自适应对准的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月5日提交的美国临时专利申请号62/775,780的优先权，并且所述申请的全部内容通过引用并入本文中。

本公开涉及可以被用于例如光刻设备中的量测系统。

背景技术：

光刻设备是一种将期望的图案施加到衬底的目标部分上的机器。例如，光刻设备可以使用于集成电路(ic)的制造中。在这种情况下，图案形成装置(可替代地被称为掩模或掩模版)可以被用于产生与ic的单个层相对应的电路图案，并且这种图案可以被成像到具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的一部分、一个或若干个管芯)上。通常，单个衬底将包括被连续曝光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和所谓的扫描器，在步进器中，通过将整个图案一次性曝光到目标部分上来辐射每个目标部分，并且在所谓的扫描器中，通过所述束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案，同时沿与所述方向平行或反向平行的方向同步地扫描衬底来辐照每个目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转印到衬底上。另一光刻系统是干涉量测光刻系统，在所述干涉量测光刻系统中不存在图案形成装置，而是光束被分成两个束，并且通过使用反射系统引起这两个束在衬底的目标部分处干涉。干涉导致线形成于所述衬底的目标部分处。

在光刻操作期间，不同的处理步骤可能需要不同的层被顺序地形成在所述衬底上。因此，可能需要以较高的准确度相对于形成在衬底上的先前的图案来定位所述衬底。通常，对准标记被放置在所述衬底上以相对于第二物体被对准和定位。光刻设备可以使用量测系统以检测所述对准标记的位置(例如，x和y位置)和使用所述对准标记来对准所述衬底，以确保从掩模的准确曝光。所述量测系统可以被用于确定晶片表面的沿z方向的高度。存在于所述对准标记中的任何不对称性使得准确地对准所述衬底是具有挑战性的。常规的对准技术典型地不能去除由于标记不对称性而导致的不想要的效应。

技术实现要素：

因此，需要改善量测系统以通过去除由于标记不对称性所导致的不想要的效应来更好地执行晶片对准。

根据实施例，量测系统包括产生光的辐射源、反射镜、干涉仪、检测器、和控制器。所述反射镜朝向衬底引导所述光。所述干涉仪对已经从所述衬底上的图案衍射的或从所述衬底反射的光进行干涉，并且从所述干涉产生输出光。所述检测器接收来自所述干涉仪的输出光，并且基于所接收的输出光来产生测量结果。所述控制器确定对所述测量结果的校正。所述确定包括：确定用于表征所述测量结果的第一主分量和所述测量结果的第二主分量的正交子空间；以及将所述正交子空间转动第一角度，使得所述第一主分量转动以变成第一因子矢量，并且使得所述第二主分量转动以变成第二因子矢量。所述控制器还通过将所述第二因子矢量转动第二角度来产生不对称性矢量，其中所述不对称性矢量和所述第一因子矢量限定非正交的子空间。所述控制器基于所述测量结果至所述非正交的子空间中的所述第一因子矢量上的投影来确定所述测量结果中的不对称性贡献，并且从所述测量结果减去所述不对称性贡献。

在另一实施例中，光刻设备包括被设计用于照射图案形成装置的图案的照射系统、将所述图案的图像投影到衬底的目标部分上的投影系统、以及量测系统。所述量测系统包括产生光的辐射源、反射镜、干涉仪、检测器、和控制器。所述反射镜朝向衬底引导所述光。所述干涉仪对已经从所述衬底上的图案衍射的或从所述衬底反射的光进行干涉，并且从所述干涉产生输出光。所述检测器接收来自所述干涉仪的输出光，并且基于所接收的输出光来产生测量结果。所述控制器确定对所述测量结果的校正。所述确定包括：确定用于表征所述测量结果的第一主分量和所述测量结果的第二主分量的正交子空间；以及将所述正交子空间转动第一角度，使得所述第一主分量转动以变成第一因子矢量，并且使得所述第二主分量转动以变成第二因子矢量。所述控制器还通过将所述第二因子矢量转动第二角度来产生不对称性矢量，其中所述不对称性矢量和所述第一因子矢量限定非正交的子空间。所述控制器基于所述测量结果至所述非正交的子空间中的所述第一因子矢量上的投影来确定所述测量结果中的不对称性贡献，并且从所述测量结果减去所述不对称性贡献。

