CN114041086A - 衬底形状测量装置 - Google Patents

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CN114041086A CN202080044896.7A CN202080044896A CN114041086A CN 114041086 A CN114041086 A CN 114041086A CN 202080044896 A CN202080044896 A CN 202080044896A CN 114041086 A CN114041086 A CN 114041086A
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Abstract

本发明提供一种衬底形状测量装置(SSM)，包括：衬底支撑件(WS)，所述衬底支撑件用以支撑具有主表面(MS)的衬底(W)，所述衬底的主表面当由所述衬底支撑件支撑时大致在第一平面中延伸；一个或更多个传感器组件(SAS)，所述一个或更多个传感器组件中的每个传感器组件包括用以沿大致平行于所述第一平面的光轴(LD)发射光的光发射器(LE)和被布置成接收所述光的光传感器(LS)，其中所述衬底形状测量装置被构造成利用所述一个或更多个传感器组件在相对于所述衬底的大致平行于所述第一平面的至少第一测量方向(MD1)和相对于所述衬底的大致平行于所述第一平面的第二测量方向(MD2)进行测量，且其中所述衬底形状测量装置包括被布置成确定所述衬底的形状的处理装置(PD)。

Description

衬底形状测量装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月12日提交的欧洲申请19185930.5的优先权，并且所述欧洲申请的全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种衬底形状测量装置、一种衬底输送装置、一种衬底形状测量单元、和一种用于在衬底输送装置中输送衬底的方法。
背景技术
光刻设备是一种构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。例如，光刻设备可以被用于集成电路(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(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到被设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
随着半导体制造过程持续进步，数十年来，在电路元件的尺寸已经不断地减小的同时每器件的功能元件(诸如晶体管)的量已经在稳定地增加，这遵循着通常称为“摩尔定律”的趋势。为了跟上摩尔定律，半导体行业正在寻求能够产生越来越小的特征的技术。为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定在所述衬底上被图案化的特征的最小大小。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(具有在4至20mm范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可以被用于在衬底上形成与使用例如具有193nm波长的辐射的光刻设备相比更小的特征。
在其中经图案化层被彼此重叠布置的所述光刻过程期间，例如由于在这些层中或这些层之间的内应力，衬底可能变得翘曲。这些翘曲衬底仍必须由在所述光刻过程中所使用的装置适当地输送。随着对所述层内的内部结构和被定位成彼此叠置的层的量(例如约200个层)的需求增加，翘曲衬底的适当输送变得越来越重要。
在光刻设备的已知实施例中，用于衬底输送的所述衬底输送装置当前限制了翘曲衬底输送，所述衬底输送装置诸如衬底台、所述衬底台上的装载销和用以转移衬底的夹持器装置。
也已知输送衬底的其它工具(诸如衬底检查或测量工具)会限制最大衬底翘曲。除了可能的性能降低(例如，重叠)之外，在衬底的输送中所述衬底的可夹持性可能已经引发问题。这意味着例如利用各种部件不能达到用于衬底夹持的真空度，这是因为所述衬底翘曲会产生较大的局部间隙且衬底刚度防止由存在的(有限)抽吸压力来封闭这些间隙。另一示例是将所述衬底从一个子模块接管至另一子模块，其中例如利用平坦衬底来校准的位置不足以超出某些翘曲。
在输送衬底的本装置中，衬底的最大翘曲限制/极限约为半毫米。然而，需要输送具有高于这种最大翘曲限制的翘曲的衬底。更通常地，需要提供能够处理衬底翘曲的***。
发明内容
本发明的目标是了提供关于翘曲衬底的衬底输送的改善和/或可以用以改善翘曲衬底的输送的装置。
本发明提供一种衬底形状测量装置，包括：
衬底支撑件，所述衬底支撑件用于支撑具有主表面的衬底，由所述衬底支撑件支撑的所述衬底的所述主表面大致在第一平面中延伸，
一个或更多个传感器组件，所述一个或更多个传感器组件中的每个传感器组件包括用于沿大致平行于所述第一平面的方向发射光的光发射器和被布置成接收所述光的光传感器，其中所述一个或更多个传感器组件中的每个传感器组件被布置成提供光测量信号，所述光测量信号代表所述衬底的在垂直于所述第一平面的方向上的尺寸，
其中所述衬底形状测量装置被构造成利用所述一个或更多个传感器组件至少在相对于所述衬底的第一测量方向上和相对于所述衬底的第二测量方向上进行测量，所述第一测量方向大致平行于所述第一平面，所述第二测量方向大致平行于所述第一平面，其中所述第一测量方向和所述第二测量方向是不同的，
其中所述衬底形状测量装置包括处理装置，所述处理装置被布置成基于在所述第一测量方向上所获得的第一光测量信号和在所述第二测量方向上所获得的第二光测量信号来确定所述衬底的形状。
本发明提供一种衬底输送装置，所述衬底输送装置包括如权利要求1至11中任一项所述的衬底形状测量装置。
本发明提供一种衬底形状测量单元，其中所述衬底形状测量单元是包括如权利要求1至11中任一项所述的衬底形状测量装置的独立单元。
