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CN102540700A - 操作图案形成装置的方法和光刻设备 - Google Patents

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CN102540700A CN2011103732652A CN201110373265A CN102540700A CN 102540700 A CN102540700 A CN 102540700A CN 2011103732652 A CN2011103732652 A CN 2011103732652A CN 201110373265 A CN201110373265 A CN 201110373265A CN 102540700 A CN102540700 A CN 102540700A
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Abstract

一种方法用以确定在衬底上的光刻工艺中使用的光刻设备的焦距。光刻工艺用以在衬底上形成至少两个周期结构。每个结构具有以衬底上的光刻设备的焦距的不同函数变化的相对的侧壁角之间具有不对称的至少一个特征。测量通过引导辐射束到至少两个周期结构上产生的光谱并由所测光谱确定特征的每一个的不对称的比值。使用所确定的比值和每一个特征的焦距和侧壁不对称之间的关系以确定衬底上的焦距。

Description

操作图案形成装置的方法和光刻设备
技术领域
本发明涉及一种操作诸如光刻掩模或掩模板等图案形成装置的方法。本发明还涉及一种光刻设备。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，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板的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。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。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含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。
任何光刻过程(尤其是用于制造半导体器件的光刻过程)的关键性能参数是所谓的重叠。重叠是在被应用的图案中的特征可以直接定位在在较早步骤中应用至相同衬底的共同操作特征的顶部的精确度(或误差)。现代的光刻过程可以应用许多测量过程、模型化步骤以及校正步骤以消除在特征的定位过程中的误差源，以便实现仅几纳米的重叠误差。随着光刻设备的性能的改善，由诸如夹持应力、下垂以及在曝光期间掩模板升温引起的掩模板变形正变成改进重叠的限制因素。
通过夹持设计，由夹持带来的掩模板变形被保持为尽可能小。美国专利US6277532描述了用于绘制整个掩模板上的图案的变形、并且随后针对由夹持引起的变形校正这些变形的方法。在另一种发展趋势中，由于掩模板的不平(沿z方向的变形)带来的聚焦偏差用掩模板形状校正(RSC)来补偿。例如，Z.G.Chen，K.Lai，K.Racette在Proc.SPIE 6250卷，SPIE CID第652013页的“Optical error sensitivities of immersion lithography(浸没光刻技术的光学误差敏感性)”中描述了RSC。RSC使用附加的标记测量在沿图像场的每个边的若干个点处的z位置。可以校正掩模板表面的低阶非线性高度偏差。然而，当考虑掩模板升温时，热应力对掩模板的平面(x和y方向)内的图案的变形的影响变得显著，由此引起图案内的不同部分的不均匀或不一致的且非线性的移动。已知的工艺不提供测量，更不用说对这种平面内变形的校正。在掩模板上包括附加的标记会影响产品图案本身，并对于产品设计者来说产生问题。测量整个图案上的附加标记所需的时间也会降低光刻设备的产出。
因此，虽然部分现代的光刻设备具有可以应用以补偿掩模板平面内的较高阶变形的校正机构(软件形式)，但是用以测量这些变形的装置并不真正可用。可以考虑，提供传感器以远距离感测整个掩模板的实际温度，并估计因此产生的变形，使得它们可以被校正。然而，这通常需要附加的传感器和在设备壳体内的空间。
发明内容
本发明的一方面涉及实现测量整个图案形成装置(诸如，掩模板)上的局部变形，权衡考虑对设备的产出和成本的影响。
根据本发明的第一方面，提供一种操作图案形成装置的方法，所述图案形成装置具有图案化部分，所述图案化部分在操作时用辐射束照射以便将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束，所述方法包括：
(a)在所述图案形成装置的外周部分内设置围绕所述图案化部分分布的多个参考标记并且测量所述标记相对于彼此的位置；
(b)在图案形成装置的操作周期之后，再次测量所述外周标记的位置；
(c)通过参考所述外周标记的测量位置，计算在所述图案形成装置的所述图案化部分内感兴趣的一个或多个位置处由所述辐射束加热所述图案形成装置引起的局部位置偏差。
通过这种方法，可以在不测量图案化部分内的标记的情况下监测图案形成装置的图案化部分内的随时间变化的位置偏差。
在一个实施例中，通过限定在所述图案化部分内的多个子区执行计算步骤(c)。可以求解方程组以计算每个子区的伸缩，每个方程式将在跨经图案化部分的线的端部处的标记的所测位置偏差与沿所述线定位的子区的伸缩相关联。通过结合在至少一个所测量的外周标记和感兴趣的位置之间针对多个子区所计算的伸缩，计算在所述感兴趣的位置处的局部位置偏差。
可以将所述方法应用至光刻过程中的曝光操作。在这种应用中，可以根据计算的结果修改曝光操作的参数，以便减少所施加的图案和衬底上已存在的图案之间的重叠误差。替换地或附加地，可以施加能量至图案形成装置(例如通过热输入或机械致动器)，以为随后的曝光减小或修改局部位置偏差的分布。
本发明的第二方面提供一种光刻设备，包括：
照射系统，配置成调节辐射束；
支撑结构，构造用以支撑图案形成装置，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，构造用以保持衬底；
投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；和
控制器，布置用以控制所述衬底台和所述图案形成装置相对于彼此以及相对于所述投影系统的移动，以便执行一系列曝光操作，每个曝光操作将图案施加至衬底上的目标部分，
其中，所述控制器布置成在多次曝光操作之前和之后，测量分布在所述图案形成装置的外周部分内的多个参考标记的相对位置，并且由外周标记的所述测量值估计由在所述图案形成装置的所述图案化部分内感兴趣的一个或多个位置处所述辐射束加热所述图案形成装置引起的局部位置偏差，并且根据估计的位置偏差修改随后的曝光操作的一个或多个参数。
本发明的第三方面提供一种通过将图案从图案形成装置施加至一系列衬底来制造器件的方法，所述方法包括：
提供具有图案化部分的图案形成装置；和
在曝光操作中，使用辐射束照射所述图案化部分以便将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束，并且用所述图案化辐射束曝光衬底的目标部分，以便通过光刻过程将来自图案形成装置的图案应用至衬底；
重复所述曝光操作以将图案应用至一系列衬底上的目标部分；和
通过下列步骤计算由在图案形成装置的图案化部分内感兴趣的一个或多个位置处通过所述辐射束加热图案形成装置引起的局部位置偏差：
(a)在图案形成装置的外周部分内设置围绕图案化部分分布的多个参考标记并且测量所述标记相对于彼此的位置；
(b)在图案形成装置的操作周期之后，再次测量所述外周标记的位置；
(c)通过参考外周标记的测量位置，计算所述局部位置偏差。
本发明还提供包括指令的计算机程序产品，所述指令用于引起光刻设备的控制器或其他图案形成装置执行根据上面所述的本发明多个方面的方法的步骤。
附图说明
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：
图1示出了根据本发明一个实施例的光刻设备；
图2示意地示出图1中的设备中的图案形成装置和衬底的安装；
图3(a)是图2中的设备中的图案形成装置的布局示意图，图3(b)示出图案形成装置中的升温和变形的影响；
图4(a)和(b)示出根据本发明一个实施例的方法的原理，其中由围绕图案形成装置的外周的多个部分的测量结果估计整个图案形成装置上的变形；
图5是示出根据本发明一个实施例的测量过程的流程图；
图6(a)和(b)示出可以用在根据本发明一个实施例的反投影方法中的方程式的不同形式；
图7示出根据本发明一个替换实施例的将图案形成装置区域分成不同尺寸的多个单元；
图8是在光刻制造过程期间应用的本发明的方法的实施例的流程图；
图9示意地示出图案形成装置在图1和2中的设备的操作期间经历升温时的温度曲线；和
图10示出图1和2中的设备中的处理单元的一个实施例。
具体实施方式
图1示意地示出根据本发明一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括：
照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或极紫外(EUV)辐射)；
支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与用于根据确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；
衬底台(例如晶片台)WT，其构造成用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；
投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其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(例如包括一根或多根管芯)上；和
光刻设备控制单元LACU，包括可编程处理单元和界面，用于控制上面所列的功能元件的功能并使上面所列的功能元件的功能同步。
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。
所述支撑结构支撑，即承载图案形成装置的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构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)。在这里任何使用的术语“掩模板”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
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、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。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。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。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液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影系统”应该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、电磁型和静电型光学系统、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。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
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，以便填满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，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术在本领域是熟知的，用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO和所述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可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器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入射到保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过掩模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B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、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，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(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模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(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
