一種包括傳感器的組件，其製造方法及光刻投影設備的製作方法

2023-06-11 09:00:16 1

專利名稱：一種包括傳感器的組件，其製造方法及光刻投影設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一組件，該組件包括可以測定光刻投影設備中基板表面的斜度和高度其中至少一個的傳感器，該基板可以相對所述傳感器沿與基板表面基本平行的至少一個路徑移動，該光刻投影設備具有曝光掃描方向，該組件設置為相對所述傳感器沿所述至少一個路徑連續移動該基板，並且提供關於沿所述至少一個路徑的所述斜度和高度其中至少一個的測量數據，該組件包括用於存儲所述測量數據的存儲器，以備隨後所述光刻投影設備對所述基板曝光過程中使用。本發明還涉及一種光刻投影設備和製造一體化結構的方法。
背景技術：
所述基板的邊緣輪廓形成基板上高度和斜度的測量可以進行的區域，與基板上高度和斜度的測量不可進行的區域之間的邊界，特別是接近所述基板的外邊界的地方。在光刻投影設備中，圓盤形物體(基板)放在投影光刻圖形的位置上。為了防止像差，圖形必須並非垂直於基板，在基板與投影光束成一角度(傾斜)的情況下投影到基板。為了獲得基板傾斜度的信息，使用傳感器進行測量掃描，以位置為函數繪出基板的斜度。然而，接近光刻投影設備基板的邊緣，具有有限感應區域、後面稱作點的傳感器，不適用於測量目標部分的傾斜度，因為所述傳感器的測量點延伸到邊緣外部的區域，也稱為焦點邊緣間隙(FEC)，即輪廓邊緣外部的區域。在這種情形中採用鄰近的以前測量的基板區域的斜度。這種以前測量的所述基板的附近區域可以是目標部分附近，還可以是在上述相同目標部分中的鄰近區域，在該處仍然可以可靠地實現傾斜度測量。然而，因為在測量傾斜度的區域與適用傾斜度的區域之間存在相對較大的距離，對於被曝光的目標部分或者部分目標部分有可能導致相當大的傾斜度誤差，特別是基板朝邊緣上斜或下斜時(邊緣傾斜)。此時，基板的位置和其支撐結構能夠移動到一位置，傳感器的測量點不再包含在FEC內。這意味著該傳感器的感應區域不再與實際的被曝光目標部分對準。這種在用於非移動目標部分的用以測量傾斜度的移動操作在US5,412,214光刻分檔器中描述。根據該文獻，如果高度傳感器在FEC內具有部分感應點，並且所述傾斜度不再或不能夠被充分準確的測定，則所述基板和所述傳感器將相對移動。其結果是，傳感器的更多感應點被投影在基板上可以(可靠)測量的區域上。在該文獻中由於傾斜測量掃描的測量軌道的有限尺寸，初始(或最終)接觸FEC的測量掃描的初始點(或終點)，最終(或最初)可以距離FEC幾毫米。這不產生基板邊緣附近傾斜度的所需準確信息，實際經驗表明可以相當大的彎曲。
本申請人的歐洲專利申請EP1037117A2，描述一種預測量掃描傾斜度測定。該申請描述一種測量全局高度傾斜度的方法。所述全局的傾斜度在基板曝光中並不直接使用，而僅僅在水準測量中做「起始點」使用。為了獲得全局高度傾斜度，首先第一基板垂直移動以使基板進入所述高度傳感器的測量點的線性或線性化範圍內。然後移動基板以使中心測量點圍繞整個曝光區域周長內部的路徑來回移動。捕獲只來自該單個點的信息。該全局高度輪廓路徑是一個非常靠近曝光區域邊緣的彎曲路徑，也可以是沿輪廓邊沿內部的圓形路徑。所述傳感器僅僅獲得沿全局高度輪廓路徑上的某些點處的高度測量，產生所謂的全局高度輪廓。
使用這些特別的點處獲得的全局高度輪廓獲得整個基板的高度和傾斜度的粗略印象。在隨後的傾斜度測量掃描中，使用這些信息將基板的表面放在基板工作檯上，完全在傳感器具有線性操作模式的範圍內。然而，這個步驟僅僅提供了關於所述基板的全局信息，但是該信息並不是足夠的準確以在曝光中使用。為了準確曝光，關於高度和傾斜度的準確的局部信息是必須的。
本發明的目的是提供一種裝置和一種方法，能夠測量更靠近基板邊緣的傾斜度，從而需要進行了易於發生錯誤的外推更少。

發明內容
為了達到上述目的，本發明提供一種說明書開始部分所定義的組件，其特徵在於所述基板的至少一條路徑至少部分地與曝光掃描方向成一角度。
由此，可更精確地確定所述基板的高度和/或傾斜度。本發明允許的測量掃描其中沿至少部分與曝光方向成一角度(該角度不是0°或180°)的路徑映射所述基板的高度和/或傾斜度。
本領域的普通技術人員可以明了，該測量數據可以是傳感器讀數或基板支撐結構的定位信息，或上述兩者的結合。
在另一實施例中基板具有邊緣輪廓，本發明的特徵在於所述傳感器基本上沿所述基板的至少部分邊緣輪廓進行測量。這裡，特別地，所述基板可以大大的彎曲，也就是說這裡適當的彎曲評估是重要的。
在另一實施例中本發明的特徵在於所述傳感器沿基板輪廓的邊緣進行一次測量。其結果是更快地確定基板邊緣附近的傾斜度和/或高度。
在又一實施例中，本發明的特徵在於所述傳感器，在測定中，傳感器設置成通過沿下述至少一種路徑進行測量而接近邊緣輪廓的幾何形狀-沿著一起循所述邊緣輪廓的多條直線和-沿著所述邊緣輪廓的步進路徑和-沿與所述邊緣輪廓的形狀基本相同的輪廓。
獲得更接近基板邊緣附近的傾斜度和/或高度與快速測量之間的最佳均衡。
在另一實施例中，本發明的特徵在於該組件設置成用所述傳感器沿一組在其間有間隙的多個相繼路徑來測量，其中所述間隙中不進行測量。改變所述基板工作檯的移動方向會產生不需要的會影響準確測量的震動。為了消除上述影響，當第一路徑完成以及基板工作檯的移動方向調整時，測量可以暫時打斷。僅僅當合理穩定的移動固定下來時，測量才繼續。其導致鄰近路徑間的間隙。