本发明提供一种用于在衬底输送装置中输送衬底的方法，包括：
使用如权利要求1至11中任一项所述的衬底形状测量装置来确定衬底的衬底形状，和
基于所确定的衬底形状来调适对所述衬底的输送。
附图说明
现在将仅作为示例参考随附示意性附图来描述本发明的实施例，在所述附图中：
-图1描绘光刻设备的示意性概略图；
-图2描绘图1的光刻设备的部分的详细视图；
-图3示意性地描绘位置控制***；
-图4描绘根据本发明的第一实施例的衬底输送装置的俯视图；
-图5描绘图4的第一实施例的横截面A-A；
-图6描绘所述衬底输送装置的传感器组件的替代实施例的横截面；
-图7描绘根据本发明的第二实施例的衬底输送装置的俯视图；
-图8描绘根据本发明的第三实施例的衬底输送装置的俯视图；和
-图9描绘根据第四实施例的衬底输送装置的俯视图。
具体实施方式
在本文件中，术语“辐射”和“束”被用于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，例如具有在约5至100nm的范围内的波长)。
如本发明中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为是指可以用以向入射辐射束赋予经图案化的横截面的通用图案形成装置，所述经图案化的横截面对应于待产生于衬底的目标部分中的图案。在这种情境下，也可以使用术语“光阀”。除经典掩模(透射型或反射型、二元型、相移型、混合型等等)以外，其它这样的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。所述光刻设备LA包括：照射***(也被称作照射器)IL，所述照射***被配置成调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，所述掩模支撑件被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并且被连接至被配置成根据某些参数来准确地定位所述图案形成装置MA的第一***PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且被连接至被配置成根据某些参数而准确地定位所述衬底支撑件的第二***PW；以及投影***(例如，折射型投影透镜***)PS，所述投影***被配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至所述衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。
在操作中，所述照射***IL例如经由束传递***BD接收来自辐射源SO的辐射束。所述照射***IL可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任何组合。所述照射器IL可以被用于调节辐射束B以在其横截面中在所述图案形成装置MA的平面处具有所需的空间强度分布和角强度分布。
本文中使用的术语“投影***”PS应被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射和/或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的各种类型的投影***，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学***或其任何组合。本文中使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影***”PS同义。
光刻设备LA可属于如下类型：衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充介于所述投影***PS与所述衬底W之间的空间——这也被称作浸没光刻术。以引用方式而被合并入本发明中的US6952253中给出关于浸没技术的更多信息。
所述光刻设备LA也可以属于具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用所述衬底支撑件WT，和/或可以对位于所述衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件上的衬底W执行准备所述衬底W的后续曝光的步骤，而同时将另一衬底支撑件WT上的另一衬底W用于曝光所述另一衬底W上的图案。
除了衬底支撑件WT以外，所述光刻设备LA也可以包括测量平台。所述测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。所述传感器可以被布置成测量所述投影***PS的性质或所述辐射束B的性质。所述测量平台可以保持多个传感器。所述清洁装置可以被布置成清洁所述光刻设备的一部分，例如所述投影***PS的一部分或***的提供所述浸没液体的一部分。所述测量平台可以当所述衬底支撑件WT远离所述投影***PS时在所述投影***PS下方移动。
在操作中，辐射束B入射到被保持在所述掩模支撑件MT上的所述图案形成装置(例如掩模)MA上，并且由存在于图案形成装置MA上的图案(设计布局)来图案化。在已穿越所述图案形成装置MA的情况下，所述辐射束B传递穿过所述投影***PS，所述投影***将所述束聚焦至所述衬底W的目标部分C上。借助于第二***PW和位置测量***PMS，可以准确地移动所述衬底支撑件WT，例如，以便在经聚焦且经对准的位置处在所述辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，所述第一***PM和可能的另一位置传感器(在图1中未明确地描绘)可以用以相对于所述辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。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。虽然如所图示的所述衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但它们可以位于介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，这些衬底对准标记被称为划线对准标记。
