[00094]在根据本发明另一实施例的方法中，作为与处理工艺相关的参数之函数的第一传感器10和第二传感器11的读数之差是单调向上或向下的函数。在根据另一实施例的方法中则不是这样，并且可能难于或不可能明确地确定PDOE，除非知道更多的与处理工艺相关的参数(例如光刻胶和氧化物厚度范围、布置、所用的材料)。
[00095]该读数差的可能值可限于得到单调函数，或可分成若干个单调部分的不同函数。例如，如果图3b的曲线图是振动函数，则仍可使用该实施例中所述的方法(例如，如果待确定的高度已知处于一定范围内，并且曲线图在该范围内是单调的)。该问题也可通过使用两个以上的传感器来减轻，如下所述。
[00096]也可是这样的情形，该实施例中的解决方案要求第一传感器10和第二传感器11的读数之差不仅是用于某些与处理工艺相关的参数的唯一值，而且是用于所有与处理工艺相关的参数的唯一值。如果不仅对于不同值的一个PD参数而且对于不同PD参数而会出现该读数之差Δ，那么可能需要知道另外的处理工艺的有关信息，以便找到能够确定PDOE地图的唯一解决方案。
[00097]在根据本发明一实施例的方法中，高度差Δ可仅相关于与处理工艺相关的参数。然而，可以设想，PDOE也取决于实际高度。在这种情况下，例如只要可保持作为PDOE之函数的两个传感器读数之差，那么这种方法仍可适用。如果该高度差也取决于实际高度，可能需要对于每一高度来测量图3a所示的曲线图，或构造针对每一高度的这种曲线图，这是通过在若干高度处使用一组测量来实现的。这种曲线图然后可通过内插法(例如线性内插法)而用于其它高度。
[00098]根据这种实施例的方法的一个潜在优点在于，一旦确定了根据图3a和3b的曲线图，那么就可仅仅使用与处理工艺相关的传感器来进行衬底W的进一步处理，这种传感器相对比较快速或满足特定的机械要求，例如空间要求、污染要求，等等。
[00099]对于根据如上所述实施例的方法，可以理解，对于全部相应目标部分C，可能仅需要对PDOE地图进行一次确定。可以构思出全部类型的可能情形。例如，单个衬底W可包括必须进行地图绘制的不同目标部分C。在全部目标部分C彼此不同的情形下，可能需要对于整个衬底W绘制PDOE地图。该PDOE地图可仅仅用于该单个衬底，但在类似处理步骤中在其它衬底具有类似目标部分C的情形下，可以再次使用该地图。
[000100]当然也可针对每一目标部分C而产生PDOE地图，即使目标部分C是类似的。也可针对每一衬底W产生新的PDOE地图，即使PDOE地图对于类似衬底W是已知的。例如，可以进行这样的地图绘制，以确保最佳精度。
[000101]在多级机器中，所得到的PDOE地图可存储在存储器13中并在衬底W的处理过程中使用(例如在第一位置处测定高度地图时或在第二位置进行曝光的过程中，如上所述)。PDOE地图可用来校正水平传感器在第一位置的测量值，以便确定衬底W的每一目标部分C的高度地图。然而，PDOE地图也可在曝光过程中在第二位置使用，以便调节衬底W的高度和定向。
[000102]另外，本领域技术人员可以理解，可采用两个以上的传感器来应用类似的方法。例如，可以基于具有不同处理工艺相关性的多个与处理工艺相关的传感器的测量值之差，来确定PDOE。另外，在图3a中的曲线图之差仅仅是一定范围内的与处理工艺相关的参数的单调函数时，可使用更多的传感器。
[000103]上述实施例可适用于所用类型的光刻投影装置。这种方法可用于采用(快速)实时调平的机器中，或可用于在曝光之前产生高度地图的机器中。后一类机器可包括例如上述国际专利中请WO98/28665和WO 98/40791中所述的多级装置。
[000104]本发明的实施例包括在光刻装置中曝光衬底的方法、器件制造方法，以及光刻装置，该光刻装置包括用于提供辐射投影束的照明***；用于支撑图案形成结构的支撑结构，用于对投影束在其截面上赋予图案的图案形成结构；用于保持衬底的衬底台；以及用于将图案化的光束投射在衬底的目标部分上的投影***。
[000105]根据本发明的一个实施例的在具有用于支撑衬底的支撑台的光刻装置中曝光衬底的方法包括，利用第一传感器执行至少一个衬底的一部分的第一高度测量，第一传感器是与处理工艺相关的传感器；利用第二传感器执行至少一个衬底的同一部分的第二高度测量；基于第一和第二高度测量值之差产生第一传感器的偏移误差地图，并将该偏移误差地图储存在存储器中；产生衬底或其它衬底的部分的高度地图，所述部分具有与利用第一传感器执行高度测量的那部分相类似的处理，并利用偏移误差地图来校正该高度地图；将该高度地图存储在存储器中；并且曝光由衬底台支撑在曝光位置的衬底或其它衬底，曝光位置通过使用晶片台传感器和高度地图来控制。
