CN108292111B - 用于在光刻设备中处理衬底的方法和设备 - Google Patents

Abstract

光刻设备具有衬底位于上面的衬底台和用于测量衬底的对准的对准传感器。在示例性处理方法中，对准传感器用于在第一步骤中执行一个或更多个边缘测量。在第二步骤中，在衬底的凹口上执行一个或更多个边缘测量。边缘测量值然后用于在光刻设备中对准衬底。在具体的示例中，衬底相对于对准传感器布置，以使得边缘表面的一部分被定位在透镜的焦距处。当对准传感器检测被透镜的焦距处的边缘表面散射的辐射时，检测衬底的边缘的存在。

Description

用于在光刻设备中处理衬底的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请主张2015年11月30日提出申请的欧洲申请第15196993.8号的优先权，所述申请通过引用在此全文并入供参考。

技术领域

本发明涉及一种用于在光刻设备中处理衬底的方法和设备。具体地，本发明涉及在衬底在光刻设备中的对准。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案施加到衬底上，通常是衬底的目标部分上)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待形成于所述IC的单层上的电路图案。可以将所述图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包含一部分管芯、一个或更多个管芯)上。所述图案的转移通常经由将图案成像到设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层来进行。通常，单个衬底将包含被连续地形成图案的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，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、同时沿与所述方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将图案刻印到衬底上来将来自图案形成装置的图案转移到衬底。

为了控制光刻处理以将装置特征准确地放置在衬底上，一个或更多个对准标记通常被设置在例如衬底上，并且光刻设备包括一个或更多个对准传感器，通过所述一个或更多个对准传感器，标记的位置可以被准确地测量。对准传感器实际上可以是位置测量设备。可从不同时期和不同制造商获悉不同类型的标记和不同类型的对准传感器。

已知的对准传感器使出一个或更多个辐射源来生成具有不同波长的多个辐射束。在这种方式中，传感器可以使用相同的一个或更多个目标光栅上的多个波长(例如，颜色)和辐射(例如，光)的极化来测量位置。在所有情况中单色或单个极化对于测量来说不是理想的，因此系统从多种信号中选择，这种信号提供最可靠的位置信息。

随着衬底变得越来越复杂，且越来越多的数量的图案被应用到衬底，因此需要增加附加的波长和/或极化以确保对准传感器的能力，从而提供可靠的位置信息。多种图案的增加可以减少被衬底上的对准标记散射的光的量。此外，有些图案可能由对于对准传感器所使用的波长来说是不透明的材料制成。为了缓解此，更大的复杂性必须被添加到对准系统。然而，对于给定的对准传感器的物理限制，因为所述对准传感器必须配合在光刻光刻内，因此对准传感器可能不是可行的或理想的。

此外，增加对准标记对由对准系统发射的辐射的可见度的方式是耗时的。这降低了光刻设备的生产速度。此外，所述方法要求应用附加的图案，所述附加的图案中的每一个本身必须与衬底对准。

发明内容

期望地，在不需要使用诸如将额外/附加的图案或层施加到衬底的额外/附加的处理步骤的情况下增加对准标记在衬底上的可见度。

根据本发明的一方面，提供了一种在光刻设备中处理衬底的方法，其中：

所述衬底被定位在衬底台上，所述衬底台被配置成相对于图案化的辐射束移动，以便以可控制方式将所述衬底曝光至图案化辐射束，所述衬底包括边缘和凹口；

以及其中处理包括：

确定指示所述边缘的第一位置的一个或更多个第一量；

确定指示所述凹口的第二位置的一个或更多个第二量；以及

基于所述一个或更多个第一量和所述一个或更多个第二量在所述光刻设备中对准所述衬底。确定一个或更多个第一量的步骤包括：确定在所述边缘的多个点的位置。可以确定边缘上三个点的位置。确定一个或更多个量的步骤可以包括执行边缘的连续测量。

在一个实施例中，光刻设备包括具有焦距、焦点的检测器，所述检测器被布置成检测被位于所述焦点处的物体散射的光，并且其中确定一个或更多个第一量的步骤包括：

相对于所述检测器布置所述衬底，使得所述衬底的表面的距离小于所述检测器的焦距，并且使得所述检测器与所述边缘的至少第一部分之间的距离大致等于所述检测器的焦距；

照射所述衬底的边缘；

接收被所述衬底的边缘散射的光；以及

当检测器接收被所述第一部分散射的光时，检测所述边缘的存在。

根据本发明的第二方面，提供了一种光刻设备，包括：

用于容纳衬底的衬底台，所述衬底台可操作以相对于图案化的辐射束移动，以便以可控制的方式将所述衬底曝光至所述图案化的辐射束，所述衬底包括边缘和凹口；

光学系统，所述光学系统可操作以：

确定指示所述边缘的第一位置的一个或更多个第一量；和确定指示所述凹口的第二位置的一个或更多个第二量，其中

所述衬底台进一步可操作以基于所述一个或更多个第一量和所述一个或更多个第二量在所述光刻设备中对准所述衬底。所述光学系统可以进一步地可操作以确定所述边缘上多个点的位置。所述光学系统可以进一步可操作以确定衬底的边缘上三个点的位置。所述光学系统可以进一步可操作以执行边缘的连续测量。

根据本发明的第三方面，提供了一种光刻系统，包括根据本发明的上述光刻设备。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机程序产品，包括用于执行根据本发明的上述方法中的步骤的机器可读指令的一个或更多个顺序。

参照附图详细地描述本发明的进一步方面、特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。要说明的是本发明不受限于这里所述的具体实施例。这些实施例存在于此仅用于进行说明的目的。基于本文所包含的教导，其他实施例对于相关技术领域的技术人员是显而易见的。

附图说明

以下参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中相对应的附图标记表示相应的部件，并且其中：

图1示出了包括对准传感器的光刻设备；

图2示出了可以使用根据本发明的设备的光刻单元或光刻簇；

图3示出了在图1的双台设备中曝光衬底W上的目标部分(例如，管芯)的步骤；

图4是在图1的光刻设备中使用的对准传感器；

图5示意性地示出了增加衬底上的对准标记的可见度的方法的步骤；

图6示出了根据本发明的用于增加衬底上的对准标记的可见度的示例性方法；

图7示出了示例性衬底和通过由示例性方法确定的一组示例性参数；

图8示出了在根据本发明的第二示例性方法中的要被测量的一组点；

图9示出了用于增加衬底上的对准标记的可见度的第二示例性方法；和

图10示意性地示出了用于实施示例性方法的光学系统的原理。

具体实施方式

在详细地描述本发明的实施例之前，有益的是提供可以实施本发明的实施例的示例性环境。

图1示意性地示出一种光刻设备LA。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)IL，配置用于调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT，构造用于支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并与配置用于根据特定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；两个衬底台(例如，晶片台)WTa和WTb，每个构造用于保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并且每个与配置用于根据特定参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；以及投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。参考框架RF连接各种部件，并且用作设定和测量图案形成装置和衬底的位置、以及图案形成装置和衬底上的特征的位置的基准。

照射系统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、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。

所述图案形成装置支撑件以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如例如图案形成装置是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑件可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述图案形成装置支撑件MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。

这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以例如在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分上的所期望的图案精确地对应(例如，如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。

如此处所描述的，所述设备是透射型的(例如，采用透射型图案形成装置)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用上文所提及类型的可编程反射镜阵列，或采用反射型掩模)。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列、以及可编程LCD面板。这里使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以看作与更为上位的术语“图案形成装置”同义。所述术语“图案形成装置”也可被解释成是指以数字形式储存用于控制这种可编程图案形成装置的图案信息的装置。

这里使用的术语“投影系统”可以广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。

所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术用于增加投影系统的数值孔径在本领域是公知的。

在操作中，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。所述源和光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。

所述照射器IL可以包括例如用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD、积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。

所述辐射束B入射到保持在所述图案形成装置支撑件MT上的所述图案形成装置MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过所述图案形成装置(例如掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、二维编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WTa或WTb，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(在图1中没有明确地示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)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(例如掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对准标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。小的对准标记也可被包括于器件特征之中的管芯内，在此情况下，期望使标识尽可能地小且无需与邻近特征不同的任何成像或工艺条件。下文中进一步描述检测所述对准标识的对准系统。

可以将所描述的设备用于多种模式。在扫描模式中，在对图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿扫描方向)。如本领域中公知的，其它类型的光刻设备和操作模式是可能的。例如，步进模式是已知的。在所谓“无掩模”光刻术中，将可编程图案形成装置保持静止，但具有改变的图案，且移动或扫描衬底台WT。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变形，或完全不同的使用模式。

光刻设备LA是所谓的双台类型，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站一曝光站EXP和测量站MEA，在曝光站和测量站之间衬底台可以被进行交换。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站正被曝光时，另一衬底可以被加载到测量站处的另一衬底台上且执行各种预备步骤。这使得实质上或极大地增加设备的生产率。所述预备步骤可以包括使用水平传感器LS对衬底的表面高度轮廓进行绘图和使用对准传感器AS测量衬底上的对准标识的位置。如果在衬底台位于测量站以及位于曝光站时所述位置传感器IF不能测量所述衬底台的位置，则可设置第二位置传感器以使得能够在该两个站处追踪所述衬底台相对于参考框架RF的位置。已知其它布置，并且可用来代替所示的双台布置。例如，已知设置有衬底台和测量台的其它光刻设备。当执行预备测量时这些被对接在一起，并且在所述衬底台经受曝光时则被脱离开对接。

如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或者光刻簇)的一部分，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后过程的设备。传统地，这些包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的显影器DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底操纵装置或机械人RO从输入/输出口I/O1、I/O2拾取衬底，将它们在不同的处理设备之间移动，然后将它们传递到光刻设备的进料台LB。经常统称为轨道的这些装置处在轨道控制单元TCU的控制之下，所述轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，所述管理控制系统SCS也经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作用于将生产率和处理效率最大化。通过轨道处理的衬底然后被转移到其他处理工具以在装置制造过程中进行蚀刻和其他化学或物理处理。

光刻设备控制单元LACU控制所描述的各种致动器和传感器的所有移动和测量。LACU还包括信号处理和数据处理能力以实施与所述设备操作有关的所期望的计算。在介绍和权利要求的术语中，这些处理和控制功能的组合被简单地称作为“控制器”。实际上，控制单元LACU将实现为许多子单元的系统，每个子单元处置在该设备内的子系统或部件的实时数据采集、处理和控制。例如，一个处理子系统可以专用于衬底定位装置PW的伺服控制。单独单元可以甚至处理粗调和微调致动器或不同轴。另一单元可以专用于位置传感器IF的读出。设备的总控制可以由中央处理单元控制，该中央处理单元与这些子系统处理单元、在光刻制造过程中涉及到的操作器和其它设备通信。

图3示出了在图1的双平台设备中曝光衬底W上的目标部分(例如管芯)的步骤。将首先描述根据常规实践的过程。

在虚线框内的左手侧是在测量站MEA处执行的步骤，而右手侧示出了在曝光站EXP处执行的步骤。经常，如上所述，衬底台WTa、WTb之一将处于曝光站，而另一个将处于测量站。出于描述的目的，假设衬底W已经加载到曝光站内。在步骤200，新衬底W’由未图示的机构加载到设备。这两个衬底被并行地处理以便提高光刻设备的生产量。

首先说新加载的衬底W’，这可以是之前未经处理的衬底，为了在设备中首次曝光制备有新光致抗蚀剂。然而，一般而言，所描述的光刻过程将只是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，使得衬底W’已经经过这个设备和/或其它光刻设备几次，并且也可以经历随后的过程或工艺。特别是对于改善重叠或覆盖性能的问题而言，任务在于确保将新图案精准地施加在已经经受了一个或更多个图案化和处理循环的衬底上的校正位置。这些处理步骤逐渐地在衬底中引入变形，必须对这些变形进行测量和校正以实现令人满意的重叠或覆盖性能。

可以像刚刚提及的那样在其它光刻设备中执行前一个和/或后一个图案化步骤，并且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行前一个和/或后一个图案形成步骤。例如，与要求较低层的其它层相比，可以在更先进的光刻仪中执行在装置制造过程中对诸如分辨率和重叠的参数要求较高的一些层。因此，一些层可以在浸没式光刻仪中曝光，而其他层可以在“干式”工具中曝光。一些层可以在DUV波长下工作的工具中被曝光，而其他层使用EUV波长辐射曝光。

在步骤202中，使用衬底标记P1等的对准测量和图像传感器(未示出)用于测量和记录衬底相对于衬底台WTa/WTb的对准。另外，横跨衬底W′的多个对准标记将使用对准传感器AS被测量。这些测量值在一个实施例中用于建立“晶片网格”，所述晶片网格在整个衬底上非常精确地绘制标记的分布，包括相对于名义矩形网格的任何变形。

在步骤204处，还使用水平传感器LS测量晶片高度(Z)相对于X-Y位置的描绘图。传统地，高度描绘图仅用于实现曝光图案的精确聚焦。如以下进一步说明的，本设备也使用图像描绘图数据来补充对准测量。

当衬底W′被加载时，接收方案数据206，从而限定将要执行的曝光、以及在所述衬底上之前形成的和将要形成的晶片和图案的性质。将晶片位置的测量值、在步骤202、204处形成的晶片网格和图像描绘图添加到这些方案数据，使得整套方案和测量数据208可以被发送给曝光站EXP。对准数据的测量值例如包括相对于是光刻处理的产品的产品图案以固定或名义上的固定关系形成的对准对象的X位置和Y位置。曝光之前刚刚获取的这些对准数据被合并并内插以提供对准模型的参数。这些参数和对准模型将在曝光操作中使用以校正当前光刻步骤中所应用的图案的位置。传统的对准模型可以包括四个、五个或六个参数，所述参数一起在不同的维度中限定“理想”网格的平移、旋转和缩放比例。如进一步在US2013230797A1中所述的，已知使出更多参数的先进的模型。

在步骤210处，晶片W′和W被交换，使得被测量的衬底W′变成进入曝光站EXP的衬底W。在图1的示例性设备中，通过在设备内交换支撑件WTa和WTb来执行这种交换，使得衬底W、W′保持被精确地夹持和定位在这些支撑件上，以保持衬底台和衬底本身之间的相对对准。因此，一旦台已经被交换，确定投影系统PS和衬底台WTb(前一个WTa)之间的相对位置全部需要使用衬底W(之前的W′)的控制曝光步骤中的测量信息202、204。在步骤212处，使用掩模对准标记M1、M2执行掩模版对准。在步骤214、216、218处，扫描运动和辐射脉冲被施加在跨过衬底W的连续目标位置处，以完成多个图案的曝光。

通过在执行曝光步骤中使用在测量站处获得的对准数据和图像描绘图，这些图案相对于期望的位置()被精确地对准，并且，具体地，相对于先前同一衬底上布置的特征)被精确地对准。在步骤220处从设备卸载的衬底，当前被称为W”的已曝光衬底以根据曝光的图案进行蚀刻或其它处理。

图4示出了对准传感器的光学系统400。具有多个分支的光轴O由延伸穿过光学系统400的虚线表示。光学系统具有辐射源420、照射束422、物镜424、信息承载束426、自动参考干涉仪428和检测器430。实际上，可以设置多个检测器。来自检测器的信号由处理单元PU处理。

该示意图中所示的另外的部件如下所述。在照射子系统440中，来自源420的辐射经由光纤442被输送到照射轮廓光学装置446。这经由分束器454将输入光束422输送到具有光瞳平面P的物镜424。物镜424在形成于衬底W上的对准标记202上形成斑点406。衬底被定位在衬底台(未示出)上，所述衬底台可以相对于光学系统移动。当然，本领域技术人员应该知道，可以以多种具体的方式实现所述相对移动。在一个示例中，光学系统是固定的，而台可移动。在另一个示例中，光学系统可移动，而台是固定的。在又一个示例中，台至少一个维度上移动，而光学系统在至少一个其它维度上移动。

被标记衍射的信息承载束426穿过分束器454到达干涉仪428。干涉仪428将辐射场分成具有正交极性的两部分，使这两部分绕着光轴相对于彼此旋转180。，并且将所述两部分合并成出射束482。透镜484将整个场聚焦到检测器430上。在该示例和对准传感器中的检测器430实际上是单个光电二极管，并且除了已经描述的扫描运动之外不提供任何空间信息。可以增加在共轭光瞳平面中具有空间分辨率的检测器，以允许使用对准传感器硬件执行角分辨散射测量方法。

在本示例中包括的是不对称测量布置460。布置460通过定位于干涉仪428前面的第二分束器462接收信息承载束426的部分464。

应该注意的是在图4所示的示例中，已经省略了在实际应用中围绕干涉仪使用的一些光学元件。这样做仅是为了简化对于本发明的思想的说明。在实际执行中，可能需要包括所述光学元件。

如上所述，对准传感器所使用的对准标记对于在对准处理期间使用的光束可以变得模糊或不可见。沉积在对准标记上的一层或更多层对于对准传感器所使用的光束可以整体或部分地不透明。

图5显示用于克服该问题的已知方法。衬底502的表面上具有多个对准标记504。在光刻处理期间已经沉积多个层506、508、510。一层或更多层可以对于入射光束512部分或整体是不透明的。因此不能使用任何散射光束514来检测对准标记的位置。实际上，对准标记可以对于对准传感器所使用的辐射是不可见的。

为了使对准标记对于对准传感器可见，必需移除对准标记顶部上的至少部分层。为了实现此，附加的层520被沉积到衬底上。附加的层包括一组附加的对准标记522。

随后，附加的对准标记被用在又一层524的对准中，所述又一层随后被沉积到衬底上。所述又一层包括光学窗526(也被称为“清除窗”)。光学窗与对准标记504对准，并且尺寸被形成为覆盖整个对准标记。理想地，光学窗的尺寸被形成为以小的容许误差与对准标记的尺寸匹配。这避免了在衬底上使用有价值的表面空间。为此，光学窗必需与对准标记对准。

随后，可以以适当的方式除去来自下部层506、508、510的材料。基于下部层的光学性质，可以除去来自一个或更多个下部层的材料。当已经除去一层或更多层时，入射光束532将被对准标记504散射，使得可通过对准传感器的检测器检测信息承载束534。

上述过程是耗时的，并且需要附加的标记和光学窗在较小的容许误差范围内被对准。这又依次要求对光刻处理的仔细控制，从而不利地影响光刻设备的生产速度。

图6显示用以克服上述缺陷的示例性处理方法。在第一步骤601中，衬底的一个或更多个第一量被确定。在第二步骤602中，衬底的一个或更多个第二量被确定。在一个示例中，第一量和第二量可以是与衬底有关的物理参数。这包括但不限于衬底的边缘上的点的位置；或衬底上的凹口的位置。在第三步骤603中，基于第一和第二量，衬底在光刻设备中被对准。在衬底被对准之后，可以执行任何必要的加工或处理，例如增加上述光学窗。因此，示例性方法避免了增加附加的层和附加的对准标记的需要。

当然，要认识的是，所述示例性方法可以更通用地用于在光刻设备中在不需要使用对准标记的情况下辅助衬底的对准或定位。

图7示出了可以通过示例性方法测量上述的第一和第二量确定的一组示例性衬底参数。这些参数在光刻处理期间被光刻设备使用以对准衬底。衬底702具有坐标为Tx和Ty(分别是x和y坐标)的中心点704，和凹口706。在本示例中，凹口的形状为圆形，但是应该认识到，凹口可以具有任何的适当的几何形状和尺寸。应当注意的是，具体凹口的尺寸和形状可以针对衬底的具体尺寸和/或形状被标准化，因此可以用于识别正在测量的衬底的类型。为了对准具体的衬底，除了中心位置，还必须知道衬底的取向/定向。衬底的取向由参数Rs表示。该参数通过确定衬底的中心点与衬底的凹口之间的虚线的角度得出。在本示例中，相对于y轴线限定该角度，但是原则上可以相对于贯穿衬底的中心的任何适当的轴线限定所述角度。

以下参照图8和图9描述第二示例性处理方法。示例性衬底802具有大致类似于图7所示的圆形凹口804。

在第一步骤901中，确定在衬底806的边缘上的多个点的位置。在本示例中，使用三个点。这些点沿着衬底的边缘大致均等地分布。然而，原则上，可以使用任何适当数量的点，这些点具有沿着衬底的边缘的任何适当的分布。由于要被测量的每一个点都会增加执行对准需要的时间，因此期望使出尽可能少的点以便精确地确定衬底的中心位置。已经发现，三个点足以精确地确定大致圆形衬底的中心位置。然而，可以设计多种示例，其中使用较少或较大量的点来确定具有其它或更复杂几何形状的衬底的中心位置。

在第二步骤902中，确定沿着凹口804的边缘的第二多个点810的位置。可以以与在第一步骤中用于衬底的边缘相同的方式执行所述确定。可选地，任何其它适当的方法可以用于确定第二多个点的位置。在本示例中，确定五个点的位置，但是这仅是示例性的。如上所述，理想的是，执行尽可能少的测量以减少执行对准处理或对准步骤所需的时间。

在第三步骤903中，基于所确定的衬底的边缘上的点808的位置确定衬底的中心位置。在本示例中，使用大致圆形衬底。然而，同样也可以设计使用非圆形衬底的实施例。

在第四步骤904中，基于所确定的在凹口的边缘上的点810的位置确定凹口的中心位置。除了确定的点，还必须知道凹口的几何形状。在本示例中，凹口的形状为大致圆形(如由圆820表示)。因此，凹口的中心位置是圆的名义中心。在其它示例中，凹口可以是多种可能形状中的任一种。凹口可以，但是不受限制地，为三角形，或者可以由衬底的平坦边缘形成。当然可以设计成其它形状。如上所述，应当注意的是，对于具体的衬底的类型或尺寸，凹口的形状和尺寸通常被预先限定。

随后，衬底和凹口的中心位置被用于得出衬底的取向Rs(步骤905)。随后，已确定的衬底中心位置和已确定的衬底取向可以用在进一步处理步骤906中，例如作为用于确定衬底的表面上的一个或更多个对准标记的位置的参照。

图10显示示例性测量装置的示意图。在该示例中，图4中所示的对准传感器的光学系统用于执行方法的测量步骤。为了便于与图4的示意图进行比较，对准传感器1000的一些部件被标有类似于图4中所使用的附图标记的附图标记，但是用前缀“10”代替“4”。

在本示例中衬底1002具有中心表面1004和边缘表面1006，产品可以形成在所述中心表面1004上。边缘表面可以倾斜或弯曲(如图10所示)。

光学系统1000具有照射源(未示出)，所述照射源发射照射束1022。照射束被分束器1054反射并传播通过物镜1024朝向衬底1002的表面。物镜具有焦距(由虚线1098表示)。衬底相对于光学系统被布置成使得边缘表面的至少一部分被定位成比透镜的焦距靠近物镜1024。

照射束被衬底的表面散射，并且至少一部分被物镜接收。散射辐射(所述散射辐射类似于图4的信息承载束)则传播通过光学系统1000，从而穿过已经参照图4描述的光学元件。透镜1084朝向检测器(未示出)聚焦散射辐射。位于检测器正前方的是光阑或孔1018，所述光阑或孔旨在消除在对准测量期间来自于衬底的斑点之外的大多数辐射。实际上，光学系统1000的检测器将仅检测由位于物镜1024的焦点处的物体反射的光。

以下说明使用光学系统1000用于边缘检测的原理。为了检测衬底的边缘，光学系统相对于衬底移动以扫描光束跨过衬底的表面。应该注意的是，光学系统和衬底是否移动对于本公开的目的和用途不重要。在一些示例中，光学系统可以移动，而衬底可以是固定的。在其它示例中，光学系统可以是固定的，而衬底可以移动。在又一些其它示例中，光学系统和衬底两者都沿着一个或更多个轴线移动。

