專利名稱：具有對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的光刻裝置，使用對(duì)準(zhǔn)的器件制造方法以及對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的第一方面涉及一種光刻裝置，包括-用于支撐構(gòu)圖部件(MA)的支撐結(jié)構(gòu)(MT)，所述構(gòu)圖部件用于根據(jù)所需圖案對(duì)投影光束進(jìn)行構(gòu)圖；-用于支持基底(W)的基底臺(tái)(WT)，基底上具有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)，該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)具有空間周期性光學(xué)特性；以及-用于相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)對(duì)準(zhǔn)基底臺(tái)(WI)上的基底(W)的對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)，該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)包括- 光學(xué)裝置(20，24，26)，該光學(xué)裝置用于對(duì)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)反射或透過(guò)的光進(jìn)行光學(xué)處理，產(chǎn)生其強(qiáng)度隨空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的相對(duì)位置和相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)定義的參考位置而變化的測(cè)量光；-與光學(xué)干涉裝置相連的探測(cè)器，用于測(cè)量所述測(cè)量光的強(qiáng)度和/或相位信息，-致動(dòng)器(PW)，根據(jù)測(cè)量光的強(qiáng)度和/或相位信息控制基底臺(tái)(WT)和構(gòu)圖部件(MA)的相對(duì)位置。
此外，在第二方面，本發(fā)明涉及一種裝置制造方法，包括步驟-提供至少部分覆蓋有光敏材料層的基底(W)，該基底(W)包括具有空間可變光學(xué)性質(zhì)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)；-使用構(gòu)圖部件(MA)使輻射的投射光束在其橫截面中具有一定圖案；-相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)對(duì)準(zhǔn)基底(W)，所述對(duì)準(zhǔn)包括-將基底(W)設(shè)置在光學(xué)裝置(20，24，26)中，對(duì)對(duì)準(zhǔn)裝置(10)反射或透射的光進(jìn)行光學(xué)處理，產(chǎn)生強(qiáng)度隨空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的相對(duì)位置和相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)定義的參考位置而變化的測(cè)量光；-測(cè)量該測(cè)量光的強(qiáng)度和/或相位信息；-根據(jù)強(qiáng)度和/相位信息控制基底(W)和構(gòu)圖部件(MA)的相對(duì)位置；以及-將帶圖案的輻射光束投射到光敏材料層靶部上。
在第三方面，本發(fā)明涉及一種對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，用于使用光學(xué)測(cè)量如干涉測(cè)量，相對(duì)參考位置對(duì)準(zhǔn)工件，該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)具有多個(gè)具有預(yù)定周期的相鄰線和間隔的相柵標(biāo)記。
背景技術(shù)：
這里使用的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖部件”應(yīng)廣義地解釋為能夠給入射的輻射光束賦予帶圖案的截面的部件，其中所述圖案與要在基底的靶部上形成的圖案一致；本文中也使用術(shù)語(yǔ)“光閥”。一般地，所述圖案與在靶部中形成的器件如集成電路或者其它器件的特殊功能層相對(duì)應(yīng)(如下文)。這種構(gòu)圖部件的示例包括■掩模。掩模的概念在光刻中是公知的。它包括如二進(jìn)制型、交替相移型、和衰減相移型的掩模類型，以及各種混合掩模類型。這種掩模在輻射光束中的布置使入射到掩模上的輻射能夠根據(jù)掩模上的圖案而選擇性的被透射(在透射掩模的情況下)或者被反射(在反射掩模的情況下)。在使用掩模的情況下，支撐結(jié)構(gòu)一般是一個(gè)掩模臺(tái)，它能夠保證掩模被保持在入射光束中的理想位置，并且如果需要該臺(tái)會(huì)相對(duì)光束移動(dòng)。
■程控反射鏡陣列。這種設(shè)備的一個(gè)例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的理論基礎(chǔ)是(例如)反射表面的尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔?，而非尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇榉茄苌涔?。用一個(gè)適當(dāng)?shù)臑V光器，從反射的光束中濾除所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式，光束根據(jù)矩陣可尋址表面的定址圖案而產(chǎn)生圖案。程控反射鏡陣列的另一實(shí)施例利用微小反射鏡的矩陣排列，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)木植侩妶?chǎng)，或者通過(guò)使用壓電致動(dòng)器裝置，使得每個(gè)反射鏡能夠獨(dú)立地關(guān)于一軸傾斜。再者，反射鏡是矩陣可尋址的，由此尋址反射鏡以不同的方向?qū)⑷肷涞妮椛涔馐瓷涞椒菍ぶ贩瓷溏R上；按照這種方式，根據(jù)矩陣可尋址反射鏡的定址圖案對(duì)反射光束進(jìn)行構(gòu)圖。可以用適當(dāng)?shù)碾娮友b置進(jìn)行該所需的矩陣定址。在上述兩種情況中，構(gòu)圖部件可包括一個(gè)或者多個(gè)程控反射鏡陣列。反射鏡陣列的更多信息可以從例如美國(guó)專利US5,296,891、美國(guó)專利US5,523,193、PCT專利申請(qǐng)WO98/38597和WO98/33096中獲得，這些文獻(xiàn)在這里引入作為參照。在程控反射鏡陣列的情況中，所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動(dòng)的。
■程控LCD陣列，例如由美國(guó)專利US5,229,872給出的這種結(jié)構(gòu)，它在這里引入作為參照。如上所述，在這種情況下支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動(dòng)的。
為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文的其余部分在一定的情況下具體以掩模和掩模臺(tái)為例；可是，在這樣的例子中所討論的一般原理應(yīng)適用于上述更寬范圍的構(gòu)圖部件。
光刻投影裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構(gòu)圖部件可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于IC一個(gè)單獨(dú)層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)的靶部上(例如包括一個(gè)或者多個(gè)電路小片(die))。一般的，單一的晶片將包含相鄰靶部的整個(gè)網(wǎng)格，該相鄰靶部由投影系統(tǒng)逐個(gè)相繼輻射。在目前采用掩模臺(tái)上的掩模進(jìn)行構(gòu)圖的裝置中，有兩種不同類型的機(jī)器。一類光刻投影裝置是，通過(guò)將全部掩模圖案一次曝光在靶部上而輻射每一靶部；這種裝置通常稱作晶片分檔器。另一種裝置(通常稱作分步掃描裝置)通過(guò)在投射光束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩模圖案、并同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺(tái)來(lái)輻射每一靶部；因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，投影系統(tǒng)有一個(gè)放大系數(shù)M(通常＜1)，因此對(duì)基底臺(tái)的掃描速度V是對(duì)掩模臺(tái)掃描速度的M倍。關(guān)于如這里描述的光刻設(shè)備的更多信息可以從例如美國(guó)專利US6,046,729中獲得，該文獻(xiàn)這里作為參考引入。
在用光刻投影裝置的制造方法中，(例如在掩模中的)圖案成像在至少部分由一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基底上。在這種成像步驟之前，可以對(duì)基底可進(jìn)行各種處理，如涂底漆，涂敷抗蝕劑和軟烘烤。在曝光后，可以對(duì)基底進(jìn)行其它的處理，如曝光后烘烤(PEB)，顯影，硬烘烤和測(cè)量/檢查成像特征。以這一系列工藝為基礎(chǔ)，對(duì)例如IC的器件的單層形成圖案。這種圖案層然后可進(jìn)行任何不同的處理，如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學(xué)—機(jī)械拋光等完成一單層所需的所有處理。如果需要多層，那么對(duì)每一新層重復(fù)全部步驟或者其變化。最終，在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后采用例如切割或者鋸斷的技術(shù)將這些器件彼此分開(kāi)，單個(gè)器件可以安裝在載體上，與管腳等連接。關(guān)于這些步驟的進(jìn)一步信息可從例如Peter van Zant的“微型集成電路片制造半導(dǎo)體加工實(shí)踐入門(mén)(Microchip FabricationA Practical Guideto Semiconductor Processing)”一書(shū)(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中獲得，這里作為參考引入。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，投影系統(tǒng)在下文稱為“透鏡”；可是，該術(shù)語(yǔ)應(yīng)廣義地解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng)，包括例如折射光學(xué)裝置，反射光學(xué)裝置，和反折射系統(tǒng)。投影系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計(jì)類型中任一設(shè)計(jì)的操作部件，該操作部件用于引導(dǎo)、整形或者控制輻射投射光束，這種部件在下文還可共同地或者單獨(dú)地稱作“透鏡”。另外，光刻裝置可以具有兩個(gè)或者多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或者多個(gè)掩模臺(tái))。在這種“多級(jí)式”器件中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。例如在美國(guó)專利US5,969,441和WO98/40791中描述的二級(jí)光刻裝置，這里作為參考引入。
在圖案投射到基底上之前，必須相對(duì)構(gòu)圖部件精確定位基底，從而圖案將精確投射到基底上所需位置處。在現(xiàn)代半導(dǎo)體制造過(guò)程中，必須以納米精度實(shí)現(xiàn)這種定位。
歐洲專利申請(qǐng)EP-A-1148390描述了使用相柵對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行這種對(duì)準(zhǔn)。這類系統(tǒng)使用包含具有周期性變化光學(xué)性質(zhì)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的基底。相柵對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相對(duì)某些參考位置的周期相位，其中相對(duì)于構(gòu)圖部件(直接或間接)定義參考位置。根據(jù)相位，得到基底位置測(cè)量結(jié)果。
通過(guò)將對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)置在光學(xué)干涉裝置中，實(shí)現(xiàn)相位測(cè)量，其中光學(xué)干涉裝置輸出強(qiáng)度依賴于相位的光。干涉裝置包含例如成像元件，該成像元件選擇由對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)衍射的選定衍射級(jí)的光，并將所選擇的光成像在光刻裝置的參考結(jié)構(gòu)上。參考結(jié)構(gòu)具有空間周期可變的光學(xué)性質(zhì)，其周期與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的圖像周期相同。結(jié)果，通過(guò)參考結(jié)構(gòu)輸出的光形成一種莫爾圖案。該圖案隨著對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的圖像相對(duì)參考結(jié)構(gòu)的移動(dòng)而改變，該圖案取決于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)周期最小反射部分與參考結(jié)構(gòu)周期的最小透射部分的一致程度。結(jié)果，輸出光空間平均強(qiáng)度以基底位置為函數(shù)周期變化。
不用參考結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)類似的周期變化。歐洲專利申請(qǐng)No.EP 1148390描述了如何使用對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)發(fā)出的沿兩個(gè)路徑到達(dá)探測(cè)器的光之間的干涉，相當(dāng)于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的圖像彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)180度。在這種情形中，旋轉(zhuǎn)中心為相對(duì)光刻裝置提供定義的位置，并且檢測(cè)光強(qiáng)以基底相對(duì)定義位置的位置為函數(shù)的周期性變化。
在這種干涉裝置中，無(wú)需高空間分辨率的探測(cè)器即可測(cè)量平均強(qiáng)度的周期性變化。測(cè)量探測(cè)光強(qiáng)度，可以賦予對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)不同位置的相位值。而使用相位值在對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)周期性變化的方向精確地定位基底。
使用相柵對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高對(duì)準(zhǔn)精度。選擇單獨(dú)衍射級(jí)可顯著降低噪聲，因?yàn)閮H檢測(cè)到具有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)空間頻率的光。與使用半導(dǎo)體晶片圖像的電子圖像識(shí)別的對(duì)準(zhǔn)技術(shù)相比，相柵濾波技術(shù)使用對(duì)對(duì)準(zhǔn)不太關(guān)鍵的檢測(cè)和控制電路實(shí)現(xiàn)精確和低噪聲的對(duì)準(zhǔn)。
相柵對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的問(wèn)題在于，僅在可以使用足夠大對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和/或參考結(jié)構(gòu)，以便該基底被最初定位成將對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)成像到參考結(jié)構(gòu)上時(shí)工作。換句話說(shuō)，相柵對(duì)準(zhǔn)的捕獲范圍必須足夠大。大對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和/或參考結(jié)構(gòu)昂貴，因?yàn)槔缢鼈冊(cè)诨咨险紦?jù)一定空間，否則這些空間可以包含電路元件。從而希望減小對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和/或參考結(jié)構(gòu)的面積。不過(guò)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)小于給定尺寸時(shí)，盡管該結(jié)構(gòu)依然適合于精確定位目的，但是由于基底最初定位時(shí)(捕獲范圍不夠大)，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的圖像沒(méi)有與參考結(jié)構(gòu)重疊，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)并不能總是立即起作用。
