位置传感器、光刻设备和用于制造器件的方法技术

一种光刻设备中的对准传感器，包括被配置为在第一波段(例如，500‑900nm)和/或第二波段(例如，1500‑2500nm)中选择性地传递、收集和处理辐射的光学系统(500；600)。第一波段和第二波段的辐射在光学系统的至少一些部分中共享公共光学路径(506‑508；606)，而第一波段的辐射由第一处理子系统(552a)处理并且第二波段(552b)的辐射由第二处理子系统处理。在一个示例中，处理子系统包括自参考干涉仪(556a/556b；656a/656b)。第二波段的辐射允许通过诸如碳硬掩模的不透明层(308)来测量标记。每个处理子系统的光学涂层和其他组件可以根据相应的波段进行定制，而不是完全复制光学系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位置传感器、光刻设备和用于制造器件的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年8月30日提交的EP申请号16186333.7的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及可用于例如通过光刻技术来制造器件的方法和装置以及涉及使用光刻技术来制造器件的方法。更具体地，本专利技术涉及位置传感器和用于确定在衬底上的标记的位置的方法。
技术介绍
光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。例如，光刻设备可以用于制造集成电路(IC)。在这种情况下，可以使用图案化装置(其替代地称为掩模或掩模版)来生成要在IC的独立层上形成的电路图案。该图案可以转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个管芯或几个管芯)上。图案的转移通常经由成像到被提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行。通常，单个衬底将包含连续被图案化的相邻目标部分的网络。这些目标部分通常称为“场”。在复杂器件的制造中，通常执行很多光刻图案化步骤，从而在衬底上的连续层中形成功能特征。因此，光刻设备的性能的关键方面是能够关于在先前层中铺设的特征(通过相同的设备或不同的光刻设备)而正确且准确地放置所施加的图案。为此目的，衬底被提供有一组或多组对准标记。每个标记是一种其位置可以在稍后使用位置传感器(通常是光学位置传感器)来测量的结构。光刻设备包括一个或多个对准传感器，通过该对准传感器可以准确地测量衬底上的标记的位置。从不同制造商和同一制造商的不同产品已知不同类型的标记和不同类型的对准传感器。在当前光刻设备中广泛使用的一种传感器基于如US6961116(denBoef等)中描述的自参考干涉仪。通常，分别测量标记以获取X位置和Y位置。然而，可以使用公开的专利申请US2009/195768A(Bijnen等)中描述的技术来执行组合的X测量和Y测量。在US2015355554A1(Mathijssen)、WO2015051970A1(Tinnemans等)中描述了这种传感器的修改和应用。所有这些公开的内容通过引入并入本文。一旦在包含对准标记的层之上施加新的层，就会出现使用位置传感器获取的位置信号受损或无法获取的问题。标记结构本身也可能由在形成对准标记之后被施加的化学和物理工艺而变得扭曲。已经对这种位置传感器进行了很多开发和改进，以提高在一些条件下的测量准确度。可以在后续层中形成附加标记，以在原始标记模糊的地方使用。然而，在一些工艺中，必须沉积新的材料层，其简单地使对准标记模糊到不能确定其位置的程度。这种材料的一个示例是无定形碳。为了这样的层中准确地定位器件图案，通常需要在层中切割开口以露出下面的对准标记。这些窗口可以相对粗略地被定位，但是所需要的准确度仍然预先假定一些方法来确定下面的标记的位置。因此，已经设计了不同的方法以确保一些可标识的标记在不透明层中可见，例如通过在沉积不透明层材料之前形成形貌特征。这些方法涉及附加的步骤和费用，并且占据衬底上的附加空间(“不动产”)。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术旨在尽管存在套刻结构但是仍然允许确定标记的位置，而不需要昂贵的附加图案化和处理步骤。在第一方面，本专利技术提供了一种位置传感器，其包括光学系统，该光学系统被配置为向衬底上的对准标记传递辐射，并且从衬底收集经衍射的或经散射的辐射，并且处理所收集的辐射以从其中导出至少一个位置敏感信号，其中光学系统可操作用于在第一波长范围和/或第二波长范围内选择性地传递、收集和处理辐射，其中第一波长范围和第二波长范围的辐射在所述光学系统的至少一些部分中共享公共光学路径，而第一波长范围的辐射由第一处理子系统处理，并且第二波长范围的辐射由第二处理子系统处理。通过使用在第二波段中的辐射，所公开的传感器允许通过对第一波段中的辐射不透明的层来测量标记。通过提供分开的处理子系统，每个处理子系统的光学涂层和其他组件可以适合于相应的波段，以允许使用比已知传感器更宽范围的波长。提供光学路径的公共部分避免了完全复制光学系统。在一个实施例中，第一波长范围包括波长短于800nm的辐射，并且所述第二波长范围包括波长长于1000nm、在另一实施例中长于1500nm、在又一实施例中长于2000nm的红外辐射。在一个实施例中，光学系统包括照射系统，照射系统用于将来自一个或多个辐射源的第一波长范围和第二波长范围的辐射组合到所述公共光学路径中，并且所述公共光学路径还包括公共物镜，公共物镜用于向对准标记传递和收集第一波长范围和第二波长范围的所述辐射，物镜被包括在所述共同光学路径中。