为了阐述本发明，使用笛卡尔坐标系。所述笛卡尔坐标系具有三个轴，即x轴、y轴和z轴。所述三个轴中的每个轴与其它两个轴正交。围绕x轴的旋转被称为Rx旋转。围绕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轴沿竖直方向。所述笛卡尔坐标系不限于本发明且仅用于阐述。作为替代，可以使用另一坐标系(诸如，柱面坐标系)来阐述本发明。所述笛卡尔坐标系的方向可以是不同的，例如，使得z轴具有沿水平面的分量。
图2示出图1的光刻设备LA的一部分的较详细的视图。所述光刻设备LA可以具备基部框架BF、平衡质量BM、量测框架MF和振动隔离***IS。所述量测框架MF支撑所述投影***PS。另外，所述量测框架MF可以支撑所述位置测量***PMS的一部分。所述量测框架MF由所述基部框架BF经由所述振动隔离***IS来支撑。所述振动隔离***IS被布置用以防止或减少振动从所述基部框架BF传播至所述量测框架MF。
第二***PW被布置用以通过提供在所述衬底支撑件WT与所述平衡质量BM之间的驱动力来加速所述衬底支撑件WT。所述驱动力沿所需方向来加速所述衬底支撑件WT。由于动量守恒，所述驱动力也以相等量值但以与所需方向相反的方向施加至所述平衡质量BM。典型地，所述平衡质量BM的质量显著地大于所述第二***PW和所述衬底支撑件WT的运动部件的质量。
在实施例中，所述第二***PW由所述平衡质量BM支撑。例如，其中，所述第二***PW包括平面马达，以用于使所述衬底支撑件WT悬浮于所述平衡质量BM上方。在另一实施例中，所述第二***PW由所述基部框架BF支撑。例如，其中，所述第二***PW包括直线电机并且其中所述第二***PW包括轴承(如气体轴承)，用以使所述衬底支撑件WT悬浮于所述基部框架上方。
所述位置测量***PMS可以包括适合于确定所述衬底支撑件WT的位置的任何类型的传感器。所述位置测量***PMS可以包括适合于确定所述掩模支撑件MT的位置的任何类型的传感器。所述传感器可以是光学传感器，诸如干涉仪或编码器。所述位置测量***PMS可以包括干涉仪和编码器的组合***。所述传感器可以是另一类型的传感器，诸如磁性传感器、电容传感器、或感应传感器。所述位置测量***PMS可以确定相对于参考物(例如，所述量测框架MF或投影***PS)的位置。所述位置测量***PMS可以通过测量所述位置或通过测量所述位置的时间导数(诸如，速度或加速度)来确定所述衬底台WT和/或所述掩模支撑件MT的位置。
所述位置测量***PMS可以包括编码器***。编码器***根据例如2006年9月7日递交的美国专利申请US2007/0058173A1是已知的，所述美国专利申请由此通过引用而被合并入。所述编码器***包括编码器头、光栅和传感器。所述编码器***可以接收初级辐射束和次级辐射束。所述初级辐射束以及所述次级辐射束两者都源于同一辐射束，即原始辐射束。所述初级辐射束和所述次级辐射束中的至少一个辐射束通过利用所述光栅来衍射所述原始辐射束而产生。如果所述初级辐射束和所述次级辐射束两者都通过利用所述光栅衍射所述原始辐射束而产生，则所述初级辐射束需要具有与所述次级辐射束不同的衍射阶。不同的衍射阶例如+1阶、-1阶、+2阶和-2阶。所述编码器***将所述初级辐射束和所述次级辐射束以光学方式组合成组合辐射束。所述编码器头中的传感器确定所述组合辐射束的相位或相位差。所述传感器基于所述相位或相位差来生成信号。所述信号表示所述编码器头相对于所述光栅的位置。所述编码器头和所述光栅中的一个可以被布置在所述衬底结构WT上。所述编码器头和所述光栅中的另一个可以被布置在所述量测框架MF或所述基部框架BF上。例如，多个编码器头被布置在所述量测框架MF上，而光栅被布置在所述衬底支撑件WT的顶表面上。在另一示例中，光栅被布置在所述衬底支撑件WT的底表面上，并且编码器头被布置在所述衬底支撑件WT下方。
所述位置测量***PMS可以包括干涉仪***。干涉仪***根据例如1998年7月13日递交的美国专利申请US6,020,964是已知的，所述美国专利申请由此通过引用而被合并入。所述干涉仪***可以包括分束器、反射镜、参考反射镜和传感器。辐射束由所述分束器拆分成参考束和测量束。所述测量束传播至所述反射镜并且由所述反射镜反射回到所述分束器。所述参考束传播至所述参考反射镜并且由所述参考反射镜反射回到所述分束器。在所述分束器处，所述测量束和所述参考束被组合成组合辐射束。所述组合辐射束入射到所述传感器上。所述传感器确定所述组合辐射束的相位或频率。所述传感器基于所述相位或所述频率来生成信号。所述信号表示所述反射镜的位移。在实施例中，所述反射镜被连接至所述衬底支撑件WT。所述参考反射镜可以被连接至所述量测框架MF。在实施例中，所述测量束和所述参考束由额外的光学部件代替所述分束器而被组合成组合辐射束。
所述第一***PM可以包括长行程模块和短行程模块。所述短行程模块被布置用来以高准确度在小移动范围上相对于所述长行程模块移动所述掩模支撑件MT。所述长行程模块被布置用来以相对低准确度在大移动范围上相对于所述投影***PS移动所述短行程模块。利用所述长行程模块和所述短行程模块的组合，所述第一***PM能够以高准确度在大移动范围上相对于所述投影***PS移动所述掩模支撑件MT。类似地，所述第二***PW可以包括长行程模块和短行程模块。所述短行程模块被布置用来以高准确度在小移动范围上相对于所述长行程模块移动所述衬底支撑件WT。所述长行程模块被布置用来以相对低准确度在大移动范围上相对于所述投影***PS移动所述短行程模块。利用所述长行程模块和所述短行程模块的组合，所述第二***PW能够以高准确度在大移动范围上相对于所述投影***PS移动所述衬底支撑件WT。