在另一實施例中，本發明特徵在於所述傳感器包括具有至少一個能夠測量高度和在開關狀態之間轉換的傳感點，其中以所述傳感器的位置為函數進行開關轉換。依靠傳感器上點在所述基板區域上的位置，傳感器選擇所使用的點，以從所測量的目標區域獲得傾斜度。
在另一實施例中，本發明特徵在於所述傳感器具有多個感應點以及所述組件設置成僅用感應點的一個子集沿著所述至少一路徑的至少一部分進行測量。例如，如果已知某一感應點的子集，可提供更準確測量，這些特定點可以用於獲得更準確的數據，以提供更準確的傾斜度測量。
在另一實施例中，本發明特徵在於所述基板包括靠近邊緣輪廓的目標部分而且在所述目標部分的隨後曝光中使用所存儲的來自多個路徑的測量數據。其具有掃描長度能夠任意調整以及能夠優選的優點以達到在掃描量儘可能低(最低耗時)與掃描儘可能接近基板邊緣之間找一個平衡，這是在這些曝光位置中傾斜度準確測量所需要的。這表明不必對每個曝光區域獲得傾斜度信息，需要進行單獨、分散的掃描(一一對應關係)。例如，如果每個曝光區域延伸到相對有限的區域，可以將一次掃描的數據用於3個曝光區域。另一方面，如果曝光區域相對大，則可以使用多次掃描時獲得的信息來確定特定曝光區域的傾斜度。
本發明還涉及一種光刻投影設備，包含-由輻射源發射的輻射形成輻射投影光束的輻射系統，-用以支撐構圖部件的支撐結構，被所述投影光束照射構圖所述投影光束，-用於支撐基板的基板工作檯，和-一構成並設置以在基板的目標部分上成像構圖部件被照射部分的投影系統，其特徵在於所述光刻投影設備包含如上所述的組件。
在另一實施例中本發明特徵在於所述光刻投影設備用以投射輻射光束在焦平面上，從存儲器中讀取測量數據以及使用上述測量數據調整基板的位置使目標部分定位在基板上最好處於輻射光束的焦平面中。
由於基板傾斜度和/或高度與基板上的電路小片之間的位置關係存儲在所述光刻設備的存儲器中，在掃描和所述電路小片投影的過程中需要取出該信息。這意味著在掃描儀的曝光操作期間沒有必要通過例如額外的測量掃描裝置收集額外的傾斜度和/或高度信息，加速光刻進程。
在另一實施例中，上述的光刻投影設備特徵在於在所述傳感器中，在測量中，用至少一個點輻射所述基板，至少一個點和所述邊緣輪廓之間的最大距離在0.5mm到4mm之間，在1.5mm到2.5mm之間更好。
根據另一方面，本發明涉及一種測定光刻投影設備中基板表面的傾斜度和高度至少一個的方法，包含-提供用於支撐基板的基板工作檯，-提供傳感器，-提供存儲器，所述基板工作檯和傳感器可以沿基本上平行於基板表面的至少一個路徑相對移動，所述光刻投影設備具有曝光掃描方向，該方法進一步包含
-沿所述至少一個路徑相對所述傳感器不斷地移動基板，同時提供關於沿所述至少一個路徑的高度和傾斜度中至少一個的測量數據，-將所述測量數據保存在所述存儲器中，以備以後用所述光刻設備曝光所述基板時使用，其特徵在於所述基板的至少一個路徑與曝光掃描方向至少部分成一角度。
根據一實施例，該方法還包括-提供由輻射源發射的輻射形成輻射投影光束的輻射系統，-提供用以支撐構圖部件的支撐結構，被所述投影光束照射構圖所述投影光束，-沿曝光掃描方向掃描該基板，-在所述基板的曝光中使用所述測量數據。
根據一實施例，該方法特徵在於-由所述光源產生所述輻射光束並在所述基板的焦平面上投影所述輻射光束，-從存儲器中讀取所述傾斜度和高度數據中的至少一個，並且-採用傾斜度傾斜度和高度數據中的所述至少一個來調整基板的位置以使所述輻射光束輻射的基板的目標部分最好處於所述輻射光束的焦平面中。
根據一實施例，所述方法特徵在於測定一批基板中至少一個基板的傾斜度和高度中的所述至少一個並使用該批所有基板中的至少一個基板的傾斜度和高度中的所述至少一個。來自單批基板的基板兩邊緣通常具有相同形狀。單個基板上測定的傾斜度和高度也可以用於其他基板。這種方法耗時減少。
針對另一方面，本發明涉及一種組件，其包含測定光刻投影設備中基板表面上傾斜度和高度中至少一個的傳感器，所述基板可以沿基本上平行於所述基板表面的至少一個路徑相對傳感器移動，所述傳感器具有多個感應點，所述光刻投影設備具有曝光掃描方向，所述組件設置成沿所述至少一個路徑用所述傳感器進行測量，並提供有關沿所述至少一個路徑的所述傾斜度和高度中至少一個的測量數據，所述組件包括一存儲所述測量數據的存儲器以在所述光刻投影設備對所述基板隨後的曝光中使用，該基板具有邊緣輪廓，特徵在於所述組件基本沿該基板邊緣輪廓的至少一部分的內部用感應點的預定子集進行測量。
所述感應點的預定子集可以是公知提供最準確測量的感應點。當採用8個感應點(兩行每行四個感應點)的高度傳感器時，裡面的四個(即每行裡面的兩個)可以作為感應點的預定子集。通過用這四個接近邊緣輪廓的感應點進行測量並由此投影邊緣輪廓外兩個感應點，獲得接近於邊緣輪廓的最準確的測量數據。能夠精確確定靠近邊緣輪廓的區域中的傾斜度。
