测量和获取相对于衬底表面的高度数据的方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种测量和获取相对于衬底表面的高度数据的方法和设备。所述设备包括用于相对于投影系统的焦平面定位衬底的目标部分的水平传感器、构造成移动光刻设备的衬底台的一对致动器和用于通过控制致动器相对于水平传感器移动衬底的控制器。控制器将第一和第二致动器的动作结合，以产生具有比所述致动器中的至少一个的单独的最大速度大的速度的移动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于获取衬底表面的高度数据的光刻设备和方法，涉及用 于获取高度数据的程序以及包含该程序的存储器，以及涉及用于校正根据 所述方法获得的高度数据的方法、设备、程序和存储器。
技术介绍
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ic)的制造中。在这种情况下，可以将可 选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成与所述ic的单层相对应的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例 如，包括一部分管芯、 一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把 图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。使用位 于掩模版和衬底之间的投影系统将掩模版的被辐射部分成像到衬底的目 标部分上，由此实现图案的转移。所述图案能够成像到衬底(硅晶片)上 的曝光区域上(管芯)。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括所谓步进机，在所述步进机中， 通过将全部图案--次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及 所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向("扫描"方向) 扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐 射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从 图案形成装置将图案转移到衬底上。光刻设备可以是具有两个(双台)或多个衬底台(和/或两个或多个掩 模台)的类型。下面更详细地进行描述。在目前的双台设备中，用相对于目标部分的中心处于完全相同位置的水平传感器收集数据以调平每个目标部分(场)。可能的水平传感器在下 面更加详细地说明。投影系统包括引导、成形和/或控制辐射束的部件。图案可以成像到衬 底上的目标部分(例如包括一个或多个管芯的一部分)，例如硅晶片，其 具有辐射敏感材料的层，例如抗蚀剂。通常，单个的衬底包括依次曝光的 邻近目标部分的网。已知的光刻设备包括所谓的步进机，其中每个目标部 分通过将整个图案一次曝光到目标部分进行照射，和所谓的扫描器，其中 通过辐射束沿给定方向(通常称为"扫描"方向)扫描所述图案、同时沿 与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。为了简单，下文中投影系统可以称为"透镜"；然而，这个术语应该 广义地理解为包括不同类型的投影系统，包括例如折射光学系统、反射光 学系统、反射折射光系统和放电粒子光学系统。辐射系统也可以包括根据 用于引导、成形或控制投影束的任何这些原理操作的元件，并且这些元件 下面也共同地或单个地被称为"透镜"。此外，第一和第二物体台可以分 别称为"掩模台"和"衬底台"。光刻设备可以包括单个掩模台和单个衬底台，但也可以具有至少两个独立可移动的衬底台；例如，见国际专利申请文件W098/28665和 WO98/40791中所述的多台设备。在这种多台设备背后的基本操作原理是， 在第一衬底台在投影系统下面的曝光位置上曝光位于所述台上的第一衬 底的同时，第二衬底台可以移动到装载位置，释放前面已曝光的衬底，拾 取新的衬底，在新的衬底上实施一些初始的测量，然后准备好一旦完成第 一衬底的曝光就立即将新衬底转移到投影系统下面的曝光位置；然后重复 这个循环。在这种方式中，有可能提高设备的产量，这依次降低了设备所 有者的成本。应该理解到，相同的原理可以应用到只有一个衬底台的情况， 该衬底台在曝光和测量位置之间移动。在曝光步骤中，确保掩模图像在晶片上正确地聚焦是重要的。通常情 况下，这通过在曝光或一系列的曝光之前测量掩模相对于投影透镜的虚像 最佳焦平面的垂直位置来完成。在每次曝光过程中，测量晶片相对于投影 透镜的上表面的垂直位置，并且晶片台的位置被调整成使得晶片表面位于 最佳焦平面。