紧凑型对准传感器布置制造技术

一种用于确定衬底的对准的设备和系统，其中，利用空间相干辐射照射周期性对准标记，然后将所述空间相干辐射照射提供给紧凑集成光学器件以创建对准标记的自身图像，该图像可以被操纵(例如进行镜像、偏振)和合并以获取与标记位置和标记内变形有关的信息。还公开了一种用于确定衬底的对准的系统，其中，利用空间相干辐射照射周期性对准标记，然后将所述空间相干辐射照射提供给光纤布置以获得诸如标记的位置和标记内的变形之类的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紧凑型对准传感器布置相关申请的交叉引用本申请要求于2018年8月29日提交的美国临时专利申请号62/724,198的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。
本公开涉及使用光刻技术来制造器件。具体地，本公开涉及用于感测和分析掩模版和晶片上的对准标记以表征和控制半导体光学光刻过程的装置。
技术介绍
光刻设备可以用于例如制造集成电路(IC)。对于该应用，可以将图案形成装置(可替代地称为“掩模”或“掩模版”)用于生成要形成在IC的单层上的电路图案。可以将这种图案转移到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个管芯或若干个管芯)上。通常通过成像到在衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续地图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐照每个目标部分；以及所谓的扫描器，其中，通过在辐射束沿给定方向(“扫描”方向)来扫描图案的同时同步地平行于或反向平行于该方向扫描衬底，来辐照每个目标部分。通过将图案压印到衬底上，也可以将图案从图案形成装置转印到衬底。IC是逐层构建的，并且现代IC可以具有30层或更多层。产品上重叠(OnProductOverlay，OPO)是对系统将这些层准确地彼此叠置地印刷的能力的量度。连续层或同一层上的多个过程必须与前一层准确对准。否则，结构之间的电接触将很差，并且所得到的器件将无法达到规格要求。良好的重叠提高器件良率，并且能够印刷更小的产品图案。在图案化的衬底中或其上形成的连续层之间的重叠误差由光刻设备的曝光设备的多个部分控制。过程引发的晶片误差是OPO性能的重要障碍。由于印制图案的复杂性以及印刷层数的增加而导致了过程引发的误差。该误差具有相对高的空间变化：在给定的晶片内，该变化随晶片不同而不同。为了控制光刻过程以将器件特征准确地放置在衬底上，通常在例如衬底上提供一个或更多个对准标记，并且光刻设备包括一个或更多个对准传感器，可以利用该对准传感器精确地测量标记的位置。对准传感器可以有效地作为位置测量设备。从不同时间和不同制造商已知了不同类型的标记和不同类型的对准传感器。在场内测量若干对准标记的相对位置能够校正过程引发的晶片误差。场内的对准误差变化能够用于拟合用于校正场内的OPO的模型。已知光刻设备使用多个对准系统将衬底相对于光刻设备对准。例如，可以使用任何类型的对准传感器或技术获取数据，例如，SMASH(SMartAlignmentSensorHybrid)传感器，如在2005年11月1日公布的标题为“LithographicApparatus,DeviceManufacturingMethod,andDeviceManufacturedThereby”的美国专利号6,961,116中所描述的那样，该美国专利的全部内容通过引用的方式并入本文，其采用具有单个检测器和四个不同波长的自参考干涉仪，并在软件中提取对准信号；或者，ATHENA(AdvancedTechnologyusingHighorderENhancementofAlignment)，如在2001年10月2日公布的标题为“LithographicProjectionApparatuswithanAlignmentSystemforAligningSubstrateonMask”的美国专利号6,297,876中所描述的，该美国专利的全部内容通过引用的方式并入本文，其将七个衍射阶中的每一个分别引导到专用检测器。特别参考2008年3月5日授权的标题为“LithographicApparatusandDeviceManufacturingMethod”的欧洲申请号EP1372040A1，该文献的全部内容通过引用的方式并入本文中。EP1372040A1描述了一种使用自参考干涉仪的对准系统，其产生对准标识的两个叠置图像。这两个图像相对于彼此旋转了180°。EP1372040A1还描述了在光瞳平面中检测这两个图像的干涉傅立叶变换的强度变化。这些强度变化对应于两个图像的不同衍射阶之间的相位差，并且从该相位差导出位置信息，这是对准过程所需要的。还参考2013年12月17日公布的美国专利号8,610,898，“Self-ReferencingInterferometer,AlignmentSystem,andLithographicApparatus”，该美国专利的全部内容通过引用的方式并入本文中。现有的对准系统和技术存在某些缺点和限制。例如，它们通常不能测量对准标记场内的变形，即场内变形。这些系统通常也相对庞大。它们也不支持更精细的对准光栅节距，例如小于约1um的光栅节距。因此，仍然需要一种能够与印刷在晶片上的对准光栅标记进行纳米精度对准的对准传感器。另外，期望能够使用更大数目的对准标记，因为使用更大数目的对准标记提供了更高对准精度的可能性。然而，目前的对准传感器通常一次只能测量一个对准标记的一个位置。因此，尝试使用目前的对准传感器技术测量许多标记的位置将导致大量的时间和生产量损失。因此，期望具有一种传感器，该传感器可以在同时测量多个对准标记的布置中使用。因此，需要一种能够测量场内变形的紧凑型对准传感器，该紧凑型对准传感器能够支持更精细的对准光栅节距并且同时测量多个标记。
技术实现思路
以下给出了一个或更多个实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。该概述不是所有预期实施例的详尽概述，并且不意图标识所有实施例的关键或重要元件，也不旨在描绘任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或更多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。根据实施例的一个方面，公开了一种用于确定衬底对准的系统，其中，利用空间相干辐射照射对准标记，以创建可以被操纵(例如进行镜像、偏振)的对准标记的自身图像并组合在一起以提供与标记的位置以及标记内的任何标记内变形有关的信息。根据实施例的一个方面，公开了一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，该设备包括至少一个光源，以及多模干涉装置，所述至少一个光源用于产生第一相干辐射束和第二相干辐射束，所述第一束从第一角度照射所述光栅的一部分，所述第二束从第二角度照射所述光栅的所述部分，所述第一束和第二束被所述光栅的所述部分衍射，所述多模干涉装置包括：第一输入端口，被布置为接收由光栅部分来衍射的所述第一束的正衍射阶和所述第二束的正衍射阶；第二输入端口，被布置为接收由光栅部分来衍射的所述第一束的负衍射阶和所述第二束的负衍射阶；第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像，所述第一空间叠置图像包括被所述第一束照射的所述光栅部分的图像和被所述第二束照射的所述光栅部分的镜像；以及第二输出端口，被布置为输出第二空间叠置图像，所述第二空间叠置图像包括被所述第二束照射的所述光栅部分的图像和被所述第一束照射的所述光栅部分的镜像。该设备还可以包括：第一检测器，被布置为接收所述第一空间叠置图像，并生成指示所述第一空间叠置图像的强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：/n至少一个光源，用于生成第一相干辐射束和第二相干辐射束，所述第一相干辐射束从第一角度照射所述光栅的一部分，所述第二相干辐射束从第二角度照射所述光栅的所述部分，所述第一相干辐射束和第二相干辐射束被所述光栅的所述部分衍射；以及/n多模干涉装置，包括：/n第一输入端口，被布置为接收由所述光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的正衍射阶和所述第二相干辐射束的正衍射阶；/n第二输入端口，被布置为接收由所述光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的负衍射阶和所述第二相干辐射束的负衍射阶；/n第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像，所述第一空间叠置图像包括被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的图像和被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的镜像；和/n第二输出端口，被布置为输出第二空间叠置图像，所述第二空间叠置图像包括被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的图像和被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的镜像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180829 US 62/724,1981.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：
至少一个光源，用于生成第一相干辐射束和第二相干辐射束，所述第一相干辐射束从第一角度照射所述光栅的一部分，所述第二相干辐射束从第二角度照射所述光栅的所述部分，所述第一相干辐射束和第二相干辐射束被所述光栅的所述部分衍射；以及
多模干涉装置，包括：
第一输入端口，被布置为接收由所述光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的正衍射阶和所述第二相干辐射束的正衍射阶；
第二输入端口，被布置为接收由所述光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的负衍射阶和所述第二相干辐射束的负衍射阶；
第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像，所述第一空间叠置图像包括被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的图像和被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的镜像；和
第二输出端口，被布置为输出第二空间叠置图像，所述第二空间叠置图像包括被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的图像和被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的镜像。