上述使用的術語「構圖部件」可以概括地指能夠使入射輻射光線具有圖案化截面的部件，其中該圖案相當於將要在基板的目標位置中產生的圖案；在本文中也可以使用術語「光閥」。一般，所述圖案應該相應於裝置中製作在目標部分的特殊功能層，例如集成電路或其它裝置(見下述)。這種構圖部件的實例包括-掩模。掩模的概念在光刻領域是公知的，並且包括的掩模類型如雙元，交互相移，和衰減相移，以及多種混合掩模類型。將掩模設置在輻射光束中，根據掩模上的圖案，入射在掩模上的輻射選擇性透過(在透射型掩模的實例中)或反射(在反射型掩模的實例中)。在掩模的實例中，支撐結構一般是掩模工作檯，該工作檯能夠保持掩模在入射輻射光束中一個令人滿意的位置上，並且如果需要能夠相對該光束移動；-一可編程鏡陣列。該裝置的一個實例是具有粘性控制層和反射表面的矩形尋址表面。該設備的基本原理是(例如)反射表面的尋址區域反射入射光成衍射光，而非尋址區域反射入射光成為非衍射光。使用合適的濾波器，能夠從反射光中濾出所述非衍射光，僅僅留下衍射光；通過這種方式，依照矩形尋址表面的尋址圖案將光線圖案化。可編程鏡陣列的另一實例中使用微鏡的矩陣安置，其中每個都可以通過施加合適的局部電場，或通過採用壓電驅動裝置圍繞軸單獨傾斜。再一次，鏡面是可尋址矩陣，這種尋址鏡面將入射輻射光線反射到與非尋址鏡面不同的方向；通過這種方式，反射光線按照可尋址矩陣鏡的尋址圖案圖案化。可使用適當的電子裝置執行所需矩陣尋址。在上述描述的兩種情況下，所述構圖部件包含一個或多個可編程鏡陣列。這裡提到的關於鏡陣列的更多信息都能夠參考到，例如，美國專利US5,296,891和US5,523,193和PCT專利申請WO98/38597和WO98/33096，在此引入參考。在可編程鏡陣列的實例中，所述支撐結構可以具體為機架或工作檯，例如，可以按照需要固定或可移動；並且
-可編程LCD陣列。這種結構的實例在美國專利US5,229,872中給出，在此引入作為參考。如上述，在此情形中支撐結構可以具體為機架或工作檯，例如，可以按照需要固定或可移動。
為了簡化，在該文本的剩餘部分，特定的位置，特別舉例包括掩模和掩模工作檯；然而，在該例子中討論的一般原理將在上述提到的構圖部件的內容中了解。
光刻投影設備可以用於，例如，生產集成電路中(IC)。這時，所述構圖部件可以相對於IC各層的電路圖案，並且該圖案能夠在塗有一層光敏材料(光致抗蝕劑)的基板(矽板)上的目標部分(例如，包括一個或多個電路小片)成像。一般，單個基板包括鄰近目標部分的整個網絡，通過投影系統一次一個地相繼照射相鄰目標部分。目前的設備，使用在掩模工作檯上的掩模進行圖案化，在兩種不同類型的機器間會產生差別。在光刻投影設備的一種類型中，通過一次將整個掩模圖案曝光到所述目標部分上；這種設備通常指基板分檔器或步進重複設備。在另一設備一通常指步進掃描設備中-，通過在給定的參考方向(「掃描」方向)下用投影光束逐步地掃描掩模圖案而照射每個目標圖案，同時同步地平行或反向平行該方向掃描基板工作檯；由於，通常所述投影系統將具有放大參數M(一般＜1)，掃描基板工作檯的速度V是掃描掩模工作檯的速度的M倍。這裡提到的關於光刻裝置的更多信息都能夠參考，例如，美國專利US6,046,792，在此引入作為參考。
在使用光刻投影設備的製造過程中，圖案(例如掩模中)被成象到至少部分覆蓋有一層光敏材料(光致抗蝕劑)的基板上。在該成像步驟前，該基板需要經過多個步驟，例如起底，光致抗蝕劑塗敷和軟烘烤。曝光後，基板經受其他處理，例如曝光後烘烤(PEB)，顯影，硬烘烤和成象特徵的測量/檢驗。這一系列處理作為將裝置如IC各層圖案化的基礎。該圖案化的層經歷多種處理，如蝕刻，離子注入(摻雜)，鍍金屬法，氧化作用，化學機械拋光，等等，所有的處理都能完成各層。如果需要多層，那麼整個過程或由此的變化將在每個新層中重複。最後，裝置的陣列呈現在所述基板(晶片)上。通過例如切割或鋸開技術該裝置可以由此彼此分離，各個裝置可以安裝到與印線相連的託架上。關於該過程的進一步信息能夠，例如，從Peter van Zant，McGraw HillPublishing Co出版的書「Microchip FabricationA Practical Guide to SemiconductorProcessing」，第三版(1997年ISBN 0-07-067250-4)中獲得，在此引入作為參考。
為了簡化，上述投影系統在後稱作「透鏡」；然而，該術語將廣泛地解釋為包含各種類型的投影系統，例如，包含折射光學系統，反射光學系統和兼反射及折射光學系統。針對所述任何設計類型，所述輻射系統還包含用於引導，整形或控制輻射投影光束的元件，統稱或單獨稱為「透鏡」。另外，所述光刻設備可以是具有兩個或更多基板工作檯的類型(和/或兩個或更多掩模工作檯)。在所述「多級」裝置中可以同時使用附加的工作檯，或當一個或多個其它工作檯用於曝光時，一個或多個工作檯上進行準備步驟。雙級光刻設備在例如，US5,969,441和WO98/40791中描述，兩篇在此引入作為參考。
雖然在本文中具體指出將根據本發明的設備用於製造IC，不過顯然應當想到這種設備具有許多其他可能用途。。例如，可以應用於集成光學系統，引導和檢測用於磁疇存儲器的圖形，液晶顯示板，薄膜磁頭等中。熟練的技術人員將會意識到，在所述的可選擇的應用中，在該文中所使用的任何術語「標度線」，「晶片」或「電路小片均由更為通用的術語「掩模」，「基板」和「目標部分」所替代。晶片僅僅是基板的一個實例。
在本文中，術語「輻射」和「光束」用於包含所有類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(如，波長為365，248，193，157或126nm)和遠紫外(EUV)輻射(如，波長範圍在5-20nm)，以及粒子束，例如離子束或電子束。


將參照附圖解釋本發明，其中附圖僅用於表示示例，並非顯示保護範圍，其中圖1是光刻投影設備的示意性概圖；圖2是圖1的光刻投影設備的更具體視圖；圖3示出根據該技術狀態下基板上測定傾斜度的位置；圖3a更詳細地示出基板的邊緣輪廓；圖3b示出鄰近邊緣輪廓的邊緣區域；圖4表示根據發明一實施例如何測定傾斜度；圖5描述自動執行和使用本發明該實施例的測量掃描的步驟；圖6用於闡明圖5，以及圖7示出附圖5掃描測量的另一種方案。