在实际应用中，控制单元LACU将是多个子单元的系统，每个子单元处理实时的数据采集，处理和控制所述设备中的子系统或部件。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。单独的单元可以处理粗致动器和精致动器，或不同的轴线。其他单元可以专用于位置传感器IF的读出。通过中央处理单元，与这些子系统处理单元、操作者以及在光刻制造过程中涉及的其他设备通信，由此控制所述设备的总的控制。
可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对掩模台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征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
为了理解本发明的方法，图2是图1中的设备的简化的示意图，更加清楚地示出衬底W和图案形成装置MA的安装。图中示意地示出掩模台MT，其通过第一定位装置PM连接至参考框架。定位装置独立地沿x-y方向(该图的取向中的水平方向)和沿z方向(垂直方向)操作。如本领域技术人员熟知的，在高性能光刻设备中的部件的安装是极为复杂的并且是极具挑战性的问题。在本示例中，示出了简化的形式。使用真空卡盘202将图案形成装置MA(在这种情形中是透射掩模或掩模板200)稳固地夹持至移动的掩模台MT。垂直支持装置204允许掩模板沿z方向定位并取向，同时独立地控制x和y移动。在实际应用中，定位装置PM将包括粗控制结构和精控制结构，并且掩模台的承载真空卡盘202的部分可以是诸如隔膜，其沿z方向是柔性的但是沿x和y方向是刚性的。
再暂时参照图3(a)的平面图，图中示出真空卡盘202，其沿掩模板区域的两个侧边延伸，掩模板在其他两个边缘是相对不受约束的。掩模板200分别具有亮(透明)部分206和暗(不透明)部分208，通过掩模板，图案被赋予在照射系统IL中产生的辐射束B。衬底W(诸如具有抗蚀剂涂层210的半导体晶片)被支撑在衬底台WT上，并接收经由投影系统PS的成按比例缩小的形式的掩模板图案的图像。也可以包括粗定位机构和精定位机构的第二定位装置PW控制x-y位置和z位置以及衬底W的方向，使得在抗蚀剂层210中形成最佳可能的图像，并且图案的所有特征被施加在想要的位置处。除去形成图像的绝对位置之外，图像相对于在前面的曝光中限定的特征的位置对于最终的产品是极为重要的。层与层之间的特征的位置误差被称为重叠误差。
如参照图1已经提到的，多种对准标记和匹配传感器(未示出)被用于确保衬底W相对于参考框架212的正确定位，参考框架212相对于第一定位装置PM的参考框架203非常稳定地定位。为了提供图案形成装置MA的图像与衬底台WT和衬底W的参考框架的对准，可以使用多种方法。在本实施例中，图像对准传感器220设置在衬底台上，其中相关联的电子器件222提供信号至控制整个设备的处理单元PU。该传感器设计成接收从包括在图案形成装置MA内的匹配的对准标记聚焦的辐射，使得两个定位装置PW和PM的参考框架可以相对于彼此固定。这种传感器和对应的掩模布局的示例在申请号为12/860,229的本优先权日未出版的较早的美国申请中示出。该申请还描述了使用图像对准传感器测量由于升温带来的变形，该申请的全部内容一并并入本文。
图3(a)以平面图的形式示出掩模板200形式的典型的图案形成装置MA，其中示出x和y轴线。掩模板200，其例如是具有铬金属图案的石英衬底，并且具有围绕有效(承载图案)区域232的外周区域230。在外周区域230的外部的夹持区域沿平行于y方向的两个侧边延伸，对应于通过阴影的矩形示出的真空卡盘202的位置。在区域232内，布置一个或多个器件图案区域234(在该示例中是四个)。区域232当在衬底W的表面上由辐射束B图像化时将对应于图1中示出的一个目标部分C的区。这些目标部分通常被称为场。每个场通常对应于一个或多个管芯，其将在完成光刻过程之后从衬底被切割以形成单独的器件。在本示例中光刻设备是上面所提到的扫描型的。照射的狭缝形带S被示意地示出，其沿通过大虚线箭头表示的扫描方向移动经过掩模板200。根据常规，扫描方向平行于y轴。
在器件图案区域234周围和之间设置对准标记以及其他测试和测量特征，用于控制光刻过程。在这些特征中，存在可以是多种形式的对准标记236，并且不必具有彼此相同的形式。虽然它们在图中为了图示而示出为多个十字形，但是每个标记236将可能是多条线和/或光栅结构的组合，由此提供沿x和y方向的粗和精位置信息。标记238可以设置在有效区域232内，在器件区域234之间存在的“划线(scribe lane)”内。因为空间是非常珍贵的，如果标记可以用于多种功能将是有益的。
图3(b)示出会在光学光刻技术中产生的掩模板升温的问题，其中不管掩模板是透射型的(在本示例中)或是在其他实施例中的反射型的。图3(b)示出与图3(a)中相同的掩模板200，但是为了简单起见去除了对准标记的细节。在在曝光期间被掩模板200部分地吸收的辐射束B的影响下，掩模板的材料将倾向于升温，由此引起沿三个方向的热膨胀和变形。用斜对角的阴影线表示并用240标示的升温区大体在整个有效区域232上延伸。依赖于在器件区域内亮特征和暗特征的分布，还可以存在局部升温增大的区，在图中用交叉的阴影示出并用244、246表示。仅考虑x和y方向(沿掩模板的平面)，热膨胀导致引起掩模板上的任何点的位置(x，y)的局部移动Δx、Δy的变形。这些移动由在整个掩模板上分布的箭头表示，当然，与真实的示例中引起的微观移动相比，这些箭头的长度被大大地放大。因为材料被真空卡盘202限制并且由于全局和局部的温度改变(例如掩模板升温)，在材料内将产生应力，并且在三个方向上(不仅是x和y方向)可能存在变形。本公开内容尤其与平面内(x、y)变形引起的重叠误差相关。可以应用其他技术校正z变形。
本发明的目的在于测量，或至少估计这些局部变形，使得在不对设备成本和性能产生过多影响的情况下可以减小曝光期间的重叠误差。例如，已经有人提出在有效区域232内嵌入可以被测量以直接地识别变形的附加的标记。这种方法将伴随着掩模板上的空间和时间的成本，但是这两者都是不想要的。另一种提议是直接测量掩模板上局部点处的温度，并由此计算校正。这将需要附加的感测设备，这也导致增加的设备成本和空间问题。
本申请提供替代的方案，用于通过测量外周区域230内的位移估计掩模板内的局部变形，随后通过计算以估计有效区域232内的感兴趣的位置处的变形。根据一个实施例的方法首先测量在掩模板的边缘附近的不同位置处的位置偏差，随后使用反投影算法重构掩模板在外围之间的位置处的局部变形。可以例如使用干涉仪、距离传感器，或者通过测量已经存在于许多掩模板上的图像对准传感器标记，实现外周的测量。在已知类型的设备中，图像对准传感器220可以同时测量多个标记，例如图3(a)中示出的掩模板的顶边缘和底边缘处沿x方向排列的五个标记。
图4(a)和(b)示出反投影方法的原理，其与在计算机断层扫描(CT扫描x射线机器)中使用的重构方法类似。在CT扫描中，使用所谓的拉东变换(Radon transform)，所述拉东变换基于沿圆的直径的一系列线测量目标并且观察点围绕该圆步进不同的角度的假设。该原理需要适应本发明的情形，其中标记围绕矩形目标稍微稀疏地分布。
如果n(图中示出n＝16)个标记围绕掩模板200的外周分布，则在每个x和y方向上可以使用合适的传感器测量标记的n-1个位移(在许多情形中包括预置的传感器，和/或预置的标记)。使用反投影方法，掩模板的小部分的局部伸缩D(x、y)可以通过求解积分方程组而重构。在两个示例标记Mi和Mj之间的x距离为：
xi-xj＝∫D(x(s)，y(s))ex.ds  .....(1)
其中ex是x的单位矢量，并且s是连接标记i和标记j的直线路径。连接掩模板200上的外周标记的线中的一部分线在图4(a)中用虚线示出，其中标记Mi和Mj之间的路径s以粗线表示。
通过对所有的外周标记对建立与方程式(1)类似的方程式，得出1/2n(n-1)个积分方程式，其可以数值求解。对于y方向上的距离yi-yj可以完成同样的过程。然后通过(数值地)求解方程式可以找出局部伸缩D(x、y)。即使在少量的标记的情况下，所有标记对之间的路径s的数量非常大，附图没有示出它们的全部。仅示出用圆标示的标记，以及其全部的连接路径组。参考图6下面将给出仅具有八个外周标记的简化的计算示例。同时，通过参考图4(b)可以理解所述方法。用以求解积分方程组(1)的传统的方法是将在其上进行积分的区分成我们将称为单元的多个子区，并且假定在单元上伸缩一致。在这种方法中，通过对连接标记Mi和Mj的线通过的单元的伸缩进行求和，可以近似该积分。
图4(b)示出掩模板200的区域，为了计算的目的，其分成矩形单元300的阵列。外周标记236形成这些单元中的一些单元的节点。依赖于如何设计所述计算，其他节点302可选地形成在掩模板的被夹持的边缘处。简单的实施方式仅使用所测量的外周节点和位于它们之间的单元。如果期望掩模板行为的更加复杂的建模，可以限定在所测量的外周节点外侧的节点和单元。这些节点没有被测量，但是可以表示为处理外周标记的测量值的方程组中的约束条件，由此允许设计者模型化真实的掩模板及其安装中的特定的物理约束条件。划分为单元允许上面示出的积分方程式通过对分配给相应的单元的伸缩值的求和而被逼近。图中示出两个示例路径s1和s2，其中s1与图4(a)中突出示出的路径s相同。路径s1穿过的单元用沿一个方向倾斜的阴影线示出，而路径s2穿过的单元用沿相反方向倾斜的阴影线示出。被两个路径穿过的单元是交叉的阴影线。因为实际上存在1/2n(n-1)个这样的可以考虑的路径，所以每个单元以足够数量的路径s表征，其单个的伸缩可以由外周标记对的相对位移来计算。在图案区域234内的位置不需要直接测量，以获得在被外周标记围绕的区域内的任何位置的局部位置偏差的有用估计。
在图4(b)的下部中示出的是使用所计算的单元伸缩以获得单个单元的位置的过程，用“x”标记。由多个外周标记236的测量位置开始，路径可以描绘成如箭头所示，将穿过感兴趣的单元的单元伸缩加在一起。被穿过的单元由箭头上的点标记，其表示所述路径。不需要使用全部组的路径：在原理上一个路径将提供单元的x和y位移。然而，使用至少两个彼此正交取向的路径将是更好的，并且也许是多于两个路径并且使用结果的平均值。在想要知道变形的参数而不是具体点的位移的情形中，可以执行计算以便直接得出该参数，而不是经由具体的位移。例如，在扫描型光刻设备中使用的实施例中，可以期望知道与掩模板的照射条对应的、一条单元的平均y位移或x伸缩。在控制单元被布置以接收较高阶多项式(例如第三阶、第五阶)形式的校正的实施例中，如果合适的较高阶多项式曲线适应于由反投影方法估计的伸缩，则会是便利的。计算可以表示为由外周标记位置直接地获得这些多项式的参数的形式，其随后将是容易通过控制单元解析和应用的形式。不必要的计算将可以避免。
参照图5的流程图，示出了基本的测量过程，其使用了上面参照图3和4描述的原理。在500，具有外周标记、器件图案以及其他对准/量测特征的掩模板被装载至图案形成装置支撑结构MT上，并通过真空卡盘202夹持。在502，测量外周标记的位置作为以后使用的参考。这些位置还可以用以诸如识别掩模板的上述由于夹持而引起(在US6277532中所描述的方式)的变形。如果相同的外周标记用作“标准”对准标记的一部分，则这些测量结果还可以广泛地用于设置曝光工艺。
在一段时间之后，尤其是可能发生掩模板升温的曝光操作的一段时间之后，在步骤504，再次测量外周标记的位置。这些与在步骤502测量的参考位置对比，以便识别标记的位置的偏差。这些偏差可以被记录作为例如每个标记的单独的Δx和Δy值。替换地，取而代之的是，可以立即计算并存储每个标记对(每个路径)在x和y上的偏差。在步骤506，使用反投影方法，得出有效区域232内的单元区的各个伸缩。为此，形成参照图4描述的类型的完整的方程组或足够的方程子组，并求解以得出每个单元的单个的伸缩。