图10(a)示出了光学系统跨过衬底1002的中心表面1004扫描的情况。如上所述，照射束被引导朝向衬底的表面并被所述表面散射，随后被散射的辐射传播通过光学系统朝向检测器。因为衬底的中心表面不在物镜的焦点处，因此散射辐射没有被透镜聚集在光阑或孔中。

图10(b)显示检测器接收由衬底1002的边缘表面1006的位于物镜的焦点处的一部分散射的辐射的情况。如上所述，散射辐射通过透镜1084被聚集到光阑或孔中。在这种情况下，光学系统以类似于参照图4所述的方式作用，并因此检测衬底的边缘的存在。

图10(c)显示光学系统已经移动超过衬底的边缘的情况。应该注意的是，所示的辐射束是用于辐射实际上被衬底的表面散射的情况，例如，在图10(b)所示的情况的正右侧的边缘表面散射。当然，将要认识的是，如果没有表面朝向检测器散射由照射源发射的光束，则光学系统的检测器将不会收到辐射。类似于图10(a)的情况，如图所示被物镜的焦距之外的表面散射的辐射不会穿过光阑或孔聚焦并聚焦到检测器。

当然，将要认识的是上述方法的具体实施方案仅是示例性的，并且可以设计方法的其它实施方案。

虽然在文字上对在IC的制造中使用光刻设备在文字上进行了说明，但是应该理解的是这里所述的光刻设备可以具有其它应用，例如一体式光学系统的制造、用于磁域存储器的指导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域的技术人员将要认识的是，在这种可选应用的情况下，术语“晶片”或“管芯”的使用这里可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所述的衬底可以在曝光之前或之后例如在轨道(通常将一层抗蚀剂施加到衬底并形成曝光的抗蚀剂的仪器)、度量仪器和/或检查仪器中被处理。如适当的，本文的公开可以应用到这种及其它衬底处理仪器。进一步地，可以对衬底处理不止一次，例如产生多层IC，使得这里使用的术语还可以表示已经包括多个处理层的衬底。

虽然以上已经在光学光刻技术的背景下对本发明的实施例的使用进行了具体说明，但是将要认识的是本发明可以用在其它应用中，例如，刻印光刻技术，并且在背景允许的情况下，不限于光学光刻技术。在刻印光刻技术中，图案形成装置中的地形限定衬底上产生的图案。图案形成装置的地形可以被压入到供应给衬底的抗蚀剂层，因此抗蚀剂通过施加电磁辐射、热量、压力或其组合被固化。图案形成装置从抗蚀剂被移出，从而在抗蚀剂固化之后在其中留下图案。

这里使用的术语“辐射”和“束”包围所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，具有或大约具有365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和超紫外(EUV)辐射(例如，具有在5-20nm的范围内的波长)以及颗粒束，例如离子束或电子合金束。

术语“透镜”在范围允许的情况下可以表示各种类型的光学部件中的任一个或其组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。

虽然以上已经描述了本发明的具体实施例，但是要认识的是可以以除了上述之外的方式实践本发明。例如，本发明可以采用包括描述上述方法的一个或更多个时序性机器可读指令的计算机程序、或其中存储有这种计算机程序的数据存储媒体(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

以上描述旨在是说明性的，不加以限制。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是在不背离以下所述的权利要求的保护范围的情况下可以对所述的本发明进行修改。

Claims (15)

1.一种在光刻设备中处理衬底的方法，其中

所述衬底被定位在衬底台上，所述衬底台被配置成相对于图案化的辐射束移动，从而以便以可控制方式由图案化辐射束曝光所述衬底，所述衬底包括边缘和凹口；以及

其中所述处理包括：

确定指示所述衬底的边缘的第一位置的一个或更多个第一量；

确定指示所述凹口的第二位置的一个或更多个第二量；以及

基于所述一个或更多个第一量和所述一个或更多个第二量在所述光刻设备中对准所述衬底；以及

其中所述光刻设备包括具有焦距、焦点的检测器，所述检测器被布置成检测被位于所述焦点处的物体散射的光，并且其中确定一个或更多个第一量的步骤包括：

相对于所述检测器布置所述衬底，使得所述衬底的表面的距离小于所述检测器的焦距，并且使得所述检测器与所述衬底的边缘的至少第一部分之间的距离大致等于所述检测器的焦距；

照射所述衬底的边缘；

接收被所述衬底的边缘散射的光；以及

当检测器接收被所述衬底的边缘的第一部分散射的光时，检测所述边缘的存在。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定一个或更多个第一量的步骤包括：确定在所述衬底的边缘的多个点的位置。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括以下步骤：确定所述衬底的中心位置。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中确定一个或更多个第二量包括：确定在所述凹口的边缘上的多个点的位置。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括以下步骤：

基于确定的多个点得出所述凹口的中心位置；和

基于所述凹口的中心位置得出所述衬底的取向。

6.根据权利要求4所述的方法，其中确定一个或更多个第二量的步骤包括：

相对于所述检测器布置所述衬底，使得所述衬底的表面的距离小于所述检测器的焦距，并且使得所述检测器与所述凹口的边缘的至少第一部分之间的距离大致等于所述检测器的焦距；

照射所述凹口的边缘；

接收被所述凹口的边缘散射的光；以及

当检测器接收被所述凹口的边缘的所述第一部分散射的光时，检测所述凹口的所述边缘的存在。

7.一种光刻设备，包括：

用于容纳衬底的衬底台，所述衬底台能够操作以相对于图案化的辐射束移动，以便以可控制的方式将所述衬底由所述图案化的辐射束曝光，所述衬底包括边缘和凹口；

光学系统，所述光学系统能够操作以：

确定指示所述衬底的边缘的第一位置的一个或更多个第一量；和能够操作以

确定指示所述凹口的第二位置的一个或更多个第二量，其中

所述衬底台进一步能够操作以基于所述一个或更多个第一量和所述一个或更多个第二量在所述光刻设备中对准所述衬底；

具有焦距、焦点的检测器，所述检测器能够操作以检测被位于所述焦点处的物体散射的光；

其中所述衬底台能够操作以相对于所述检测器布置衬底，使得所述衬底的表面的距离小于所述检测器的焦距，并使得所述检测器与所述衬底的边缘的至少第一部分之间的距离大致等于所述检测器的焦距；和

其中所述光学系统进一步能够操作以：

照射所述衬底的边缘；

接收被所述衬底的边缘散射的光；以及

当检测器接收被所述衬底的边缘的第一部分散射的光时，检测所述衬底的所述边缘的存在。

8.根据权利要求7所述的光刻设备，其中，所述光学系统进一步地能够操作以确定在所述衬底的所述边缘上的多个点的位置。

9.根据权利要求8所述的光刻设备，其中，所述光学系统进一步地能够操作以确定所述衬底的中心位置。

10.根据权利要求8或9所述的光刻设备，其中，所述光学系统进一步地能够操作以确定在所述凹口的边缘上的多个点的位置。

11.根据权利要求10所述的光刻设备，进一步包括处理单元，所述处理单元能够操作以：

基于确定的所述多个点得出所述凹口的中心位置；和基于所述凹口的中心位置得出所述衬底的取向。

12.根据权利要求7-9中任一项所述的光刻设备，

其中所述衬底台进一步能够操作以相对于图案化的辐射束移动，使得所述检测器与所述凹口的边缘的至少第一部分之间的距离大致等于所述检测器的焦距；以及

其中所述光学系统进一步能够操作以：

照射所述凹口的边缘；

接收被所述凹口的边缘散射的光；以及

当检测器接收被所述凹口的边缘的第一部分散射的光时，检测所述凹口的边缘的存在。

13.根据权利要求7-9中任一项所述的光刻设备，还包括对准传感器，所述对准传感器包括所述光学系统，其中所述对准传感器被布置成测量所述衬底上的一个或更多个对准标记的位置。

14.一种计算机程序产品，包括用于使处理器执行根据权利要求3所述的方法的确定步骤的机器可读指令。

15.根据权利要求14所述的计算机程序产品，还包括用于使处理器执行根据权利要求5所述的方法的得出步骤的指令。

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