在又一实施例中，施加测量结果校正的方法包括：确定用于表征所述测量结果的第一主分量和所述测量结果的第二主分量的正交子空间；以及将所述正交子空间转动第一角度，使得所述第一主分量转动以变成第一因子矢量，并且使得所述第二主分量转动以变成第二因子矢量。通过将所述第二因子矢量转动第二角度来产生不对称性矢量，其中所述不对称性矢量和所述第一因子矢量限定非正交的子空间。基于所述测量结果至所述非正交的子空间中的所述第一因子矢量上的投影来确定所述测量结果中的不对称性贡献。所述方法还包括：从所述测量结果减去所述不对称性贡献。

在下文中参考随附附图详细地描述本发明的另外的特征和优点以及本发明的各个实施例的结构和操作。应该注意，本发明不限于本文描述的具体实施例。本文仅出于说明性的目的来呈现这样的实施例。基于本发明中包含的教导，相关领域技术人员将明白额外的实施例。

附图说明

并入本文中并构成说明书的一部分的随附附图图示了本发明，并且与说明书一起进一步用于解释本发明的原理并使相关领域的技术人员能够实现并使用本发明。

图1a是根据实施例的反射型光刻设备的示意图。

图1b是根据实施例的透射型光刻设备的示意图。

图2是根据实施例的反射型光刻设备的较详细的示意图。

图3是根据实施例的光刻单元的示意图。

图4是根据实施例的量测系统的示意图。

图5是根据实施例的用于表征测量数据的示意图。

图6是根据实施例的用于表征测量数据的另一示意图。

图7是根据实施例的用于表征测量数据的另一示意图。

图8是根据一些实施例的用于表征不同的可能组的测量数据的另一示意图。

图9是根据实施例的被执行用于减少测量数据中的不对称性贡献的操作的示例流程图。

图10是用于实现各个实施例的示例性计算机系统。

根据下文阐明的详细描述，当与附图结合时，本发明的特征和优点将变得更加明显，其中整个附图中相似的附图标记标识相应的元件。在附图中，相似的附图标记通常指示相同的、功能上类似的和/或结构上类似的元件。其中元件第一次出现的附图被相应的参考数字中最左边的数字符号指示。除非另有说明，否则整个本公开中提供的附图不应被解释为成比例的附图。

具体实施方式

本说明书公开了包含本发明的特征的一个或更多个实施例。所公开的实施例仅仅例示本发明。本发明的范围不限于所公开的实施例。本发明由随附于其的权利要求来限定。

所描述的实施例以及在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构、或特性，但是每个实施例可以不一定包括所述特定的特征、结构、或特性。此外，这样的短语不一定指同一实施例。另外，当结合实施例来描述特定的特征、结构、或特性时，应理解，与无论是否明确描述的其它实施例相结合来实现这样的特征、结构、或特性是在本领域技术人员的知识范围内的。

但是，在较详细地描述这样的实施例之前提出可以实施本发明的实施例的示例环境是有指导意义的。

示例性反射型和透射型光刻系统

图1a和图1b分别是其中可以实施本发明的实施例的光刻设备100和光刻设备100’的示意图。光刻设备100和光刻设备100’中的每个都包括以下部件：照射系统(照射器)il，所述照射系统配置成调节辐射束b(例如，深紫外或极紫外辐射)；支撑结构(例如，掩模台)mt，所述支撑结构配置成支撑图案形成装置(例如，掩模、掩模版或动态图案形成装置)ma并连接至配置成准确地定位图案形成装置ma的第一定位器pm；和衬底台(例如，晶片台)wt，所述衬底台配置成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)w并连接至配置成准确地定位衬底w的第二定位器pw。光刻设备100和100’还具有投影系统ps，所述投影系统配置成将由图案形成装置ma赋予辐射束b的图案投影到衬底w的目标部分(例如，包括一个或更多个管芯)c上。在光刻设备100中，图案形成装置ma和投影系统ps是反射型的。在光刻设备100’中，图案形成装置ma和投影系统ps是透射型的。

照射系统il可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、反射折射性式、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或者它们的任意组合，以用于对辐射束b进行引导、成形或控制。

支撑结构mt以依赖于图案形成装置ma相对于参照系的定向、光刻设备100和100’中的至少一个光刻设备的设计、和其它条件(诸如图案形成装置ma是否保持在真空环境中)的方式来保持图案形成装置ma。支撑结构mt可以采用机械的、真空的、静电的、或其它夹持技术来保持图案形成装置ma。所述支撑结构mt可以是框架或台，例如，框架或台可以根据需要成为固定的或可移动的。通过使用传感器，所述支撑结构mt可以确保所述图案形成装置ma例如相对于所述投影系统ps位于期望的位置处。