在步骤508，随后应用计算的单元伸缩以得出在整个掩模板区上感兴趣的一个或多个点处的估计的位置或偏差。在步骤510，这些局部位置偏差被应用在曝光操作的控制中，使得来自掩模板的图案在衬底W上期望位置处的定位被针对于升温引起的位置偏差进行校正。在扫描曝光的情形中，可以控制设备以变化掩模板和衬底的相对x和y位置，并且变化投影系统PS的放大率，以便改善掩模板图案上的器件特征的位置和通过前面的曝光已经存在于衬底上的特征的匹配。可选地，可以引导机械和/或热能量到掩模板的多个部分，以便主动地计算热变形。这种测量的目的可以是减小总的变形量，或仅重新分布变形至可以使用具体光刻设备的可用控制参数更加有效地或更加容易地校正的形状。例如，在US7683351中，描述了一种技术，其中扫描类型的光刻设备的控制系统配置成通过暂时调整在沿扫描路径的区域内的图像来校正在该区域内的图像的局部变形。通过所测量的变形的反馈和偶然的测量以控制附加的热的施加，变形的形状可以保持为可用于这种校正方法或任何其他可用的校正方法的形式。
图6示出对于由八个外周标记围绕的九个单元的简单示例，积分方程的计算的一些替换方法。可以有不同的细分。对行和列用标记1、2、3，可以通过用沿上边缘标识的11至13、右手边边缘向下标识的13至33等相同的标记来识别外周标记。沿给定方向的每个标记所测的位置将通过字母e表示，其中表示方法e11、e12等表示测量涉及的标记。每个单元具有伸缩d(在x和y的每一个上)，其表示其热膨胀或收缩(假定温度升高，收缩将通常在相邻单元膨胀的影响下发生)。伸缩可以相对于一些初始位置以不同的形式表示，单独地记录，但这并不是必须的。例如，在第一行中的单元经历伸缩d11至d13。对结合达到28个不同的标记对的路径：沿水平边缘的六条路径(两个全长和四个较短)、沿垂直边缘的六条路径、一条中心水平路径、一条中心垂直路径、六条1∶1对角线、四条2∶1对角线以及四条1∶2对角线，可以限定将边缘位置e与伸缩d相关联的积分。(比值1∶1、1∶2等指的是对角线的梯度，即横跨的台阶数量相对于下面的台阶的数量。通过虚线突出示出的路径11-23是2∶1的对角线)。每个积分原则上是三个单元的伸缩之和，因而例如从标记11至33的1∶1对角线路径限定对积分的近似如下：
e11-e33＝d11+d22+d33...(2)
一些路径，例如在附图中被突出表示的从标记11至标记23的2∶1梯度对角线路径通过多于三个单元，并且比其他路径更靠近中心地通过一些单元。方程式(3)示出计算沿从标记11至标记23的2∶1对角线路径的积分的一种方法：
e11-e23＝d11+1/2d12+1/2d22+d23...(3)
在这种方法中，单元12和22的伸缩被加至积分，其中每一个具有一半的权重，由此反映该路径有效地跨过两个单元之间的边界的事实。可以将相同的原理应用至所有其他路径。如果需要，在这个将掩模板区分成多个单元的具体方案中，也可以赋予角部和边缘单元(在突出示出的路径的情形中是11和23)较低的权重以反应它们较小。
图6(b)示出近似所述积分的另一方法，其中每个单元被处理为网络中的节点，沿两个替换的路径，并且结果求和为：
2(e11-e23)＝(d11+d12+d23)+(d11+d22+d23)...(4)
对于毕竟仅是理想的连续积分的近似的情况，可以有许多其他关系式。因为存在九个伸缩未知的单元，和表征那些单元的16个路径积分，方程组是超定的，并且可以自动地求解。具有多于变量的方程式(超定系统)减少单元伸缩估计中的噪声。这种方程组的解是唯一的。有关用以以快速且鲁棒的方式求解超定线性方程组的数值方法在教科书中有标准的数值程序。示例为Gramm-Schmidt正交化和奇异值分解。要注意的是，由测量结果直接地计算解，并且不是以诸如有限元分析的方式的迭代过程。通过反投影算法执行的模型不依赖于模型化掩模板材料的热行为，同样，仅考虑在测量外周标记时实际发生的机械变形。通过增加外周标记的数量并且因此使得单元更小可以实现任何想要的精确度。根据需要，可以以较大或较小的差别确定给予积分中的每个单元的伸缩的权重。可以根据路径在每个矩形单元内的长度(当然，单元不需要是矩形的)确定多个值的权重。可以根据路径有多靠近单元的中心点来确定多个值的权重。
图7示出将掩模板的外周区域和有效区域分成适于估计掩模板的各个部分的热伸缩的多个单元的另一示例。单元伸缩值的不同的权重可以应用至不同的单元，识别它们在几何形状、机械和/或热相互关系方面的不同。例如，单元702在掩模板的主体内并且被其他单元约束在所有侧边上，单元704经受减少的约束条件，因为它们处于掩模板的自由边缘处(附近)，而单元706可以经受增多的约束条件，因为它们在夹持部分(在该模型中用线708表示)的附近。
在标记还存在于有效区域232内(与图3中的标记238一样)的情形中，可以测量这些中间标记并且限定附加的路径以进一步提高精确度。
在图8中的方法中，步骤900-910与图5中的基本方法中的类似编号的步骤500-510相同。附加的步骤示出该方法的与光刻制造过程并行地执行的内容。在该制造过程中，如步骤920，衬底W(半导体晶片或其他衬底)被装载至光刻设备中。与衬底一起，控制单元LACU接收工艺参数的“配置方法”，根据配置方法所述设备将被设置并被操作。一些参数可以设置用于一批类似的衬底，其他参数可以具体地针对单独的衬底。在步骤922，与上面参考图1描述的一样，执行量测功能以测量衬底的精确位置并将其与投影系统PS对准。x、y位置和高度(z)位置被绘图，其具有跨经衬底表面的想要的分辨率和精确度。量测结果被控制单元存储用于控制曝光操作。在步骤924，根据配置方法和量测结果设置曝光参数。在步骤926，通常通过用由图案形成装置MA图案化的辐射束B曝光连续的场(图1中的目标部分C)执行曝光过程。在步骤928，图案化的产品衬底被排出，在步骤930，装载下一个衬底，返回至步骤920。
在一些实施例中通过使用双台布置减少由执行量测步骤922导致的中断，在双台布置中设置两个衬底台WT。以此方式，可以在离开位于第一衬底台WT上的曝光站的位置处执行在每个新的衬底上执行的测量的主要部分，同时先前的衬底的曝光在第二衬底台上进行。当第一衬底台被交换至投影系统PS下面的位置，仅需要少量测量以完成新衬底的对准过程。不管是否应用双台操作或某些其他布置，都可以应用本发明。
如图所示，如上面描述的那样，一定程度上与曝光操作924、926并行地执行监测掩模板的变形和由此修改曝光参数的步骤904-910。在实际应用中，不期望测量每次曝光之间的掩模板变形，因为这将对生产率不利。而且，掩模板的升温和随之发生的变形在正常的操作期间变化得相当慢，在这种情形中频繁的测量将是没有意义的。因此，在实际的实施方式中，仅在生产率不被过度地影响的时候间歇地测量外周标记偏差。如果需要，可以对掩模板或其他图案形成装置MA的渐进的升温建立模型，使得测量结果之间的偏差可以被内插至精确度的合理水平。因此，与步骤926中的多个目标部分的曝光并行地执行步骤940以根据由实验获得的模型参数和曝光的数量对渐进的升温建立模型。在步骤942，根据模型的预测值更新在步骤908计算的局部位置偏差。在步骤944，根据更新的局部偏差修改曝光参数。