[000106]根据本发明另一实施例的在具有用于支撑衬底的支撑台的光刻装置中曝光衬底的方法包括，利用第一传感器执行至少一个衬底的一部分的第一高度测量，第一传感器是与处理工艺相关的传感器；利用第二传感器执行至少一个衬底的同一部分的第二高度测量；基于第一和第二高度测量值之差产生第一传感器的偏移误差地图，并将该偏移误差地图储存在存储器中；产生衬底或其它衬底的部分的高度地图，所述部分具有与利用第一传感器执行高度测量的那部分相类似的处理；将该高度地图存储在存储器中；并且曝光由衬底台支撑在曝光位置的该衬底或其它衬底，曝光位置通过使用高度地图来控制，同时利用偏移误差地图来校正。
[000107]构造成针对衬底某些部分的与处理工艺相关的误差地图可有利地用来校正在同一或另一衬底的类似部分上进行的测量。可利用先前存储的与处理工艺相关的误差来容易地校正所测量的高度。衬底上的不同目标部分或管芯通常被曝光成类似的图案，并在曝光工序之间接受类似的处理。因此，针对某些目标部分的传感器的与处理工艺相关的误差可类似于其它目标部分。
[000108]根据一个实施例，本发明涉及一种方法，其中所述部分由所述至少一个衬底上的多个子部分来形成，或者其中所述部分由多个衬底上的多个子部分来形成。
[000109]在根据本发明另一实施例的方法中，第二传感器是与处理工艺无关的传感器，例如为气压计、外部轮廓测量仪和扫描针轮廓测量仪中的至少一种。在根据这种实施例的方法中，第二传感器的与处理工艺相关的误差可简单地通过第一传感器和第二传感器的读数之差给出。
[000110]在根据本发明另一实施例的方法中，第一传感器是具有第一处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，第二传感器是具有第二处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，所述第二处理工艺相关性不同于所述第一处理工艺相关性。在根据这种实施例的方法中，可以不需要昂贵的和费时的与处理工艺无关的传感器，例如可仅仅使用相对成本高效且快速的与处理工艺相关的传感器。这种方法可为比较时间高效的。
[000111]根据本发明的另一实施例的在具有用于支撑衬底的支撑台的光刻装置中曝光衬底的方法包括，利用第一传感器执行至少一个衬底的一部分的第一测量即高度测量，第一传感器是与处理工艺相关的传感器；执行至少一个衬底相同部分的第二测量，包括光刻胶对焦测定；基于第一和第二测量值之差产生第一传感器的偏移误差地图，并将该偏移误差地图储存在存储器中；产生衬底或其它衬底的部分的高度地图，所述衬底部分具有与利用第一传感器执行高度测量的那部分相类似的处理，并利用偏移误差地图来校正该高度地图；将该高度地图存储在存储器中；并且曝光由衬底台支撑在曝光位置的该衬底或其它衬底，曝光位置通过高度地图来控制。
[000112]根据本发明另一实施例的在具有用于支撑衬底的支撑台的光刻装置中曝光衬底的方法包括，利用第一传感器执行至少一个衬底的一部分的第一测量即高度测量，第一传感器是与处理工艺相关的传感器；执行至少一个衬底相同部分的第二高度测量，包括光刻胶对焦测定；基于第一和第二测量值之差产生第一传感器的偏移误差地图，并将该偏移误差地图储存在存储器中；产生衬底或其它衬底的部分的高度地图，所述部分具有与利用第一传感器执行高度测量的那部分相类似的处理；将该高度地图存储在存储器中；并且曝光由衬底台支撑在曝光位置的该衬底或其它衬底，曝光位置通过使用高度地图来控制，同时利用偏移误差地图来校正。
[000113]在这种方法中，传感器的与处理工艺相关的误差可通过同进行与处理工艺相关的传感器读取读数相同的位置上的散焦测量来确定(即通过在基本上相同位置上执行测量和读取)。不同传感器和不同方法例如可不是在理想点、而是在某些感测区域或位置中测量衬底的高度或散焦。这种感测装置可针对不同的传感器和方法而具有不同的形状和不同的尺寸。用语″相同位置″因此应为视为表示″基本相同的位置。″
[000114]在根据本发明另一实施例的曝光衬底的方法中，光刻胶对焦测定使用了至少一个焦点曝光矩阵(FEM)和对焦点敏感标记。使用对焦点敏感标记可基于例如将无远心度引入光学投影***中。执行光刻胶对焦测定的有利方法可在下文中详细描述。
[000115]根据本发明一个实施例的器件制造方法还可包括，提供衬底；使用照明***来提供辐射投影束；使用图案形成结构对投影束在其横截面上赋予图案；以及将图案化的辐射光束投射在衬底的目标部分上。
[000116]根据本发明一个实施例的光刻装置可包括用于提供辐射投影束的照明***；用于支撑图案形成结构的支撑结构，用于对投影束在其横截面上赋予图案的图案形成结构；用于保持衬底的衬底台；以及将图案化的光束投射在衬底的目标部分上的投影***。
[000117]这种光刻投影装置还可包括第一传感器，其设置成用于执行至少一个衬底一部分的第一高度测量，第一传感器是与处理工艺相关的传感器；第二传感器，其设置成用于执行至少一个衬底相同部分的第二高度测量；处理器和存储器，所述处理器设置成用于基于第一和第二高度测量值之差而产生所述第一传感器的偏移误差地图，并将该偏移误差地图存储在存储器中；其中，第一传感器设置成用于产生该衬底或另一衬底的部分的高度地图，所述部分具有与利用第一传感器执行高度测量的那部分相类似的处理，并且该处理器设置成用于利用偏移误差地图来校正该高度地图，并且该处理器进一步设置成用于将该高度地图存储在存储器中，该光刻装置设置成曝光由衬底台支撑在曝光位置的该衬底或其它衬底，曝光位置通过使用晶片台传感器和高度地图来控制。
[000118]根据本发明的另一实施例的光刻装置包括用于提供辐射投影束的照明***；用于支撑图案形成结构的支撑结构，用于对投影束在其横截面上赋予图案的图案形成结构；用于保持衬底的衬底台；以及将图案化的光束投射在衬底的目标部分上的投影***。这种光刻投影装置还可包括第一传感器，其设置成用于执行至少一个衬底一部分的第一高度测量，第一传感器是与处理工艺相关的传感器；第二传感器，其设置成用于执行至少一个衬底相同部分的第二高度测量；处理器，其设置成与第一传感器通讯，第二传感器和存储器，该处理器设置成用于基于第一和第二高度测量值之差而产生所述第一传感器的偏移误差地图，并将该偏移误差地图存储在存储器中；其中，第一传感器设置成用于产生该衬底或另一衬底的部分的高度地图，所述部分具有与利用第一传感器执行高度测量的那部分相类似的处理，并且该处理器进一步设置成用于将该高度地图存储在存储器中，该光刻装置设置成曝光由衬底台支撑在曝光位置的该衬底或其它衬底，曝光位置通过使用晶片台传感器和高度地图来控制，同时利用偏移误差地图通过处理器的校正来进行校正。
[000119]如上所述，PDOE地图的测定可为费时的处理工艺，这是因为例如使用了与处理工艺无关的传感器(气压计和扫描针轮廓测量仪测量是较慢的)。然而，因为PDOE地图对于类似目标部分C而言可为类似的，因此对于每一类似目标部分C就足以每一次确定一个特定的PDOE地图。对于全部类似的目标部分C，只需要构造一个PDOE地图。可对使用用于类似目标部分C的PDOE地图的这种技术进一步发展，如下所述。
[000120]添加至衬底W上的层通常不是完全平坦的。例如，当施加SiO层并进行平面化处理时，可使用化学机械抛光技术(CMP)，SiO层可在衬底W的中心区域更厚一些，而在衬底W的边缘附近更薄一些。可以理解，结果，该中心区域中的与处理工艺相关的误差不同于衬底W边缘附近的与处理工艺相关的误差。
[000121]由于存在这种变化，因此基于衬底W中心所测得的PDOE地图可能在衬底W边缘附近不是非常准确的。为了处理这一问题，衬底W的表面可分成不同的区域。衬底W的表面可例如分成第一部分I和第二部分II，其中第一部分是在衬底W中心的圆形区域，而第二部分是衬底W的未被第一部分I覆盖的其余部分，即沿着衬底W边缘的环形/环状区域。这如图4所示。
[000122]现在，根据如上所述方法，可确定用于第一部分I的第一PDOE地图，并且可确定用于第二部分II的第二PDOE地图。当使用与处理工艺相关的传感器例如传感器11来确定衬底W的高度地图时，使用了第一和第二PDOE地图的信息，如上所述。当利用传感器11来进行测量以确定衬底W的第一部分I中的高度地图时，第一PDOE地图就用于根据测量位置来校正高度测量值。当利用传感器11进行测量以确定衬底W的第二部分II中的高度地图时，第二PDOE地图就用于校正高度测量值。
[000123]可以理解，衬底W可分成两个以上的部分，以进一步提高精度。这些部分不必如图4所示地呈旋转对称，而是可具有任何形状。
