位置传感器、光刻设备和用于制造器件的方法与流程

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。

本发明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，本发明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。

背景技术：

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”)。

技术实现要素：

在第一方面，本发明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，本发明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。

本发明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发明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。

本发明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发明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，将能够理解本发明的上述和其他方面。

附图说明

现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，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示意性地示出了使用位置传感器来测量形成在衬底上的目标结构的位置，以及不透明的套刻结构的问题；

图4示意性地示出了使用具有较长波长辐射的位置传感器来确定本发明的第一实施例中的目标结构的位置的方法；

图5示意性地示出了根据本发明的第一实施例的位置传感器的光学系统；以及

图6示意性地示出了根据本发明的第二实施例的位置传感器的光学系统。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，有益的是，呈现可以实现本发明的实施例的示例环境。

图1示意性地描绘了光刻设备la。该设备包括：被配置为调节辐射束b(例如，uv辐射或duv辐射)的照射系统(照射器)il；图案化装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)mt，被构造成支撑图案化装置(例如，掩模)ma，并且连接到被配置为根据某些参数来准确地定位图案化装置的第一定位器pm；两个衬底台(例如，晶片台)wta和wtb，每个被构造成保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)w，并且每个连接到被配置为根据某些参数来准确地定位衬底的第二定位器pw；以及被配置为通过图案化装置ma将赋予辐射束b的图案投射到衬底w的目标部分c(例如，包括一个或多个管芯)上的投射系统(例如，折射投射透镜系统)ps。参考框架rf连接各种组件，并且用作用于设置和测量图案化装置和衬底的位置以及其上的特征的位置的参考。

照射系统可以包括各种类型的光学组件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学组件、或其任何组合，以用于引导、成形或控制辐射。

图案化装置支撑件mt以取决于图案化装置的取向、光刻设备的设计和其他条件(诸如例如图案化装置是否保持在真空环境中)的方式来保持图案化装置。图案化装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案化装置。图案化装置支撑件mt可以是例如框架或桌子，其可以根据需要固定或移动。图案化装置支撑件可以确保图案化装置处于期望位置，例如相对于投射系统。

本文中使用的术语“图案化装置”应当广义地解释为指代可以用于在其横截面中向辐射束赋予图案以便在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应当注意，赋予给辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予给辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。

如这里所描绘的，该装置是透射型的(例如，采用透射图案化装置)。备选地，该装置可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或者采用反射掩模)。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程lcd面板。本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更通用的术语“图案化装置”同义。术语“图案化装置”也可以解释为指代以数字形式存储图案信息以用于控制这种可编程图案化装置的装置。

本文中使用的术语“投射系统”应当广义地解释为包括任何类型的投射系统，包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁和静电光学系统、或其任何组合，其适合于所使用的曝光辐射或其他因素，诸如浸液的使用或真空的使用。本文中对术语“投射透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投射系统”同义。

光刻设备也可以是如下这样的类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投射系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以施加到光刻设备中的其他空间，例如，在掩模与投射系统之间。浸入技术在本领域中公知用于增加投射系统的数值孔径。

在操作中，照射器il从辐射源so接收辐射束。源和光刻设备可以是分开的实体，例如当源是准分子激光器时。在这种情况下，源不被认为形成光刻设备的一部分，并且辐射束利用包括例如合适的定向镜和/或扩束器的光束传输系统bd而从源so传递到照射器il。在其他情况下，源可以是光刻设备的组成部分，例如当源是汞灯时。如果需要，源so和照射器il以及光束传输系统bd可以称为辐射系统。

照射器il可以例如包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器ad、积分器in和冷凝器co。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束b在图案化装置ma上入射，图案化装置ma被保持在图案化装置支撑件mt上，并且辐射束b由图案化装置图案化。在穿过图案化装置(例如，掩模)ma之后，辐射束b穿过投射系统ps，投射系统ps将光束聚焦到衬底w的目标部分c上。借助于第二定位器pw和位置传感器if(例如，干涉测量装置、线性编码器、2d编码器或电容性传感器)，衬底台wta或wtb可以准确地移动，例如，以便在辐射束b的路径中定位不同的目标部分c。类似地，第一定位器pm和另一位置传感器(其在图1中未明确示出)可以用于相对于辐射束b的路径准确地定位图案化装置(例如，掩模)ma，例如，在从掩模库机械检索之后，或者在扫描期间。

可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准图案化装置(例如，掩模)ma和衬底w。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划道对准标记)。类似地，在图案化装置(例如，掩模)ma上提供有多于一个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。小的对准标记也可以被包括在管芯内，在器件特征之间，在这种情况下，期望标记尽可能小并且不需要与相邻特征相比的任何不同的成像或工艺条件。检测对准标记的对准系统在下面进一步描述。

所描绘的装置可以以各种模式使用。在扫描模式下，同步扫描图案化装置支撑件(例如，掩模台)mt和衬底台wt，同时将赋予给辐射束的图案投射到目标部分c上(即，单个动态曝光)。衬底台wt相对于图案化装置支撑件(例如，掩模台)mt的速度和方向可以通过投射系统ps的(缩小)放大和图像反转特性来确定。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了单个动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定了目标部分的高度(在扫描方向上)。如本领域所公知的，其他类型的光刻设备和操作模式也是可能的。例如，步进模式是已知的。在所谓的“无掩模”光刻中，可编程图案化装置保持静止但具有变化的图案，并且衬底台wt被移动或扫描。

也可以采用上述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变化。

光刻设备la是所谓的双台型，其具有两个衬底台wta、wtb以及两个站——曝光站exp和测量站mea——在它们之间可以交换衬底台。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处曝光时，另一衬底可以在测量站处加载到另一衬底台上并且进行各种预备步骤。这使得设备的吞吐量显著增加。预备步骤可以包括使用水平传感器ls映射衬底的表面高度轮廓，并且使用对准传感器as测量衬底上的对准标记的位置。如果位置传感器if在处于测量站和曝光站处的同时不能测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器以使得能够在两个站处相对于参考框架rf来跟踪衬底台的位置。其他布置是已知的并且可用于代替所示的双台布置。例如，已知其中提供有衬底台和测量台的其他光刻设备。这些在执行预备测量时对接在一起，并且然后在衬底台经历曝光时脱开。

图2示出了在图1的双台设备中在衬底w上曝光目标部分(例如，管芯)的步骤。在图2的左侧的虚线框内，在测量站mea处执行处理步骤。而图2的右侧示出了在曝光站exp处执行的处理步骤。有时，如上所述，衬底台wta、wtb中的一个将位于曝光站处，而另一个位于测量站处。出于本说明的目的，假定衬底w已经被加载到曝光站中。在步骤200处，通过未示出的机构将新的衬底w’加载到设备。并行地处理这两个衬底以增加光刻设备的吞吐量。

首先参考新加载的衬底w’，这可以是用新的光致抗蚀剂准备的用于在设备中首次曝光的先前未加工的衬底。然而，一般而言，所描述的光刻工艺仅仅是一系列曝光和处理步骤中的一个步骤，使得衬底w’已经多次通过该设备和/或其他光刻设备，并且可以具有也要经历的后续工艺。特别是对于改善套刻性能的问题，任务是确保在已经经受一个或多个图案化和处理的循环的衬底上的正确位置精确地施加新图案。这些处理步骤逐渐在衬底中引入必须被测量和被校正以实现令人满意的套刻性能的失真。

如前所述，先前和/或后续的图案化步骤可以在其他光刻设备中执行，并且甚至可以在不同类型的光刻设备中执行。例如，对于诸如分辨率和套刻等参数要求非常高的器件制造工艺中的一些层，可以与比这些参数要求较低的其他层相比在更先进的光刻工具中执行。因此，一些层可以在浸没型光刻工具中曝光，而其他层则在“干”工具中曝光。一些层可以在工作在duv波长的工具中曝光，而其他层则使用euv波长辐射进行曝光。

在202处，使用利用衬底标记p1等的对准测量和图像传感器(未示出)来测量和记录衬底相对于衬底台wta/wtb的对准。另外，将使用对准传感器as来测量跨越衬底w’的若干对准标记。在一个实施例中使用这些测量来建立“晶片栅格”，“晶片栅格”非常准确地映射跨越衬底的标记的分布，包括相对于标称矩形栅格的任何失真。

在步骤204，使用水平传感器ls测量晶片高度(z)相对于xy位置的图。传统上，高度图仅用于实现被曝光图案的准确聚焦。它可以另外用于其他目的。

当加载衬底w’时，接收配方数据206，配方数据206限定要执行的曝光以及晶片的属性和先前制作以及要在其上制作的图案的属性。在步骤202、204执行的晶片位置、晶片网格和高度图的测量被添加到这些配方数据，使得一组完整的配方和测量数据208可以被传递到曝光站exp。对准数据的测量例如包括以与作为光刻工艺的产品的产品图案固定或名义上固定的关系而形成的对准目标的x位置和y位置。在曝光之前获取的这些对准数据用于生成具有使模型适合数据的参数的对准模型。在曝光操作期间将使用这些参数和对准模型来校正在当前光刻步骤中施加的图案的位置。所使用的模型在所测量的位置之间插入位置偏差。传统的对准模型可以包括四个、五个或六个参数，这些参数一起以不同维度来限定“理想”网格的平移、旋转和缩放。已知使用更多参数的高级模型。

在210处，交换衬底w’和w，使得所测量的衬底w’成为进入曝光站exp的衬底w。在图1的示例设备中，通过在设备内交换支撑件wta和wtb来执行该交换，使得衬底w、w’保持准确地夹持并且定位在这些支撑件上，以维持衬底台与衬底本身之间的相对对准。因此，一旦交换了这些台，确定投射系统ps与衬底台wtb(以前称为wta)之间的相对位置对于利用针对衬底w(以前称为w’)的测量信息202、204来控制曝光步骤来说是必要的。在步骤212处，使用掩模对准标记m1，m2执行掩模版对准。在步骤214、216和218中，在跨越衬底w的连续目标位置处施加扫描运动和辐射脉冲，以便完成多个图案的曝光。

通过使用在测量站处获取的对准数据和高度图来执行曝光步骤，这些图案相对于期望位置并且特别地相对于先前铺设在相同衬底上的特征被准确地对准。现在标记为“w”的被曝光的衬底在步骤220从装置卸载，以根据被曝光的图案进行蚀刻或其他处理。

技术人员将会知道，以上描述是在实际制造情况的一个示例中涉及的多个非常详细的步骤的简化概述。例如，不是在单个通过中测量对准，通常将存在使用相同或不同的标记的单独的粗略和精细测量阶段。粗略和/或精细对准测量步骤可以在高度测量之前或之后执行，或者交错。

在一些工艺中，在形成对准标记之后对衬底上的层的处理导致由于低或没有信号强度而无法由对准传感器找到标记的情况。例如，通过阻挡对准传感器的操作的标记之上的不透明层可以引起低或零信号强度。

图3示出了该问题(这些图中的所有特征示意性地示出，并且未按比例示出)。衬底的一部分在300处以横截面示出。图3(a)示出了当形成光栅结构以用作对准标记302时衬底的状态。应当理解，该标记302仅仅是在跨越衬底存在的多个标记中的一个。可以提供不同类型的标记，以适应不同的传感器和/或不同的工艺条件。可以提供不同的标记以用于粗略位置测量和精细位置测量。使用光刻设备la或类似设备将限定光栅结构的特征应用于衬底的坯料以在抗蚀剂层中形成图案，并且然后化学或物理地蚀刻所施加的图案以形成沟槽并以这种方式在坯料中限定永久光栅结构。随后可以用另一材料层304填充这些沟槽。用于形成光栅结构的图案化可以作为衬底的第一层处理的一部分来执行，其中相同的图案化步骤也应用第一层器件特征。备选地，在一些工艺中，优选地在专用步骤中形成对准标记302，其可以称为“层0”。

如在(b)处所见，光刻设备中的对准传感器as可以用于检测标记302的位置，即使它被掩埋在诸如材料层304和306等套刻结构下面。在参考文献中描述的已知的对准传感器通常提供使用不同波长的辐射来检测标记302的位置的能力，以便穿透典型的套刻结构。另一方面，在器件的结构中使用的一些材料对于可用于对准传感器的任何辐射都是不透明的。在图3中的(c)处，添加了特定层308。这可以是例如碳硬掩模层。施加层308以准备向其赋予图案，以形成器件的功能层，或者形成用于蚀刻下面的层的硬掩模。然而，使用传统的波长范围，层308对于对准传感器as的辐射是不透明的。

在不透明层308也没有留下可以通过其找到标记的任何形貌特征的情况下，在没有附加的措施的情况下，不可能准确地定位图案以在不透明层308中限定特征。例如，已知在后续层中产生附加标记以便于标记检测。然而，这些附加标记的生产是昂贵的。一些工艺依赖于在现有标记之上生产光学窗口，以这样的方式，仅去除位于标记之上的材料并且因此可以测量标记。光学窗口的打开允许对准传感器as读取标记302的位置，使得光刻设备可以在不透明层308上准确地定位后续图案。该光学窗口(也称为“清除”)需要以一定的位置准确度来完成，否则将通过切除需要保留的层的部分来影响管芯产量，以便具有功能器件。通过修改不透明层308下面的层的形貌，可以提供对准标记，该对准标记可以被足够准确地读取以允许定位清除窗口。然而，这些还需要附加的处理步骤和费用。

图4示出了基于使用位置传感器as-ir的备选解决方案，该位置传感器as-ir使用可以穿透不透明层308的更长波长的辐射。已知的对准传感器当前以在500nm到900nm之间的波长进行操作。虽然该波长范围包括接近可见光范围的红外波长，但是这些不能穿透常见的不透明层，诸如用于3d-nand设备的碳硬掩模。发明人已经认识到，对于更长的ir波长，通过无定形碳的透射相对高，使得引入位置传感器变得有意义，该位置传感器可以例如使用波长长于1000nm(例如，在1500nm到2500nm之间的范围内)的辐射进行操作。

因此，图4中的对准传感器as-ir能够使用这些较长的红外波长。图4中的标记302被示出为与图3中的标记302相同，但它也可以是具有例如较长光栅间距的特殊标记，该较长光栅间距更好地适合于具有这些较长波长的测量。虽然现有的对准传感器在普通光学系统中处理多种波长的可见光和近红外辐射，但是在同一光学系统中将这些波长和较长的红外波长组合起来并不是直截了当的。特别的挑战在于抗反射涂层的设计，这些抗反射涂层实际上在光学系统中的元件(包括自参考干涉仪)之间的很多表面和界面上是需要的。其他组件(例如，半波片和四分之一波片)对于诸如在500nm到2500nm之间的宽范围波长的设计是具有挑战性的。如果没有有效的涂层和其他元件，位置信号中的对比度将会丢失，并且位置感测能力或至少位置感测准确度将降低。

为较长波长提供完全独立的光学系统将极大地增加设备的成本，即使在光刻工具(或可能需要位置传感器的其他操作环境)内可获取其空间的情况下。当只有少数产品和层需要它时，提供专用红外线位置传感器的成本可能与所获取的利益不成比例。

如在图5的示例中所见，根据本公开的一个示例的位置传感器用作对准传感器来测量对准标记502在衬底504上的位置。位置传感器包括光学系统500，光学系统500可操作用于在第一波长范围(波段)和第二波长范围(波段)中传递、收集和处理辐射，以从对准标记获取位置信号。第一波段可以是例如类似于现有对准传感器的可见和/或近红外波段。

光学系统被配置为沿着公共照射路径(由虚线506指示)向对准标记502传递辐射，沿着公共收集路径(由虚线508指示)从衬底收集经衍射的或经散射的辐射，并且在单独的处理路径510a(分别由单点划线510a和双点划线510b表示)中处理所收集的第一波段和第二波段的辐射。每个处理路径510a、510b中的光学系统可操作用于在对准标记502相对于光学系统500移动时导出至少一个位置敏感信号512a、512b。在该示例中，标记为512a、512b的信号是光学信号，其最终转换为电信号514a、514b并且由处理器516处理以产生一个或多个位置测量518。

这种对准传感器的结构和操作的细节可以在引言中提到的在先专利公开中找到，并且这里不再重复。简而言之，在照射路径506中提供有多个独立的波长源，诸如led或激光源。源530a1、530a2被布置成在第一波段中提供不同波长的辐射，例如绿色和红色可见光，如在已知设备中那样。除了这些红色和绿色波长之外，还可以通过附加的源和多路复用器(未示出)提供近红外波长，如在已知设备中那样。这些不同的波长可以不同地偏振，以改善检测能力的多样性而不增加源的数目或使用移动部分。例如，在us2015355554a1中描述的示例中，可见/近红外波段(500-900nm)中的四个波长标记为r、g、n和f。r和f具有第一偏振方向，而g和n具有与第一偏振方向正交的第二偏振方向。源530b布置成提供第二波段中的辐射，例如在1500-2500nm范围内的红外辐射，可选地包括波长长于2000nm的波长。根据所需要的性能和预期的操作条件，可以在一个或两个波段中提供附加源。每个波段中的源可以是窄带源或宽带源，并且可以是固定频率或可调谐的相干的或非相干的。尽管示出了单独的源，但是这些波长中的一些或全部也可以从单个宽带源导出并且在第一波段和第二波段中的一个或两个内分成不同的波长范围。源可以包括激光、气体放电源、等离子体源、超连续谱源和反康普顿散射源。单个源可以在不同波长之间可切换，使得第一波段和第二波段中的一个或两个内的不同波长随时间复用，而不是通过滤波器复用。

无论源类型如何，两个波段的辐射在照射子系统532中组合以在公共照射路径506之后形成单个光束534。源可以同时或不同时操作，但是公共照射子系统允许在位置传感器的壳体内以及在光刻工具la或其他设备内的紧凑结构。光束534被斑点镜(spotmirror)536偏转到物镜538中，物镜538将光束聚焦到对准目标502上的斑点中。在该示例中，照射子系统532包括用于将每个波长的辐射传输到光束534中的二向色镜堆叠540。提供透镜542、544，透镜542、544与物镜538配合以用于调节光束并且聚焦斑点。同样，在照射子系统中，提供半波片546或四分之一波片，以提供适合于在自参考干涉仪中处理的照射偏振特性。

由对准标记502反射和衍射的辐射被物镜538收集到收集路径508中。虽然所收集的辐射被示出为光轴上的单个光束，但是该信息携带光束实际上通过散射和衍射被扩散。表示零级反射的轴向分量被斑点镜536阻挡，因此斑点镜536用作孔径光阑。然后将所收集的辐射根据其波长分成两个单独的路径，使得第一波段的辐射(点划线510a)将进入第一处理子系统552a并且第二波段的辐射(双点划线510b)将进入第二处理子系统552b。

处理子系统的性质将取决于期望的性能和所提供的标记的类型。处理子系统可以基于干涉测量，或基于成像，或基于技术的组合。子系统可以是彼此基本上相同的类型，或者可以是完全不同的类型。在本示例中，将假定第一处理子系统和第二处理子系统都基于干涉测量，并且包括在参考文献中描述的类型的自参考干涉仪。

在该示例中，不同波段的辐射被光谱滤波器554分开，光谱滤波器554包括二向色镜反射表面，该二向色镜反射表面被调谐以传输(例如)第一波段的可见(和可选地近红外)波长并且反射(例如)第二波段的更长的红外辐射。代替二向色滤光器，可以提供可移动的滤光器和/或反射镜元件以将辐射切换到要用于电流测量的任何路径。然而，这种布置不允许同时进行两个波段的测量。还应当理解，运动部分会带来成本、体积、准确度、可靠性和振动的问题。

在每个处理子系统552a、552b内，自参考干涉仪556a、556b经由相应的孔径光阑(光瞳滤光器)557a、557b接收所收集的辐射。这些的目的是控制允许经反射和经衍射辐射的哪些部分进入处理子系统，除了由斑点镜和物镜的自然孔径提供的任何空间滤波。如果需要，可以备选地或附加地在斑点镜与二向色滤光器之间的共同路径中提供光瞳滤光器。为不同的波段提供单独的孔径光阑557a、557b允许将孔径更灵活地定制成不同的波长和衍射角。

在每个干涉仪的入口处，半波片558a、558b将辐射的偏振调节到45度。然后，干涉仪以在参考文献中描述的方式处理它，以用自身的旋转复制来干涉光束，使得相反的衍射级构造性地和破坏性地干涉。偏振分束器560a、560b分离“总和”以及“差值”通道，这些通道将位置敏感光信号512a、512b提供给检测子系统562a、562b。对于总和以及差值通道中的每个，每个检测子系统包括用于获取期望的电位置信号518a和518b的光检测器。在波段包含多个波长的情况下，然后波长解复用器被包括在检测子系统中，并且独立的光电检测器被提供以获取针对每个波长的电信号518a、518b。光纤可以用于将光学信号路由到更方便的位置以进行解复用和/或检测。在每根光纤的前面，检测子系统可以包括用于限制光学系统的视场的场光阑。

以与针对检测子系统描述的相同的方式，可以使用光纤或其他合适的光导来远程地定位源530a1、530a2、530b等，如图5中已经示出的。

总结该示例，应当理解，红外波长和较短的可见/近红外波长共享公共照射路径506和收集路径508，包括公共物镜538。来自不同源的辐射首先与二向色镜540结合并且在物镜538之后用二向色镜554分离。两个波长通道共有的唯一光学器件是斑点镜536、物镜538和可选的光瞳滤光器550。因此这些组件应当对于两个波长范围是兼容的。然而，在同一光学系统中，专用于第一波段和第二波段的单独的通道可以使用它们自己的专用光纤、偏振光学器件(例如，半波片558a、558b)、干涉仪(556a、556b)。这些组件中的每个可以针对特定波段进行优化设计，并且因此可以提高其性能。

应当理解，物镜可以具有依赖于波长的焦深，这可能表示两个波长范围不能同时并行使用。这可能没有问题，但如果在给定的对准标记上需要两个波段中的测量，则可能增加测量时间。在本示例中，单独的光学系统用于聚焦控制。这是常规的，并且在此不需要描述。

图6示出了第二示例，其中相同的组件具有与图5的示例类似的附图标记，但具有前缀“6”而不是“5”。仅标记主要组件和子系统。在该示例中，在光谱滤波器654下游提供两个斑点镜636a、636b和两个物镜638a、638b。在该示例中，每个物镜可以针对波段中的一个进行优化，而不是必须妥协以获取在两个波段的整个范围内的可接受的性能。由于有两个物镜，辐射将聚焦在两个不同波段中的不同位置处。因此，对准标记应当位于用于利用第一波段中的辐射进行测量的标记为602a的第一位置，以及用于利用第二波段中的辐射进行测量的标记为602b的第二位置。如果这是相同的标记，则无法在两个波段同时测量。在任何情况下都可以提供不同的标记以用于使用红外辐射进行测量。

在上述两个示例中，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，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。在图5的示例中，光学系统包括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公共光学路径中的照射系统，并且公共光学路径还包括用于传递和收集所述两个波段的辐射的公共物镜。另一方面，在图6的示例中，光学系统包括用于传递和收集第一波段的辐射的第一物镜和用于传递和收集第二波段的辐射的第二物镜。

所示出的示例仅是在本公开的原理内的很多可能实现中的两个。本公开的原理可以应用于其他类型的处理子系统，而不仅是那些具有自参考干涉仪或更普遍的干涉仪的处理子系统。波长范围可以与上面给出的示例不同。例如，为了将来的应用，可以考虑将感测波长扩展到紫外波长。本公开的原理可以与其他技术组合使用，包括在引言中提到的在先专利和专利申请中介绍的那些技术。例如，wo2015051970a1公开了一种包括偏振分辨能力的已知位置传感器的修改。偏振分束器根据其偏振将所收集的辐射分成两个不同的路径。然后，每个路径具有带有自参考干涉仪的自身的处理子系统。结合本公开，可以设想具有偏振分束器和二向色滤光器的组合的位置传感器，并且具有四个处理子系统，每个处理子系统用于每个波段/偏振组合。

使用光刻设备中的位置传感器作为器件制造方法的技术，可以使用用于对器件的一层进行处理的第一波段中的波长来测量标记(如图3(b))，同时可以使用用于对相同或不同器件中的另一层进行处理的第二波段中的波长来测量相同或不同的标记。如上面参考图2所述，可以在配方数据中指定波段和独立的波长的选择。以这种方式，控制单元lacu可以被编程为使用适合于每个层的波段和波长。

总之，已经示出了如何使用更宽范围的波长来测量位置对准标记或其他结构，而无需提供完全独立的光学系统。第一波长范围可以包括具有短于800nm(例如，短于700nm或短于600nm)的一个或多个波长的辐射。第二波长范围可以包括具有长于1000nm、可选地长于1500nm或长于2000nm的一个或多个波长的红外辐射。

虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以不同于所描述的方式实践。

虽然上面描述为标记的示例结构是为了位置测量的目的而专门设计和形成的光栅结构，但是在其他实施例中，可以在作为形成在衬底上的器件的功能部分的结构上测量位置。很多器件具有规则的光栅状结构。本文中使用的术语“标记”和“光栅结构”不要求该结构专门用于正在进行的测量。不透明层不是唯一一种可以通过观察常规波长中的标记来破坏标记的位置的测量的套刻结构。例如，表面粗糙度或冲突的周期性结构可能干扰一个或多个波长的测量。

与在衬底和图案化装置上实现的位置测量硬件和适当结构相关联，实施例可以包括包含一个或多个机器可读指令序列的计算机程序，这些机器可读指令序列实现上述类型的测量方法以获取关于由套刻结构覆盖的标记的位置。该计算机程序可以例如由专用于该目的的处理器606等执行，或者集成在图1的控制单元lacu中。还可以提供存储有这样的计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。

虽然上面已经在光学光刻的上下文中具体参考了本发明的实施例的使用，但是应当理解，本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。可以将图案化装置的形貌压入提供给衬底的抗蚀剂层中，由此通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将图案化装置移出抗蚀剂，以在其中留下图案。

本文中使用的术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(uv)辐射(例如，具有或大约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(euv)辐射(例如，波长在1-100nm范围内)、以及粒子束，诸如离子束或电子束。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学组件中的任何一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学组件。反射组件可能用于在uv和/或euv范围内操作的设备中。

本发明的广度和范围不应当受任何上述示例性实施例的限制，而应当仅根据所附权利要求及其等同物来限定。