并且，周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與參考結(jié)構(gòu)一起，產(chǎn)生具有一定周期的輸出信號(hào)，例如當(dāng)使用8.0μm相柵作為對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和參考光柵時(shí)，可以僅在8.0μm范圍內(nèi)精確設(shè)定位置。當(dāng)使用具有兩個(gè)不同相柵8.0和8.8μm的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行Nonius原理測(cè)量時(shí)，周期為88μm。從而通過(guò)現(xiàn)有的(微)對(duì)準(zhǔn)方法，周期信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)周期可能產(chǎn)生誤差。此處，將周期定義為周期信號(hào)一個(gè)周期的大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于對(duì)基底和構(gòu)圖部件提供對(duì)準(zhǔn)，其中改善了周期對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的捕獲范圍和可靠性。
在本文開(kāi)頭段落中指出的光刻裝置中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這個(gè)和其他目的，其特征在于還設(shè)置對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)，該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)使用對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上形成的可以視作捕獲位置(capture position)或檢驗(yàn)位置的非周期性特征。檢驗(yàn)位置可以例如用作進(jìn)一步對(duì)準(zhǔn)的起始點(diǎn)或者用作置信度檢驗(yàn)。
通過(guò)在對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中包含可使用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)檢測(cè)的非周期特征，本發(fā)明的光刻裝置可以提供用于開(kāi)始精晶片對(duì)準(zhǔn)的精確捕獲點(diǎn)或位置。在除精調(diào)方法周期性以外的任何情形中，這可以去除現(xiàn)有(精確)晶片對(duì)準(zhǔn)方法的周期誤差不確定性?；蛘?，本發(fā)明的光刻裝置可以用于后續(xù)檢查(即在晶片對(duì)準(zhǔn)之后或期間)是否產(chǎn)生周期誤差。事先使用本發(fā)明的對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)實(shí)施例，可以擴(kuò)展對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的捕獲范圍，并且使用對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)事后檢驗(yàn)可以增大對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的可靠性。
對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的非周期特征可以包括在檢測(cè)信號(hào)中產(chǎn)生可以檢測(cè)到的相移，或者可以檢測(cè)到的強(qiáng)度漂移。有多種實(shí)施方式，每種實(shí)施方式具有其自身特有的優(yōu)點(diǎn)。
在包括非周期性特征相移的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)改變對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)一行(或多行)的寬度或間隔，由對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)兩部分之間的相移形成非周期特征。在這種情形中，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)具有線條和間隔周期相同的兩個(gè)部分，不過(guò)可以減小或增大一個(gè)(或多個(gè))間隔的長(zhǎng)度，以形成非周期特征。一個(gè)例子是將兩個(gè)部分交叉處的間隔減小到相柵周期的一半(例如在8.0μm相柵的情形中為4μm)，或者將其擴(kuò)展到一個(gè)半周期(即對(duì)于相同相柵為12μm)，實(shí)際上，在過(guò)渡區(qū)域，對(duì)于兩個(gè)部分而言對(duì)對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)的貢獻(xiàn)為精確的相反相位，易于檢測(cè)到捕獲位置(即檢測(cè)信號(hào)相位梯度最大的位置)。
不過(guò)，由于貢獻(xiàn)相反，所產(chǎn)生的低幅值檢測(cè)信號(hào)會(huì)帶來(lái)問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)使間隔更小防止該問(wèn)題的發(fā)生(例如在8.0μm相柵的情形中為200nm)，這會(huì)產(chǎn)生依然可以檢測(cè)到相位變化的檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)信號(hào)的幅值保持較高。
在相移引發(fā)系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，光學(xué)干涉裝置包括參考光柵，非周期特征包括從分別具有第一周期和第二周期的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)第一部分向第二部分的過(guò)渡，第一與第二周期是低的分別大于參考光柵的周期，并且對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)用于根據(jù)所產(chǎn)生的測(cè)量光傾斜相位信息檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。此處再次指出，周期為周期系統(tǒng)中一個(gè)周期的大小，即線與間隔(更大周期，從而表示兩個(gè)連續(xù)線之間的距離較大)的尺寸之和。相對(duì)參考相柵，通過(guò)適當(dāng)選擇對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)第一部分和第二部分的周期，檢測(cè)信號(hào)的相位將隨相互位移線性變化，不過(guò)對(duì)于第一部分與第二部分而言，符號(hào)相反。從而可由兩個(gè)傾斜相位信號(hào)的交點(diǎn)得出捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
在另一實(shí)施例中，所產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)相位具有正弦曲線形狀，例如使用正弦分布擬合檢測(cè)到的相位信號(hào)，易于檢測(cè)捕獲位置。由此，根據(jù)下式對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括與位置有關(guān)的周期變化Δ(x)=cos(2πLx)-1x]]>其中Δ(x)為與位置有關(guān)的周期改變，x為沿對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)方向的位置，L為對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，在該長(zhǎng)度上相位應(yīng)該變化，并且對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)用于根據(jù)所產(chǎn)生的測(cè)量光正弦形相位信息檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
將正弦相位分布標(biāo)記設(shè)計(jì)成，使所產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)正弦相位曲線的周期遠(yuǎn)大于精調(diào)方法的周期(例如大于88μm)。
對(duì)于其中使用檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)度確定對(duì)準(zhǔn)或檢驗(yàn)位置的第二類標(biāo)記，第一實(shí)施例使用對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的有限尺寸作為非周期特征。在這種情形中，對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)用于根據(jù)測(cè)量光強(qiáng)度的包絡(luò)線檢測(cè)捕獲位置。通常，相柵對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)中對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度比寬度大，并使用對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)沿其長(zhǎng)邊掃描執(zhí)行精確晶片對(duì)準(zhǔn)。為了尋找粗略晶片對(duì)準(zhǔn)的捕獲位置，檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的包絡(luò)線與所用對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的尺寸相應(yīng)，從而可以找到捕獲位置。
在又一實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在第一方向具有第一尺寸，在第二方向具有第二尺寸，其中第二方向基本垂直于第一方向，其中非周期特征為對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第一和/或第二尺寸。通過(guò)使用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與第一方向成0°到90°之間的角度α的掃描，可以檢測(cè)所述第一和/或第二尺寸。
該實(shí)施例可以用于所有種類的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，并且也稱作對(duì)角線掃描。當(dāng)相對(duì)第一方向以角度α進(jìn)行掃描時(shí)，可以獲得第二方向的捕獲位置。通常，使用相互垂直的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，沿第一和第二方向進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。從而在掃描第一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(沿第一方向延伸)時(shí)，可以得出用于第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(沿第二方向延伸)的捕獲位置，反之亦然。
在再一實(shí)施例中，以大于0°的角度α，優(yōu)選以大于10°的角度α，例如以45°的α角度執(zhí)行對(duì)角線掃描。
當(dāng)晶片上存在兩種對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)作為對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(例如8.0μm和8.8μm相柵)時(shí)，也可以使用本實(shí)施例。在對(duì)于第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相對(duì)第一方向以角度α進(jìn)行對(duì)角線掃描之后，對(duì)第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)重復(fù)掃描，不過(guò)相對(duì)第一方向以角度-α進(jìn)行掃描。這可以提供具有更高置信度(更可靠的解決方法)的捕獲位置。
對(duì)于α＝0°，僅沿第一方向進(jìn)行掃描。由于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在第一方向的有限尺寸，可提供第一方向的捕獲位置。
對(duì)于α＝90°，沿對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第二方向進(jìn)行掃描。當(dāng)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)第二方向的尺寸精確可知時(shí)，能確定第二方向的捕獲位置，在使用第二對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)時(shí)可以使用該捕獲位置。在這種情形中，參考光柵與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)有可能精確對(duì)準(zhǔn)，從而檢測(cè)到非常小的產(chǎn)生信號(hào)。可使用周期與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)不同的參考光柵，或者通過(guò)在稍稍偏移的起始位置執(zhí)行新一次掃描，避免該問(wèn)題的發(fā)生。
在另一實(shí)施例中，由對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)第一部分到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)第二部分的過(guò)渡形成非周期特征，第一部分的周期為Xμm，第二部分的周期為X/nμm，n為整數(shù)。該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)用于根據(jù)測(cè)量光第n衍射級(jí)的強(qiáng)度變化檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。兩部分對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相對(duì)容易制造，特別是在正確選擇參數(shù)時(shí)更是如此。必須注意，所檢測(cè)的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的強(qiáng)度偏移大到足以被可靠檢測(cè)，不過(guò)較低信號(hào)也具有足夠大的振幅?？墒褂?.0μm部分與8.0/7μm部分的組合實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。并且還可以實(shí)現(xiàn)X＝8.0μm與n＝5(光柵周期分別為8.0μm和1.6μm)的組合，以及其他適當(dāng)組合。
在兩部分對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的又一實(shí)施例中，由從對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)第一部分到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)第二部分的過(guò)渡形成非周期特征，第一部分的線與間隔具有第一占空度值，第二部分的線與間隔具有第二占空度值，并且該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)用于根據(jù)測(cè)量光強(qiáng)度變化檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。占空度為對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中線與間隔的寬度比。不同占空度相柵與光學(xué)干涉裝置結(jié)合，將產(chǎn)生不同幅值的檢測(cè)信號(hào)，能檢測(cè)捕獲位置。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供對(duì)基底和構(gòu)圖部件的對(duì)準(zhǔn)，其中基底上更小的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)足以提供對(duì)準(zhǔn)和預(yù)定位。