在步骤946，确定是否更新外周标记偏差的测量值，或确定是否在不作出新的测量的情况下使用模型继续所述估计。在后一种情形中选择路径948，同时在必要时选择路径950，并且执行新的外周标记偏差的测量。要说明的是，在装载新的衬底的情况下执行许多次量测步骤(步骤922)，在装载新衬底的时候更新掩模板上的外周标记偏差测量相对容易。在相同的标记被用于关于更“正常”的掩模板-衬底对准过程的掩模板变形测量的情况下，实际的测量成本可以是非常微小的。在这种情形中，步骤900-910和940-948的过程仅表示加工成本，例如在已有的控制单元LACU中需要附加的操作。在给定的应用中，当然，容许在其他情况下更新测量值，包括不同的目标部分(场)的曝光之间，在这些情况下曝光的图案的对准精确度中的增益调整生产率损失。
图9示出在执行图8中的工艺期间在通常的衬底中的升温进度的曲线图。垂直轴线表示温度的升高ΔT(单位为任意)。如括号中注明的，温度升高还大致与伸缩D的改变和随之的位置偏差Δx、Δy有关。如已经说明的那样，在掩模板的不同部分温度升高可以不同，但是曲线的总的形式应该保持相同。
水平轴线表示时间，其还非常概括地对应曝光数量，用Nexp表示。沿水平轴线的底部，“记号”960的数值表示用W1、W2、W3等标记的一系列衬底的目标部分(场)的各个曝光。在示出的简单操作路线中，时间轴线示出在连续曝光过程中的中断962，每一次装载新的衬底。这些中断对应在图8中的流程图中的步骤920以及量测步骤922中执行的物理装载衬底的动作(和，视情况移除先前的衬底)。这些中断没有示出刻度或标度，曝光“记号”960的数值也不是表示特定的示例。
在图9中示出的曲线中，实线曲线964表示掩模板的一部分随时间变化的实际温度曲线。如图所示，通常的掩模板在经历多次曝光操作的情况下温度将升高，在一定数量的曝光和晶片装载操作之后逐步地达到稳定状态。不需要说，时间常数的精确值以及其与曝光数量和被曝光的晶片的数量的关系严重依赖于光刻工艺的精确的具体细节，包括照射束的能量、特定类型的掩模板的吸收和所施加的图案的性质、掩模板材料的热容以及操作的速度。点线曲线966示出理论的升温曲线，其对如果在没有用于量测、交换衬底等的中断的情况下连续地执行曝光所可能期望的情况进行建模。真实的曲线964大体遵循该曲线，但是由于时不时发生的中断而被轻微地降低。因此，真实的曲线最后的情形是，沿着模型曲线966的轻微延迟的曲线，用第二点线曲线968表示。
在曲线964，在执行外周标记偏差的真实测量的时间，以点902和904标记，以及使用步骤902-910的方法更新计算的局部偏差。在已经描述的这些测量步骤之间，应用加热或升温行为的模型以更新局部偏差。该模型有多复杂是设计选择的问题。基于实际的掩模板升温的测量和/或实际的掩模板变形的测量，曲线966可以通过多个参数表示，其随后用以整合曝光的数量并且将合理靠近地跟随着真实曲线964。无论何时执行真实的测量步骤(904)，可以更新模型，并且如果期望，用于模型化的参数可以用于改善在随后的晶片、批次等中的模型化。在操作的早期阶段，温度升高是最快的，并且可以执行附加的测量904，如在衬底W1曝光期间示出的一样。依赖于测量所花费的时间，可能经历一定的中断和生产率损失。可选地，在这些中间测量期间仅测量外周标记偏差中的一些，并且使用这些结果计算伸缩的内插值，即使没有执行完全的计算。
对于给定的掩模板，可以基于其设计来估计模型参数，然后基于实际曝光期间的实验更新模型参数。替换地，在精确度足够的情况下，可以对所有的掩模板、或对一般类型的掩模板使用单个模型。这些是具体应用的问题，它们全部在本领域技术人员的能力范围内。
应该理解，所述本发明可以应用在使用光刻控制单元LACU的合适编程的已有的设备中。控制单元LACU可以基于如图10示出的计算机组件上。计算机组件可以是在根据本发明的组件的实施例中的控制单元形式的专用计算机，或可选地，是控制光刻设备的中央计算机。计算机组件可以布置用于装载包括计算机可执行编码的计算机程序产品。这可以允许计算机组件在下载计算机程序产品时根据上述的方法应用光刻设备的新颖的操作。
连接至处理器1227的存储器1229可以包括类似硬盘1261、只读存储器(ROM)1262、可电擦除的可编程只读存储器(EEPROM)1263以及随机存储器(RAM)1264的多个存储器部件。上面提到的存储器部件不必都存在。此外，上述存储器部件不必物理地靠近处理器1227或彼此靠近。它们可以位于离开一定距离的位置。
处理器1227还可以连接至某些类型的用户界面，例如键盘1265或鼠标1266。还可以使用本领域技术人员已知的触摸屏、轨迹球、语音转换器或其他界面。
处理器1227可以连接至读取单元1267，其布置用以从数据载体读取例如计算机可执行编码形式的数据且在一些情况下在数据载体(例如可移除硬盘1268或CDROM1269)上存储数据。此外，可以使用本领域技术人员已知的DVD或其他数据载体。
处理器1227还可以连接至印刷机1270，以在纸上以及显示器1271(例如监视器或LCD(液晶显示器)或本领域技术人员已知的任何其他类型的显示器)上印出输出数据。
处理器1227可以通过用于输入/输出(I/O)的发送机/接收机1273连接至通信网络1272，例如公用电话交换网(PSTN)、局域网(LAN)、宽带网(WAN)等。处理器1227可以布置成经由通信网络1272与其他通信系统通信。在本发明的实施例中，例如个人操作计算机等外部计算机(未示出)可以经由通信网络1272记录在处理器1227中。
处理器1227可以应用作为独立的系统或作为并行地操作的多个处理单元，其中每个处理单元布置用以执行较大程序的子任务。处理单元还可以分成具有若干个子处理单元的一个或多个主处理单元。处理器1227的一些处理单元甚至可以距离其他处理单元一定距离，并且经由通信网络1272通信。在光刻设备外部的单独的处理单元可以用于例如这里描述的过程修改。
可以观察到，虽然在附图中的所有连接被示出为物理连接，但是这些连接中的一个或多个可以是无线的。它们仅为了示出“连接的”单元布置成以某种方式彼此通信。计算机系统可以是具有模拟和/或数据和/或软件技术的任何信号处理系统，布置用以执行上述的功能。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解到，这里所述的光刻设备可以有其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
虽然上面详述了本发明的实施例在光刻设备的应用，应该注意到，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
上面的说明书是示例性的，而不是限制性的。因此，本领域技术人员应该认识到，在不脱离下面所给出的各项的范围的情况下可以对本发明作出修改。
本发明还可由以下实施例来实现：
1.一种操作图案形成装置的方法，所述图案形成装置具有图案化部分，所述图案化部分在操作时用辐射束照射以便将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束，所述方法包括：
(a)在图案形成装置的外周部分内设置围绕图案化部分分布的多个参考标记并且测量所述标记相对于彼此的位置；
(b)在图案形成装置的操作周期之后，再次测量所述外周标记的位置；
(c)通过参考外周标记的测量位置，计算在图案形成装置的图案化部分内感兴趣的一个或多个位置处由所述辐射束加热图案形成装置引起的局部位置偏差。
2.如实施例1中提到的方法，其中计算步骤(c)包括：
(c1)选择多对外周标记以便限定一组穿过图案化部分的线，使得对于在所述图案化部分内的多个子区，每个子区被所述线中的多于一条的线穿过；
(c2)求解方程组以计算每个子区的伸缩，每个方程式将在所述线中的每一条的端部处的标记之间的所测量的位置偏差与沿所述线定位的子区的伸缩相关联；
(c3)通过组合在至少一个所测量的外周标记和感兴趣的位置之间的多个子区的所计算的伸缩，计算在感兴趣的所述位置处的局部位置偏差。
3.如实施例1或2所述的方法，还包括通过光刻过程用所述图案化辐射束曝光衬底的目标部分、以便将图案从图案形成装置应用至衬底的曝光步骤(d)。
4.如实施例3所述的方法，其中在不对每次曝光重复步骤(b)和(c)的情况下，重复曝光步骤(d)以将所述图案应用至一个或多个衬底上的一系列的目标部分。
5.如实施例4所述的方法，其中对装载到光刻设备中的一系列衬底中的每一个衬底执行多次所述曝光步骤，并且主要在将新的衬底加载到所述设备中时执行步骤(b)和(c)
6.如实施例3、4或5所述的方法，其中在测量用于对准图案形成装置和衬底的标记的位置的同时执行步骤(b)。
7.如实施例3、4、5或6所述的方法，其中还测量相同的外周标记中的至少一部分用于对准图案形成装置和衬底。
8.如实施例3-7中任一个所述的方法，其中步骤(d)包括根据计算步骤(c)的结果修改曝光步骤的至少一个参数，以便减少所应用的图案和衬底上已有的图案之间的重叠误差。
9.如实施例3-8中任一个所述的方法，其中步骤(d)包括施加能量至图案形成装置以为随后的曝光减少或修改局部位置偏差的分布。
10.如实施例3-9中任一个所述的方法，其中步骤(b)和(c)的执行之间的间隔随着接连执行的曝光数量的增加而变长。
11.如前述实施例中任一个所述的方法，还包括更新步骤(e)：在测量之间根据预测的升温进度更新所计算的位置偏差。
12.如前述实施例中任一个所述的方法，其中步骤(b)包括在空间敏感检测器的附近形成每个外周标记的空间图像，并且跨经所述检测器扫描空间图像以获得在一个或多个维度上的位置信息。
13.如实施例12中所述的方法，其中使用多个空间敏感检测器并行地检测多个空间图像，并行地获得针对多个所述外周标记的位置信息。
14.如前述实施例中任一个所述的方法，其中图案形成装置的图案化部分在范围上是大体矩形的并且所述外周标记沿矩形的全部四个侧边分布。
15.如前述实施例中任一个所述的方法，其中通过与采用所述图案形成装置的光刻设备的控制参数匹配的变形参数，间接表示在步骤(c)中计算的局部位置偏差。
16.如前述实施例中任一个所述的方法，其中图案形成装置在图案化部分内设置有其他标记，所述其他标记包含在步骤(b)中的测量中并且包含在步骤(c)中的计算中。
17.如实施例16中所述的方法，其中每隔一段时间重复步骤(b)和(c)，所述其他标记与外周标记相比以较少频率被测量。
18.一种光刻设备，包括：
照射系统，配置成调节辐射束；
支撑结构，构造成支撑图案形成装置，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辐射束；
衬底台，构造成保持衬底；
投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；和
控制器，布置用以控制所述衬底台和所述图案形成装置相对于彼此以及相对于所述投影系统的移动，以便执行一系列曝光操作，每个曝光操作将图案应用至衬底上的目标部分，
其中控制器布置成在多次曝光操作之前和之后测量分布在图案形成装置的外周部分中分布的多个参考标记的相对位置，并且由外周标记的所述测量值估计由在图案形成装置的图案化部分内感兴趣的一个或多个位置处由所述辐射束加热图案形成装置引起的局部位置偏差，并且根据估计的位置偏差修改随后的曝光操作的一个或多个参数。
19.如实施例18所述的设备，其中所述控制器布置成通过下列步骤估计所述局部位置偏差：
选择多对外周标记以便限定一组穿过图案化部分的线，使得对于在所述图案化部分内的多个子区，每个子区被所述线中的多于一条的线穿过；
求解方程组以计算每个子区的伸缩，每个方程式将在所述线中的每一条的端部处的标记之间所测量的位置偏差与沿所述线定位的子区的伸缩相关联；和
通过组合在至少一个所测量的外周标记和感兴趣的位置之间的子区的所计算的伸缩，计算在所述感兴趣的位置处的局部位置偏差。
20.如实施例18或19所述的设备，其中所述控制器布置成重复所述外周标记的至少一个子组的测量，并且在将新的衬底装载至所述设备中时更新所估计的局部位置偏差。
21.如实施例18、19或20所述的设备，其中所述控制器布置成在测量用于对准图案形成装置和衬底的标记的位置的同时，重复对所述外周标记的至少一个子组的测量。
22.如实施例18、19、20或21所述的设备，其中所述控制器布置成使用相同的外周标记测量中的至少一些用于对准图案形成装置和衬底。
23.如实施例18-22中任一个所述的设备，其中所述设备还包括用于施加能量至图案形成装置以为随后的曝光减少或修改局部位置偏差的分布的布置。
24.如实施例18-23中任一个所述的设备，其中所述控制器布置成在测量之间根据预测的升温进度更新所估计的位置偏差。
25.如实施例18-24中任一个所述的设备，其中所述设备包括至少一个空间敏感检测器，并且所述控制器布置成通过跨经所述空间敏感检测器扫描每个外周标记的空间图像以测量每个外周标记的位置。
26.如实施例25所述的设备，其中所述设备包括多个空间敏感检测器，并且所述控制器布置成使用多个空间敏感检测器并行地检测多个空间图像并行地获得所述多个外周标记的所述位置信息。
27.一种通过将来自图案形成装置的图案应用至一系列衬底的制造器件的方法，所述方法包括：
提供具有图案化部分的图案形成装置；和
在曝光操作中，使用辐射束照射所述图案化部分，以便将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束，并且用所述图案化辐射束曝光衬底的目标部分，以便通过光刻过程将来自图案形成装置的图案应用至衬底；
重复所述曝光操作以将图案应用至一系列衬底上的目标部分；和
通过下列步骤计算由在图案形成装置的图案化部分内感兴趣的一个或多个位置处由所述辐射束加热图案形成装置引起的局部位置偏差：
(a)在图案形成装置的外周部分内设置围绕图案化部分分布的多个参考标记并且测量所述标记相对于彼此的位置；
(b)在图案形成装置的操作周期之后，再次测量所述外周标记的位置；
(c)通过参考外周标记的测量位置，计算所述局部位置偏差。
28.如实施例27所述的方法，其中根据所计算的局部位置偏差修改曝光操作的至少一个参数，以便减少所应用的图案和衬底上已有的图案之间的重叠误差。
29.一种有形的计算机可读介质，具有用于使光刻设备或其他图案化装置的控制器执行如实施例1-17、27以及28中任一个所述的方法的步骤的机器可执行指令。

Claims (15)

1.一种操作图案形成装置的方法，所述图案形成装置具有图案化部分，所述图案化部分在操作中用辐射束照射以便将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束，所述方法包括：
(a)在所述图案形成装置的外周部分内设置围绕所述图案化部分分布的多个参考标记并且测量所述标记相对于彼此的位置；
(b)在图案形成装置的操作周期之后，再次测量所述外周标记的位置；
(c)通过参考所述外周标记的测量位置，计算在所述图案形成装置的所述图案化部分内感兴趣的一个或多个位置处由所述辐射束加热所述图案形成装置引起的局部位置偏差。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述计算步骤(c)包括：
(c1)选择多对所述外周标记以便限定一组穿过所述图案化部分的线，使得对于在所述图案化部分内的多个子区，每个子区被所述线中的多于一条的线穿过；
(c2)求解方程组以计算每个子区的伸缩，每个方程式将在所述线中的每一条线的端部处的标记之间的所测量的位置偏差与沿所述线定位的子区的伸缩相关联；
(c3)通过组合在至少一个测量的外周标记和感兴趣的位置之间针对多个子区所计算的伸缩，计算在所述感兴趣的位置处的局部位置偏差。
3.如权利要求1或2所述的方法，还包括通过光刻工艺用所述图案化辐射束曝光衬底的目标部分、以便将图案从图案形成装置施加至衬底的曝光步骤(d)。
4.如权利要求3所述的方法，其中，重复所述曝光步骤(d)以将所述图案施加至在一个或多个衬底上的一系列目标部分，而不对于每次曝光重复步骤(b)和(c)。
5.如权利要求4所述的方法，其中，对加载到光刻设备中的一系列衬底中的每一个衬底执行多次所述曝光步骤，并且主要在将新的衬底加载到所述设备中时执行步骤(b)和(c)。
6.如权利要求3-5中任一项所述的方法，其中，所述步骤(d)包括根据计算步骤(c)的结果修改所述曝光步骤的至少一个参数，以便减少所施加的图案和衬底上已有的图案之间的重叠误差。
7.如权利要求3-6中任一项所述的方法，其中，所述步骤(d)包括：施加能量至所述图案形成装置以为随后的曝光减少或修改局部位置偏差的分布。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括更新步骤(e)：在测量之间根据预测的升温进度更新所计算的位置偏差。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述图案形成装置的所述图案化部分在范围上成大体矩形，并且所述外周标记沿矩形的全部四条边分布。
10.一种光刻设备，包括：
照射系统，配置成调节辐射束；
支撑结构，构造用以支撑图案形成装置，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，构造用以保持衬底；
投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；和
控制器，布置用以控制所述衬底台和所述图案形成装置相对于彼此以及相对于所述投影系统的移动，以便执行一系列曝光操作，每个曝光操作将图案施加至衬底上的目标部分，
其中，所述控制器布置成在多次曝光操作之前和之后，测量分布在所述图案形成装置的外周部分内的多个参考标记的相对位置，并且由外周标记的所述测量值估计由在所述图案形成装置的所述图案化部分内感兴趣的一个或多个位置处由所述辐射束加热所述图案形成装置引起的局部位置偏差，并且根据估计的位置偏差修改随后的曝光操作的一个或多个参数。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述控制器布置成通过下列步骤估计所述局部位置偏差：
选择多对所述外周标记以便限定一组穿过所述图案化部分的线，使得对于在所述图案化部分内的多个子区，每个子区被所述线中的多于一条的线穿过；
求解方程组以计算每个子区的伸缩，每个方程式将在所述线中的每一条线的端部处的标记之间的所测量的位置偏差与沿所述线定位的子区的伸缩相关联；和
通过组合针对在至少一个测量的外周标记和感兴趣的位置之间的多个子区所计算的伸缩，计算在所述感兴趣的位置处的局部位置偏差。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其中，所述控制器布置成重复所述外周标记的至少一个子组的测量，并且在将新的衬底加载至所述设备中时更新所估计的局部位置偏差。
13.根据权利要求10或11或12所述的设备，其中，所述控制器布置成在测量用于对准图案形成装置和衬底的标记的位置的同时，重复对所述外周标记的至少一个子组的测量。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的设备，其中，所述设备还包括施加能量至所述图案形成装置、以为随后的曝光减少或修改局部位置偏差的分布的布置。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的设备，其中，所述控制器布置成在测量之间根据预测的升温进度更新所估计的局部位置偏差。
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