[000124]根据另一备选方案，根据本发明的该方法通过使用内插法算法而更精确。这就提供了在衬底W上的处理变化的连续校正。图5显示了球面衬底W的截面图，其中衬底W的中心比边缘更厚。该图显示，在衬底W边缘附近的第一位置(例如目标部分)和在衬底W中心的第二位置B(例如其它目标部分)处确定PDOE地图。第一和第二位置A、B的PDOE地图在图5a和图5b中显示。现在，考虑衬底的球面形状，可通过使用内插法技术来确定用于位置A和B之间区域中的PDOE地图。
[000125]在不可得到关于衬底W球面形状的另外信息的情形下，可使用线性内插法，例如在图5中用虚线i所示。如果可得到关于该球面形状的另外信息，那么该信息可用来使用更适于这种情形下的内插法技术。例如，可得到这样的信息，其表示衬底形状在第一和第二位置A和B之间是凹的或凸的。在衬底W在中心位置较厚的图5所示示例中，如果给出图5中虚线ii所示的内插曲线，那么就可使用第二阶多项式内插法技术。
[000126]产生和使用PDOE地图的一般构思是，对于经受类似处理的目标部分C而言，与处理工艺相关的误差是相同的。然而，尽管这样，仍可能在不同衬底W之间出现差异。源于不同批次(例如25个衬底组成的组)的衬底W可显示这种差异。另外，通常在五个衬底W组成的组中进行的上述CMP处理技术会导致不同组之间的衬底W的处理工艺相关性差异。因此，必须针对每一批次或组来确定PDOE地图，这是相当费时的过程。
[000127]根据本发明的另一备选方案，提出来更加时间高效的方法。针对例如第一组衬底W所确定的PDOE地图被更新，以便用于第二组衬底W。这种更新是基于在第二组的一个或多个衬底W上进行的少量测量进行的。这些测量提供了在第二组衬底W上某些位置的PDOE的有关信息。第二组的这些PDOE可与第一组的对应PDOE进行比较。基于第一组和第二组的PDOE之差，就可校正第一组的整个PDOE地图，以便确定用于第二组的PDOE地图。这种校正可为添加至之前确定的PDOE地图上的偏差，但也可包括增益系数。因此，使用如上所述的第一传感器和第二传感器11，12只在第二组的一个或多个衬底W上进行了少量的测量。
[000128]根据以上方法，介绍了使用第一传感器和第二传感器来测量衬底W的高度。第一传感器可在操作曝光工具的过程中使用，而更慢的第二传感器用来校准该第一传感器。第一传感器可为相对快速的传感器，但由于测量原理(例如光学的、电的测量原理)而易于产生测量的处理工艺相关性，这取决于衬底W的类型和施加在衬底W上的处理。第二传感器可为相对缓慢的传感器，但可以对所测量衬底表面的所有处理引起的效果不敏感。第二传感器的测量值用来确定用于第一传感器的偏差。应当注意，第一传感器的测量值用于在曝光处的向前进给。
[000129]可以理解，该相同原理不仅可用于测量高度，而且也可用于测量衬底W的其它特性。相同原理例如可用于重叠的用途。
[000130]对于重叠的用途，衬底W上所设标记的位置在XY平面中测量，其中x和y轴线基本上处在待曝光衬底W表面的平面中，并且z轴线基本上垂直于衬底W的表面。
[000131]在处理衬底W的过程中，这些标记会变形，从而导致标记测量位置的误差。目前，该问题通过使用光学传感器来测量这些标记而被抵消，该光学传感器使用包括两个波长的测量光束。测量光束在衬底W表面上扫描，当它碰到标记时，标记就产生了衍射图案。由光学传感器在扫描过程中测量衍射级的强度。通过确定作为衬底W相对位置之函数的衍射级最大值，就可确定标记的位置。然而，这是比较费时的和昂贵的解决方案。
[000132]根据本发明，第一传感器和第二传感器可用于重叠的用途，其中第二传感器用来校准第一传感器。第二传感器可为相对精确的测量器件，其可测量标记的轮廓，而无需测量其实际位置。该第二传感器可为相对缓慢的传感器。这种第二传感器的示例是隧道显微镜、表面轮廓测量器件或任何其它合适的传感器。从标记的所确定轮廓中，可计算出该标记所产生的衍射图案。
[000133]例如，在标记左侧受损的情形下，衍射级的最大强度将处在相对于未受损标记移动至右侧的位置。基于这一认识，可计算出用来校正标记的测量位置的偏差。因此，可计算出使用第一传感器所得到的标记测量值与使用第二传感器所得到的标记测量值之间的偏差，所计算出的偏差可用来校准第一传感器。