具體實施例方式
圖1圖示出本發明一具體實施例的光刻投影設備1。
該設備包含-輻射系統Ex，IL用於提供輻射投影光束PB(如，具有波長11-14nm的EUV輻射)。在該具體例子中，所述輻射系統還包括輻射源LA；-第一載物臺(掩模工作檯)MT具有用於支撐掩模MA(例如標度線)的掩模支架，並連接於第一定位裝置PM以相對PL準確定位所述掩模；-第二載物臺(基板工作檯)WT具有用於支撐基板W(例如塗有光致抗蝕劑的矽基板)的基板支架，並連接於第二定位裝置PW以相對PL準確定位所述掩模；和-投影系統(「透鏡」)PL用於將掩模MA的被照射部分成象於基板W的目標部分C(如，包含一個或多個電路小片)上。
這裡描述的是透射型設備(如具有透射型掩模)。然而，一般，也可以用於例如反射型(具有反射型掩模)。或者，該設備可以採用另一種構圖部件，如上述的一種可尋址鏡陣列類型。
源LA(如雷射產生的等離子或放電等離子EUV輻射源)產生輻射光束。直接或穿過調節裝置如擴束器Ex以後，該光束輸入照明系統(照明體)IL。該照明體IL可以包括調節裝置AM，以調整光束強度分布的外和/或內半徑範圍(通常分別指σ-外和σ-內)。另外，其一般包括多種其它元件，如積分器IN和聚光器CO。通過這種方式，入射在掩模MA上的光束PB具有令人滿意的均勻度並且在其橫截面中具有所需強度分布。
針對附圖1需要注意LA源可以設置在光刻投影設備的外殼內(例如，通常情況源LA是汞燈)，但是該源LA源也可以遠離光刻投影設備，其產生的輻射光束輸入到設備中(如在適當引導反射鏡的幫助下)；後面的方案一般是源LA是準分子雷射器的情況。本發明及權利要求包括上述兩種方案。
光束PB隨後被掩模工作檯MT上的掩模MA攔截。穿過掩模MA後，光束PB穿過透鏡PL，該透鏡將光束PB聚焦在基板W上的目標部分C上。在第二定位裝置PW(及幹涉測量裝置IF)的幫助下，基板工作檯WT能夠精確移動，如在光束PB路徑中定位不同的目標部分C。相似地，第一定位裝置PM能夠用於相對於光束PB的路徑準確地定位掩模MA，如從掩模庫中機械獲得掩模MA後或在掃描期間。一般，藉助於長行程模塊(粗糙定位)和短行程模塊(細緻定位)，實現載物臺MT、WT的運動，上述模塊在圖1中沒有明顯地示出。然而在基板分檔器的情況下(與步進掃描設備相對)，掩模基板MT可以連接於短行程激勵器，或被固定。掩模MA和基板W可以用掩模定位標記M1，M2和基板定位標記P1，P2定位。
所述設備可以用於以下兩種不同的模式1.步進模式，所述掩模工作檯MT基本上保持固定不動，並且一次(即一次「閃光」)將整個掩模圖像投影到目標部分C上。所述基板工作檯WT隨後沿x和/或y方向移動，由此光束PB可以照射不同的目標部分C；以及2.掃描模式，基本上使用相同的方案，除了給出的目標部分C不以單次「閃光」曝光。而是掩模工作檯MT在給定方向(所謂的「掃描方向」，如y方向)以速度v移動，由此投影光束PB掃描掩模圖像；與此同時，基板工作檯WT同時在相同或相反的方向以速度V＝Mv移動，其中M是透鏡PL的放大率(典型地，M＝1/4或1/5)。在這種情況下，相對大的目標部分C可以被曝光，不會損害解析度。
附圖2中，示出掩模MA與光刻投影設備1的基板工作檯WT之間的部分14。部分14中為圖1中的所謂的投影系統PL。本領域的普通技術人員可知，投影系統PL包括多個元件以引導和調節投影光束PB。通過投影系統PL以後，投影光束PB入射到基板工作檯WT的基板W表面上。該基板工作檯WT連接於激勵器12。激勵器12連接於具有中央處理器(CPU)8和存儲器10的控制裝置6。中央處理器8進一步接受來自傳感器25的信息，該傳感器通過電子(電容，電感)或光學，如幹涉測量(如圖1中所示)方法測量基板工作檯WT或基板工作檯支架的實際位置。CPU8也接受來自傳感器15的輸入，該傳感器測量投影光束PB碰撞基板表面處基板目標區域的高度和/或傾斜度信息。該傳感器15是高度傳感器的一部分，其中高度傳感器包括傳感器15和光源2，如下面將要描述的。下面將該組件稱作高度傳感器2，15。
高度傳感器可以包括，例如光學傳感器；或者，氣動或電容傳感器(例如)是可以想到的。目前最好種類的傳感器是一種光學傳感器，其使用由基板表面反射的投射光柵像和固定檢測光柵之間形成的莫爾圖案，如美國專利5,191,200中所述。高度傳感器2，15最好能同時測量多個位置的高度，和能夠測量每個位置的小區域的平均高度，從而將高空間頻率不平坦度平均化。這種裝置包括光源2，投影光學系統(沒有示出)，和檢測光學系統(沒有示出)及檢測裝置，這裡稱之為傳感器15。傳感器15產生供給CPU8的與高度相關的信號。
高度感應方法使用至少一個感應區域並測量小區域的平均高度，該小區域指一個點。依靠基板區域上點的位置，選擇機構選擇某點或多個點，該點或多點被用於獲得所測量的目標區域的高度和/或傾斜度信息。
在圖3中，所述目標區域用附圖標記13表示。在該具體實例中高度傳感器2，15具有8個點，該點必須在基板11上被測量，以測定目標區域13被照明部分的局部高度和傾斜度，以實現目標區域13被照明部分的充分平均。當然，具有其它點數的高度傳感器也可以應用。
圖3中進一步示出狹縫型區域，簡稱為狹縫39。狹縫39是掃描期間連續目標區域13成象時被照明的區域。在掃描過程中，如本領域的普通技術人員所知，狹縫39沿y方向連續一個接一個的移過基板表面直到整個表面由標度線的圖像覆蓋。狹縫39是矩形。參照圖3，沿x方向狹縫39的長度等於目標區域13沿x方向的長度。然而本領域技術人員可以理解，狹縫39的長度也可以小於或大於目標區域13沿x方向的長度。狹縫39的寬度(沿y方向)小於其長度。
