對準傳感器、光刻設備和對準方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的奪叉引用
[0002] 本申請要求享有2013年5月7日提交的美國臨時申請61/820, 568的優先權，并 且該申請在此通過引用整體并入本文。
技術領域
[0003] 本發明涉及一種對準傳感器和對準方法，諸如在光刻工藝中使用的對準傳感器和 對準方法。
【背景技術】
[0004] 光刻設備是施加所需圖案至襯底上、通常至襯底的目標部分上的機器。光刻設備 可以例如用于集成電路（IC)的制造中。在該情形中，備選地稱作掩模或刻線板的圖案化裝 置可以用于產生將要形成在IC的單個層上的電路圖案。該圖案可以轉移至襯底（例如硅 晶片）上的目標部分（例如包括一個或數個裸片的一部分）上。圖案的轉移通常經由對提 供在襯底上的輻射敏感材料（抗蝕劑）的層成像而完成。通常，單個襯底將包含連續圖案 化的相鄰目標部分的網絡。已知的光刻設備包括所謂的步進機，其中通過一次曝光整個圖 案至目標部分上而照射每個目標部分，以及所謂的掃描機，其中通過沿給定方向（"掃描"方 向）掃描圖案通過輻射束同時平行于或反平行于該方向掃描襯底而照射每個目標部分。也 能夠通過將圖案壓印至襯底上而將圖案從圖案化裝置轉移至襯底。
[0005] 為了控制光刻工藝以在襯底上精確地放置器件特征，對準標記通常提供在襯底 上，并且光刻設備包括一個或多個對準傳感器，由此可以精確地測量襯底上標記的位置。這 些對準傳感器是有效的位置測量設備。從不同時期和不同制造商獲知不同類型標記和不同 類型對準傳感器。廣泛用于當前光刻設備中的一類傳感器是基于如US6961116(den Boef 等人）中所述的自參考干涉儀。通常分離地測量標記以獲得X和Y位置。然而，可以使用 公開專利申請US2009/195768A (Bi jnen等人）中所述的技術執行組合的X和Y測量。這些 申請的內容均在此通過引用并入本文。
[0006] 當前對準技術包括照明對準標記并且從第+1階和第-1階衍射獲得干涉圖案，其 中阻擋了第〇階。這有時稱作暗場檢測。然而，對準標記的第1階衍射效率傾向于變得較 小（當對準標記對比度變得較低時），意味著第1階信號越來越弱。除此之外，存在對在更 短時間內測量每個對準標記的增長的需求。不采用不切實際的大功率激光器而在短時間內 對這些弱信號進行散射噪聲限制的檢測因此變得不可能。暗場檢測的另一限制是其檢測對 準標記的非對稱變形的有限能力。類似刻蝕和化學機械拋光（CMP)的處理步驟可以使得標 記變形，這導致對準偏移。該形變的檢測是數值的，并且可以通過測量在第+1階和第-1階 之間強度不平衡而完成。然而，在暗場檢測中，這些階疊加，使其無法檢測非對稱性。
【發明內容】
[0007] 需要提供一種對準傳感器，其能夠以高速測量低對比度的光柵。也需要以非常簡 單方式檢測光柵的非對稱形變的存在。
[0008] 根據本發明的一個方面，提供了一種對準傳感器，包括：
[0009] 至少一個照明源，包括可操作成以取決于波長的角度衍射更高階輻射的衍射照明 結構；以及
[0010] 照明光學器件，可操作成將來自所述至少一個照明源的所述衍射的照明輻射從至 少配對的相對方位角方向遞送至在衍射對準結構上的點上，其中所述對準傳感器可操作以 使得
[0011] 在由所述衍射對準結構將所述照明輻射衍射之后，并且獨立于所述照明輻射中所 包括的波長：
[0012] 從相對方位角方向的每個配對的第一個入射的輻射的第零階衍射與從相對方位 角的每個配對的第二個入射的輻射的更高階衍射重疊；以及
[0013] 從相對方位角方向的每個配對的第二個入射的輻射的第零階衍射與從相對方位 角方向的每個配對的第一個入射的輻射的更高階衍射重疊；
[0014] 由此光學放大所述更高階衍射與重疊的第零階。
[0015] 根據本發明的另一方面，提供了一種在襯底上執行對準操作的方法，所述襯底包 括至少一個衍射對準結構，所述方法包括：
[0016] 采用照明源照明衍射照明結構；以及
[0017] 接收從所述衍射照明結構的被衍射照明輻射并且將其從至少配對的相對方位角 方向引導至在所述衍射對準結構上的點上，以使得在由所述衍射對準結構對所述輻射衍射 之后，并且獨立于所述照明輻射中所包括的波長：
[0018] 從相對方位角方向的每個配對的第一個入射的輻射的第零階衍射與從相對方位 角方向的每個配對的第二個入射的輻射的更高階衍射重疊；