[000134]因此，除了第一传感器以外还有另外的第二传感器的原理常常用于传感器的重叠和对焦。在这两种情形下，第一传感器可为相对快速的传感器，并且可测量全部衬底的全部标记。第二传感器可为相对缓慢的传感器，但能够测量以相同方式处理的整批衬底W的偏差。第二传感器只测量一批中一个或几个衬底W的一个或几个标记，从而确定用于第一传感器的另外的偏差。
[000135]基本原理在于，第二传感器使用其它物理方法来测量第一传感器可感测的相同的或另外的物理参数。第二传感器不必测量全部标记，因此可为相对缓慢的传感器。这使得这种传感器更易于得到。
[000136]尽管如上所述描述了本发明的具体实施例，但是可以理解，权利要求所述的本发明可以这些描述以外的方式来实现。例如，所述方法的实施例也可包括一个或多个构造成可控制用来执行所述方法的装置的计算机、处理器和/或处理单元(例如逻辑元件阵列)，或者数据存储媒介(例如磁盘或光盘或半导体存储器例如ROM、RAM、或闪存RAM)，其构造成包括描述这些方法的指令(例如可由逻辑元件阵列执行的指令)。可以注意到，这些实施例的描述并非用来限制如权利要求所述的本发明。

Claims (26)

1.一种测量方法，所述方法包括：
使用第一传感器来测量衬底的第一部分的至少一个高度；
使用第二传感器来测量所述衬底的第一部分的至少一个高度；
基于使用所述第一传感器所测量的至少一个高度和使用所述第二传感器所测量的至少一个高度，来产生所述第一传感器的偏移误差的第一表征；
使用所述第一传感器来测量衬底的第二部分的多个高度；以及
基于所述第一表征和衬底的第二部分的多个高度，来产生衬底的第二部分的第二表征；
其中，所述第一传感器是与处理工艺相关的传感器，所述第二传感器是与处理工艺无关的传感器；或者
所述第一传感器是具有第一处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，所述第二传感器是具有第二处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，所述第二处理工艺相关性不同于所述第一处理工艺相关性；或者
所述第一传感器是与处理工艺无关的传感器，所述第二传感器是与处理工艺有关的传感器。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：所述第一部分和所述第二部分是同一衬底的部分。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：所述第一部分和所述第二部分是不同衬底的部分。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述方法还包括，基于所述第二表征来曝光衬底。
5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述方法还包括，在所述曝光之前，存储所述第二表征。
6.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述产生第二表征在所述曝光过程中发生。
7.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述曝光衬底包括，基于所述第二表征来控制所述衬底的位置。
8.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述曝光衬底包括将辐射的图案化的光束投射在待曝光衬底的目标部分上，
其中，所述目标部分被辐射敏感材料层至少部分地霞盖。
9.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于、所述第二表征包括高度地图。
10.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述方法还包括：
使用所述第一传感器来测量不同衬底的部分的第一多个高度；
使用第二传感器来测量不同衬底的所述部分的第二多个高度；
其中，所述产生第一表征是基于所述第一和第二多个高度。
11.根据权利要求10所述的测量方法，其特征在于，所述第一部分包括衬底的多个子部分。
12.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述使用第一传感器来测量衬底的第一部分的至少一个高度包括，基于所述第一部分的光学性能和所述第一部分的电性能中的至少一个来测量高度。
13.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：所述使用第二传感器来测量衬底的第一部分的至少一个高度包括，基于所述第一部分的不同于光学性能和不同于电性能的性能来测量高度。
14.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述使用第二传感器来测量第一部分的至少一个高度包括，使用气压计、外部轮廓测量仪和扫描针轮廓测量仪中的至少一个来测量所述第一部分的高度。
15.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述使用第一传感器来测量衬底的第一部分的至少一个高度包括，基于所述第一部分的光学性能和所述第一部分的电性能中的一个来测量高度，以及
其中，所述使用第二传感器来测量衬底的第一部分的至少一个高度包括，基于所述第一部分的光学性能和第一部分的电性能中的另一个来侧量高度。
16.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述第一表征和所述第二表征都是基于在所述衬底表面的预定部分内进行的测量。
17.根据权利要求16所述的测量方法，其特征在于，另一第一表征和另一第二表征都是基于在所述衬底表面的另一预定部分内进行的测量而产生的。
18.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述第一表征是基于在衬底的第一部分上进行的测量确定的，并且第二表征是基于在所述衬底的第二部分上进行的测量确定的，并且另外的表征是基于所述第一表征和所述第二表征的内插法确定的。
19.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，偏移误差的第一表征是针对第一组衬底确定的，并且基于用于所述第一组衬底的所述偏移误差的第一表征以及由所述第一传感器和第二传感器测量第二组衬底中一个衬底的至少一个高度的测量值，来确定用于第二组衬底的另一个第一表征。
20.一种光刻装置，包括：
第一传感器，其设置成用于测量衬底第一部分的至少一个高度，以及测量衬底的第二部分的多个高度；
第二传感器，其设置成用于测量所述衬底第一部分的至少一个高度；
处理器，其设置成(1)基于使用所述第一传感器所测量的所述至少一个高度和使用所述第二传感器所测量的所述至少一个高度，来产生所述第一传感器的偏移误差的第一表征；以及(2)基于所述第一表征和衬底第二部分的所述多个高度，来产生衬底第二部分的第二表征；
其中，所述第一传感器是与处理工艺相关的传感器，所述第二传感器是与处理工艺无关的传感器；或者
所述第一传感器是具有第一处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，所述第二传感器是具有第二处理工艺相关性的与处理工艺相关的传感器，所述第二处理工艺相关性不同于所述第一处理工艺相关性；或者
所述第一传感器是与处理工艺无关的传感器，所述第二传感器是与处理工艺有关的传感器。
21.根据权利要求20所述的光刻装置：其特征在于，所述装置还包括：图案形成结构，其构造成根据所需的图案来使辐射光束形成图案；
用于保持衬底的衬底台；
投影***，其构造成将所述图案化的光束投射在所述衬底台所保持的衬底的目标部分上，
其中，所述装置构造成基于所述第二表征来定位所述衬底台。
22.根据权利要求21所述的光刻装置，其特征在于，所述装置还包括构造成提供所述辐射光束的辐射***。
23.根据权利要求20所述的光刻装置，其特征在于，所述目标部分被辐射敏感材料层至少部分地覆盖。
24.根据权利要求20所述的光刻装置，其特征在于，所述第一传感器构造成基于所述第一部分的光学性能和所述第一部分的电性能中的至少一个，来测量所述第一部分的高度。
25.根据权利要求20所述的光刻装置，其特征在于，所述第二传感器构造成基于所述第一部分的不同于光学性能且不同于电性能的性能，来测量所述第一部分的高度。
26.根据权利要求20所述的光刻装置，其特征在于，所述装置还包括存储器，其构造成存储所述第一表征和第二表征中的至少一个。
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