圖3示出了現有技術中為獲得基板11邊緣的高度和傾斜度數據高度傳感器2，15所使用的高度掃描區域21。用附圖標記27示意電錶示高度傳感器點區27。高度傳感器點區域27在如箭頭所示的曝光方向y沿預定路徑掃描整個基板表面。
當曝光時在掃描運動中，相對焦平面移動基板11，基板工作檯WT由被CPU8驅動的激勵器12控制。
被控制裝置6控制的激勵器12，用於通過高度和傾斜度調整基板工作檯WT的位置，並且由此基板11在成像過程保證基片處於焦平面中，防止散焦。一種測定所需位置調整量的方法在美國專利5,191,200中描述。
散焦意味著在某種形式上基板11偏離輻射投影光束PB的焦平面。在正常操作中，高度傳感器2，15通過多感應區域(多點)的方法測量多點處基板表面的高度和垂直位置。上述點的高度讀出值被輸入到CPU8中，CPU8利用這些高度值獲得待定位的被照明目標區域的平均高度。如果可能，如從被照明目標區域不同x和y位置的多個高度讀數中，可以獲得基板11應該定位的理想的所需高度和傾斜度。然後通過激勵所述激勵器12來控制基板工作檯WT的高度和傾斜度，CPU8可以提供基板11的這些所需高度和傾斜度。通過這種方法，可以獲得將目標區域的實際被照射部分定位在焦平面中的閉合迴路控制機制。在曝光掃描中，目標區域的被照明部分，通過覆蓋在狹縫形曝光區域的高度感應點提供的高度讀數連續定位在焦平面中。
在目標區域的曝光或測量期間，局部偏離焦平面時的測量數據，例如由傳感器25測量的高度傳感器讀數，和/或基板工作檯位置(在x，y和z方向，以及圍繞x和y軸的傾斜度)，都存儲在存儲器10中，以備另一目標區域的曝光或測量期間裝置使用。倘若高度傳感器2，15的點(感應點)在邊緣輪廓的外邊，即處於不可能應用高度測量的基板區域中，則不能精確測量靠近基板邊緣輪廓的目標區域。這些點可以在FEC中或完全在基板的表面外邊。在這種情況下，高度傳感器2，15不再提供能精確確定高度和/或傾斜度的測量數據，並且在基板11上成像標度線的過程中定位基板11高度和/或傾斜度的高度傳感器2，15不可能對測量數據保持閉環控制。為最小化散焦而將基板11設置在焦平面中，需要基板11上其它地方的測量數據。因此存儲器10中基板11上以前測量區域期間保存的存儲數據，可以重新獲得並例如通過推斷法計算用於控制基板高度的高度和傾斜度值。
-由於狹縫39的幾何形狀，基板11沿目標區域13y方向的局部傾斜(即圍繞x軸局部旋轉)，沿目標區域13x方向的局部傾斜(即圍繞y軸局部旋轉)相對不重要些。在後一種情形中，必須儘可能準確地影響進行傾斜度調節。因此，了解沿x軸方向的傾斜度是必須的。
為了測定可靠的傾斜度最低要求是將有效點結合。如果再某個位置上不滿足這些最低要求，則不可能測量該位置處的傾斜度。在該情況中，採用附近參考區域測量的傾斜度。該參考區域可是相同曝光區域的一部分或不同曝光區域。
圖3a解釋了使用參考區域。在圖3a中，詳細示出了邊緣輪廓17。圖3a示出了位於基板11邊緣的多個邊緣區域41，和鄰近於邊緣區域41的參考區域42。基板可以朝邊緣輪廓17捲起。該基板彎曲的結果，導致邊緣區域41的傾斜度與參考區域42的傾斜度很不同。在現有技術中，參考區域42測量的傾斜度也可以用於邊緣區域41。然而，這種實際傾斜度中的潛在不同會導致邊緣區域41的散焦。
參考圖3b說明在相同曝光區域使用參考區域。圖3b示出了鄰近邊緣輪廓17的邊緣區域43。該區域的下部表示為43a，由斜陰影表示，能夠成功地並且完全地被傳感器2，15測量到。對於該下部43a，高度傳感器2，15的所有感應點被投影到邊緣輪廓17內。然而，在該區域用43b表示的上部，不是高度傳感器2，15的所有感應點都在邊緣輪廓內。在此情形下採用來自下部43a的傾斜信息來獲得對上部43b的傾斜度估算，而不使用鄰近的參考區域42的傾斜度信息。
如果基板彎曲上部43b的傾斜度與下部43b的傾斜度十分不同。
上述兩種方法可以歸納為，對於不能足夠精確地確定傾斜度的區域，可以使用基板上相同區域的至少一部分和/或其他區域形成的相鄰參考區域的傾斜度信息。上述兩種方法具有的問題是參考區域的傾斜度與不能測量傾斜度的區域上的傾斜度有可能差別很大，結果導致散焦。
如下面將要解釋的，該問題主要存在於基板的左邊和右邊(這些位置也稱作基板11的「3時」和「9時」位置)。如上所述，最重要的是沿x方向所施加的傾斜與所述局部基板的傾斜度精確匹配。由於在大多數情況下基板的捲起是旋轉對稱的，在基板上面和下面區域(也稱作「6時」和「12時」)傾斜偏離主要是沿y方向(如，圍繞x軸)。此外，因為掃描沿y方向進行並且在y方向LS點的尺寸相對較小，故距傾斜度仍能被測量的參考區域的距離依然相對較小。因此，因為外推距離和(在大多數情況下)沿x方向的傾斜度改變率都比較小，所述外推法是相當準確的。然而在基板的左側和右側，沿x方向的傾斜度在朝著邊緣時顯示出更大的偏離，並且對於特定邊緣區域，傾斜度還可以測量的最近的區域可以作為鄰近區域。因此，基板彎曲導致的散焦在基板左邊和右邊邊緣區域最為最主要突出。
現在回到圖3a，來減小傾斜度的誤差，所述外推距離(邊緣區域41與傾斜度測量的區域之間的距離)必須減小。目前，如圖3所示，可以通過在參考區域使用如附圖3中示出的附加掃描21(中心)來實現。由於在該測定掃描過程中沒有曝光發生，能夠相對原始參考區域42改變這種掃描。為了減小外推距離，該掃描移動到儘可能靠近邊緣輪廓的位置，同時保證測量傾斜度所需的點有效，由此在整個掃描中仍然能夠測量傾斜度。通過進行這樣的測量掃描能夠減小散焦。
上面所述的測量掃描沿常規掃描方向(y方向)進行。設定在接近基板中心線(y＝0)的測量掃描，如圖3中的高度掃描區域21(中心)，與基板邊緣或多或少的平行進行。結果，在整個掃描過程中到邊緣的距離是足夠恆定。對於基板中心線上面或下面的高度測量掃描而言，如高度掃描區域21(上面)和高度掃描區域21(下面)，僅僅高度傳感器2，15的掃描點的一端接觸邊緣隔絕區域19。因為這樣，掃描開始時高度掃描區域21(上面)和21(下面)到基板11邊緣的距離與該相同區域掃描結束時相比非常不同。從圖3中可以明顯看出，在傾斜度測定時不考慮基板1的陰影部分23。平均外推距離由此不是最理想的，並且該區域也不是最理想地找平。
現在參照附圖4描述本發明的一實施例。傾斜度測量裝置通過沿每個都覆蓋區域35的連續直線路徑31的輪廓掃描以測定接近基板11的邊緣傾斜度。如圖4所示的該輪廓由多個可相對曝光方向y成一角度的連接路徑31形成。然而，第一路徑31的端點也可以不與第路徑的起點重合，並且在端點與隨後的起點之間存在縫隙。這樣作的原因是改變基板工作檯的移動方向，會導致幹擾精確測量的不希望的振動。為了消除這種影響，當完成第一路徑31並且調節基板工作檯的移動方向時可以暫時中斷測量。只有當建立了相當穩定的移動時，測量才可以繼續。由此在相鄰路徑31間導致縫隙。所述高度傳感器點區域再次表示為附圖標記27。該高度傳感器點區域沿路徑31連續掃描。圖4圖示意出5個這種傳感器點區域。然而，這並不意味著5個不同的測量，而是掃描過程中離散時間一個高度傳感器點區域的「圖像」。在區域35與線17之間為陰影區域33。
由於直線31的方向基本平行於邊緣輪廓17的局部切線方向，由此可以相對曝光方向y成一角度，測量區域35更接近於邊緣隔離區域19。所述角度可以沿基板的周長改變。在三點和九點位置該角度可以是0°(或180°)。
結果，現在掃描的中心更接近於邊緣並且也更接近於用於傾斜度測量的邊緣隔離區域19。因此，與圖3中的在先技術裝置相比外推距離更小且邊緣區域41處施加的傾斜更準確(注意圖3a的邊緣區域41和參考區域42在圖4並沒有畫出，不過依然存在)。
在高度傳感器2，15具有8個感應點的實例中，感應點設置為每行四個的兩個平行的行，已知裡面的四個能提供最準確的測量，不過也可以移動高度傳感器點區域，從而將裡面的四個感應點設置為儘可能接近邊緣輪廓。只有裡面的點被用於測量傾斜度。此時用於測量傾斜度的點的平均位置更靠近於基板邊緣和不能測定傾斜度的區域。這個方法在某些場合下會導致更精確的傾斜度測定。
根據圖3a和3b，這些移動的測量掃描可以用於(部分)目標區域，但是由該移動的高度傳感器點測量獲得的信息也可以用於基板上使用非移動的高度傳感器點測量已經測定傾斜度的區域。在大量感應點處於FEC內的情況下，根據特定情形，使用從移動測量獲得的數據可以測定更加準確的傾斜度。這是因為在移動測量時用於測定傾斜度的點儘可能的移近FEC，而在非-移動測量中FEC與可使用的最外面的點之間存在相當大的距離。
最好，路徑31的端點接近隨後路徑31的起點，使基板工作檯系統能一次進行兩個掃描。然而，如上面已經說明，在相鄰的路徑31間也可以存在縫隙。根據另一實施例，路徑31還可以彼此部分重疊。
可以僅沿一個圓周方向(如在基板11上順時針或反時針)執行高度測量。那樣，就沒有必要停止或反向移動基板工作檯，由此導致更快速的測量。
為了能以不同於默認掃描方向的方向掃描，基板工作檯必須能夠進行必要的移動。常規曝光掃描只能沿y方向進行，因為基板工作檯WT的移動必須與只能沿y方向掃描的掩模工作檯MT的移動配合。在高度測量掃描的過程中，不執行曝光並且掩模工作檯不必參與這些高度測量掃描。因為這些，那麼，所述掃描方向沒有必要必須是y方向。同樣，為了能夠沿與y方向不同的方向掃描，基板工作檯必須能夠沿隨意方向進行受控掃描移動。
或者如圖4中的線37所示，沿邊緣隔離區域19的邊緣輪廓17沿著步進輪廓進行高度測量掃描時，可以測量傾斜度。進一步的選擇是沿儘可能接近邊緣輪廓17的圓形徑38的高度測量掃描。
以上，給出的說明是針對傾斜度測量，然而一樣可應用於高度測量。
在圖5中，描述了自動進行和使用測量掃描的流程圖。在步驟101中，測定基板的哪個區域傾斜度不能被直接測量。這些區域可以是全部的目標區域，但也可以是目標區域的一部分。這些區域需要參考區域。參考區域是基板上可以獲得傾斜度直接測量的區域此處無需移動測量掃描。基於傾斜度不能直接測量的區域的位置，在步驟102中，確定必須通過移動高度測量掃描而覆蓋的範圍。對於步驟101中所選擇的每個區域，所需的測量掃描範圍處於區域開始與區域結束的y位置之間。基板每一側的整個掃描y-範圍是全部這些所需掃描範圍的併集。在步驟103中，確定在何處進行測量掃描以覆蓋整個所需範圍。為了最小化輸出的影響，掃描數量被最小化，而每個測量掃描的長度不允許超過某個最大值。這樣做是為了限制測量掃描中途時高度傳感器點與邊緣隔離區域之間的距離。掃描起點和終點的y位置設置為與整個所需範圍的起點和終點相匹配。然而，測量掃描的數量不必與步驟101中所選擇的區域數量相同。可以例如使用一個測量路徑獲得能夠用於三個區域的信息，其中在該三個區域上不能直接測量傾斜度。例如也可以使用多個測量路徑來獲得傾斜度不能被直接(部分)測量的一個區域的信息。這均決定於傳感器和區域的特定大小。