2.如权利要求1所述的设备，还包括：
第一检测器，被布置为接收所述第一空间叠置图像，并生成指示所述第一空间叠置图像的强度的第一信号；以及
第二检测器，被布置为接收所述第二空间叠置图像，并生成指示所述第二空间叠置图像的强度的第二信号。


3.如权利要求2所述的设备，还包括处理器，所述处理器被布置为接收所述第一信号和所述第二信号，并且被配置为至少部分地基于所述第一信号和所述第二信号确定所述光栅的所述部分的特性。


4.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：
至少一个光源，用于生成第一相干辐射束和第二相干辐射束，所述第一相干辐射束从第一角度照射所述光栅的一部分，所述第二相干辐射束从第二角度照射所述光栅的所述部分，所述第一相干辐射束和第二相干辐射束被所述光栅的所述部分衍射；以及
多个多模干涉装置，所述多模干涉装置中的每一个与所述光栅部分的对应段相邻地布置并且包括
第一输入端口，被布置为接收由所述光栅部分的对应段衍射的所述第一相干辐射束的正衍射阶和所述第二相干辐射束的正衍射阶；
第二输入端口，被布置为接收由所述光栅部分的对应段衍射的所述第一相干辐射束的负衍射阶和所述第二相干辐射束的负衍射阶；
第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像，所述第一空间叠置图像包括被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的段的图像和被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的段的镜像；和
第二输出端口，被布置为输出第二空间叠置图像，所述第二空间叠置图像包括被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的段的图像和被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的段的镜像。


5.如权利要求4所述的设备，其中，所述多个多模干涉装置被布置为与所述光栅的所述部分平行的线性阵列。


6.如权利要求4所述的设备，还包括：
多个第一检测器，所述多个第一检测器各自被布置为接收所述第一空间叠置图像，并生成指示所述第一空间叠置图像的强度的第一信号；以及
多个第二检测器，所述多个第二检测器各自被布置为接收所述第二空间叠置图像，并生成指示所述第二空间叠置图像的强度的第二信号。


7.如权利要求6所述的设备，还包括处理器，所述处理器被布置为接收所述第一信号和所述第二信号，并且被配置为至少部分地基于所述第一信号和所述第二信号确定所述光栅的所述部分的特性。


8.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：
至少一个光源，用于生成第一相干辐射束和第二相干辐射束，所述第一相干辐射束从第一角度照射所述光栅的一部分，所述第二相干辐射束从第二角度照射所述光栅的所述部分，所述第一相干辐射束和第二相干辐射束被所述光栅的所述部分衍射；以及
基于光纤的装置，包括
第一输入端口，被布置为接收由所述光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的正衍射阶和所述第二相干辐射束的正衍射阶；
第二输入端口，被布置为接收由所述光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的负衍射阶和所述第二相干辐射束的负衍射阶；
第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像，所述第一空间叠置图像包括来自所述负衍射阶的p偏振图像和来自所述正衍射阶的s偏振图像；和
第二输出端口，被布置为输出第二空间叠置图像，所述第二空间叠置图像包括来自所述负衍射阶的s偏振图像和来自所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·T·A·M·埃拉扎里，J·L·克勒泽，F·G·C·比基恩，K·肖梅，
申请(专利权)人：ASML控股股份有限公司，ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL