作为对准标记的二进制正弦子波长格栅制造技术

本发明专利技术涉及作为对准标记的二进制正弦子波长格栅，更具体地说涉及用于衬底上的对准标记，所述对准标记包括周期的２维阵列结构，所述结构的间隔小于对准束但是大于曝光束，以及所述结构的宽度从阵列的一端正弦地变化到另一端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对准方法和衬底，尤其是用在光刻装置中的方法和衬底。
技术介绍
光刻装置是把所希望的图案施加到衬底上的机器，通常是施加到衬底的目标部分上。光刻装置可用于例如集成电路(IC)的制造中。在该情况下，构图装置，其或者称为掩模或掩模版(reticle)，可用于产生将要形成在IC的各层上的电路图案。该图案可转移在衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一部分、一个、或几个管芯)上。图案的转移一般是借助于成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含被依次构图的邻接的目标部分的网络。已知的光刻装置包括所谓的步进器，其中每个目标部分通过同时曝光该目标部分上的整个图案而被照射，以及所谓的扫描器，其中每个目标部分通过沿给定的方向(“扫描”方向)通过辐射束来扫描图案，同时平行于或反向平行于该方向同步扫描衬底而被照射。还可以通过在衬底上印图案而把该图案从构图装置转移到衬底上。将图案转移到衬底上的几个连续抗蚀剂层上，以便在它的整个厚度上构成具有图案的多层结构。因此，重要的是保证任何给定层中的图案和前一层中的图案精确地对准。对准连续构图层的方法是在层中具有对准标记，在投影曝光束以施加图案之前，由投影系统投影的对准束可以检测这些对准标记。为了在衬底上留下尽可能多的空间用于曝光的图案，例如，将对准标记定位在划线槽(scribe lane)中，其是衬底的一部分，其将被锯开以将衬底分成单个IC。过去对准标记采用堆叠的(在几个或者所有的层中)铜区和电介质区交替的形式。随着光刻技术的改进和更小图案线成为可能，有源部件(例如IC中的存储单元)的数量和密度增加了。在划线槽中对准标记中相对大的铜区的使用意味着划线槽的尺寸难以减小并且因此衬底空间的低使用效率是不可避免的。因此，划线槽用掉了衬底上的空间，其可以更有效地用于有源的、有用的器件，而不是用于对准标记和/或测试结构。在本领域中使用的对准标记包含大的结构(即比通常器件尺寸大)。因为处理的原因，对准标记应当类似于器件/产品尺寸以保证对准精度。因此，将子部分(sub-segmentation)添加到标记内的大区域(例如，图2中的结构10)。子部分的通常尺寸可以大约是对准束的波长，或者大于对准束的波长。这可以使得区域10对于对准束的波长是透明的；也就是说，使得对准束不能感测这些结构并因此不能用于对准。已知的对准系统应用辐射对准束，其是由单独的对准单元辐射的并以格栅的方式入射在衬底上的标记上。格栅将对准束衍射成以不同角度延伸到格栅的法线的多个子束。用对准单元的透镜将所述的不同子束引导到平面中不同的位置。在该平面中，可以设置用于进一步分离不同子束的装置。还可以使用透镜系统，以最终将在参考板上成像不同的子束来产生标记的图像。在该参考板中，可以提供参考标记并可以在参考标记后面布置辐射敏感检测器。检测器的输出信号将依赖于衬底标记的图像和参考标记重合的程度。以这种方式，可以测量和优化在衬底上的标记和对准单元中的参考标记的对准程度。检测器可以包括用于以不同次序测量强度和对准位置的单独的各检测器。为了完成对准，对准单元中的参考必须和第二参考标记对准，例如一个提供给具有对准单元的衬底台。然后可以使用曝光将该第二参考标记和掩模中的标记对准。可替换的对准系统是直接轴上对准系统，其通过投影系统将对准束直接引导到设置在衬底上的标记上。该射束可以通过衬底上的标记衍射成不同的子束，并将反射到投影系统中。在横穿过投影系统之后，不同的子束将聚焦到为掩模提供的参考对准标记上。可以将由子束构成的衬底掩模的图像成像在掩模中的参考标记上。以这种方式，可以测量和优化衬底上的标记和掩模中的参考标记的对准程度。这可以通过使用辐射敏感检测器来完成，其被构造和布置用于检测横穿掩模中的标记的对准束。可以在EP 1 260 870中找到对这两种类型的对准的描述，这里将其引作参考。在比成像在衬底上的特征大得多的尺度上形成现有的对准标记。例如，框中框(box-in-box)类型的标记可以具有10μm或更大的尺寸，而成像在衬底上的特征的最小尺寸可以是0.1μm。因此，当对准标记投影在衬底上时，不同于构图的特征衍射的光，通过掩模图案中的对准标记衍射的光将沿着不同的路径传播通过投影光学系统。因此，对准标记的图像将经受和掩模特征的图像不同的像差，以及在对准标记中的位置误差因此可以和构图特征中的位置误差不同。这对可以决定重叠误差的准确度施加了限制。EP 0 997 782提出了对该问题的解决方案，由此将对准标记形成为具有和电路图案的那些相似的线、宽度和间隔的格栅。使用衬底上的对准标记的电视摄像机图像完成对准。然而，在EP 0 997 782中提出的对准标记只显示了和相邻线的图案相同的位置误差，且没有提供对于其它类型的图案在测量重叠误差方面改善的精确度。而且，对准标记需要附加的配置用于确定它的位置，并和现有的对准系统不相兼容。在EP 1 260 869中提出了另一个解决方案，其公开了一种衬底，其在覆盖该衬底的基本透射的过程层中设置有对准标记，所述标记包括至少一个相对高反射率区，用于反射辐射的对准束的辐射，和相对低反射率区，用于反射较少的对准束的辐射；其中沿第一和第二方向分割高反射率区，两个方向基本上相互垂直，使得高反射率区包括主要是矩形的部分。通过将对准标记的相对高反射率区分割成矩形的子部分，可以布置标记以将光衍射成在投影透镜的光瞳(pupil)平面中和掩模图案中的结构类似的位置。投射到晶片上的对准标记的图像因此将遭受和掩模图案的结构的图像相同的像差，并由此通过构图的特征的位置表示衬底上的标记的位置。因为在两个方向上将高反射率区的每个部分分成矩形块，所以整个标记经历相同的像差。然而，一般而言，衍射辐射的强度分布在很多等级上，且并不使用所有的衍射级用于对准。使用具有大于照明波长的特征尺寸的子部分意味着，因为产生了很多衍射级，所以将入射光的一部分衍射成不需要的更高级。优化更高级的其中一种的强度可能暗示第一级的强度降低。在粗略晶片对准的过程中使用第一级。第一级中的低信号强度可能导致大的对准位置误差。这对于通过对准波长在对准中使用的衍射级导致了不良的晶片质量。而且，在晶片上的分开位置中放置对准标记或者格栅，其产生了受到它们的不同环境和不同相位深度影响的衍射信号。这已经显示出导致信号移动了高达8微米，其是具有几十微米的数量级的周期的子划分标记上的大误差。具有这些类型的标记的其它缺点在于，在对准之前它们都必须被单独扫描。这给出了晶片的低生产量。
技术实现思路
希望的是在衬底上产生对准标记，其将允许更有效地使用衬底上的空间，以及在对准工艺之前快速地产生并在对准工艺的过程中有效地使用。还希望的是，在有用的等级中优化衍射辐射的强度，例如用于对准的第一衍射级。根据本专利技术的一个方面，提供了一种衬底，其具有设置在其上的对准标记，该对准标记包括周期阵列结构，该阵列具有第一和第二端；所述结构被隔开了小于对准辐射束的波长的距离；以及其中所述结构的宽度在一周期内变化，使得该周期内的局部相位(与有效折射率成比例)从阵列的第一端正弦地变化到第二端。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种包含用于曝光对准标记的图案的掩模，该对准标记包括周期阵列结构，该阵列具有第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种衬底，具有设置在其上的对准标记，其包括周期阵列结构，　　　　该阵列具有第一和第二端；以及　　　　所述结构处于小于对准辐射束的波长的间距，　　　　其中所述结构的宽度在一周期内变化，使得局部相位从阵列的第一端正弦地变化到第二端。

【技术特征摘要】
US 2005-11-22 11/2844071.一种衬底，具有设置在其上的对准标记，其包括周期阵列结构，该阵列具有第一和第二端；以及所述结构处于小于对准辐射束的波长的间距，其中所述结构的宽度在一周期内变化，使得局部相位从阵列的第一端正弦地变化到第二端。2.根据权利要求1的衬底，其中阵列的占空比变化，使得格栅具有从阵列的一端到另一端正弦变化的局部相位，以及其中将占空比限定为(b-cm)/b，其中cm为相邻结构m和m+1之间的距离，以及b是子波长周期。3.根据权利要求1的衬底，其中阵列的周期是恒定的。4.根据权利要求1的衬底，还包括具有和第一阵列不同的周期的第二阵列，第二阵列覆盖在第一阵列上，使得可以测量它们的相对对准。5.根据权利要求4的衬底，其中第一阵列具有16微米的周期，以及第二阵列具有17.6微米的周期。6.根据权利要求1的衬底，其中将对准标记施加于衬底上的一个或者多个抗蚀剂层。7.根据权利要求1的衬底，其中将对准标记施加到深沟槽层。8.根据权利要求1的衬底，其中将对准标记施加到光刻装置中的过程层。9.根据权利要求1的衬底，其中周期阵列的占空比和周期影响包含该周期阵列的材料的折射率的实数和虚数部分。10.一种对准测量系统，用于测量图案和在其上曝光该图案的衬底的对准，其包括具有设置在其上的对准标记的衬底，其包括两个周期阵列结构，第二阵列覆盖在第一阵列上，所述阵列均具有第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJF范哈伦，S穆萨，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]