所述第一***PM和所述第二***PW各自具备用于分别移动所述掩模支撑件MT和所述衬底支撑件WT的致动器。所述致动器可以是用于提供沿单个轴线(例如，y轴)的驱动力的线性致动器。多个线性致动器可以被应用来提供沿多个轴线的驱动力。所述致动器可以是用于提供沿多个轴线的驱动力的平面致动器。例如，所述平面致动器可以被布置成以6个自由度移动所述衬底支撑件WT。所述致动器可以是包括至少一个线圈和至少一个磁体的电磁致动器。所述致动器被布置用以通过向所述至少一个线圈施加电流来相对于所述至少一个磁体移动所述至少一个线圈。所述致动器可以是动磁型致动器，所述动磁型致动器具有分别联接至所述衬底支撑件WT和所述掩模支撑件MT的所述至少一个磁体。所述致动器可以是动圈型致动器，所述动圈型致动器具有分别联接至所述衬底支撑件WT和所述掩模支撑件MT的所述至少一个线圈。所述致动器可以是音圈致动器、磁阻致动器、洛伦兹致动器或压电致动器，或任何其它适合的致动器。
所述光刻设备LA包括位置控制***PCS，如图3中示意性地描绘的。所述位置控制***PCS包括设定点发生器SP、前馈控制器FF和反馈控制器FB。所述位置控制***PCS向所述致动器ACT提供驱动信号。所述致动器ACT可以是所述第一***PM或所述第二***PW的致动器。所述致动器ACT驱动了设施P，所述设施P可以包括所述衬底支撑件WT或所述掩模支撑件MT。所述设施P的输出是位置量，诸如位置或速度或加速度。所述位置量利用所述位置测量***PMS来测量。所述位置测量***PMS生成一种作为表示所述设施P的所述位置量的位置信号的信号。所述设定点发生器SP生成一种作为表示所述设施P的期望位置量的参考信号的信号。例如，所述参考信号表示所述衬底支撑件WT的期望轨迹。所述参考信号与所述位置信号之间的差形成用于所述反馈控制器FB的输入。基于所述输入，所述反馈控制器FB为所述致动器ACT提供所述驱动信号的至少一部分。所述参考信号可以形成用于所述前馈控制器FF的输入。基于所述输入，所述前馈控制器FF为所述致动器ACT提供所述驱动信号的至少一部分。所述前馈FF可以利用关于所述设施P的动力学特性的信息，诸如质量、刚度、共振模式和本征频率。
在其中经图案化层被布置成彼此重叠的所述光刻过程期间，例如由于所述层之中或之间的内应力，衬底可能变得翘曲。这些翘曲衬底仍将必须由在所述光刻过程中所使用的装置适当地输送。在光刻设备的已知实施例中，用于衬底输送的所述衬底输送装置，诸如所述衬底台、所述衬底台上的装载销和用以转移衬底的夹持器装置，可能限制了翘曲衬底的输送。
也已知输送衬底的其它工具，诸如衬底检查工具或测量工具，能够以仅有限的最大衬底翘曲来输送衬底。除了可能的性能降低(例如重叠)之外，在衬底的输送中衬底的可夹持性可能引发问题。这意味着例如利用各种部件无法达到用于衬底夹持的真空度，这是因为所述衬底翘曲会产生较大局部间隙且衬底刚度防止由存在的(有限)抽吸压力来封闭这些间隙。
在输送衬底的本装置中，衬底的最大翘曲限制约为半毫米。然而，需要输送具有高于这种最大翘曲限制的翘曲的衬底，或更通常地，需要提供能够处理衬底翘曲的***。关于衬底的所述翘曲的信息可以用以改善衬底的输送，这是由于这种信息可以用以调适晶片输送过程。
本发明提供衬底形状测量装置以确定所述衬底W的形状。通过确定所述衬底W的形状，可以在所述衬底W的进一步输送中考虑这种形状，例如通过调适衬底台WT上的真空夹持过程和/或通过调适衬底W在衬底台WT的衬底装载***的装载销上的装载过程。
可以在任何合适的部位处设置所述衬底形状测量装置。所述衬底形状测量装置可以被集成于衬底输送装置(诸如衬底储存单元或衬底转移装置)中。所述衬底形状测量装置也可以被设置在衬底形状测量单元中，即被布置成确定衬底形状的独立单元，其中所确定的衬底形状可以用于进一步输送所述衬底。
图4示出根据本发明的第一实施例的衬底形状测量装置SSM的俯视图。所述衬底形状测量装置SSM被布置成确定衬底W的形状。图5示出图4中所示出的实施例的横截面A-A。图5中所示出的所述衬底W具有相对极端的翘曲。在实践中，所述衬底W的翘曲相对于所述衬底W的直径通常将是大致较小的。
所述衬底形状测量装置SSM包括用以支撑所述衬底W的衬底支撑件WS。所述衬底W包括主要在第一平面中在所述衬底支撑件WS上的支撑位置中延伸的主表面MS。所述主表面MS可以具有辐射敏感材料层。所述主表面MS可以是形成有集成电路(IC)的表面。在图4中示出的实施例中，所述第一平面平行于x-y平面而延伸。所述衬底支撑件WS被布置成使所述衬底W围绕中心z轴旋转，如由箭头ROT所指示的。
所述衬底形状测量装置SSM还包括传感器组件SAS。传感器组件SAS包括用以沿大致平行于所述第一平面的光轴LD发射光的光发射器LE和被布置成接收沿所述光轴LD传播的光的光传感器LS。
通过使所述衬底W旋转，所述传感器组件SAS的所述光轴LD可以与相对于所述衬底W的不同测量方向对准。在图4中，指示了第一测量方向MD1和第二测量方向MD2。通过使所述衬底W旋转ROT，可以通过将所述衬底W定位在第一测量位置中而使传感器组件SAS的所述光轴LD与所述第一测量方向MD1对准，并且可以通过将所述衬底W定位在第二测量位置中使传感器组件SAS的所述光轴LD与第二测量方向MD2对准。也可以通过将所述衬底W定位在相对于所述传感器组件SAS的不同旋转测量位置中使所述光轴LD与所述衬底W的许多另外测量方向对准。在替代实施例中，所述传感器组件SAS可以相对于所述衬底W至少部分地旋转。这种旋转可以是光学旋转，即，所述传感器组件的光学元件在相对于所述衬底W的不同测量方向上产生测量结果。
如图5中可见的，所述光发射器LE被布置成在z方向上在相当大的尺寸上发射光，即，由所述光发射器LE所发射的光形成了在y方向和z方向上延伸的光幕帘(lightcurtain)，其中形成所述光幕帘的束在所述光轴LD的方向(即，图4中的y方向)上传播。所述光发射器LE例如是被配置成发射激光幕帘的激光源。