[0019] 從相對方位角方向的每個配對的第二個入射的輻射的第零階衍射與從相對方位 角方向的每個配對的第一個入射的輻射的更高階衍射重疊；
[0020] 由此光學放大所述更高階衍射與重疊的第零階。
【附圖說明】
[0021] 現在將僅借由示例的方式參考所附的示意性附圖描述本發明的實施例，其中對應 的附圖標記指示對應的部件，以及其中：
[0022] 圖1示出了根據本發明一個實施例的光刻設備；
[0023] 圖2示出了根據本發明一個實施例的光刻單元或群集；
[0024] 圖3示出了已知的對準傳感器；
[0025] 圖4示出了可操作成使用零差式（homodyne)檢測技術以放大高階衍射輻射的對 準傳感器；
[0026] 圖5示出了根據本發明第一實施例的對準傳感器；
[0027] 圖6示出了根據本發明第二實施例的對準傳感器；
[0028] 圖7示出了根據本發明第三實施例的對準傳感器；
[0029] 圖8示出了在暗模式配置中工作的圖7的對準傳感器；
[0030] 圖9示出了近似如下光柵的第一示例性網格快照（snap)的SLM圖案，該光柵具有 單獨的SLM元件的非整數倍的節距；以及
[0031] 圖10示出了近似如下光柵的第二示例性網格快照的SLM圖案，該光柵具有相針對 由單獨的SLM元件限定的網格的非正交的定向。
【具體實施方式】
[0032] 圖1示意性示出了根據本發明一個實施例的光刻設備。設備包括：
[0033] 照明系統（照明器）L，配置用于調節輻射束B (例如UV輻射或EUV輻射）；
[0034] 支撐結構（例如掩模工作臺）MT，構造用于支撐圖案化裝置（例如掩模）MA，并且 連接至配置用于根據某些參數精確地定位圖案化裝置的第一定位器PM ;
[0035] 襯底工作臺（例如晶片工作臺）WT，構造用于保持襯底（例如涂覆抗蝕劑的晶片） W，并且連接至配置用于根據某些參數精確地定位襯底的第二定位器PW ;以及
[0036] 投影系統（例如折射投影透鏡系統）PS，配置用于將由圖案化裝置MA賦予輻射束 B的圖案投影至襯底W的目標部分C (例如包括一個或多個裸片）上。
[0037] 照明系統可以包括用于引導、成形或控制輻射的各種類型光學部件，諸如折射、反 射、磁性、電磁、靜電或其他類型的光學部件，或者其任意組合。
[0038] 支撐結構支撐圖案化裝置，也即承載了其重量。其以取決于圖案化裝置的定向、光 刻設備的設計、以及諸如例如圖案化裝置是否保持在真空環境中的其他條件的方式而保持 圖案化裝置。支撐結構可以使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以保持圖案化裝置。支撐 結構可以是框架或工作臺，例如如果需要的話，則其可以固定或可移動。支撐結構可以確保 圖案化裝置處于所需位置處，例如相針對投影系統。在此術語"刻線板"或"掩模"的任何 使用可以視為與更通用術語"圖案化裝置"同義。
[0039] 在此使用的術語"圖案化裝置"應該廣泛地解釋為涉及可以用于在其截面中賦予 輻射束圖案以便于在襯底的目標部分中產生圖案的任何裝置。應該注意，賦予輻射束的圖 案可以不準確地對應于襯底的目標部分中的所需圖案，例如如果圖案包括相移特征或所謂 的輔助特征。通常，賦予輻射束的圖案將對應于在目標部分中正產生的器件中的特定功能 層，諸如集成電路。
[0040] 圖案化裝置可以是透射式或反射式的。圖案化裝置的示例包括掩模、可編程鏡面 陣列、以及可編程LCD面板。掩模在光刻中是已知的，并且包括諸如二元、交替相移和衰減 相移的掩模類型，以及各種混合掩模類型。可編程鏡面陣列的示例采用了小鏡面的矩陣設 置，每個小鏡面可以單獨地傾斜以便于沿不同方向反射入射的輻射束。傾斜鏡面將圖案賦 予由鏡面矩陣所反射的輻射束。
[0041] 在此使用的術語"投影系統"應該廣泛地解釋為包括任何類型投影系統，包括折 射、反射、折反射、磁性、電磁和靜電光學系統，或者其任意組合，如針對正使用的曝光輻射 合適的那樣，或者針對諸如使用沉浸液體或使用真空的其他因素合適的那樣。在此術語"投 影透鏡"的任何使用可以視為與更通用術語"投影系統"同義。
[0042] 如在此所示，設備是透射式（例如采用了透射掩模）。備選地，設備可以是反射式 (例如采用了如上所述類型的可編程鏡面陣列，或者采用了反射掩模）。
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