[发明专利]用于测量对准标记的位置的设备和方法

说明书

一种用于测量衬底上的多个对准标记中的每一个对准标记的位置的设备，包括：照射系统，配置成将来自辐射源的辐射束引导到所述衬底上的多个对准标记上；投影系统，配置成投影来自所述衬底的多个对准标记的图像，所述多个对准标记的图像是由所述辐射束从所述多个对准标记的衍射产生的；光学块，配置成调制来自所述衬底的被投影的多个对准标记的图像，并且其中所述光学块配置成将多个对准标记的被调制的图像投影到感测元件上以产生信号，多个对准标记中的每一个对准标记的位置根据所述信号被并行地确定。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月20日提交的欧洲申请号18189668.9的优先权，该欧洲申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于测量对准标记的位置的设备和方法。

背景技术

光刻设备是一种构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备能够例如用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)的图案(也经常称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

随着半导体制造过程继续进步，几十年来，电路元件的尺寸已经不断地减小的同时每一个器件的功能元件(诸如晶体管)的量已经在稳定地增加，这遵循着通常称为“莫尔定律(Moore’s law)”的趋势。为了跟上莫尔定律，半导体行业正在追寻实现创建越来越小的特征的技术。为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长决定了在衬底上图案化的特征的最小尺寸。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(其波长在4nm至20nm的范围内，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可用于在衬底上形成比使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备更小的特征。

在复杂器件的制造中，典型地执行许多光刻图案化步骤，由此在衬底上的连续层中形成功能特征。光刻设备的性能的关键方面因此是相对于先前层(通过同一设备或不同的光刻设备)所放置的特征正确且准确地置放所施加的图案的能力。为此，衬底设置有一组或更多组标记。每个标记都是一种其位置能够稍后使用位置传感器(典型地是光学位置传感器)进行测量的结构。位置传感器可以被称为“对准传感器”，标记可以被称为“对准标记”。

光刻设备可以包括一个或更多个(例如，多个)对准传感器，通过该对准传感器能够准确地测量设置在衬底上的对准标记的位置。对准(或位置)传感器可以使用诸如衍射和干涉之类的光学现象，以根据形成在衬底上的对准标记获得位置信息。当前光刻设备中使用的对准传感器的示例基于如US6961116中所述的自参考干涉仪。位置传感器的各种增强例和修改例已经得以开发，例如如US2015261097A1中所公开的。基于图像传感器的对准传感器也是已知的，并且能够应用于本发明。所有这些出版物的内容均通过引用并入本文。

标记或对准标记可以包括一系列栅条，所述一系列栅条形成在设置于衬底上的层上或该层中或(直接地)形成在衬底中。所述栅条可以规则地间隔开并且用作光栅线，使得该标记能够被认为是具有众所周知的空间周期(节距)的衍射光栅。依赖于这些光栅线的方向，可以将标记设计成允许测量沿着X轴或沿着Y轴(其大致垂直于X轴定向)的位置。包括相对于X轴和Y轴两者以+45度和/或-45度布置的栅条的标记允许使用US2009/195768A中所述的技术的组合后的X和Y测量，该申请通过引用并入本文。

对准传感器利用辐射斑光学地扫描每个标记，以获得周期性变化的信号，例如正弦波。分析该信号的相位以确定相对于对准传感器的标记的位置，并因此确定相对于对准传感器的衬底的位置，进而，该对准传感器相对于光刻设备的参考框架是固定的。可以提供与不同的(粗的和精的)标记尺寸有关的所谓的粗标记和精标记，使得对准传感器能够区分周期性信号的不同循环周期以及一循环周期内的确切位置(相位)。不同节距的标记也可以用于这一目的。