圖6示出的結果表明，可以將測量掃描62中採集的數據用於幾個不能直接測定的區域61。還可以在兩個不同測量掃描62中收集該區域61所需的採樣數據。在步驟104中計算測量掃描開始和結束的y位置時，所述x位置被測定，參照圖5中所示。選擇這些點的x位置以使在掃描時在這些點處，所需高度傳感器點正好接觸邊緣隔離區域。在步驟104之後，每個測量掃描起點和終點的x和y軸的定位位置都可以獲悉。所述掃描將沿這兩個點之間的直線進行。在步驟105中確定掃描進行的順序和掃描方向。為此，計算基板工作檯在每個可能順序的掃描之間需要移動的時間。選擇需要最短時間的結構。
然後開始執行一批基板的處理。在步驟106中，基板設置在基板工作檯上。然後，在步驟107中，測量掃描以步驟105中測定的順序進行。在這些掃描中，由稠密採樣光柵測量基板傾斜度，並講這些採樣存儲在存儲器10中。如果完成了所有的測量，則在步驟108中確定用於所需區域的傾斜度值。對於傾斜度不能被直接測量的每個區域，從測量掃描中選擇位於邊緣區域起點與終點之間的y範圍內的採樣。在一種可能的實施方式中，將這些傾斜值平均，這樣在邊緣區域曝光期間可以使用恆定的傾斜度值。另一種可能對傾斜度值進行直線擬合，並根據線性分布對邊緣區域施加傾斜度。也可以使用其它分布，例如使用曲線擬合，平均技術，高階多項式擬合，測量信號的過濾(如去除最高階)。也可以使用測量得出的信號，不用施加任何形式的處理。在這裡依次的描述中，用於特定區域的採樣範圍與該區域的y邊界完全匹配。該採樣範圍也可以僅僅覆蓋傾斜度不能夠被直接測量的區域的一部分，或覆蓋比傾斜度不能夠被直接測量的區域的邊界更大的範圍。
在步驟109中，基板被曝光。對於傾斜度不能夠被直接測量的區域，使用步驟108中確定的分布。如果該基板不是這批基板的最後基板，下一個基板的製作繼續回到步驟106中。
在圖5所述的次序中，所有測量掃描在第一次曝光前完成。只要該區域在測量掃描後曝光，其它次序也可以，其中該區域需要的傾斜度信息來自一個或多個移動測量掃描，所述傾斜度數據被收集以用於導出所述區域的傾斜度分布，即在參考區域中的測量掃描。
在一些情況下，相同批或相同過程中所有基板的行進基板的曲率都相同。在第二實施例中這些情況採用不同的次序。在這種次序中，測量掃描只在這批基板的第一基板上進行，以減少輸出損害。將參照圖7描述這種順序。步驟201到206分別與圖5中的步驟101到106相同。在步驟207中檢驗被曝光的基板是否是該批基板的第一基板。如果是，則執行步驟208和209。在步驟208中，用與步驟107相同的方法執行測量掃描。在步驟209中，對於傾斜度不能夠被直接測量的每個區域，根據與步驟108相同方法的測量掃描計算傾斜度。並且根據鄰近區域計算如果不進行移動測量掃描時將使用的傾斜度。這兩個值之間的拆別作為傾斜偏移量存儲在存儲器10中。在步驟210中，這些偏移量被用於所述傾斜度不能被直接測定的區域。對該批的每個基板11施用進行該處理。這樣，僅需一次測量基板11的曲率結果，而依然對該批中的姆給基板校正基板的球形楔度差，也適用於所述傾斜度不能被直接測定的區域。
如上所述，移動測量掃描也可以用於可基於高度傳感器2，15獲得的測量結果而測定傾斜度的區域，高度傳感器2，15基於非移動測量而獲得測量。在一些情況下，根據實際狀態，基於移動測量計算出的傾斜度可以導致更準確的傾斜度。例如可以為這樣一種情形，其中高度傳感器2，15 8個感應點中的3個在FEC中，第四個非常接近邊緣輪廓，因此沒有形成一個非常可靠的測量點。在該情況下極有可能基於5個感應點計算傾斜度值，但是基於總共8個點中的6個感應點或者至少四個中間點處於邊緣輪廓之內的移動測量，可以測定更可靠的傾斜度。
針對另一實施例，可以通過僅使用高度傳感器感應點的一個子集的方式執行移動測量。所述高度傳感器2，15的內部點(8個感應點中的裡面4個)可以儘可能的接近邊緣輪廓定位。這意味著8個感應點中的2個沒有被採用。然而，由於內部點通常提供更可靠的數據，在一些情況下這可以導致更準確的傾斜度測定。
在上面描述的實施例中，使用測量掃描測量傾斜度。不過本發明並沒限制於此。也可以用於控制高度，這種測量模式用於減少到某一區域的外推距離，其中該區域的高度不能在該自己區域內被測量。
權利要求
1.一種包括傳感器的組件，該傳感器用於測定光刻投影設備(1)中基板(W；11)表面的傾斜度和高度其中的至少一個，該基板(W；11)可以相對所述傳感器沿與基板表面基本平行的至少一個路徑移動，該光刻投影設備具有曝光掃描方向(y)，該組件設置為相對所述傳感器沿所述至少一個路徑連續移動該基板，並且提供沿所述至少一個路徑的關於傾斜度和高度其中至少一個的測量數據，該組件包括用於存儲所述測量數據的存儲器(10)，以備所述光刻投影設備以後對基板進行曝光時使用，其特徵在於所述基板的至少一個路徑至少部分地與所述曝光掃描方向成一角度。
2.如權利要求1所述的組件，基板具有邊緣輪廓(17)，其特徵在於所述傳感器基本上沿該基板(W；11)邊緣輪廓(17)的至少一部分測量。
3.如權利要求2所述的組件，其特徵在於所述傳感器沿該基板(W；11)的邊緣輪廓(17)進行一次測量。
4.如前述權利要求2或3中任一個所述的組件，其特徵在於通過下述方法中的至少一種進行測量，所述傳感器在測量時接近邊緣輪廓(17)的幾何結構-沿一起順著所述邊緣輪廓(17)的多條直線(31)和-沿所述邊緣輪廓(17)的逐步路徑(31)和-沿基本上與所述邊緣輪廓(17)形狀相同的輪廓。
5.如上述任一權利要求所述的組件，其特徵在於該組件設計成用所述傳感器沿著多個相繼路徑進行測量，其中在相繼路徑之間具有不執行測量的間隙。
6.如上述任一權利要求所述的組件，其特徵在於所述傳感器包括具有能夠測量高度的至少一個感應點並且可在開關狀態間切換的傳感器，其中以所述傳感器的位置為函數進行切換。
7.如上述任一權利要求所述的組件，其特徵在於所述傳感器具有多個感應點，並且所述組件設計成沿所述至少一個路徑的至少一部分僅用感應點的子集進行測量。
8.如上述任一權利要求所述的組件，其特徵在於該基板包括一鄰近邊緣輪廓(17)的目標部分，在所述目標部分的隨後曝光過程中使用所存儲的來自多個路徑的測量數據。
9.一種光刻投影設備(1)，包括-由輻射源(LA)發射的輻射形成投影光束(PB)的輻射系統(Ex，IL)，-用以支撐構圖部件的支撐結構(MT)，以被所述投影光束照射將所述投影光束圖案化，-用以支撐基板(W)的基板工作檯(WT)，和-構成並設置成在基板的目標部分上成像構圖部件被照射部分的投影系統(PL)，其特徵在於所述光刻投影設備包括權利要求1-8其中任一個所述的組件。
10.如權利要求9的光刻投影設備(1)，其特徵在於該光刻投影設備(1)用以在焦平面上投影所述輻射光束(PB)，從存儲器(10)中讀取測量數據，並且使用該測量數據來調整基板的位置，以使基板上被所述輻射光束(PB)照射的目標部分位於所述輻射光束(PB)的焦平面中。
11.如權利要求9或10的光刻投影設備(1)，其特徵在於所述傳感器，在測量中，用至少一個點照射所述基板，所述至少一個點與所述輪廓邊緣之間的最大距離在0.5mm到4mm範圍之間，在1.5mm到2.5mm範圍間更好。
12.一種測量光刻投影設備(1)中基板(W；11)表面的傾斜度和高度其中至少一個的方法，包括-提供用於支撐基板(W；11)的基板工作檯(WT)，-提供傳感器，-提供存儲器(10)，基板工作檯(WT)和傳感器可沿至少一個與基板(W；11)表面基本平行的路徑相互移動，所述光刻投影設備(1)具有曝光掃描方向(y)，該方法進一步包括-相對所述傳感器沿著所述至少一個路徑連續地移動該基板，同時提供有關沿著所述至少一個路徑的傾斜度和高度中所述至少一個的測量數據，-在所述存儲器(10)中存儲測量數據以備所述光刻投影設備(1)對所述基板的隨後曝光中使用，其特徵在於所述基板的所述至少一個路徑至少部分地與曝光掃描方向(y)成一角度。
13.如權利要求12的方法，進一步包括-提供輻射系統(3，4)用以形成由輻射源(6)發射的輻射形成投影光束(6)，-提供支撐結構(MT)用以支撐構圖部件，並被投影光束照射以將所述投影光束圖案化，-沿曝光掃描方向掃描基板(W)，-在所述基板的曝光過程中使用所述測量數據。
14.如權利要求12或13中任何一個的方法，其特徵在於基本沿著基板(W；11)的邊緣輪廓(17)的至少一部分測量。
15.如權利要求14的方法，其特徵在於以下述至少一種方法測量-沿著一起順著所述邊緣輪廓(17)的多條直線(31)和-沿著隨所述邊緣輪廓(17)的逐步路徑(37)和-沿與所述邊緣輪廓(17)的形狀基本相同的輪廓。
16.如權利要求13到15其中任何一個所述的方法，其特徵在於-由所述源產生所述輻射光束(PB)，並將所述輻射光束(PB)投影到所述基板(W)上的焦平面上，-從存儲器(10)讀出傾斜度和高度數據中的所述至少一個，以及-利用該傾斜度和高度數據中的所述至少一個來調整基板的位置，以使基板上被輻射光束照射的目標部分優選處於所述輻射光束(PB)的焦平面上。
17.如權利要求12到15其中任何一個所述的方法，其特徵在於測定一批基板的至少一個基板(W)上的傾斜度和高度中的所述至少一個，並將所述至少一個基板的傾斜度和高度中的所述至少一個用於所述批次的所有基板。
18.一種包括傳感器的組件，該傳感器用於測定光刻投影設備(1)中基板(W；11)表面的傾斜度和高度其中的至少一個，該基板(W；11)相對於所述傳感器可沿著基本平行於所述基板表面的至少一個路徑移動，該傳感器具有多個感應點，該光刻投影設備具有曝光掃描方向(y)，該組件沿著所述至少一個路徑用所述傳感器進行測量，並提供有關沿著所述至少一個路徑的傾斜度和高度其中的所述至少一個的測量數據，該組件包括存儲所述測量數據的存儲器(10)，以被所述光刻投影設備對所述基板隨後曝光中使用，該基板具有邊緣輪廓(17)，其特徵在於當由於這些一個或多個感應點正好在所述基板(W；11)的邊緣輪廓(17)上或之外而使一個或多個感應點提供無效的數據時，該組件用感應點的預定子集進行測量。
全文摘要
本發明涉及一種包括傳感器的組件，該傳感器用於測定光刻投影設備(1)中基板(W；11)表面的傾斜度和高度其中至少一個。所述基板(W；11)可以沿基本平行於基板表面的至少一個路徑相對傳感器移動。所述光刻投影設備具有曝光掃描方向(y)，該組件設置為沿所述至少一個路徑相對所述傳感器連續移動該基板，並且提供有關沿所述至少一個路徑的傾斜度和高度其中至少一個的測量信息。該組件包括用於存儲所述測量數據的存儲器(10)，以備所述光刻投影設備以後對所述基板曝光時使用。所述基板的所述至少一個路徑至少部分地與曝光掃描方向成一角度。
文檔編號G03F9/00GK1550914SQ200410032688
公開日2004年12月1日 申請日期2004年3月10日 優先權日2003年3月11日
發明者R·布林克霍夫, M·E·J·布恩曼, M·J·M·-E·德尼維爾勒, J 布恩曼, M -E 德尼維爾勒, R 布林克霍夫 申請人:Asml荷蘭有限公司