所述光传感器LS被布置成测量由所述光传感器LS所接收的光的光强度。这种所测量的强度用作光测量信号，所述光测量信被馈送至处理装置PD。如图5中可见的，由所述光发射器LE发射的光的相当大部分由所述衬底W阻断，并且因此将不被所述光传感器LS接收。随着所述衬底W的翘曲增加，更多的光将由所述衬底W阻断，并且由所述光传感器LS所接收的光强度将是较小的。因此，所述光测量信号代表所述衬底W在垂直于所述第一平面的方向上的尺寸。
为了确定所述衬底W的形状，可以测量由所述光传感器在至少所述第一测量方向MD1和所述第二测量方向MD2上所接收的光的光强度。
所述处理装置PD被布置成基于在所述第一测量方向MD1上所获得的第一光强度和在所述第二测量方向MD2上所获得的第二光强度来确定所述衬底W的形状。
为了改善对于所述衬底W的所述形状进行的确定的准确度，可以在其它测量方向进行进一步测量。例如，可以在三个测量方向测量所述光强度，每个测量方向处于相对于另外两个测量方向成120度而布置的测量位置处。
额外地，或所为在其它测量方向的额外测量的替代方案，所述处理装置PD也可以使用形状模型以基于在所述第一测量方向MD1上所获得的所述第一光强度和在所述第二测量方向MD2上所获得的所述第二光强度来确定所述衬底W的所述形状。
翘曲衬底W通常依赖于所述衬底W中的所述内应力而将变形呈某一形状，例如鞍形、碗形、伞形或半管形。这种翘曲的形状可以用以确定所述衬底W的形状。通过确定在至少所述第一测量方向MD1和所述第二测量方向MD2上的翘曲的程度、且对于在所述第一测量方向MD1和所述第二测量方向MD2上的这些所确定的翘曲拟合所述衬底W的所述翘曲的形状模型，可以确定整个衬底W的形状。
所述形状模型可以描述所述衬底W的鞍形、碗形、伞形或半管形，其对应于在将多个层添加于所述衬底W上的光刻过程期间将出现的相应的衬底W的典型翘曲的形状。
所述传感器组件SAS提供代表由所述光传感器LS所接收的光(即，由所述光发射器LE所发射的没有被所述衬底W阻断的光)的量的单个光测量信号。基于这种光测量信号，无法确定所述衬底W在哪个方向具有翘曲。例如，利用图4和图5的实施例基于仅在所述第一测量方向MD1和所述第二测量方向MD2上的测量结果，可能无法区分碗形和伞形。
为了确定所述衬底是具有碗形翘曲或是伞形翘曲，所述传感器组件SAS能够在垂直于所述第一平面的平移方向TR-Z上平移。在图4和图5的实施例中，这种平移方向TR-Z是z方向。通过在所述平移方向TR-Z上扫描所述传感器组件SAS且同时测量所述光强度，可以确定在z方向的哪个位置处发生了在相应的测量方向上阻断所述光。可以将在z方向上的此位置与在所述衬底形状测量装置SSM中所测量的已知衬底形状在所述z方向上的位置进行比较、或与所述衬底支撑件WS的所述支撑表面在所述z方向上的位置进行比较，其中所述衬底W的中心部分被支撑。基于这种比较，可以例如确定所述衬底W的翘曲是碗形或是伞形。在替代实施例中，可以相对于所述传感器组件SAS在z方向平移所述衬底W以确定在z方向上的发生了在相应测量方向上的光的阻断的位置。
由于在图4在的实施例中，所述衬底W仅由所述衬底支撑件WS部分地支撑，因此重力可以对所述衬底W的形状产生影响或效应。可以通过使用形状模型和/或测量对无翘曲的衬底的这种效应来确定重力的这种效应。因而，当可以确定包括所述重力的衬底W的形状时，可以在无重力效应的情况下补偿重力效应以确定所述衬底W的形状。
可以在所述衬底W的进一步输送期间考虑如利用所述衬底形状测量装置SSM所确定的所述衬底W的所述形状。例如，可以在衬底台上的真空夹持过程期间考虑所述翘曲衬底W的形状，从而导致对所述衬底W的夹持更加可预测且更可靠。而且，可以在所述衬底的定位(例如水平或竖直定位校正)期间考虑所述衬底形状，以用于例如重叠校正和/或水平测量校正即调平校正(leveling correction)。这可以改善实际光刻投影过程的重叠和/或聚焦性能。另外，当所述衬底W的形状为已知时，可以改善衬底W在两个衬底支撑件之间的转移。例如，所述衬底W的最优接管高度可以取决于所述衬底W的翘曲，并且当所述衬底W的翘曲/形状为已知时被考虑。此外，可以补偿取决于所述衬底W的翘曲的其它效应，诸如取决于翘曲的对准效应、取决于翘曲的调平边缘行为、和其它取决于翘曲的性能因素。
图6示出被布置成确定所述衬底W的形状的传感器组件SAS的替代实施例。所述传感器组件SAS包括光发射器LE和光传感器LS。所述光发射器LE被布置成在所述光轴LD的方向上发射光。由所述光发射器LE所发射的光是光幕帘，例如激光幕帘，其对应于图4和图5的实施例的所述光发射器。
图6的所述传感器组件SAS的实施例的所述光传感器LS包括在所述z方向上延伸的光检测器LDE的阵列，例如在所述z方向上延伸的CCD阵列。每个光检测器LDE接收在所述光轴LD的方向上所发射的光，除非所述光由所述衬底W阻断。
因为所述光检测器LDE中的每个光检测器提供代表在所述光检测器LDE的在z方向上的相应位置处的衬底W的存在的测量结果，则可以通过所述处理装置PD基于包括光检测器LDE的阵列的单独的测量结果的所述光传感器LS的光测量信号来确定所述衬底的形状。
由于光检测器LDE的阵列的测量结果提供关于所述衬底W在z方向上的位置的直接信息，则可以将在z方向上的此位置与在所述衬底形状测量装置SSM中所测量的已知衬底形状的在z方向上的位置进行比较、或与所述衬底支撑件WS的所述支撑表面的在z方向上的位置进行比较。基于这种比较，可以确定所述测量方向的部位处的所述衬底W在z方向上是处于比所述支撑表面更高的水平或更低的水平。这种信息可以与所述衬底W的形状的确定相关。
在所述传感器组件SAS的另外替代实施例中，所述光发射器LE可以具有在z方向上延伸的发光装置的阵列，所述发光装置随后发射待由光强度传感器LS接收的光束。
也可以应用可以用以确定衬底的在大致与所述衬底W的主表面平行的测量方向上的翘曲的光发射器和光传感器的任何其它合适的组合。例如，可以使用超声波传感器、激光光纤强度扫描传感器、摄影机、具有远心光学器件的光学传感器。
图7示出根据本发明的衬底形状测量装置SSM的第二实施例。在图7的实施例中，所述衬底形状测量装置SSM是独立的衬底形状测量单元SMU的部分。例如，所述衬底形状测量单元SMU可以被布置成靠近于衬底储存单元，由此从所述衬底储存单元被取出以供进行进一步处理的衬底W可以被放置于所述衬底形状测量单元SMU中以使所述衬底形状测量装置SSM能够确定所述衬底W的形状。可以在所述衬底的进一步处理期间使用所确定的形状以使所述衬底输送适应于所述衬底W的实际形状。
所述衬底形状测量装置SSM的构造大致对应于图4的所述衬底形状测量装置SSM。图4的实施例与图7的实施例之间的主要差异在于：可以沿在第一平面(在图7中为x-y平面)中延伸且垂直于光轴LD(在图7中为y方向)的平移方向TR-X平移所述传感器组件SAS。在图7中，这意味着所述传感器组件SAS可以在x方向(如由平移方向TR-X所指示)上被平移。通过所述传感器组件SAS在所述x方向上的平移，相对于所述衬底W的测量方向可以在所述衬底W的径向方向上移位，即径向地更靠近于或更远离所述衬底W的所述主表面MS的中心。
在所述平移方向TR-X上的平移允许在所述衬底W的其它测量方向上进行测量以便获得光测量信号，基于所述光测量信号，可以确定所述衬底W的形状。所述衬底W上的所述测量方向可以是多个平行和/或不平行方向。作为示例，在图7中指示所述衬底W的第一测量方向MD1和第二测量方向MD2。为了在所述第一测量方向MD1和所述第二测量方向MD2上进行测量，所述衬底W将保持处于同一旋转位置，但所述传感器组件SAS将被布置处于第一测量位置和第二测量位置中，其中所述第一测量位置和所述第二测量位置在所述平移方向TR-X上间隔开。
图8示出被布置成确定衬底W的形状的衬底形状测量装置SSM的第三实施例。所述衬底形状测量装置SSM包括用以将所述衬底W支撑于固定旋转位置的衬底支撑件WS。所述衬底W包括在第一平面中在所述衬底支撑件WS上的支撑位置中延伸的主表面MS。
所述衬底形状测量装置SSM包括第一传感器组件SAS1、第二传感器组件SAS2和第三传感器组件SAS3。所述第一传感器组件SAS1、所述第二传感器组件SAS2和所述第三传感器组件SAS3中的每个传感器组件包括用以沿大致平行于所述第一平面的光轴发射光的光发射器LE(例如激光源)和被布置成接收沿所述光轴传播的光的光传感器LS。
所述第一传感器组件SAS1的光轴与相对于所述衬底W的第一测量方向MD1对准，所述第二传感器组件SAS2的光轴与相对于所述衬底W的第二测量方向MD2对准，并且所述第三传感器组件SAS3的光轴与相对于所述衬底W的第三测量方向MD3对准。所述第一测量方向MD1、所述第二测量方向MD2和所述第三测量方向MD3每个以相对于另外两个测量方向呈120度的角度来布置。
所述光传感器LS被布置成测量由相应的光传感器LS所接收的光的光强度。这种所测量的强度被用作光测量信号，其被馈送至处理装置PD。随着所述衬底W的翘曲增加，更多的光将由所述衬底W阻断，并且由光传感器LS所接收的光强度将较小。为了确定所述衬底W的形状，可以测量针对所述第一测量方向MD1、所述第二测量方向MD2和所述第三测量方向MD3由相应的光传感器LS所接收的光的光强度。
所述处理装置PD被布置成基于在所述第一测量方向MD1、所述第二测量方向MD2和所述第三测量方向MD3上所获得的光强度而确定所述衬底W的形状。另外，所述处理装置PD也可以使用形状模型以确定所述衬底W的形状，如关于图4的实施例所描述的。
图9示出被布置成确定衬底W的形状的衬底形状测量装置SSM的第四实施例。所述衬底形状测量装置SSM包括用以将衬底W支撑于固定旋转位置的衬底支撑件WS。所述衬底W包括在第一平面中在所述衬底支撑件WS上的支撑位置中延伸的主表面MS。
所述衬底形状测量装置SSM包括传感器组件SAS，所述传感器组件SAS包括用以沿大致平行于所述第一平面的光轴LD发射光的光发射器LE(例如激光源)和被布置成接收沿所述光轴传播的光的光传感器LS。
所述传感器组件SAS的所述光轴LD与相对于所述衬底W的所述测量方向MD对准。
所述光传感器LS被布置成测量由相应的光传感器LS所接收的光的光强度。这种所测量的强度被用作光测量信号，其被馈送至处理装置PD。随着所述衬底W的翘曲增加，更多的光将由衬底W阻断，并且由所述光传感器LS所接收的光强度将较小。
所述处理装置PD被布置成基于在所述第一测量方向MD上所获得的光强度来确定所述衬底W的形状。在一些应用中，沿仅一个测量方向MD的测量足以确定所述衬底W的形状。另外，所述处理装置PD也可以使用形状模型以确定所述衬底W的形状，如关于图4的实施例所描述的。
所述传感器组件SAS和/或所述衬底W可以是能够在所述z方向上相对于彼此移动的，如关于图5所论述的，以使传感器组件SAS能够区分碗形衬底与伞形衬底。
如上文所描述的，如由所述衬底形状测量装置SSM所确定的形状可以用以优化在所述衬底W的进一步处理期间输送衬底W的衬底输送。
所述传感器组件也可以被布置成沿其它测量方向进行测量。同样，可以使用其它数目的传感器组件以测量沿所述衬底W的测量方向的晶片翘曲。
在本申请中，所述光轴是相应的传感器组件的光束的方向，而测量方向是相对于所述衬底W而限定的方向，可以测量沿所述方向的晶片变形。在图4和图7的实施例中，可以通过所述衬底W的相对于所述传感器组件SAS在不同测量位置之间的相对位移，使所述传感器组件SAS的所述光轴与不同测量方向对准。在图8的实施例中，所述传感器组件中的每个传感器组件的所述光轴与所述衬底的测量方向相符。所述衬底W的所述测量方向在利用所述衬底形状测量装置SSM进行测量之前可能并不是已知的，但可能是所述衬底W在所述衬底支撑件WS上被定位处的旋转位置的结果。这种旋转位置可以是未知的。
在根据本发明的实施例中，可以基于所确定的衬底形状进一步改善所述晶片的(预)对准。在这种实施例中，衬底形状数据可以用以缩短用于(预)对准所需的时间，这是因为可以从所述衬底形状数据导出额外的旋转数据和XY偏心率数据。这有利于改善在生产量方面对于翘曲衬底的输送和/或进一步提高所述输送过程的准确度。
虽然在本文中可以对光刻设备在IC制造中的使用进行具体参考，但是应理解，本文中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***、用于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，等等。
虽然在本文中在光刻设备的情境下对本发明的实施例进行具体的参考，但是本发明的实施例可以用于其它设备。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、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)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
虽然上文已经在光学光刻术的情境下使用实施例进行了具体的参考，但是将理解，在情境允许的情况下，本发明不限于光学光刻术并且可以在其它应用中使用，例如压印光刻术。
在情境允许的情况下，可以用硬件、固件、软件或其任何组合实施本发明的实施例。本发明的实施例也可以被实施为储存在机器可读介质上的能够由一个或更多个处理器读取和执行的指令。机器可读介质可以包括用于储存或传输呈能够由机器(例如，计算装置)读取的形式的信息的任何机制。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；闪速存储装置；电学、光学、声学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。另外，本文中，可以将固件、软件、例程、指令描述为执行某些动作。然而，应理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上是由计算装置，处理器，控制器，或执行固件、软件、例程、指令等的其它装置产生的，并且这样做可以使致动器或其它装置与实体世界相互作用。
虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是将理解，可以与所描述的不同的方式来实践本发明。上文的描述旨在是示例性的而非限制性的。因此，本领域的技术人员将明白，在不背离下文阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。在以下编号方面中阐明本发明的其它方面。
1.一种衬底形状测量装置，包括：
衬底支撑件，所述衬底支撑件用于支撑具有主表面的衬底，由所述衬底支撑件支撑时的所述衬底的所述主表面大致在第一平面中延伸，
一个或更多个传感器组件，所述一个或更多个传感器组件中的每个传感器组件包括用于沿大致平行于所述第一平面的光轴发射光的光发射器和被布置成接收所述光的光传感器，其中所述一个或更多个传感器组件中的每个传感器组件被布置成提供光测量信号，所述光测量信号代表所述衬底的在垂直于所述第一平面的方向上的尺寸，
其中所述衬底形状测量装置被构造成利用所述一个或更多个传感器组件至少在相对于所述衬底的第一测量方向上和相对于所述衬底的第二测量方向上进行测量，所述第一测量方向大致平行于所述第一平面，所述第二测量方向大致平行于所述第一平面，其中所述第一测量方向和所述第二测量方向是不同的，并且
其中所述衬底形状测量装置包括处理装置，所述处理装置被布置成基于在所述第一测量方向上所获得的第一光测量信号和在所述第二测量方向上所获得的第二光测量信号来确定所述衬底的形状。
2.根据方面1所述的衬底形状测量装置，其中所述第一测量方向和所述第二测量方向彼此不平行。
3.根据前述方面中任一项所述的衬底形状测量装置，其中所述处理装置使用形状模型以基于在所述第一测量方向上所获得的光测量信号和在所述第二测量方向上所获得的光测量信号来确定所述衬底的形状。
4.根据前述方面中任一项所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底支撑件和/或所述一个或更多个传感器组件被构造成相对于所述一个或更多个传感器组件在至少第一测量位置与第二测量位置之间移动所述衬底，在所述第一测量位置中所述一个或更多个传感器组件被布置成使所述光轴与所述第一测量方向对准，并且在所述第二测量位置中所述一个或更多个传感器组件相对于所述衬底被布置成使所述光轴与所述第二测量方向对准。
5.根据方面4所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底支撑件和/或所述一个或更多个传感器组件被布置成相对于所述一个或更多个传感器组件在所述第一测量位置与所述第二测量位置之间旋转所述衬底。
6.根据方面4或5所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底支撑件和/或所述一个或更多个传感器组件被布置成相对于所述一个或更多个传感器组件在所述第一测量位置与所述第二测量位置之间平移所述衬底。
7.根据前述方面中任一项所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底形状测量装置包括两个或更多个传感器组件，
其中所述两个或更多个传感器组件中的第一传感器组件包括用于在所述第一测量方向上发射光的第一光发射器和被布置成接收在所述第一测量方向上传播的光的第一光传感器，并且
其中所述两个或更多个传感器组件中的第二传感器组件包括用于在所述第二测量方向上发射光的第二光发射器和被布置成接收在所述第二测量方向上传播的光的第二光传感器。
8.根据方面7所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底形状测量装置包括三个传感器组件，
其中第三传感器组件包括用于在大致平行于所述第一平面的第三测量方向上发射光的第三光发射器和被布置成接收在所述第三测量方向上传播的光的第三光传感器。
9.根据方面8所述的衬底形状测量装置，其中所述第一测量方向、所述第二测量方向和所述第三测量方向被布置成相对于彼此呈约120度。
10.根据前述方面中任一项所述的衬底形状测量装置，其中所述光测量信号是由相应的光传感器所接收的光的光强度信号。