根據(jù)本發(fā)明在相位信息的控制下進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，包括選擇步驟，其中選擇基底的位置，從而對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與參考結(jié)構(gòu)處于重疊成像關(guān)系。該選擇步驟包括確定干涉裝置輸出的測(cè)量光的強(qiáng)度變化幅值，并且尋找使對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與參考結(jié)構(gòu)處于重疊成像關(guān)系的基底位置。為此，對(duì)于對(duì)準(zhǔn)步驟和預(yù)定位步驟而言，分別對(duì)強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不同處理。優(yōu)選在濾除由于與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的變化不相符的變化之后，確定對(duì)準(zhǔn)期間強(qiáng)度周期變化的相位，確定選擇期間變化的振幅信息。這通過(guò)檢測(cè)器進(jìn)行，可由適當(dāng)編程、對(duì)于也用于相位測(cè)量的相同類型強(qiáng)度信息進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行，不過(guò)也可以使用專用檢測(cè)硬件。隨后，在振幅測(cè)量值最大處或附近的位置進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
雖然優(yōu)選實(shí)施例是將基底上對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)反射的輻射成像在參考結(jié)構(gòu)上，檢測(cè)透過(guò)參考結(jié)構(gòu)的輻射，不過(guò)應(yīng)該理解，所要求的權(quán)利不限于此實(shí)施例。并非使用通過(guò)參考結(jié)構(gòu)的透射光，可以使用參考結(jié)構(gòu)的反射光；并非將輻射從對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)成像在參考結(jié)構(gòu)上，可以將參考結(jié)構(gòu)周圍的輻射成像在基底上的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上。
在一個(gè)實(shí)施例中，用濾波器過(guò)濾作為基底位置函數(shù)的變化幅值，根據(jù)與對(duì)準(zhǔn)圖案周期的空間頻率相應(yīng)的幅值變化選擇濾波器，并在搜索中使用經(jīng)過(guò)濾波的幅值。實(shí)現(xiàn)濾波的一種方法是幅值變化量與基礎(chǔ)匹配圖案的多個(gè)替代版本相關(guān)。還經(jīng)常使用相關(guān)技術(shù)來(lái)確定相位，不過(guò)在這種情形中，一個(gè)替代版本就足夠了。通過(guò)這種相關(guān)技術(shù)，還可以使用用于確定相位的電路類型確定幅值信息。
最好，相柵對(duì)準(zhǔn)技術(shù)用于進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，其中僅使用對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的選定衍射級(jí)確定幅值。
在一個(gè)實(shí)施例中，將測(cè)量光強(qiáng)度變化的相位用于一個(gè)方向的對(duì)準(zhǔn)，一般為彼此相隨的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的周期方向。在這種情形中，可使用光刻裝置中基底和/或參考結(jié)構(gòu)上的另一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)控制與所述方向正交的另一方向的對(duì)準(zhǔn)。不過(guò)，可使用一個(gè)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和/或參考結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維搜索，在根據(jù)相位進(jìn)行控制之前，搜索基底預(yù)先放置的位置。即使相位僅表示一個(gè)方向的位置，由于輸出光的強(qiáng)度變化幅值表示兩個(gè)尺寸上的重疊，這也可能實(shí)現(xiàn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的幅值測(cè)量，確定與周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)周期變化方向正交方向中的一個(gè)方向分量。如果對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的圖像進(jìn)一步沿與該方向并非橫切的周期變化方向延伸，也可以實(shí)現(xiàn)。這可能是由于在相鄰芯片之間晶片上劃線中設(shè)置對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。沿劃線長(zhǎng)度方向大量對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)重復(fù)出現(xiàn)。垂直于該方向，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的幅度窄得多。這導(dǎo)致與沿劃線長(zhǎng)度方向相比，可以更好地限定以沿所述橫向位置為函數(shù)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的位置。通過(guò)例如用于過(guò)濾選定衍射級(jí)的光瞳孔徑形狀，將對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)成像在參考結(jié)構(gòu)上，可以產(chǎn)生相同結(jié)果。從而，在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選僅使用最大值搜索沿垂直于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)周期變化方向的方向的對(duì)準(zhǔn)位置分量。
晶片上相互正交的劃線區(qū)域中，可以存在具有不同周期變化方向的不同對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用不同劃線區(qū)域中第一與第二相互垂直方向中，從具有周期性變化的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)得到的幅值，搜索分別與第一和第二方向垂直的對(duì)準(zhǔn)位置的不同成分。例如，使用水平劃線中的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)搜索對(duì)準(zhǔn)位置的垂直成分，使用垂直劃線中的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)搜索對(duì)準(zhǔn)位置的水平成分。由于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在劃線長(zhǎng)度方向一個(gè)較大范圍上延伸，在搜索過(guò)程中沿該長(zhǎng)度方向的初始位置一般并不重要，保證當(dāng)設(shè)備垂直于該長(zhǎng)度方向掃描時(shí)，可以遇到該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種本文開(kāi)頭段落中定義的裝置制造方法，其中所述對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括可以視作使用對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)作為捕獲位置可檢測(cè)的非周期特征。
從屬方法權(quán)利要求中給出本發(fā)明制造方法的其他有利實(shí)施例。這些實(shí)施例具有與相關(guān)設(shè)備權(quán)利要求有關(guān)的上述優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供一種本文開(kāi)頭段落中定義的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其中該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括非周期特征。在相關(guān)從屬權(quán)利要求中描述了其他有利的實(shí)施例。
在本申請(qǐng)中，本發(fā)明的裝置具體用于制造IC，但是應(yīng)該明確理解這些裝置可能具有其它應(yīng)用。例如，它可用于制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，在說(shuō)明書(shū)中任何術(shù)語(yǔ)“劃線板”，“晶片”或者“電路小片(die)”的使用應(yīng)認(rèn)為分別可以由更普通的術(shù)語(yǔ)“掩模”，“基底”和“靶部”代替。
在本文件中，使用的術(shù)語(yǔ)“輻射”和“光束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外輻射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波長(zhǎng))和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm的波長(zhǎng)范圍)，和粒子束，如離子束或者電子束。


現(xiàn)在將僅通過(guò)例子，參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中相同附圖標(biāo)記表示相同部件，其中-圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光刻裝置；-圖2表示光刻裝置的對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)；-圖3表示根據(jù)本發(fā)明對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例；-圖4表示對(duì)于圖3中對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)兩個(gè)實(shí)施方式，對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的檢測(cè)信號(hào)；
-圖5表示根據(jù)本發(fā)明對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例，以及對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)檢測(cè)到的相位信號(hào)；-圖6表示本發(fā)明對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)第三實(shí)施例的與位置有關(guān)的周期變化和所產(chǎn)生的相位分布；-圖7示意出本發(fā)明光刻裝置對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的第四實(shí)施例；-圖8表示圖7中對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的檢測(cè)信號(hào)；-圖9表示使用圖7的實(shí)施例對(duì)晶片的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程；-圖10表示本發(fā)明對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的第五實(shí)施例；-圖11表示用于對(duì)準(zhǔn)基底和掩模圖案的流程圖；-圖12表示部分基底的頂視圖；-圖13表示檢測(cè)信號(hào)；-圖14表示部分基底的另一頂視圖；以及-圖15表示另一種對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖1示意表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特定實(shí)施例的光刻裝置1。該設(shè)備包括輻射系統(tǒng)Ex，IL，用于提供輻射投射光束PB(例如EUV輻射)，在這種具體例子中，該輻射系統(tǒng)還包括一輻射源LA；第一目標(biāo)臺(tái)(掩模臺(tái))MT，設(shè)有用于保持掩模MA(例如劃線板)的掩模保持器，并與用于將該掩模相對(duì)于物體PL精確定位的第一定位裝置連接；第二目標(biāo)臺(tái)(基底臺(tái))WT，設(shè)有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器，并與用于將基底相對(duì)于物體PL精確定位的第二定位裝置連接；投射系統(tǒng)(“透鏡”)PL，用于將掩模MA的輻射部分成像在基底W的靶部C(例如包括一個(gè)或多個(gè)電路小片(die))上。
如這里指出的，該裝置屬于透射型(例如具有透射掩模)?？墒?，一般來(lái)說(shuō)，它還可以是例如反射型(例如具有反射掩模)。另外，該裝置可以利用其它種類的構(gòu)圖部件，如上述涉及的程控反射鏡陣列型。
輻射源LA(例如激光源)產(chǎn)生輻射光束。該光束直接或橫穿過(guò)如擴(kuò)束器Ex的調(diào)節(jié)裝置后，再照射到照射系統(tǒng)(照射器)IL上。照射器IL包括調(diào)節(jié)裝置AM，用于設(shè)定光束強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。另外，它一般包括各種其它組件，如積分器IN和聚光器CO。按照這種方式，照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有理想的均勻度和強(qiáng)度分布。
應(yīng)該注意，圖1中的輻射源LA可以置于光刻裝置的殼體中(例如當(dāng)輻射源LA是汞燈時(shí)經(jīng)常是這種情況)，但也可以遠(yuǎn)離光刻投射裝置，其產(chǎn)生的輻射光束被(例如通過(guò)合適的定向反射鏡的幫助)引導(dǎo)至該裝置中；當(dāng)光源LA是準(zhǔn)分子激光器時(shí)通常是后面的那種情況。本發(fā)明和權(quán)利要求包含這兩種方案。
光束PB然后與保持在掩模臺(tái)MT上的掩模MA相交。橫向穿過(guò)掩模MA后，光束PB通過(guò)透鏡PL，該透鏡將光束PB聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位裝置(和干涉測(cè)量裝置IF)的輔助下，基底臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，例如在光束PB的光路中定位不同的靶部C。類似的，例如在從掩模庫(kù)中機(jī)械取出掩模MA后或在掃描期間，可以使用第一定位裝置將掩模MA相對(duì)光束PB的光路進(jìn)行精確定位。一般地，用圖1中未明確顯示的長(zhǎng)沖程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)臺(tái)MT、WT的移動(dòng)?？墒?，在晶片分檔器中(與分步掃描裝置相對(duì))，掩模臺(tái)MT可與短沖程致動(dòng)裝置連接，或者固定?？墒褂醚谀?duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1，M2和基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1，P2對(duì)準(zhǔn)掩模MA和基底W。
所示的裝置可以按照二種不同模式使用1.在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT基本保持不動(dòng)，整個(gè)掩模圖像被一次投射(即單“閃”)到靶部C上。然后基底臺(tái)WT沿x和/或y方向移動(dòng)，以使不同的靶部C能夠由光束PB照射。
2.在掃描模式中，基本為相同的情況，但是所給的靶部C沒(méi)有暴露在單“閃”中。取而代之的是，掩模臺(tái)MT沿給定的方向(所謂的“掃描方向，例如y方向”)以速度v移動(dòng)，以使投射光束PB掃描整個(gè)掩模圖像；同時(shí)，基底臺(tái)WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時(shí)移動(dòng)，其中M是透鏡PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相當(dāng)大的靶部C，而沒(méi)有犧牲分辨率。
該設(shè)備中包括對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21(圖1中未示出)，用于精確測(cè)量基底W的位置，保證投影期間適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)基底W。圖2示意表示出對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21，包括具有輻射源20，成像結(jié)構(gòu)24，參考結(jié)構(gòu)26，26a(形成光學(xué)干涉結(jié)構(gòu))，探測(cè)器28，28a以及處理單元29的光學(xué)子系統(tǒng)。雖然將處理單元29表示成一個(gè)元件，不過(guò)應(yīng)該理解處理單元29可以由若干相互連接的處理器組成。輻射源20如激光器用于在基底W上的區(qū)域22上產(chǎn)生光斑。成像結(jié)構(gòu)24包括將區(qū)域22成像到參考結(jié)構(gòu)26上的透鏡結(jié)構(gòu)240，242。參考結(jié)構(gòu)26具有空間周期性透射性。探測(cè)器28用于檢測(cè)透過(guò)參考結(jié)構(gòu)26的光的空間平均強(qiáng)度。檢測(cè)器28的輸出端與處理單元29的輸入端相連，而處理單元29具有一個(gè)與第二定位裝置PW連接的控制輸出端，第二定位裝置PW與基底W相連。
干涉測(cè)量裝置IF具有一個(gè)與處理單元29相連的輸出端。應(yīng)該理解在不影響功能的條件下可以對(duì)對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21進(jìn)行多種變型。例如，可以添加反射鏡，能將對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的元件移動(dòng)到更方便的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21緊鄰?fù)队巴哥R之下，不過(guò)應(yīng)該理解對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21可以更加遠(yuǎn)離投影透鏡。對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中基底不必處于投影光束光路中。實(shí)際上，對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中甚至分離基底臺(tái)上的另一基底可以處于投影光束路徑中。
在操作過(guò)程中，輻射源20發(fā)出的光被區(qū)域22反射，并且成像結(jié)構(gòu)24使用該反射光將區(qū)域22成像在參考結(jié)構(gòu)26上。成像光部分透過(guò)參考結(jié)構(gòu)26，到達(dá)探測(cè)器28上，探測(cè)器28產(chǎn)生表示透射光空間平均強(qiáng)度的電信號(hào)。
處理單元29使用該電信號(hào)產(chǎn)生用于定位裝置PW的控制信號(hào)。這包括多個(gè)階段(可由處理單元29的不同元件(未示出)執(zhí)行)。在預(yù)定位階段，處理單元29將基底W與對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21彼此相對(duì)移動(dòng)，使對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)成像在參考結(jié)構(gòu)26上。在精確定位階段，處理單元29精確測(cè)量基底W和對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21彼此相對(duì)的位置，即確定對(duì)于干涉測(cè)量裝置IF的哪一個(gè)輸出值，基底W與對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21彼此處于特定對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)。隨后，處理單元29使用該測(cè)量結(jié)果控制一個(gè)或多個(gè)相對(duì)基底W與對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21對(duì)準(zhǔn)的位置具有預(yù)定偏離的位置，移動(dòng)基底，用投影光束PB進(jìn)行照射。
為了精確對(duì)準(zhǔn)，基底W包含在區(qū)域22中具有空間周期性反射特性的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)10(參見(jiàn)下面所述的圖3，5，7，9和10)。在精確對(duì)準(zhǔn)期間，將該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)10成像在參考結(jié)構(gòu)26上。透過(guò)參考結(jié)構(gòu)26的空間平均光量周期性地取決于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)10與參考結(jié)構(gòu)26圖像的相對(duì)相位。
優(yōu)選成像結(jié)構(gòu)24僅使選定的衍射級(jí)對(duì)通過(guò)到達(dá)參考結(jié)構(gòu)26。如圖所示，成像結(jié)構(gòu)24用于濾除區(qū)域22的選定衍射級(jí)。為此，成像元件包含透鏡240，242，其間具有衍射級(jí)濾波器244。第一透鏡240將沿各方向衍射的光映射到衍射級(jí)濾波器244上的相應(yīng)位置，僅選定位置透過(guò)光。第二透鏡由透射光形成區(qū)域22的圖像。因此僅使用選定衍射級(jí)對(duì)在參考結(jié)構(gòu)26上成像。原則上也可以不用這種選擇透射而進(jìn)行位置測(cè)量，不過(guò)這樣信噪比較差。
如圖所示，優(yōu)選分別處理區(qū)域22的光衍射級(jí)的若干對(duì)。為此，設(shè)置光楔245，保證將不同衍射級(jí)對(duì)成像在不同參考結(jié)構(gòu)26，26a上，每個(gè)參考結(jié)構(gòu)26，26a具有其自身的探測(cè)器28，28a。雖然僅表示出兩個(gè)參考結(jié)構(gòu)26，26a以及相應(yīng)的探測(cè)器28，28a，分別用于衍射級(jí)對(duì)+-1和+-2，不過(guò)應(yīng)該理解，原則上可以分別處理大量衍射級(jí)，例如七對(duì)衍射級(jí)+-n(n＝1，2，3，4，5，6，7，..)，每個(gè)衍射級(jí)對(duì)具有其自身的參考結(jié)構(gòu)和探測(cè)器。
在上述對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21的一個(gè)實(shí)施例中，成像結(jié)構(gòu)24用于濾除第0級(jí)，有效地將對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)10的周期平分(或倍頻)。從而晶片W上對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)10的16μm周期，實(shí)際上變成參考柵26上的8μm周期。
雖然為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)僅表示出單個(gè)元件240，242，不過(guò)應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)際上成像結(jié)構(gòu)24可以包括透鏡或成像反射鏡的組合。
此外，雖然表示出光首先從基底W反射，然后在檢測(cè)之前透過(guò)參考結(jié)構(gòu)26的結(jié)構(gòu)，不過(guò)應(yīng)當(dāng)理解，可以采用其他結(jié)構(gòu)。例如，可以檢測(cè)反射離開(kāi)參考結(jié)構(gòu)26的光，和/或如果基底W透光則可以使用透過(guò)基底W的光。同樣，在檢測(cè)之前，在輸送到基底W之前，光可以首先輸送到參考結(jié)構(gòu)26(進(jìn)行反射或透射)。并且，當(dāng)然，本發(fā)明不限于圖2中所示的垂直入射。
為了能精確測(cè)量晶片位置(也稱作精確晶片對(duì)準(zhǔn)FIWA)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，晶片W上區(qū)域22中的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)或標(biāo)記10，對(duì)于X-和Y-方向可以包括兩個(gè)不同光柵(參見(jiàn)圖3)。通過(guò)將兩個(gè)不同光柵周期用于每個(gè)標(biāo)記10(例如8.0μm和8.8μm)和相應(yīng)參考結(jié)構(gòu)26，(使用所謂的Nonius原理)可以實(shí)現(xiàn)更精確的定位和更大捕獲范圍。捕獲范圍是在不產(chǎn)生模糊不清的情況下可以進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的范圍。不過(guò)，由于光柵的周期性，在精確定位時(shí)依然存在固有的不確定性。在組合8.0μm與8.8μm光柵的情形中，存在+/-44μm的周期不確定性，在標(biāo)記的初始位置處于+/-44μm范圍以外時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致88μm或更大的誤差。這意味著對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記10的實(shí)際位置可以處于距離檢測(cè)位置n×88μm距離處。
在某些實(shí)施例中，在FIWA之后可以進(jìn)行粗略晶片對(duì)準(zhǔn)(COWA)。并且可以同時(shí)進(jìn)行COWA和FIWA?？梢允褂脝为?dú)標(biāo)記10如已知的8.0μm相柵，或者使用例如通過(guò)上述使用Nonius原理的技術(shù)的8.0μm和8.8μm相柵的已知組合，進(jìn)行FIWA。或者，使用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記10執(zhí)行FIWA(當(dāng)這些包含至少一個(gè)具有正常周期相柵的部分時(shí))。并且，使用相柵作為標(biāo)記10的本發(fā)明方法和用途，可以應(yīng)用于檢驗(yàn)是否已經(jīng)找到使用單個(gè)例如8.0μm光柵標(biāo)記進(jìn)行FIWA的初始位置(置信度檢驗(yàn))。
可使用若干不同類型相柵作為標(biāo)記10執(zhí)行粗略晶片對(duì)準(zhǔn)。所有這些類型依據(jù)的原理，是使用相柵的非周期特征避免僅使用精確晶片對(duì)準(zhǔn)方法時(shí)存在的不確定性。從而，將周期對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)(例如使用8.0μm光柵或8.0μm與8.8μm光柵的組合)的捕獲范圍和/或可靠性增大超過(guò)周期對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)(分別為8.0μm和8.8μm)的周期性以外。
可以通過(guò)若干方法將非周期特征包含到晶片上的相柵標(biāo)記10中。下面將討論本發(fā)明標(biāo)記的多個(gè)實(shí)施例，以及該實(shí)施例所需的可能的特定處理。通常，存在兩類可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的標(biāo)記10，即第一類中使用檢測(cè)信號(hào)的相位確定標(biāo)記位置(或者更優(yōu)選非周期特征位置)，第二類中使用檢測(cè)信號(hào)的幅值確定標(biāo)記位置。
對(duì)于第一類標(biāo)記10，圖3中表示出所謂的相位躍變標(biāo)記。虛線表示參考光柵26(例如周期為8.0μm)，參考光柵26相對(duì)實(shí)線表示的相位躍變標(biāo)記10移動(dòng)。與傳統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(例如間隔8.0μm)相同，這種相位躍變標(biāo)記10包括線條和間隔，不過(guò)在標(biāo)記的一個(gè)或更多位置15處，光柵周期中斷，導(dǎo)致在這些位置處標(biāo)記的相位躍變。還可以定義相位躍變標(biāo)記10包括直線和間隔周期相同的兩個(gè)部分11，12，并且特征區(qū)域15處于兩部分11，12之間，在該空間中沒(méi)有與兩部分11，12相同周期的相柵。在8.0μm相柵中，例如間隔15可以減小到4μm，4/7μm，200nm，或者增大到12μm(如圖3中所示的12μm實(shí)施例)。通過(guò)4μm和12μm間隔，并且參考光柵重疊在兩個(gè)部分11，12上，參考光柵與部分11之間的相差同參考光柵與部分12之間的相差將相差π。
由于周期光柵中存在非周期特征15，當(dāng)使用上述對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21參考光柵26相對(duì)晶片W上的相柵10移動(dòng)時(shí)，發(fā)生相位改變。反射光束的每個(gè)檢測(cè)級(jí)中存在這種相位改變?？梢詫?duì)一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器28，28a接收的信號(hào)進(jìn)行處理，例如通過(guò)在預(yù)定位置窗口中對(duì)測(cè)量和處理信號(hào)相位進(jìn)行最佳擬合，可以得出接收信號(hào)的相位。在掃描方向(例如x-方向)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)相位改變速度最大的位置，為得出的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置。
使用大量不同相位改變(4μm，4/7μm，12μm和200nm)進(jìn)行試驗(yàn)，并且使用不同衍射光柵級(jí)檢測(cè)得到的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記15。發(fā)現(xiàn)使用最低程度測(cè)量4μm相位躍變標(biāo)記產(chǎn)生最佳結(jié)果(最佳的結(jié)果可再現(xiàn)性)。
不過(guò)，還發(fā)現(xiàn)使用相當(dāng)大間隔(4μm)的相位躍變標(biāo)記10，在較大位置窗口上，實(shí)際對(duì)準(zhǔn)位置處的檢測(cè)信號(hào)實(shí)際上是最弱的信號(hào)。這當(dāng)然可能導(dǎo)致不可靠的結(jié)果。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有4μm間隔的相位躍變標(biāo)記10的左部與右部不同相導(dǎo)致較弱信號(hào)。當(dāng)使間隔更小(100nm量級(jí)，例如200nm)時(shí)，這種信號(hào)削弱效果不太明顯甚至消失，并且間隔15依然大到足以能應(yīng)用相位檢測(cè)方法檢測(cè)。在圖4中，說(shuō)明這種效果圖4a表示對(duì)于具有4μm間隔的相位躍變標(biāo)記，以距離對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21的位移量x為函數(shù)的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)S；圖4b表示對(duì)于具有200nm間隔的相位躍變標(biāo)記，以距離對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21的位移量x為函數(shù)的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)S?？梢钥闯觯糜?00nm相位躍變標(biāo)記10的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)S與用于4μm間隔相位躍變標(biāo)記10的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)S相比，在對(duì)準(zhǔn)位置處具有更大信號(hào)強(qiáng)度。
標(biāo)記10的非周期特征也可以表現(xiàn)為線性相位分布標(biāo)記(LPPM)。圖5中表示這種實(shí)施方式。在本實(shí)施例中，相柵10的兩個(gè)部分11，12的周期均(稍稍)不同于參考光柵26。當(dāng)相對(duì)LPPM10移動(dòng)參考光柵26時(shí)，可以檢測(cè)到兩個(gè)線性變化相位分布信號(hào)。
對(duì)于LPPM部分11，12中的一個(gè)(參考光柵周期為8.0μm)，對(duì)準(zhǔn)信號(hào)為S(x)=dc+Acos[2π(8+Δ)x]]]>=dc+Acos[2π8(x-Δ8x)](Δ<<8)]]>可以看出，每偏離預(yù)期位置一微米，對(duì)準(zhǔn)位置改變(Δ/8)微米。為了具有能檢測(cè)唯一位置的非周期特征，將LPPM10的光柵11，12設(shè)計(jì)成，檢測(cè)到的對(duì)準(zhǔn)相位信號(hào)ΔXap表現(xiàn)出具有相反斜率符號(hào)的兩個(gè)斜率(參見(jiàn)圖5底部)。從而可由兩個(gè)斜線的交點(diǎn)得出唯一的對(duì)準(zhǔn)位置。
在本實(shí)施例中，應(yīng)該記住，不同LPPM10周期將導(dǎo)致不同衍射角，而不同衍射角的光必須仍然能透過(guò)衍射級(jí)濾波器244(參見(jiàn)圖2)。級(jí)次位置與標(biāo)記周期的關(guān)系為xord=nordλ·fd0]]>其中f為焦距，d0為標(biāo)記周期。周期改變8nm，將導(dǎo)致相位斜率改變1nm/μm，可以精確測(cè)量這種相位斜率改變。相對(duì)周期改變1‰，將導(dǎo)致衍射級(jí)移動(dòng)～3μm。
可使用一個(gè)相位光柵26和一個(gè)光斑，或者如圖5中所示使用均沿箭頭所示方向移動(dòng)的兩個(gè)參考光柵26和兩個(gè)光斑測(cè)量?jī)蓚€(gè)斜率，同時(shí)確定兩個(gè)斜率信號(hào)。
在第一類相柵10的又一實(shí)施例中，光柵周期的變化具有正弦分布(正弦相位分布標(biāo)記SPPM)。然后用正弦形狀取代所產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)的兩個(gè)斜率，可以很容易檢測(cè)到其最大值。當(dāng)正弦相位分布的周期遠(yuǎn)大于參考光柵的周期時(shí)(例如＞8μm，最好甚至＞88μm)，對(duì)檢測(cè)到的相位信號(hào)分布進(jìn)行正弦擬合，將獲得對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記10的捕獲位置15?？捎膳c位置有關(guān)的周期改變得出這種正弦相位分布Δ(x)=cos(2πLx)-1x⇒]]> 其中還有臨界條件為Δ＜＜8。在這個(gè)公式中，Δ(x)是與位置有關(guān)的周期改變，x為沿(縱向)x-方向的距離，L為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記10長(zhǎng)度。圖6表示SPPM10的正弦相位分布(實(shí)線)以及與相關(guān)所需位置有關(guān)的周期改變?chǔ)?x)(虛線)。
第二類標(biāo)記10使用檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的強(qiáng)度產(chǎn)生標(biāo)記10非周期特征15的捕獲位置。
在第二類標(biāo)記10的第一實(shí)施例中，使用常用標(biāo)記的有限性，如多用途劃線初始標(biāo)記(VSPM)，常規(guī)8.0μm相柵標(biāo)記或8.0μm與8.8μm相柵標(biāo)記的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)標(biāo)記10縱向成α角掃描所示標(biāo)記。角度α可以在0°和90°之間變化，其中α＝0°和α＝90°是特殊情況。在圖7中，表示出用光斑進(jìn)行掃描的示例結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的包括兩個(gè)分離相柵31，32的相柵標(biāo)記10。在此情形中，用光斑30以相同掃描角度α(不過(guò)符號(hào)相反)掃描所示兩個(gè)相柵31，32(例如8.0μm和8.8μm相柵)。在圖7中，還表示出坐標(biāo)軸，表明相柵31和32的較長(zhǎng)尺寸處于x-方向，較小尺寸處于y-軸方向。
圖8的曲線表示對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21進(jìn)行一次掃描(例如圖7中左側(cè)部分，檢測(cè)8.0μm光柵31)檢測(cè)到的以y-位置為函數(shù)的強(qiáng)度信號(hào)。在圖8中，還用虛線表示出檢測(cè)信號(hào)的包絡(luò)線，能用于確定捕獲位置。不過(guò)，此情形中檢測(cè)到的捕獲位置為垂直于相柵31縱向(x-方向)的方向(y-方向)中的捕獲位置。當(dāng)使用圖7中所示兩個(gè)相柵31，32時(shí)，將獲得更可靠的結(jié)果。
也可以僅使用單個(gè)光柵31執(zhí)行參照?qǐng)D7中所示實(shí)施例討論的對(duì)角線掃描方法。
從沿x-方向延伸的相柵31，32得到的強(qiáng)度信號(hào)包絡(luò)線提供y-方向相位標(biāo)記10的捕獲位置。同樣，沿y-方向延伸的相位標(biāo)記10的捕獲位置提供x-方向捕獲位置。當(dāng)晶片上沿x-方向和y-方向同時(shí)以已知結(jié)構(gòu)存在相位標(biāo)記10時(shí)(即具有已知的相互偏移35，36，參見(jiàn)圖9中所示兩個(gè)相柵31，32沿x-方向延伸，兩個(gè)相柵33，34沿y-方向延伸的例子)，可使用所獲得的x-和y-方向捕獲位置作為正常粗略對(duì)準(zhǔn)處理的預(yù)期位置(例如如上所述使用8.0μm和8.8μm相柵的組合)。有時(shí)，必須進(jìn)行粗略對(duì)準(zhǔn)，因?yàn)楦鶕?jù)所使用的相柵標(biāo)記10的寬度，對(duì)角線掃描過(guò)程(包絡(luò)信號(hào))的精度為例如30μm，足以確定88μm周期信號(hào)中的正確峰值(如由上述8.0/8.8μm相柵組合得出)，不過(guò)不足以精確確定8.0μm周期信號(hào)中的正確峰值。
這種對(duì)角線掃描方法防止產(chǎn)生周期性誤差，因?yàn)橄鄸?1...34掃描期間，檢測(cè)信號(hào)中僅存在一個(gè)明顯的包絡(luò)形狀。當(dāng)使用對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21根本沒(méi)有接收到信號(hào)(或者信號(hào)低于預(yù)定閾值)時(shí)，表明錯(cuò)過(guò)了相柵標(biāo)記10。從而，應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大或移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21的搜索窗口(例如移動(dòng)等于相柵31...34(已知)長(zhǎng)度)。對(duì)角線掃描方法特別適合于檢驗(yàn)使用具有潛在周期誤差的檢測(cè)方法得到的晶片對(duì)準(zhǔn)位置是否正確(置信度檢驗(yàn))。
對(duì)于α＝0°，標(biāo)記10的非周期特征15處于相柵31...34縱向方向相柵31...34的開(kāi)始和結(jié)束處?？捎蓹z測(cè)到的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)的包絡(luò)線得出捕獲位置(相柵31...34的第一邊緣或第二邊緣，或其組合)，其長(zhǎng)度一般應(yīng)當(dāng)?shù)扔谙鄸?1...34的長(zhǎng)度。。
對(duì)于α＝90°，相柵的非周期特征處于橫向方向(即垂直于縱向)相柵31...34的開(kāi)始和結(jié)束處。在此情形中，可使用x-方向相柵31，32確定一個(gè)方向(例如y-方向)的捕獲位置。在此情形中，當(dāng)參考光柵26與相柵標(biāo)記10正好對(duì)準(zhǔn)，從而它們嚴(yán)格不同相時(shí)，使用對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21有可能根本不能檢測(cè)到信號(hào)。當(dāng)角度非常接近90°并且線寬度小于間隔時(shí)也可能發(fā)生這種情形。不過(guò)，用相柵標(biāo)記10縱向改變非常小的新一次掃描，將產(chǎn)生足以確定y-方向捕獲位置的信號(hào)。與角度0°≤α＜90°的對(duì)角線掃描相比，這種特殊的對(duì)角線掃描情形具有其他缺點(diǎn)。針對(duì)α＝90°的情形，對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)僅檢測(cè)包絡(luò)信號(hào)，不檢測(cè)還存在相柵31...34周期特征的對(duì)準(zhǔn)信號(hào)(使該信號(hào)也能用于進(jìn)一步(精確)晶片對(duì)準(zhǔn))。
對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的對(duì)角線掃描方法具有若干其他優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于0°＜α＜90°的情形尤為突出。與傳統(tǒng)掃描相比，這種掃描不必使用更多時(shí)間，因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)進(jìn)行采集信號(hào)的獲取和對(duì)準(zhǔn)。并且，無(wú)需將其他硬件加入對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21中，因?yàn)橐呀?jīng)存在照射光束(光斑30)和相關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置，以及探測(cè)器28和相關(guān)處理元件29。由于對(duì)角線掃描使用晶片W上用于精確晶片對(duì)準(zhǔn)的相同標(biāo)記10，晶片W上劃線中無(wú)需更多空間。對(duì)角線掃描方法的可靠性與現(xiàn)有的精確晶片對(duì)準(zhǔn)方法相同在使用相柵標(biāo)記10的垂直(x-方向)掃描能檢測(cè)相柵標(biāo)記10時(shí)，使用對(duì)角線掃描方法也將能檢測(cè)該相柵標(biāo)記10。在本系統(tǒng)中，折衷選擇照射光束的尺寸為了獲得最佳性能，它應(yīng)當(dāng)非常小，防止與晶片W上的其他特征串?dāng)_。不過(guò)，非常小的照射光束將整體上增大相柵標(biāo)記10的遺漏率。然而使用對(duì)角線掃描，將大大增加相柵標(biāo)記10(長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度)的實(shí)際命中率，允許實(shí)際使用小照明光束。
在本發(fā)明第二類相柵標(biāo)記的又一實(shí)施例中(強(qiáng)度檢測(cè))，該標(biāo)記包括周期通常為Xμm(例如X＝8.0μm)的第一部分，和周期為X/n的相鄰的第二部分，n為整數(shù)(例如n＝7)。圖10中示意出該實(shí)施例，其中標(biāo)記10包括周期為8μm的第一部分11和周期為8/7μm的第二部分12，當(dāng)檢測(cè)該標(biāo)記10的第n級(jí)衍射時(shí)，在整個(gè)標(biāo)記10上將檢測(cè)到具有相同周期的信號(hào)，不過(guò)在從X到X/n周期改變之處，可以檢測(cè)到顯著的強(qiáng)度變化。使之能檢測(cè)標(biāo)記10的捕獲位置15。為了可靠并且無(wú)有效誤差地檢測(cè)捕獲位置15，對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21發(fā)出的信號(hào)改變應(yīng)當(dāng)盡可能顯著，不過(guò)必須為可從標(biāo)記10兩個(gè)部分11，12檢測(cè)的信號(hào)。實(shí)際上，這意味著例如8μm與8/7μm(或8/5μm)相柵的組合將形成用于粗略晶片對(duì)準(zhǔn)的可用標(biāo)記10。
在另一種變型中，并非改變標(biāo)記10上的周期，而是改變相柵10中一個(gè)或多個(gè)位置處間隔和線條的占空度。占空度是對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中線條與間隔的寬度比。在正常情況下，相柵10具有相同大小的線條和間隔(占空度50％)。當(dāng)改變線條與空間的占空度時(shí)，可以在對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)21發(fā)出的信號(hào)幅值中觀察到這種占空度改變，并且表示出本實(shí)施例標(biāo)記10的捕獲位置15。
圖11表示處理單元29的操作流程圖。該流程圖包括預(yù)定位階段301，對(duì)準(zhǔn)測(cè)量階段302和投影期間定位階段303。預(yù)定位階段包括若干步驟。通過(guò)在處理單元29的指令存儲(chǔ)器(未示出)中提供由處理單元29中的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)(未示出)執(zhí)行的適當(dāng)指令程序，可以執(zhí)行流程圖的各步驟。
預(yù)定位階段301包括第一，第二和第三步304，305，316。在預(yù)定位階段的第一步驟304中，處理單元29測(cè)量基底W一系列位置處探測(cè)器28(或者探測(cè)器28a和其他探測(cè)器)產(chǎn)生的信號(hào)。為此，第一步驟304包括相對(duì)測(cè)量子系統(tǒng)將基底或晶片W移動(dòng)到一系列位置的第一子步驟311，和在這些位置處測(cè)量探測(cè)器28發(fā)出的強(qiáng)度信號(hào)的第二子步驟312。這些位置的范圍顯著大于參考結(jié)構(gòu)26(以及光束30)的尺寸。第三子步驟313保證對(duì)于不同位置重復(fù)第一與第二子步驟。
圖12表示具有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40的部分基底W的頂視圖。表示出掃描路徑42。路徑42不是基底W的一部分，而表示子步驟311期間，輻射源20在成像在參考結(jié)構(gòu)26上的基底W上形成光斑的連續(xù)位置44。在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備沿迂回直線路徑掃描。通過(guò)最小位移形成二維搜索區(qū)域。窗口46表示一次成像在參考結(jié)構(gòu)26上的基底W上點(diǎn)域的大小。正如可以看出，僅對(duì)于掃描路徑42上與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40相交的直線(路徑42)所示的有限數(shù)量位置，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40的圖像與參考結(jié)構(gòu)26重合。
在預(yù)定位階段301的第二步305中，處理單元29對(duì)于沿掃描路徑42的大量位置，計(jì)算振幅信息。為此，第二步驟305包括計(jì)算強(qiáng)度幅值信息的第一子步驟314。第二子步驟315保證對(duì)于多個(gè)位置重復(fù)第一子步驟。雖然為了清楚起見(jiàn)，單獨(dú)表示出第一步304和第二步305，不過(guò)應(yīng)該理解可以將兩步結(jié)合在一起，在測(cè)量時(shí)計(jì)算幅值信息。這可以省去幅值計(jì)算所需的用于保存測(cè)量結(jié)果的存儲(chǔ)器。
圖13表示以沿基底W水平掃描路徑42部分的位置(單位為微米)為函數(shù)，探測(cè)器28的輸出信號(hào)，為連續(xù)曲線(不過(guò)，實(shí)際上可以僅在某些取樣位置處測(cè)量輸出)。在對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40的圖像與參考結(jié)構(gòu)26重疊的位置(大約500微米)，輸出信號(hào)以位置為函數(shù)周期性改變。在其他位置，由于基底W中存在非對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，如半導(dǎo)體制造過(guò)程中的電路結(jié)構(gòu)，或多或少會(huì)產(chǎn)生更小隨機(jī)變化幅值。在僅使用選定衍射級(jí)對(duì)時(shí)，所述或多或少的隨機(jī)改變包括正弦波幅值和相位變化，其周期等于限定衍射級(jí)的周期。
在第二步305的第一子步驟314中，對(duì)于沿掃描路徑42的若干位置(通過(guò)干涉測(cè)量裝置IF測(cè)得在基底W上的坐標(biāo)為x，y)，處理單元29計(jì)算輸出信號(hào)的變化幅值信息。幅值信息的計(jì)算包括確定輸出信號(hào)變化幅值的測(cè)量值。對(duì)于在沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)時(shí)不產(chǎn)生較大輸出信號(hào)的基底W而言，能例如通過(guò)求出最小與最大值之差(不同位置處)，或者通過(guò)測(cè)量與平均輸出信號(hào)值的最大偏差檢測(cè)幅值。對(duì)于其他基底W，優(yōu)選進(jìn)行一定量空間濾波，抑制不具有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)所期望空間頻率的輸出信號(hào)改變的幅值。其可以通過(guò)在幅值測(cè)量之前對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行帶通濾波而實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)對(duì)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40產(chǎn)生的預(yù)期輸出信號(hào)選擇敏感的相關(guān)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
作為第二步305第一子步驟3 13中計(jì)算的一個(gè)例子，處理單元29根據(jù)下式計(jì)算幅值信息A2(x，y)＝(∑cos(k(x-x′))s(x′，y′))2+(∑sin(k(x-x′))s(x′，y′))2在坐標(biāo)為x’，y’的位置上求和，包括至少一組具有不同x’坐標(biāo)值的位置，其中彼此之間的間隔小于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的寬度。在所述例子中，A2(x，y)為坐標(biāo)為x，y的位置的幅值信息A2，由基底處于坐標(biāo)x’，y’位置時(shí)探測(cè)器28的輸出值s(x’，y’)決定。參數(shù)k等于2p/p，其中p為參考結(jié)構(gòu)26，26a上對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40的圖像周期。坐標(biāo)x’，y’的范圍擴(kuò)展到圍繞計(jì)算幅值信息的坐標(biāo)x，y的位置擴(kuò)展的窗口?？勺杂蛇x擇窗口大小。較大范圍可保證更大頻率選擇性，使對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的誤檢率減小，不過(guò)降低了位置精度，反之亦然。最好，將對(duì)求和有價(jià)值的x’，y’值的范圍取為與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40基本上具有相同大小。
在預(yù)定位階段301的第四步316中，處理單元29使用計(jì)算出的幅值信息選擇以a和y為函數(shù)的計(jì)算幅值信息最大的位置(x0，y0)。
盡管通過(guò)例子給出了A2的公式，不過(guò)應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明的條件下，可以使用其他類型公式。例如，可以計(jì)算出A2對(duì)x的導(dǎo)數(shù)以確定最大值，或者可以用求和中包含的權(quán)重函數(shù)W(x-x’，x-y’)相乘，隨著x’和/或y’偏離x，y，W減小。
原則上，根據(jù)探測(cè)器28對(duì)一對(duì)衍射級(jí)的測(cè)量，可以找出最大值?；蛘?，可以使用對(duì)不同對(duì)衍射級(jí)同樣取定的幅值，或者計(jì)算合成幅值函數(shù)，或者在使用最大值位置之前證實(shí)是否對(duì)于所有衍射級(jí)對(duì)出現(xiàn)一最大值。
對(duì)準(zhǔn)測(cè)量階段302與預(yù)定位階段301類似，不過(guò)并非確定相位幅值。此外，在對(duì)準(zhǔn)測(cè)量階段302中，優(yōu)選僅在對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)處于其成像在參考結(jié)構(gòu)26上的位置處進(jìn)行測(cè)量。
在對(duì)準(zhǔn)測(cè)量階段302，處理單元29執(zhí)行與預(yù)定位階段301的第一和第二子步驟311，312類似的第一子步驟321，包括移動(dòng)到若干位置，并對(duì)于基底W的不同位置測(cè)量探測(cè)器28輸出信號(hào)。第二子步驟322保證對(duì)于大量相對(duì)對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的不同位置重復(fù)上述步驟根據(jù)第四步316中產(chǎn)生的位置(x0，y0)選擇這些不同位置的坐標(biāo)(x”，y0)，坐標(biāo)(x”，y0)中x”在圍繞x0的一定范圍上改變。在第三子步驟323中，處理單元29根據(jù)這些測(cè)量，使用下述公式計(jì)算相位值ftg(f)＝a/b其中a＝∑sin(k(x″-x0))s(x″，y″)b＝∑cos(k(x″-x0))s(x″，y″)在具有不同x”的位置范圍上求和，該范圍最好延伸到等于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40尺寸的范圍，不同x”值間隔最好小于參考結(jié)構(gòu)26的周期。y”值的選擇對(duì)于計(jì)算沒(méi)有明顯影響，只要它們處于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)尺寸之內(nèi)，求和中優(yōu)選使用一定范圍的y”值。所計(jì)算出的相位值正比于基底W上的x0與參考位置xr之間的位移除以周期p，從而對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)W成像到參考結(jié)構(gòu)26上f＝2p(x0-xr)/p因此，相位值給出對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40關(guān)于對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)的精確位置信息。在流程圖中投影期間定位階段303，處理單元29使用該信息，將基底W設(shè)置在相對(duì)構(gòu)圖部件的一系列所需位置處。
最好，對(duì)若干衍射級(jí)對(duì)進(jìn)行相位確定，并且使用所計(jì)算出相位的組合確定對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的位置。
應(yīng)該理解，可以使用不同種類的xr確定方法。例如，可使用求和中的權(quán)重函數(shù)W(x”-x0，y”-y0)，或者用某種遞歸過(guò)程對(duì)準(zhǔn)x0直至“b”變成零，其中xr與被對(duì)準(zhǔn)的x0相同。
應(yīng)該注意，相位f和幅值A(chǔ)2公式使用同類元素對(duì)余弦函數(shù)和正弦函數(shù)求和。不過(guò)這些公式產(chǎn)生兩種不同信息。無(wú)論進(jìn)行求和的位置(x”，y”)的范圍有多寬，相位值f均以位置x0為函數(shù)以相同方式大體呈線性變化。幅值信息A2的強(qiáng)度相反隨該范圍的增大而增大，同時(shí)位置依賴性減小。這使得一旦已知對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)所處的位置，則幅值信息適合于在不包含對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)搜索，并且相位信息適合于精確定位。使用相同元素，可以更有效地使用處理單元29進(jìn)行兩種計(jì)算。
由相位值f確定出的參考位置xr具有不確定性，因?yàn)榭梢源_定相差周期p整數(shù)倍的任何xr值。在某些條件下，預(yù)定位精度足以識(shí)別單個(gè)xr數(shù)值作為正確值，不過(guò)通常情況并非如此。從而優(yōu)選在基底W上相對(duì)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40預(yù)定相對(duì)位置處設(shè)置一個(gè)或多個(gè)附加的空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。這種附加對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的周期與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40的周期不同。同樣，對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)最好具有附加的參考結(jié)構(gòu)，探測(cè)器等，以便確定基底相對(duì)對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)位移導(dǎo)致的強(qiáng)度改變相位。通過(guò)這種方法確定的相位值，可將不確定xr數(shù)值之間的距離增大到預(yù)定位精度能選擇正確xr值的大小。或者，可以使用同一參考結(jié)構(gòu)測(cè)量附加對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。能根據(jù)附加對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和第一對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的形狀和相對(duì)位置的模型和先驗(yàn)信息，預(yù)測(cè)不同對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)位置差異。
原則上，相位f僅提供對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40光學(xué)性質(zhì)周期性改變的方向中對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的位置信息。從而，在對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40周期橫向(最好垂直)的方向，一個(gè)或多個(gè)其他對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，參考結(jié)構(gòu)等最好具有周期性空間變化。所述一個(gè)或多個(gè)其他對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)最好相對(duì)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40設(shè)置在預(yù)定位置處。在對(duì)準(zhǔn)階段302過(guò)程中，使用所述一個(gè)或多個(gè)其他對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)獲得用于將基底W精確設(shè)置在與垂直于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)40周期的方向橫向方向中的附加相位值。
處理單元29最好使用第三步316中選擇出的位置(x0，y0)控制基底W的位置，使用通過(guò)利用對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)、附加對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和其他對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)其中至少一個(gè)得出的幅值信息，確定該處的附加對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相位值，以及一個(gè)或多個(gè)其他對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的相位值。使用一個(gè)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)處理，簡(jiǎn)化處理，并且在垂直于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)周期的方向和與之橫切的方向常常足夠精確。不過(guò)當(dāng)需要增大預(yù)定位精度時(shí)，可以使用不同對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的組合振幅值，例如考慮這些結(jié)構(gòu)在基底W上的預(yù)定偏移，通過(guò)將不同對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)獲得的幅值信息求和。
圖14表示基底W的另一頂視圖。作為例子，基底W為半導(dǎo)體基底，其上預(yù)留有用于不同集成電路芯片的區(qū)域。在用于集成電路芯片的區(qū)域之間形成劃線78，當(dāng)基底W被機(jī)械分割成不同集成電路芯片時(shí)進(jìn)行劃線。劃線78中存在周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72。為了清楚起見(jiàn)，僅表示出兩個(gè)周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72，不過(guò)應(yīng)該理解，一般存在更多對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。沿劃線78延伸的方向，即集成電路芯片各行之間水平劃線的水平方向和集成電路芯片各列之間的垂直劃線的垂直方向，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72的光學(xué)性質(zhì)周期性改變。
在本實(shí)施例中，周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72垂直于其所處劃線方向的幅度相對(duì)小于其沿劃線方向的幅度。掃描路徑74，76垂直于周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72的光學(xué)性質(zhì)周期改變的方向。
在本發(fā)明的一個(gè)方法實(shí)施例中，對(duì)于特定對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，確定以垂直于周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72光學(xué)性質(zhì)周期性改變的方向(非掃描方向)的掃描路徑74，76的位置為函數(shù)的測(cè)量光強(qiáng)度周期變化的幅值。為了確定變化幅值，最好在周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72的光學(xué)性質(zhì)周期改變方向(掃描方向)的若干不同位置處測(cè)量對(duì)于沿掃描路徑74，76各位置的測(cè)量光強(qiáng)度。確定標(biāo)記與參考結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為最佳重疊的幅值在與掃描路徑方向正交方向的位置。一般，該位置是產(chǎn)生最大幅值的位置，不過(guò)在最大值為梯形形狀的情形中，可以使用以位置為函數(shù)的具有相同最大幅值區(qū)域內(nèi)的任何位置。這對(duì)于兩條相互垂直劃線中的周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72都成立。
使用結(jié)果控制各位置分量，將測(cè)量該位置的相位實(shí)現(xiàn)精確對(duì)準(zhǔn)。也就是說(shuō)，使用與水平方向光學(xué)性質(zhì)周期性改變的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70垂直的掃描路徑74方向的最大值位置，確定用于精確對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)72的垂直位置分量，并且使用與垂直方向光學(xué)性質(zhì)周期性改變的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)72垂直的掃描路徑76方向的最大值位置，確定用于精確對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)72的水平位置分量。
當(dāng)確定對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72相對(duì)較窄的掃描方向的最大值時(shí)，可確定精確位置。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的圖像較窄時(shí)，通過(guò)這種方法得到精確位置(較窄圖像可能是由于窄對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)造成的，不過(guò)也可以由于成像，例如對(duì)通過(guò)與周期改變方向垂直方向的寬帶衍射級(jí)濾波的形式)。此外，當(dāng)垂直于掃描路徑對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)通常擴(kuò)展到相對(duì)較大范圍時(shí)，預(yù)定位通常足夠精確，從而該設(shè)備僅需要對(duì)一個(gè)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)應(yīng)用一條橫向掃描。
僅對(duì)于較小對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)而言，需要使用幾個(gè)平行掃描路徑，確定出產(chǎn)生最大極值的掃描路徑，并使用其來(lái)確定位置。
最好，為了確定沿掃描路徑74，76方向某一位置的幅值，在周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)70，72光學(xué)性質(zhì)周期改變的方向中多個(gè)不同位置處測(cè)量掃描路徑70，72方向各位置的多個(gè)測(cè)量強(qiáng)度。例如，可以使用周期改變方向的幅度比橫向幅度小得多的折線掃描路徑，或者使用橫向中多個(gè)位置處沿周期改變方向的一些列短促掃描。
不過(guò)，也可以對(duì)于掃描路徑74，76方向的每個(gè)位置，僅使用一次強(qiáng)度測(cè)量，在這種情形中，延伸方向垂直于周期改變方向，或者與周期改變方向成非零角度。因此，在掃描路徑74，76方向每個(gè)位置處，得到相同相位的強(qiáng)度測(cè)量。結(jié)果，這些測(cè)量中的相對(duì)最大值依然具有最大幅值的特征。不過(guò)，該方法的風(fēng)險(xiǎn)在于使用不適宜相位。從而，最好對(duì)于間隔四分之一周期(加上任何數(shù)量的整個(gè)周期)的至少兩條平行掃描路徑確定最大值。不過(guò)，可以使用不等于半周期整數(shù)倍的任何其他距離。如上所述，在多個(gè)不同階段和步驟中進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)該理解，分解成階段和步驟僅便于說(shuō)明對(duì)準(zhǔn)過(guò)程。實(shí)際上，各階段和步驟不必明顯不同。例如，根據(jù)基底和用于確定最大幅值位置的對(duì)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的一系列相對(duì)位置處得出的測(cè)量結(jié)果之前、之后或者同時(shí)(或者實(shí)際上為一部分)所保存的已經(jīng)獲得的強(qiáng)度測(cè)量值，確定相位。在此情形中，最大幅值位置的確定僅用于選擇應(yīng)該使用所保存強(qiáng)度測(cè)量的哪一個(gè)?；蛘撸墒褂米畲蠓滴恢每刂葡逻x擇出的位置處進(jìn)行的單獨(dú)強(qiáng)度測(cè)量，確定相位。這就使測(cè)量所需的存儲(chǔ)空間更小，不過(guò)增加了對(duì)準(zhǔn)所需的時(shí)間，因?yàn)楸仨殞⒒譝移動(dòng)到選定位置。
此外，雖然優(yōu)選實(shí)施例使用適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)組來(lái)確定相位和幅值，并尋找基底與對(duì)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生最大幅值的相對(duì)位置，不過(guò)應(yīng)當(dāng)理解，可使用專用(不可編程或部分可編程)元件執(zhí)行這些操作中的任何一個(gè)或其組合。例如，可使用數(shù)字信號(hào)處理線路執(zhí)行濾波操作，濾出預(yù)期頻率的強(qiáng)度變化，并計(jì)算相位和幅值。作為另一個(gè)例子，可以使用專用的硬件幅值檢測(cè)電路，如可以將用于AM射頻解調(diào)的電路與探測(cè)器28相連。
圖15表示另一種對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。此處，省略了參考結(jié)構(gòu)26。除了增加將相反符號(hào)n，-n衍射級(jí)的衍射光組合的旋轉(zhuǎn)元件60以外，將相反級(jí)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的圖像彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)180度，例如將一個(gè)旋轉(zhuǎn)90度，將另一個(gè)旋轉(zhuǎn)-90度。歐洲專利申請(qǐng)No.Ep 1148390中描述了這種結(jié)構(gòu)。探測(cè)器28測(cè)量組合光強(qiáng)度。在這種情形中，探測(cè)器28前面不需要參考結(jié)構(gòu)?？梢园凑?qǐng)D2中所述的方法使用探測(cè)器28的輸出。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，不過(guò)應(yīng)該理解，可以通過(guò)所述方式以外的其他方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。此描述無(wú)意于限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種光刻裝置，包括-用于支撐構(gòu)圖部件(MA)的支撐結(jié)構(gòu)(MT)，該構(gòu)圖部件用于按照所需圖案將投影光束圖案化；-用于支撐其上具有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的基底(W)的基底臺(tái)(WT)，該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)具有空間周期性光學(xué)性質(zhì)；以及-用于相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)對(duì)準(zhǔn)基底臺(tái)(WT)上的基底(W)的對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)，該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)包括-光學(xué)裝置(20，24，26)，對(duì)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)反射或透射的光進(jìn)行光學(xué)處理，產(chǎn)生強(qiáng)度隨空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的相對(duì)位置和相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)定義的參考位置而變化的測(cè)量光；-與光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)相連、用于測(cè)量測(cè)量光強(qiáng)度和/或相位信息的探測(cè)器，-致動(dòng)器(PW)，用于根據(jù)測(cè)量光的強(qiáng)度和/或相位信息控制基底臺(tái)(WT)和構(gòu)圖部件(MA)的相對(duì)位置，其特征在于該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)還設(shè)計(jì)成使用對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上具有的非周期特征(15)，其中該特征可檢測(cè)為一捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其中該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)用于根據(jù)檢測(cè)出的測(cè)量光相位信息中的相移，檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置，非周期特征(15)導(dǎo)致相移。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻裝置，其中周期特征(15)包括對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)線條或間隔其中之一的寬度變化，在對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的兩部分(11，12)之間產(chǎn)生相移，并且對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)用于根據(jù)檢測(cè)到的測(cè)量光相位信息檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻裝置，其中該光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)包括一參考光柵(26)，所述非周期特征(15)包括從對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)分別具有第一周期的第一部分(11)到具有第二周期的第二部分(12)的轉(zhuǎn)變，其中第一和第二周期分別低于和高于參考光柵的周期，并且對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)用于根據(jù)所得到的測(cè)量光斜率相位信息檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻裝置，其中該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)包括與位置有關(guān)的周期變化，滿足下式Δ(x)=cos(2πLx)-1x]]>其中Δ(x)為與位置有關(guān)的周期變化，x為沿對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)方向的位置，L為對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的長(zhǎng)度，在該長(zhǎng)度上相位應(yīng)該改變，并且對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)用于根據(jù)獲得的測(cè)量光正弦形相位信息檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其中該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)用于根據(jù)測(cè)量光強(qiáng)度的空間依賴性檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置，非周期特征(15)造成空間依賴性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻裝置，其中非周期特征(15)包括對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的有限尺寸，并且對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)用于根據(jù)測(cè)量光強(qiáng)度的包絡(luò)線檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光刻裝置，其中該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)在第一方向具有第一尺寸，在第二方向具有第二尺寸，其中第二方向大體垂直于第一方向，其中非周期特征(15)為對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的第一和/或第二尺寸，并且對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)用于根據(jù)測(cè)量光強(qiáng)度的包絡(luò)線檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻裝置，其中通過(guò)從對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第一部分(11)到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第二部分(12)的轉(zhuǎn)變，形成非周期特征(15)，第一部分(11)的周期為Xμm，第二部分(12)的周期為X/nμm，n為整數(shù)，并且對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)用于根據(jù)測(cè)量光第n衍射級(jí)的強(qiáng)度變化檢測(cè)條位置或檢驗(yàn)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻裝置，其中通過(guò)從對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第一部分(11)到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第二部分(12)的轉(zhuǎn)變形成非周期特征(15)，第一部分(11)具有線與間隔的第一占空度值，第二部分(12)具有線與間隔的第二占空度值，并且對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)用于根據(jù)測(cè)量光強(qiáng)度變化檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其中該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)還包括-與探測(cè)器(28)相連用于根據(jù)強(qiáng)度信息確定相位的相位確定裝置；-幅值檢測(cè)器，用于確定以基底臺(tái)和構(gòu)圖部件相對(duì)位置為函數(shù)的測(cè)量光強(qiáng)度周期變化的信息，在延伸到大于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)尺寸的相對(duì)位置范圍上獲得不同幅值信息；-搜索裝置，用于在所述范圍內(nèi)搜索所述幅值最大的對(duì)準(zhǔn)位置，該相位確定裝置用于根據(jù)取決于對(duì)準(zhǔn)位置選擇出的選定相對(duì)位置處測(cè)得的強(qiáng)度信息測(cè)量值，確定相位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光刻裝置，其中幅值探測(cè)器包括用于根據(jù)確定出的以位置為函數(shù)的強(qiáng)度信息，形成濾波信號(hào)的頻率選擇濾波器，與選通位置有關(guān)的強(qiáng)度信息變化的空間頻率等于對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，該探測(cè)器由濾波信號(hào)確定幅值信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的光刻裝置，其中該致動(dòng)器用于使用相位控制相對(duì)位置的一個(gè)方向，該方向相當(dāng)于空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)周期性改變的方向，其中使幅值最大的所述相位位置范圍沿基底上兩個(gè)方向分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求11到13其中任何一個(gè)所述的光刻裝置，其中該致動(dòng)器用于使用相位控制相對(duì)位置的一個(gè)方向，所述一個(gè)方向與空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)周期改變的方向相同，使幅值最大的相對(duì)位置范圍分布在與所述方向垂直的另一方向。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光刻裝置，其中該致動(dòng)器用于使用相位控制相對(duì)位置的第一方向，該致動(dòng)器用于使用通過(guò)光學(xué)性質(zhì)在第二方向空間周期性改變的另一空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)得到的相柵對(duì)準(zhǔn)測(cè)量確定的另一相位，控制相對(duì)位置的第二方向，幅值探測(cè)器用于根據(jù)空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和另一空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，確定以分別垂直于第一和第二方向的方向中基底臺(tái)與構(gòu)圖部件的相對(duì)位置為函數(shù)的測(cè)量光強(qiáng)度周期變化的幅值信息，所述搜索包括搜索使對(duì)于分別垂直于第一和第二方向的方向中空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和另一空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)確定為幅值最大的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求11到15其中任何一個(gè)所述的光刻裝置，其中該光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)用于有選擇地測(cè)量被對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)沿與一對(duì)相反非零衍射級(jí)相應(yīng)的方向衍射的測(cè)量光的強(qiáng)度信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求11到16其中任何一個(gè)所述的光刻裝置，其中該光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)包括-具有空間周期性改變的反射和/或透射特性的參考結(jié)構(gòu)；-在基底與參考結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生成像關(guān)系的成像元件，當(dāng)成像在參考結(jié)構(gòu)上時(shí)，該參考結(jié)構(gòu)的周期與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的周期相同，探測(cè)器測(cè)量反射和/或透射參考結(jié)構(gòu)與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的測(cè)量光的強(qiáng)度信息。
18.一種裝置制造方法，包括步驟-提供至少部分復(fù)蓋有光敏材料層的基底(W)，該基底(W)包括光學(xué)性質(zhì)空間改變的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)；-使用構(gòu)圖部件(MA)，使輻射的投影光束的橫截面中具有一定圖案；-相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)對(duì)準(zhǔn)基底(W)，所述對(duì)準(zhǔn)包括-將基底(W)放置在光學(xué)裝置(20，24，26)中，對(duì)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)反射或透射的光進(jìn)行光學(xué)處理，產(chǎn)生強(qiáng)度隨空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的相對(duì)位置和相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)定義的參考位置而變化的測(cè)量光；-測(cè)量所述測(cè)量光的強(qiáng)度和/或相位信息；-根據(jù)強(qiáng)度和/或相位信息控制基底(W)與構(gòu)圖部件(MA)的相對(duì)位置；以及-將帶圖案的輻射光束投影到光敏材料層的靶部上，其特征在于使用包括可檢測(cè)為捕獲位置或檢驗(yàn)位置的非周期特征的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)，相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)對(duì)準(zhǔn)基底(W)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置制造方法，其中該非周期特征(15)包括所檢測(cè)到的測(cè)量光相位信息的相移。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置制造方法，其中通過(guò)改變對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的線條或間隔其中之一的寬度在對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)兩部分(11，12)之間產(chǎn)生的相移，形成所述非周期特征(15)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置制造方法，其中該光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)包括一參考光柵(26)，非周期特征(15)包括從對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)分別具有第一周期和第二周期的第一部分(11)到第二部分(12)的轉(zhuǎn)變，其中第一和第二周期分別低于和高于參考光柵的周期，其中根據(jù)所產(chǎn)生的測(cè)量光斜率相位信息檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置制造方法，其中該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)包括按照下式與位置有關(guān)的周期變化Δ(x)=cos(2πLx)-1x]]>其中Δ(x)為與位置有關(guān)的周期變化，x為沿對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)方向的位置，L為對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的長(zhǎng)度，在該長(zhǎng)度上相位應(yīng)該改變，根據(jù)獲得的測(cè)量光正弦形狀相位信息檢測(cè)捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置制造方法，其中非周期特征(15)包括所檢測(cè)到的測(cè)量光強(qiáng)度信息中強(qiáng)度的空間依賴性。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置制造方法，其中非周期特征(15)包括對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的有限尺寸，并且根據(jù)測(cè)量光強(qiáng)度的包絡(luò)檢測(cè)出捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置制造方法，其中對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)在第一方向具有第一尺寸，在第二方向具有第二尺寸，其中所述第二方向大體垂直于所述第一方向，并且所述非周期特征(15)為對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的第一和/或第二尺寸。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置制造方法，其中由對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第一部分(11)到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第二部分(12)的轉(zhuǎn)變形成非周期特征(15)，所述第一部分(11)的周期為Xμm，所述第二部分(12)的周期為X/nμm，n為整數(shù)，并且根據(jù)測(cè)量光第n級(jí)衍射光的強(qiáng)度變化檢測(cè)出捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置制造方法，其中由對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第一部分(11)到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第二部分(12)的轉(zhuǎn)變形成非周期特征(15)，所述第一部分(11)具有線與間隔的第一占空比值，所述第二部分(12)具有線與間隔的第二占空比值，并且根據(jù)測(cè)量光強(qiáng)度變化檢測(cè)出捕獲位置或檢驗(yàn)位置。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置制造方法，還包括步驟-針對(duì)包括基底上互相不重疊可用區(qū)域處相對(duì)位置在內(nèi)的對(duì)測(cè)量光有貢獻(xiàn)的連續(xù)相對(duì)位置，檢測(cè)測(cè)量光強(qiáng)度；-確定測(cè)量光強(qiáng)度的周期性變化幅值信息；-在可用區(qū)域中搜索使所述幅值信息最大的最佳相對(duì)位置；-使用該最佳相對(duì)位置選擇測(cè)量區(qū)域，從中使用測(cè)量光確定相位。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置制造方法，包括步驟-用頻率選擇濾波器對(duì)于檢測(cè)到的以位置為函數(shù)的強(qiáng)度信息進(jìn)行過(guò)濾，有選擇地通過(guò)頻率與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)相同的與位置有關(guān)的強(qiáng)度信息改變，并且-根據(jù)濾波信號(hào)確定幅值信息。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置制造方法，其中使用相位控制相對(duì)位置的一個(gè)方向，所述一個(gè)方向與空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)周期性改變的方向相同，所述其中幅值最大的相對(duì)位置范圍分布在與所述方向垂直的另一方向中。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置制造方法，其中使用相位控制相對(duì)位置的第一方向，使用通過(guò)沿第二方向光學(xué)性質(zhì)周期性改變的另一空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)由相柵對(duì)準(zhǔn)測(cè)量控制相對(duì)位置的第二方向，根據(jù)空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和另一空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，確定以基底臺(tái)和構(gòu)圖部件在分別與所述第一和第二方向垂直的方向中的相對(duì)位置為函數(shù)的測(cè)量光強(qiáng)度的周期性變化幅值信息，所述搜索包括搜索使空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和另一空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)在分別與所述第一和第二方向垂直的方向中確定的幅值最大的位置。
32.根據(jù)權(quán)利要求28到3 1其中任何一個(gè)所述的裝置制造方法，其中對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)沿一個(gè)周期方向空間周期可變，使用相位控制相對(duì)位置的一個(gè)方向，所述一個(gè)方向與所述一個(gè)周期方向相同，其中幅值最大的連續(xù)相對(duì)位置的范圍分布在基底上兩個(gè)方向中。
33.根據(jù)權(quán)利要求28到32其中任何一個(gè)所述的裝置制造方法，包括測(cè)量與一對(duì)相反非零衍射級(jí)相應(yīng)的選定方向中被對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)衍射的測(cè)量光的強(qiáng)度信息。
34.根據(jù)權(quán)利要求28到33其中任何一個(gè)所述的裝置制造方法，其中光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)包括在基底與具有空間周期性改變反射和/或透射特性的參考結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生成像關(guān)系的成像元件，當(dāng)成像在參考結(jié)構(gòu)上時(shí)，該參考結(jié)構(gòu)的周期與對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的周期相同，該方法包括根據(jù)參考結(jié)構(gòu)和對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)反射和/或透射的測(cè)量光測(cè)量強(qiáng)度信息。
35.使用光學(xué)測(cè)量如干涉測(cè)量，相對(duì)參考位置對(duì)準(zhǔn)工件的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)包括至少一個(gè)具有多個(gè)具有預(yù)定周期的周期性相鄰線條和間隔的相柵標(biāo)記，其特征在于該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)包括非周期特征(15)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)改變對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)線條與間隔之一的寬度，在對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的兩部分(11，12)之間產(chǎn)生相移，形成非周期特征(15)。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其中該非周期特征(15)包括從分別具有第一周期與第二周期的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第一部分(11)到第二部分(12)的轉(zhuǎn)變，第一和第二周期分別低于和高于參考光柵的周期。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其中該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)包括按照下式與位置有關(guān)的周期變化Δ(x)=cos(2πLx)-1x]]>其中Δ(x)為與位置有關(guān)的周期變化，x為沿對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)方向的位置，L為對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的長(zhǎng)度，在該長(zhǎng)度上相位應(yīng)該改變。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)從對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第一部分(11)到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第二部分(12)的轉(zhuǎn)變，形成非周期特征(15)，所述第一部分(11)的周期為Xμm，所述第二部分(12)的周期為X/nμm，n為整數(shù)。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)從對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第一部分(11)到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)第二部分(12)的轉(zhuǎn)變，形成非周期特征(15)，所述第一部分(11)具有線條與間隔的第一占空度，所述第二部分(12)具有線條與間隔的第二占空度。
41.用于制備工件的基底，其中基底(W)具有根據(jù)權(quán)利要求35到40其中之一所述的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)。
42.一種光刻裝置，包括-構(gòu)圖部件，用于根據(jù)所需圖案投射輻射投射光束；-用于支撐基底(W)的基底臺(tái)(WT)，其上具有對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)，該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)具有空間周期性光學(xué)性質(zhì)；以及-對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)，用于相對(duì)構(gòu)圖部件對(duì)準(zhǔn)基底臺(tái)(WT)上的基底(W)，該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)包括-對(duì)反射或透過(guò)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的光進(jìn)行光學(xué)處理的光學(xué)裝置(20，24，26)，產(chǎn)生其強(qiáng)度隨空間周期對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)的相對(duì)位置和相對(duì)構(gòu)圖部件定義的參考位置而變的測(cè)量光；-與光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)相連，用于測(cè)量測(cè)量光強(qiáng)度和/或相位信息的光學(xué)干涉結(jié)構(gòu)；-致動(dòng)器(PW)，用于根據(jù)測(cè)量光的強(qiáng)度和/或相位信息控制基底臺(tái)(WT)與構(gòu)圖部件的相對(duì)位置，其特征在于該對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)還用于使用對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上形成的可檢測(cè)為捕獲位置或檢驗(yàn)位置的非周期特征(15)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的光刻裝置，其中該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是根據(jù)權(quán)利要求35到40其中之一所述的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種光刻裝置，包括用于相對(duì)構(gòu)圖部件(MA)對(duì)準(zhǔn)基底臺(tái)(WT)上基底(W)的對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)。該對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(10)包括可檢測(cè)為捕獲位置或檢驗(yàn)位置的非周期特征(15)，使用對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)中的參考光柵(26)。非周期特征(15)可能會(huì)在對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)(21)的檢測(cè)信號(hào)中產(chǎn)生相位效果，或者產(chǎn)生幅值效應(yīng)。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1510519SQ200310121700
公開(kāi)日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2003年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者L·M·勒瓦斯?fàn)? A·J·登博夫, I·迪恩斯托弗, A·B·約寧克, S·G·克魯斯維克, H·P·M·佩勒曼斯, I·D·塞特杰, H·P·T·托斯馬, L M 勒瓦斯?fàn)? M 佩勒曼斯, T 托斯馬, 克魯斯維克, 塞特杰, 登博夫, 約寧克, 魎雇懈 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司