8调整投影系统PL的焦平面的位置的范围被限制，并且所述系统的焦 点深度小。这意味着晶片(衬底)的曝光区域必须精确地位于投影系统PL 的焦平面。晶片被抛光成具有非常高的平坦度，但仍然会发生晶片表面相对于最 佳平坦度的平坦度偏差(称为"不平坦度")，其大小足以显著地影响聚焦 精确度。不平坦度可以由于(例如)晶片厚度的变化、晶片形状的变形或 晶片保持装置上的污染物引起。由于在先的处理步骤而产生的结构的存在 也会显著地影响晶片高度(平坦度)。在本专利技术中，不平坦度的原因很大 程度上是不相关的；只有晶片顶部表面的高度被考虑。除非文中特别要求， 否则下面所述的"晶片表面"指的是晶片的顶部表面，在其上将会投影掩 模图案。在曝光过程中，对晶片表面相对于投影光学元件的位置和取向进行测量，并且将晶片台WT的水平倾斜(Rx,Ry)调整成将晶片表面保持在最 佳焦点位置。如上面所述，通常用光学元件(例如透镜或反射镜)将图案成像到衬 底W上。为了生成清晰图像，衬底W上的抗蚀剂层应该位于光学元件的 焦平面内或附近。因此，根据现有技术，测量将要被曝光的目标部分C的 高度。在这些测量值的基础上，调整衬底W相对于光学元件的高度，例 如通过移动衬底位于其上的衬底台WT来调整。因为衬底W不是绝对平 的物体，不可能对应整个目标部分将抗蚀剂层精确地定位在光学元件的焦 平面上，因而衬底W只能尽可能好地定位。为了尽可能好地将衬底W定位在焦平面(例如通过将焦平面与抗蚀 剂厚度的中心匹配)中，可以改变衬底W的取向。衬底台WT可以在所 有六个自由度上平移、旋转或倾斜，以便尽可能好地将抗蚀剂层定位在焦 平面上。为了确定衬底W相对于光学元件的最佳定位，可以用水平传感器测 量衬底W的表面，如例如美国专利No. 5，191,200中所述。这个步骤可以 在曝光过程中(空闲中)通过测量衬底W的将要曝光或接下来将要曝光 的一部分来完成，但是衬底W的表面也可以提前测量。后面的方法还可 以在远程位置完成。在后一种情况下，水平传感器测量的结果可以以所谓9的高度图或高度图形的形式进行存储，并且在曝光过程中用来相对于光学 元件的焦平面定位衬底W。在两种情况中，衬底W的顶部表面可以用水平传感器测量，这确定了特定区域的高度。这个区域的宽度可以等于或大于目标部分c的宽度，并且具有仅为目标部分C的长度的一部分的长度，这将在下面进行解释(这个区域用虚线表示)。目标部分C的高度图可以通过沿箭头A的方向 扫描目标部分C来测量。水平传感器LS通过实施多点测量来确定衬底W 的高度，例如9点测量。水平传感器点LSS在所述区域上铺开，并且基于 从不同的水平传感器点获得的测量值收集高度数据。这里用到的术语"高度"指的是基本上垂直于衬底W的表面的方向， 也就是基本上垂直于将要曝光的衬底W的表面。水平传感器的测量值产 生高度数据，包括有关衬底W特定位置的相对高度的信息。这也可以称 为高度图。在该高度数据的基础上，可以例如通过平均来自衬底的不同部分的对 应高度数据(例如，与在不同的目标部分C内的类似相对位置相对应的高 度数据)来计算高度图形。在这种对应的高度数据不可用的情况中，高度 图形可以等同于高度数据。在高度数据或高度图形的基础上，可以确定调平图形(leveling profile) 以指出衬底W相对于投影系统PS的最佳定位。可以通过(部分)高度数 据或高度图形进行线性拟合来确定这种调平图形，例如通过所测区域内的 点实施最小二乘方拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻投影设备，其包括：　支撑结构，所述支撑结构构造用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束；　衬底台，所述衬底台构造并配置用于保持衬底；　投影系统，所述投影系统构 造并配置用于将图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；　水平传感器，所述水平传感器构造并配置用于执行所述衬底的至少一部分的高度测量以生成高度数据，以用于相对于投影系统的焦平面定位所述衬底的目标部分；　第一致动器，所述第一致动器 构造并配置用于至少在与具有最大速度的所述衬底的表面相垂直的第一方向上移动所述衬底台；和　第二致动器，所述第二致动器构造并配置用于至少在与具有最大速度的所述衬底的表面相垂直的第二方向上移动所述衬底台；　控制器，所述控制器构造并配置 用于通过控制所述第一和所述第二致动器而在所述衬底和所述水平传感器之间产生相对移动的行程，　其中所述控制器被构造并配置成将第一和第二致动器的移动组合起来，以产生以高于一个致动器的最大速度的速度进行的组合移动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克斯塔尔斯，鲍拉斯安东尼斯安德里亚斯特尤尼森，罗纳尔德阿尔伯特约翰范多恩，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]