11.根据方面10所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底支撑件和/或所述一个或更多个传感器组件被构造成在垂直于所述第一平面的方向上相对于所述至少一个传感器组件移动所述衬底。
12.一种衬底输送装置，所述衬底输送装置包括根据前述方面中任一项所述的衬底形状测量装置。
13.一种衬底形状测量单元，其中所述衬底形状测量单元是包括根据方面1至11中任一项所述的衬底形状测量装置的独立单元。
14.一种用于在衬底输送装置中输送衬底的方法，包括：
使用根据方面1至11中任一项所述的衬底形状测量装置来确定衬底的衬底形状，和
基于所确定的衬底形状来调适对所述衬底的输送。
15.根据方面14所述的方法，其中调适对所述衬底的输送包括：
基于所确定的衬底形状来调适所述衬底在具有衬底夹具的衬底台上的夹持过程，和/或
基于所确定的衬底形状来调适由衬底台的装载单元的装载销所提供的支撑平面，和/或
在光刻过程期间基于所确定的衬底形状来调适所述衬底的定位。

Claims (15)

1.一种衬底形状测量装置，包括：
衬底支撑件，所述衬底支撑件用于支撑具有主表面的衬底，由所述衬底支撑件支撑时的所述衬底的所述主表面大致在第一平面中延伸，
一个或更多个传感器组件，所述一个或更多个传感器组件中的每个传感器组件包括用于沿大致平行于所述第一平面的光轴发射光的光发射器和被布置成接收所述光的光传感器，其中所述一个或更多个传感器组件中的每个传感器组件被布置成提供光测量信号，所述光测量信号代表所述衬底的在垂直于所述第一平面的方向上的尺寸，
其中所述衬底形状测量装置被构造成利用所述一个或更多个传感器组件至少在相对于所述衬底的第一测量方向上和相对于所述衬底的第二测量方向上进行测量，所述第一测量方向大致平行于所述第一平面，所述第二测量方向大致平行于所述第一平面，其中所述第一测量方向和所述第二测量方向是不同的，并且
其中所述衬底形状测量装置包括处理装置，所述处理装置被布置成基于在所述第一测量方向上所获得的第一光测量信号和在所述第二测量方向上所获得的第二光测量信号来确定所述衬底的形状。
2.根据权利要求1所述的衬底形状测量装置，其中所述第一测量方向和所述第二测量方向彼此不平行。
3.根据前述权利要求中任一项所述的衬底形状测量装置，其中所述处理装置使用形状模型以基于在所述第一测量方向上所获得的光测量信号和在所述第二测量方向上所获得的光测量信号来确定所述衬底的形状。
4.根据前述权利要求中任一项所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底支撑件和/或所述一个或更多个传感器组件被构造成相对于所述一个或更多个传感器组件在至少第一测量位置与第二测量位置之间移动所述衬底，在所述第一测量位置中所述一个或更多个传感器组件被布置成使所述光轴与所述第一测量方向对准，并且在所述第二测量位置中所述一个或更多个传感器组件相对于所述衬底被布置成使所述光轴与所述第二测量方向对准。
5.根据权利要求4所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底支撑件和/或所述一个或更多个传感器组件被布置成相对于所述一个或更多个传感器组件在所述第一测量位置与所述第二测量位置之间旋转所述衬底。
6.根据权利要求4或5所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底支撑件和/或所述一个或更多个传感器组件被布置成相对于所述一个或更多个传感器组件在所述第一测量位置与所述第二测量位置之间平移所述衬底。
7.根据前述权利要求中任一项所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底形状测量装置包括两个或更多个传感器组件，
其中所述两个或更多个传感器组件中的第一传感器组件包括用于在所述第一测量方向上发射光的第一光发射器和被布置成接收在所述第一测量方向上传播的光的第一光传感器，并且
其中所述两个或更多个传感器组件中的第二传感器组件包括用于在所述第二测量方向上发射光的第二光发射器和被布置成接收在所述第二测量方向上传播的光的第二光传感器。
8.根据权利要求7所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底形状测量装置包括三个传感器组件，
其中第三传感器组件包括用于在大致平行于所述第一平面的第三测量方向上发射光的第三光发射器和被布置成接收在所述第三测量方向上传播的光的第三光传感器。
9.根据权利要求8所述的衬底形状测量装置，其中所述第一测量方向、所述第二测量方向和所述第三测量方向被布置成相对于彼此呈约120度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的衬底形状测量装置，其中所述光测量信号是由相应的光传感器所接收的光的光强度信号。
11.根据权利要求10所述的衬底形状测量装置，其中所述衬底支撑件和/或所述一个或更多个传感器组件被构造成在垂直于所述第一平面的方向上相对于所述至少一个传感器组件移动所述衬底。
12.一种衬底输送装置，所述衬底输送装置包括根据前述权利要求中任一项所述的衬底形状测量装置。
13.一种衬底形状测量单元，其中所述衬底形状测量单元是包括根据权利要求1至11中任一项所述的衬底形状测量装置的独立单元。
14.一种用于在衬底输送装置中输送衬底的方法，包括：
使用根据权利要求1至11中任一项所述的衬底形状测量装置来确定衬底的衬底形状，和
基于所确定的衬底形状来调适对所述衬底的输送。
15.根据权利要求14所述的方法，其中调适对所述衬底的输送包括：
基于所确定的衬底形状来调适所述衬底在具有衬底夹具的衬底台上的夹持过程，和/或
基于所确定的衬底形状来调适由衬底台的装载单元的装载销所提供的支撑平面，和/或
在光刻过程期间基于所确定的衬底形状来调适所述衬底的定位。
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