在另一实施例中，提供光谱滤波器以分离由所述公共物镜收集的第一波长范围和第二波长范围的辐射，以用于向第一处理子系统和第二处理子系统传递。在另一实施例中，第一半波或四分之一波片被定位在所述光谱滤波器与第一干涉测量子系统之间的第一波长范围的辐射路径中，并且第二半波或四分之一波片被定位在所述光谱滤波器与第二干涉测量子系统之间的第二波长范围的辐射路径中。在一个实施例中，光学系统包括用于传递和收集第一波长范围的辐射的第一物镜和用于传递和收集第二波长范围的辐射的第二物镜。在另一实施例中，光学系统包括照射系统，照射系统用于将来自多个辐射源的第一波长范围和第二波长范围的辐射组合到所述公共光学路径中，以向第一物镜和第二物镜传递辐射。在又一实施例中，提供光谱滤波器以分离来自所述共同光学路径的第一波长范围和第二波长范围的辐射，以用于向第一物镜和第二物镜传递。在一个实施例中，通过在所述波长范围中的至少一个波长范围内处理所收集的辐射来获取多个位置敏感信号，每个位置敏感信号使用具有不同特性的辐射而获取。在一个实施例中，具有不同特性的辐射包括在所述第一波长范围内具有不同波长的辐射。在一个实施例中，具有不同特性的辐射包括在所述第二波长范围内具有不同波长的辐射。在一个实施例中，具有不同特性的辐射包括具有不同偏振的辐射。在一个示例中，处理子系统包括自参考干涉仪，类似于上面引用的专利公开中描述的干涉仪。在一个或两个处理子系统中，代替自参考干涉仪，可以使用另一种类型的干涉仪和非干涉测量类型的位置感测处理子系统。本专利技术还提供一种制造器件的方法，其中使用光刻工艺向衬底施加器件图案，该方法包括通过参考形成在衬底上的一个或多个标记的所测量的位置来定位所施加的图案，所测量的位置是使用如上所述的根据本专利技术的位置传感器而获取的。在该方法的一个实施例中，不同的器件图案被施加到衬底上的不同层，并且其中所述所测量的位置针对图案化第一层是使用第一波长范围而获取的，以及针对第二层是使用第二波长范围而获取的。在一个实施例中，图案被施加到碳硬掩模层，所测量的位置是使用第二波长范围而获取的。本专利技术还提供一种用于向衬底施加图案的光刻设备，该光刻设备包括根据本专利技术的位置传感器和控制器，该控制器被配置用于引起位置传感器使用波长范围中的所选择的一个或两个中的辐射来测量一个或多个对准标记的位置，并且用于使用目标结构的所测量的位置来控制施加到衬底的一个或多个图案的定位。通过考虑下面描述的实施例，将能够理解本专利技术的上述和其他方面。附图说明现在将参考附图仅以示例的方式描述本专利技术的实施例，在附图中：图1描绘了光刻设备；图2示意性地示出了图1的设备中的测量和曝光过程；图3示意性地示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位置传感器，包括光学系统，所述光学系统被配置为：向衬底上的对准标记传递辐射，并且从所述衬底收集经衍射或经散射的辐射，并且处理所收集的辐射以从所收集的辐射导出至少一个位置敏感信号，其中所述光学系统可操作用于在第一波长范围和/或第二波长范围内选择性地传递、收集和处理辐射，其中所述第一波长范围和所述第二波长范围的辐射在所述光学系统的至少一些部分中共享公共光学路径，而所述第一波长范围的所述辐射由第一处理子系统处理，并且所述第二波长范围的所述辐射由第二处理子系统处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.30 EP 16186333.71.一种位置传感器，包括光学系统，所述光学系统被配置为：向衬底上的对准标记传递辐射，并且从所述衬底收集经衍射或经散射的辐射，并且处理所收集的辐射以从所收集的辐射导出至少一个位置敏感信号，其中所述光学系统可操作用于在第一波长范围和/或第二波长范围内选择性地传递、收集和处理辐射，其中所述第一波长范围和所述第二波长范围的辐射在所述光学系统的至少一些部分中共享公共光学路径，而所述第一波长范围的所述辐射由第一处理子系统处理，并且所述第二波长范围的所述辐射由第二处理子系统处理。2.根据权利要求1所述的位置传感器，其中所述第一波长范围包括波长短于800nm的辐射，并且所述第二波长范围包括波长长于1000nm的红外辐射。3.根据权利要求2所述的位置传感器，其中所述第二波长范围包括波长长于1500nm的红外辐射。4.根据前述权利要求中任一项所述的位置传感器，其中所述光学系统包括照射系统，所述照射系统用于将来自一个或多个辐射源的所述第一波长范围和所述第二波长范围的辐射组合到所述公共光学路径中，并且所述公共光学路径还包括公共物镜，所述公共物镜用于向所述对准标记传递和收集所述第一波长范围和所述第二波长范围的所述辐射，所述物镜被包括在所述公共光学路径中。5.根据权利要求4所述的位置传感器，其中光谱滤波器被提供以分离由所述公共物镜收集的所述第一波长范围和所述第二波长范围的所述辐射，以用于向所述第一处理子系统和所述第二处理子系统传递。6.根据权利要求1至3中任一项所述的位置传感器，其中所述光学系统包括用于传递和收集所述第一波长范围的辐射的第一物镜、以及用于传递和收集所述第二波长范围的辐射的第二物镜。7.根据权利要求6所述的位置传感器，其中所述光学系统包括照射系统，所述照射系统用于将来自多个辐射源的所述第一波长范围和所述第二波长范围的辐射组合到所述公共...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·休斯曼，S·G·J·马斯杰森，S·A·戈登，D·阿克布鲁特，A·波洛，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL