對準(zhǔn)傳感器、光刻設(shè)備和對準(zhǔn)方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)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(yōu)先權(quán)，并 且該申請在此通過引用整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種對準(zhǔn)傳感器和對準(zhǔn)方法，諸如在光刻工藝中使用的對準(zhǔn)傳感器和 對準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 光刻設(shè)備是施加所需圖案至襯底上、通常至襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器。光刻設(shè)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(chǎn)生將要形成在IC的單個層上的電路圖案。該圖案可以轉(zhuǎn)移至襯底（例如硅 晶片）上的目標(biāo)部分（例如包括一個或數(shù)個裸片的一部分）上。圖案的轉(zhuǎn)移通常經(jīng)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(xù)圖案 化的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻設(shè)備包括所謂的步進(jìn)機(jī)，其中通過一次曝光整個圖 案至目標(biāo)部分上而照射每個目標(biāo)部分，以及所謂的掃描機(jī)，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(biāo)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(zhuǎn)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(zhǔn)標(biāo)記通常提供在襯底 上，并且光刻設(shè)備包括一個或多個對準(zhǔn)傳感器，由此可以精確地測量襯底上標(biāo)記的位置。這 些對準(zhǔn)傳感器是有效的位置測量設(shè)備。從不同時期和不同制造商獲知不同類型標(biāo)記和不同 類型對準(zhǔn)傳感器。廣泛用于當(dāng)前光刻設(shè)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(biāo)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(shù)執(zhí)行組合的X和Y測量。這些 申請的內(nèi)容均在此通過引用并入本文。
[0006] 當(dāng)前對準(zhǔn)技術(shù)包括照明對準(zhǔn)標(biāo)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(zhǔn)標(biāo)記的第1階衍射效率傾向于變得較 ?。ó?dāng)對準(zhǔn)標(biāo)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(nèi)測量每個對準(zhǔn)標(biāo)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(nèi) 對這些弱信號進(jìn)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(zhǔn)標(biāo)記的非對稱變形的有限能力。類似刻蝕和化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)的處理步驟可以使得標(biāo) 記變形，這導(dǎo)致對準(zhǔn)偏移。該形變的檢測是數(shù)值的，并且可以通過測量在第+1階和第-1階 之間強(qiáng)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(fā)明內(nèi)容】

[0007] 需要提供一種對準(zhǔn)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(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種對準(zhǔn)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(jié)構(gòu)；以及
[0010] 照明光學(xué)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(zhǔn)結(jié)構(gòu)上的點上，其中所述對準(zhǔn)傳感器可操作以 使得
[0011] 在由所述衍射對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)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(xué)放大所述更高階衍射與重疊的第零階。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在襯底上執(zhí)行對準(zhǔn)操作的方法，所述襯底包 括至少一個衍射對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述方法包括：
[0016] 采用照明源照明衍射照明結(jié)構(gòu)；以及
[0017] 接收從所述衍射照明結(jié)構(gòu)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(dǎo)至在所述衍射對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上的點上，以使得在由所述衍射對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)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(xué)放大所述更高階衍射與重疊的第零階。
【附圖說明】
[0021] 現(xiàn)在將僅借由示例的方式參考所附的示意性附圖描述本發(fā)明的實施例，其中對應(yīng) 的附圖標(biāo)記指示對應(yīng)的部件，以及其中：
[0022] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光刻設(shè)備；
[0023] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)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(zhǔn)傳感器；
[0025] 圖4示出了可操作成使用零差式（homodyne)檢測技術(shù)以放大高階衍射輻射的對 準(zhǔn)傳感器；
[0026] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的對準(zhǔn)傳感器；
[0027] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的對準(zhǔn)傳感器；
[0028] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的對準(zhǔn)傳感器；
[0029] 圖8示出了在暗模式配置中工作的圖7的對準(zhǔn)傳感器；
[0030] 圖9示出了近似如下光柵的第一示例性網(wǎng)格快照（snap)的SLM圖案，該光柵具有 單獨的SLM元件的非整數(shù)倍的節(jié)距；以及
[0031] 圖10示出了近似如下光柵的第二示例性網(wǎng)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(wǎng)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(jù)本發(fā)明一個實施例的光刻設(shè)備。設(shè)備包括：
[0033] 照明系統(tǒng)（照明器）L，配置用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如UV輻射或EUV輻射）；
[0034] 支撐結(jié)構(gòu)（例如掩模工作臺）MT，構(gòu)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(jù)某些參數(shù)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(gòu)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(jù)某些參數(shù)精確地定位襯底的第二定位器PW ;以及
[0036] 投影系統(tǒng)（例如折射投影透鏡系統(tǒng)）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(biāo)部分C (例如包括一個或多個裸片）上。
[0037] 照明系統(tǒng)可以包括用于引導(dǎo)、成形或控制輻射的各種類型光學(xué)部件，諸如折射、反 射、磁性、電磁、靜電或其他類型的光學(xué)部件，或者其任意組合。
[0038] 支撐結(jié)構(gòu)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(shè)備的設(shè)計、以及諸如例如圖案化裝置是否保持在真空環(huán)境中的其他條件的方式而保持 圖案化裝置。支撐結(jié)構(gòu)可以使用機(jī)械、真空、靜電或其他夾持技術(shù)以保持圖案化裝置。支撐 結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(tǒng)。在此術(shù)語"刻線板"或"掩模"的任何 使用可以視為與更通用術(shù)語"圖案化裝置"同義。
[0039] 在此使用的術(shù)語"圖案化裝置"應(yīng)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(biāo)部分中產(chǎn)生圖案的任何裝置。應(yīng)該注意，賦予輻射束的圖 案可以不準(zhǔn)確地對應(yīng)于襯底的目標(biāo)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(yīng)于在目標(biāo)部分中正產(chǎn)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?？删幊嚏R面陣列的示例采用了小鏡面的矩陣設(shè) 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(shù)語"投影系統(tǒng)"應(yīng)該廣泛地解釋為包括任何類型投影系統(tǒng)，包括折 射、反射、折反射、磁性、電磁和靜電光學(xué)系統(tǒng)，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(shù)語"投 影透鏡"的任何使用可以視為與更通用術(shù)語"投影系統(tǒng)"同義。
[0042] 如在此所示，設(shè)備是透射式（例如采用了透射掩模）。備選地，設(shè)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）。
[004