术语“图案形成装置”ma应被广义地解释为表示能够用于在辐射束b的截面中向所述辐射束b赋予图案以便在衬底w的目标部分c中产生图案的任何装置。赋予所述辐射束b的图案可以与在所述目标部分c中产生以形成集成电路的器件的特定功能层相对应。

所述图案形成装置ma可以是透射型的(如在图1b的光刻设备100’中那样)或反射型的(如在图1a的光刻设备100中那样)。图案形成装置ma的示例包括掩模版、可编程反射镜阵列、和可编程lcd面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替相移掩模类型、衰减相移掩模类型、和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用较小的反射镜的矩阵布置，所述较小的反射镜中的每个较小的反射镜可以单独地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。被倾斜的反射镜将图案赋予由较小的反射镜的矩阵反射的辐射束b中。

在本文中所使用的术语“投影系统”ps包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型以及静电型光学系统、或者它们的任意组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如在衬底w上使用浸没液体或使用真空等其它因素所适合的。因为其它气体可能吸收过多的辐射或电子，所以真空环境可以用于euv或电子束辐射。真空环境可能因此借助于真空壁和真空泵而被提供至整个束路径。

光刻设备100和/或光刻设备100’可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台wt(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这样的“多平台”机器中，可以并行地使用额外的衬底台wt，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它衬底台wt用于曝光。在一些情形下，额外的台可能不是衬底台wt。

参考图1a和图1b，照射器il接收来自辐射源so的辐射束。当源so是准分子激光器时，源so和光刻设备100、100’可以是例如分立的物理实体。在这种情况下，不认为所述源so构成光刻设备100或100’的一部分，并且所述辐射束b借助于包括例如适当的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统bd(在图1b中)而从所述源so传递至所述照射器il。在其它情况下，例如当源so为汞灯时，源so可以是光刻设备100、100’的组成部分。可以将所述源so和照射器il以及需要时设置的束传递系统bd一起称作辐射系统。

所述照射器il可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器ad(在图1b中)。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为“σ-外部”和“σ-内部”)。此外，照射器il可以包括各种其它部件(在图1b中)，诸如积分器in和聚光器co。可以将照射器il用于调整辐射束b，以便在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。

参考图1a，辐射束b入射到图案形成装置(例如，掩模)ma上并被图案形成装置ma图案化，所述图案形成装置ma被保持在支撑结构(例如，掩模台)mt上。在光刻设备100中，辐射束b从图案形成装置(例如，掩模)ma反射。在已从图案形成装置(例如，掩模)ma反射之后，辐射束b穿过投影系统ps，所述投影系统ps将所述辐射束b聚焦至衬底w的目标部分c上。借助于第二定位器pw和位置传感器if2(例如，干涉仪装置、线性编码器、或电容传感器)，可以准确地移动衬底台wt(例如，以将不同的目标部分c定位在辐射束b的路径中)。类似地，第一定位器pm和另一位置传感器if1可以用于将图案形成装置(例如，掩模)ma相对于辐射束b的路径准确地定位。可以通过使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准图案形成装置(例如，掩模)ma和衬底w。

参考图1b，辐射束b入射到图案形成装置(例如，掩模ma)上并被所述图案形成装置图案化，所述图案形成装置被保持在支撑结构(例如，掩模台mt)上。在已横穿所述掩模ma的情况下，所述辐射束b穿过所述投影系统ps，所述投影系统将所述束聚焦至所述衬底w的目标部分c上。投影系统具有与照射系统光瞳ipu共轭的光瞳ppu。辐射的部分源自照射系统光瞳ipu处的强度分布，并横穿掩模图案而不受掩模图案处的衍射的影响，并产生在照射系统光瞳ipu处的强度分布的图像。

借助于第二定位器pw和位置传感器if(例如，干涉仪装置、线性编码器、或电容传感器)，可以准确地移动衬底台wt(例如，以将不同的目标部分c定位在辐射束b的路径中)。类似地，(例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间)可以将第一定位器pm和另一位置传感器(未在图1b中示出)用于相对于辐射束b的路径准确地定位掩模ma。

通常，可以借助于构成所述第一定位器pm的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现掩模台mt的移动。类似地，可以采用构成第二定位器pw的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台wt的移动。在步进器的情况下(与扫描器相反)，掩模台mt可以仅与短行程致动器相连接，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准掩模ma和衬底w。虽然衬底对准标记(如图示的)占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间(这些公知为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模ma上的情况下，掩模对准标记可以位于这些管芯之间。

掩模台mt和图案形成装置ma可以位于真空腔室中，在真空腔室中处于真空中的机器人ivr可以被用于将图案形成装置(诸如掩模)移入和移出真空腔室。可替代地，当掩模台mt和图案形成装置ma处于真空腔室以外时，不处于真空的机器人可以类似于处于真空中的机器人ivr那样用于各种运输操作。处于真空的机器人和不处于真空的机器人两者都需要被校准以将任何有效负载(例如，掩模)流畅地传递至传送站的固定的运动学安装件。

所述光刻设备100和100’可以使用于以下模式中的至少一种：

1.在步进模式中，在将支撑结构(例如，掩模台)mt和衬底台wt保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束b的整个图案一次投影到目标部分c上(即，单次静态曝光)。然后将所述衬底台wt沿x和/或y方向移动，使得可以对不同的目标部分c曝光。

2.在扫描模式中，在扫描支撑结构(例如，掩模台)mt和衬底台wt的同时，将赋予所述辐射束b的图案投影到目标部分c上(即，单次动态曝光)。可以通过投影系统ps的放大率(缩小率)和图像反转特性来确定衬底台wt相对于支撑结构(例如，掩模台)mt的速度和方向。

3.在另一模式中，持有可编程图案形成装置的支撑结构(例如，掩模台)mt保持大致固定且衬底台wt被移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束b的图案投影到目标部分c上。可以采用脉冲辐射源so，并且在衬底台wt的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以易于被应用于利用可编程图案形成装置(诸如，可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。

也可以采用上文描述的使用模式的组合和/或变形例，或完全不同的使用模式。

在另外的实施例中，光刻设备100包括极紫外(euv)源，所述极紫外(euv)源配置成产生用于euv光刻术的euv辐射的束。通常，euv源配置在辐射系统中，并且相应的照射系统配置成调整euv源的euv辐射束。

图2较详细地示出了光刻设备100，包括源收集器设备so、照射系统il、和投影系统ps。源收集器设备so被构造并布置成使得真空环境可以被保持在源收集器设备so的包围结构220中。发射等离子体210的euv辐射可以由放电产生式等离子体源形成。euv辐射可以通过气体或蒸汽产生，例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽，其中产生极高温的等离子体210以发射在电磁光谱的euv范围内的辐射。例如，通过引起至少部分电离的等离子体的放电而产生非常热的等离子体210。为了有效地产生辐射，可以需要例如分压为10pa的xe、li、sn蒸汽或任何其它适当的气体或蒸汽。在实施例中，提供被激发的锡(sn)的等离子体以产生euv辐射。

由高温等离子体210发射的辐射从源腔室211经由定位在源腔室211中的开口中或所述开口后方的可选的气体阻挡件或污染物阱230(在一些情况下，也被称作污染物阻挡件或箔片阱)而传递到收集器腔室212中。污染物阱230可以包括通道结构。污染物阱230也可以包括气体阻挡件，或气体阻挡件与通道结构的组合。如本领域中已知的，本文中进一步示出的污染物阱或污染物阻挡件230至少包括通道结构。

收集器腔室211可以包括可以是所谓的掠入射收集器的辐射收集器co。辐射收集器co具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。横穿收集器co的辐射可以被反射出光栅光谱滤光器240以被聚焦在虚源点if处。虚源点if通常被称作中间焦点，并且源收集器设备被布置成使得中间焦点if位于包围结构220中的开口219处或接近开口219。虚源点if是发射辐射的等离子体210的图像。光栅光谱滤光器240特别地被用于抑制红外(ir)辐射。

随后，辐射横穿照射系统il，所述照射系统il可以包括琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224，所述琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224被布置成提供在图案形成装置ma处的辐射束221的期望的角分布，以及在图案形成装置ma处的辐射强度的期望的均匀性。在辐射束221在由支撑结构mt保持的图案形成装置ma处反射时，形成图案化的束226，并且图案化的束226通过投影系统ps经由反射元件228、230而成像到由晶片平台或衬底台wt保持的衬底w上。

在照射光学器件单元il和投影系统ps中通常可以存在比显示的元件更多的元件。光栅光谱滤光器240可以可选地存在，这依赖于光刻设备的类型。另外，可以存在比图中示出的反射镜更多的反射镜，例如在投影系统ps中可以存在除图2中示出的反射型元件以外的1至6个额外的反射型元件。

收集器光学器件co(如图2中图示的)被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的嵌套式收集器，仅作为收集器(或收集器反射镜)的示例。掠入射反射器253、254和255围绕光学轴线o轴向对称地设置，并且这种类型的收集器光学器件co优选地与放电产生式等离子体源(经常被称作dpp源)结合使用。

示例性光刻单元

图3示出了光刻单元300，光刻单元300有时也被称为光刻元或簇。光刻设备100或100’可以形成光刻单元300的一部分。光刻单元300还可以包括用于在衬底上执行曝光前过程和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的旋涂机sc、用于显影被曝光的抗蚀剂的显影剂de、激冷板ch和焙烤板bk。衬底处理装置或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底，在不同的过程设备之间移动衬底，并将衬底传递到光刻设备的进料台lb。这些装置通常统称为轨道或涂覆显影系统，并且由涂覆显影系统控制单元tcu控制，所述涂覆显影系统控制单元tcu本身由管理控制系统scs控制，所述管理控制系统scs也经由光刻控制单元lacu来控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化生产量和处理效率。

示例性量测系统

图4图示了根据实施例的量测系统400的截面图的示意图，所述量测系统400可以实施为光刻设备100或100’的一部分。在这个实施例的示例中，量测系统400可以被配置成相对于图案形成装置(例如，图案形成装置ma)来对准衬底(例如，衬底w)。量测系统400还可以被配置成检测对准标记在所述衬底上的位置，并且使用所述对准标记的所检测的位置来将所述衬底相对于光刻设备100或100’的所述图案形成装置或其它部件对准。所述衬底的这样的对准可以确保在所述衬底上准确地曝光一个或更多个图案。

根据实施例，量测系统400可以包括根据这个实施例的示例的照射系统412、反射镜414、干涉仪426、检测器428、和控制器430。照射系统412可以被配置成提供具有一个或更多个通带的电磁窄带辐射束413。在一示例中，所述一个或更多个通带可以在介于约500nm至约900nm之间的波长的光谱内。在另一示例中，所述一个或更多个通带可以是介于约500nm至约900nm之间的波长的光谱内的离散的窄通带。照射系统412还可以被配置成提供具有在长时间段(例如，在照射系统412的使用寿命内)内大致恒定的中心波长(cwl)值的一个或更多个通带。照射系统412的这样的配置可以有助于防止在当前的量测系统中实际的cwl值从期望的cwl值(如上文论述的)的偏移。并且，结果，与当前的量测系统相比，恒定的cwl值的使用可以改善量测系统(例如，量测系统400)的长期稳定性和准确度。

根据实施例，反射镜414可以被配置成接收辐射束413并且朝向衬底420引导辐射束413以作为束415。反射镜414可以是反射镜或二色反射镜。在一个示例中，平台422能够沿方向424移动。辐射束415可以被配置成照射位于衬底420上的对准标记或目标418。在另一示例中，辐射束415被配置成从衬底420的表面反射。在这个实施例的示例中，对准标记或目标418可以涂覆有辐射敏感膜。在另一示例中，对准标记或目标418可以具有一百八十度对称性。也就是说，当对准标记或目标418绕垂直于对准标记或目标418的平面的对称轴线被转动一百八十度时，转动后的对准标记或目标418可以与未转动的对准标记或目标418大致相同。

如图4中图示的，干涉仪426可以被配置成接收辐射束417。辐射束419可以从对准标记或目标418衍射或从衬底420的表面反射，并且在干涉仪426处作为辐射束417被接收。干涉仪426包括任何适当组的光学元件，例如，可以被配置成基于所接受的辐射束417来形成对准标记或目标418的两个图像的棱镜的组合。应理解，不必形成良好质量的图像，但是对准标记418的特征应该被分辨。干涉仪426还可以被配置成将这两个图像中的一个图像相对于这两个图像中的另一个图像转动一百八十度并且将这两个图像以干涉量测法重新组合。

在实施例中，检测器428可以被配置成当量测系统400的对准轴线421穿过对准标记或目标418的对称中心(未示出)时，接收重新组合后的图像并且检测由重新组合后的图像导致的干涉。这样的干涉可以归因于对准标记或目标418是一百八十度对称的，并且根据示例性实施例，重新组合后的图像相长地或相消地干涉。基于所检测的干涉，检测器428还可以被配置成确定对准标记或目标418的对称中心的位置并且因此检测衬底420的位置。根据示例，对准轴线421可以与垂直于衬底420且穿过图像转动干涉仪426的中心的光学束对准。在另一示例中，检测器428被配置成接收重新组合后的图像并且检测被反射离开衬底420的表面的光的干涉。

在另外的实施例中，控制器430可以被配置成接收包括所确定的对称中心的信息的信号429。控制器430还可以被配置成确定平台422的位置并且将平台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关联。这样，可以相对于平台422准确地获知对准标记或目标418的位置并且因此准确地获知衬底420的位置。替代地，控制器430可以被配置成确定量测系统400或任何其它参考元件的位置，使得可以相对于量测系统400或任何其它参考元件来获知对准标记或目标418的对称中心。

在实施例中，控制器430被配置成向从检测器428接收的测量结果施加校正，以处理可能存在于对准标记或目标418中的不对称性。可能由于所述标记本身的结构(侧壁角、临界尺寸间距等)中的瑕疵或由于基于朝向对准标记或目标418引导的光的波长的非线性光学效应而存在所述不对称性。

应该注意，即使反射镜414被示出为朝向对准标记或目标418引导辐射束413以作为辐射束415，本公开仍不是限制性的。相关领域技术人员将明白：其它光学布置可以被用于获得将对准标记或目标418照射于衬底420上并且检测对准标记或目标418的图像的类似的结果。反射镜414可以沿垂直于衬底420的表面或者与所述表面成一角度的方向引导所述照射。

自适性应衬底对准

如上文指出的，校正可以被施加至从量测系统400获得的测量结果以处理标记不对称性。在传统建模中，测量数据以被加权且被累加的值输入方程式中以产生想要的结果——最经常需要反馈信息的结果。例如，使用所有颜色(即，激发波长的范围)和偏振彼此分离地测量标记位置，并且算法优化了应被施加至所测量的标记位置以预测去校正后的重叠的权重。因而，传统方法是基于标记不对称性(和其它效应)对所测量的数据的质量进行折衷的假设。根据实施例，本文中论述的一个解决方案是使用折衷后的数据，即向所测量的标记位置施加最佳的颜色权重，以对在所测量的标记位置中捕获的不想要的效应进行校正。所述方法基于数据分解，在数据分解中，所测量的数据被分成单独的贡献分量然后被重组，但是省略不想要的贡献分量，诸如来自标记不对称性的贡献。

来自对准标记的所测量的数据可以被分解成如以下方程式(1)中示出的各分量：

apmeasured＝apcommon+apasymmetry+apother(1)

其中apmeasured是所测量的数据，apcommon是所测量的数据中的由于晶片变形而引起的所有标记中的公共项所导致的分量，apasymmetry是所测量的数据中的由于标记不对称性而导致的分量，并且apother是所测量的数据中的由任何其它因素所引起的分量。根据实施例，目标是寻找apasymmetry的解，使得随后可以从apmeasured中减去apasymmetry以获得校正后的对准位置。

所测量的数据中的由于校正后的对准位置(ap)的分量可以被获得为：

ap＝apmeasured-apasymmetry(2)

所测量的数据的解构后的分量可以被组织成通过方程式(3)用代数方式表示且在图5中图示的正交模型。

apcommon+apasymmetry+apother＝usv^t(3)

正交子空间中的x轴和y轴中的每个都可以表示用于测量所述对准标记的位置的入射光的不同波长或波长的范围(即，颜色)。虽然这里为了方便起见仅图示了两种颜色，但是可以存在用于表征所测量的数据的正交子空间的任意数目个颜色和/或偏振。所测量的数据可以被绘图，并且可以确定第一主分量矢量510和第二主分量矢量520。根据实施例，所述第一主分量矢量510提供最好地表示数据的斜率，并且所述第二主分量矢量520正交于所述第一主分量矢量。使用紧挨着分量矢量中的每个分量矢量的柱状图来图示对所述第一主分量和第二主分量中的每个主分量的斜率的x贡献和y贡献。根据实施例，所述第一主分量矢量和第二主分量矢量限定用于表征所测量的数据的新的正交子空间。

根据实施例，如图6中图示的，所述新的正交子空间随后被转动以产生第一因子矢量610和正交于所述第一因子矢量610的第二因子矢量620。使用紧挨着所述第一因子矢量610和所述第二因子矢量620中的每个因子矢量的柱状图来图示对所述第一因子矢量610和所述第二因子矢量620中的每个因子矢量的斜率的x贡献和y贡献。所述正交子空间的转动可以被执行以对在所述对准标记的测量期间所使用的所有波长(即，颜色)赋予相等的权重。以这种方式，针对所有颜色限定类似的衬底变形。

根据实施例，转动后的正交子空间的所述第二因子矢量620被进一步转动给定的角度θr以产生如图7中图示的新的不对称性矢量730。非正交的子空间可以基于所述不对称性矢量730和所述第一因子矢量610而产生。所测量的数据中的由于标记不对称性而导致的贡献可以使用所述非正交的子空间来确定。如图7所示，使用虚线箭头来示出测量结果至所述第一因子矢量610和所述第二因子矢量620(正交子空间)上的投影，并且使用实线箭头来示出测量结果至所述第一因子矢量610和所述不对称性矢量730(非正交的子空间)上的投影。与所述正交子空间相比，在所述非正交的子空间中，所述第一因子矢量610的贡献被减去δa。

根据实施例，自适应对准可以包括：通过向潜在的平均值增加所述不对称性贡献来找到不对称性的存在于公共项中的部分。所述潜在的平均值可以被确定为所述第一矢量因子610在由所述不对称性项跨越的划线空间上的正交投影。

存在可以被用于产生所述新的不对称性矢量730的许多可能的转动角θr。所述转动角θr可以是介于-90度与+90度之间的任何值。

根据实施例，所述不对称性矢量730是所述第一因子矢量610和所述第二因子矢量620的线性组合。各种可能的不对称性矢量830被确定，并且由最佳转动角θr确定的所述不对称性矢量730是待使用的校正后的矢量。所述最佳转动角被限定为使所述第一因子矢量610的贡献(纯ap项)最小化的角度。例如，图8图示从所述第二因子矢量620的三个不同的转动角——θr1、θr2和θr3形成的三个可能的不对称性矢量830。由所述第二因子矢量620的转动θr1或θr3而产生的所述不对称性矢量830产生具有x分量和y分量的剩余矢量840。然而，由所述第二因子矢量620转动θr2而产生的所述不对称性矢量730不产生剩余矢量，因而使其是用于表示所测量的标记的不对称性的最好选择。所述不对称性矢量730的这种确定还可以通过以下方程式用代数方式来表示：

usv^t＝ca^t(4)

因而：

apother＝apmeasured-apcommon-apasymmetry(8)

一旦最佳apasymmetry矢量已经被确定，就可以仅从所测量的apmeasured减去所述最佳apasymmetry矢量以产生由于正确的标记位置/形状ap而产生的校正后的测量结果，如在以下方程式(8)中所示。

ap＝apmeasured-apasymmetry(8)

图9是根据一些实施例的对来自所述对准标记的所接受的测量结果的对准标记不对称性进行校正的示例性方法900的流程图。应理解，方法900中示出的操作不是详尽的并且其它操作也可以在所图示的操作中的任一操作之前、之后或之间执行。在本公开的各个实施例中，方法900的操作可以以不同的顺序来执行和/或可以变化。

在操作902中，从衬底上的对准目标收集光学测量结果。所述对准目标可以是具有给定宽度和厚度的线的光栅结构。可以使用具有介于500nm与900nm之间的波长范围的光来照射所述目标上的对准标记。

在操作904中，控制器被用于确定所述测量结果的第一主分量矢量和所述测量结果的第二主分量矢量。所述第一主分量矢量和第二主分量矢量可以被确定于所述测量结果的x轴/y轴绘图上。根据一些实施例，所述第一主分量矢量提供最好地表示数据的斜率，并且所述第二主分量矢量正交于所述第一主分量矢量。根据一些实施例，所述第一主分量矢量和第二主分量矢量限定用于表征所述测量结果的正交子空间。

在操作906中，所述控制器转动由所述第一主分量矢量和第二主分量矢量限定的所述正交子空间以分别产生第一因子矢量和第二因子矢量。也就是说，在转动后的正交子空间中，所述第二因子矢量正交于所述第一因子矢量。

在操作908中，所述第二因子矢量被转动给定的角度以形成不对称性矢量。所述不对称性矢量形成具有所述第一因子矢量的非正交的子空间。所述第二因子矢量可以被转动介于-90度与+90度之间。所述第二因子矢量的不同的转动产生不同的不对称性矢量，并且每个因子矢量可以被检验以确定哪个不对称性矢量最好地表示实际的标记不对称性。

在操作910中，确定由所述对准标记的不对称性所引起的对所述测量结果的贡献。通过在操作908中所述第二因子矢量的最佳转动来确定所述最佳不对称性矢量。所述最佳转动被限定为使所述第一因子矢量的贡献(纯ap项)最小化的转动角。

在操作912中，从所述测量结果减去在操作910中确定的不对称性贡献。去除所述不对称性贡献会产生所述对准标记的校正后的位置。

应该注意，为了清楚起见，本文中描述的分析涉及确定单个不对称性矢量，但是可以沿所测量的信号的分解来导出任意数目个不对称性矢量。此外，所测量的数据的分解、以及分解后的分量的后续分析可以被用于除校正对准位置之外的其它应用。例如，这个信息可以被用作用于确定哪些颜色最适合用于给定的对准情形的诊断工具。

根据一些实施例，本文中描述的方法也可以被用于校正与非不对称性有关的对准误差。例如，本文中描述的方法可以校正系统性光学模块误差。

还可以使用以下方面来描述所述实施例：

1.一种量测系统，包括：

辐射源，所述辐射源被配置成产生光；

反射镜，所述反射镜被配置成朝向衬底引导所述光；

干涉仪，所述干涉仪被配置成接收从所述衬底上的图案衍射的或从所述衬底反射的光，并且从所述衍射的光或所述反射的光之间的干涉来产生输出光；

检测器，所述检测器被配置成接收来自所述干涉仪的输出光，并且基于所接收的输出光来产生测量结果；以及

控制器，所述控制器被配置成确定对所述测量结果的校正，其中确定所述校正包括：

确定用于表征所述测量结果的第一主分量和所述测量结果的第二主分量的正交子空间；

将所述正交子空间转动第一角度，使得所述第一主分量转动以变成第一因子矢量，并且使得所述第二主分量转动以变成第二因子矢量；

通过将所述第二因子矢量转动第二角度来产生不对称性矢量，其中所述不对称性矢量和所述第一因子矢量限定非正交的子空间；

基于所述测量结果至所述非正交的子空间中的所述第一因子矢量上的投影来确定所述测量结果中的不对称性贡献；以及

从所述测量结果减去所述不对称性贡献。

2.根据方面1所述的量测系统，其中，所述第二主分量正交于所述第一主分量。

3.根据方面1所述的量测系统，其中，所述第二因子矢量正交于所述第一因子矢量。

4.根据方面1所述的量测系统，其中，所述不对称性矢量是所述第一因子矢量和所述第二因子矢量的线性组合。

5.根据方面1所述的量测系统，其中，由所述辐射源产生的光具有介于500nm与900nm之间的波长范围。

6.根据方面1所述的量测系统，其中，所述控制器还被配置成将所述测量结果分解成期望的测量结果贡献、所述不对称性贡献、和剩余贡献。

7.根据方面6所述的量测系统，其中，所述控制器被配置成通过确定所述不对称性矢量的哪个第二角度使所述第一因子矢量对所述测量结果的贡献最小化来确定所述不对称性贡献。

8.一种光刻设备，包括：

照射系统，所述照射系统被配置成照射图案形成装置的图案；

投影系统，所述投影系统被布置成将所述图案的图像投影到衬底的目标部分上；以及

量测系统，所述量测系统包括：

辐射源，所述辐射源被配置成产生光；

反射镜，所述反射镜被配置成朝向衬底引导所述光；

干涉仪，所述干涉仪被配置成接收已经从所述衬底上的图案衍射的或从所述衬底反射的光，并且从所述衍射的光或所述反射的光之间的干涉来产生输出光；

检测器，所述检测器被配置成接收来自所述干涉仪的输出光，并且基于所接收的输出光来产生测量结果；以及

控制器，所述控制器被配置成确定对所述测量结果的校正，其中确定所述校正包括：

确定用于表征所述测量结果的第一主分量和所述测量结果的第二主分量的正交子空间；

将所述正交子空间转动第一角度，使得所述第一主分量转动以变成第一因子矢量，并且使得所述第二主分量转动以变成第二因子矢量；

通过将所述第二因子矢量转动第二角度来产生不对称性矢量，其中所述不对称性矢量和所述第一因子矢量限定非正交的子空间；

基于所述测量结果至所述非正交的子空间中的所述第一因子矢量上的投影来确定所述测量结果中的不对称性贡献；以及

从所述测量结果减去所述不对称性贡献。

9.根据方面8所述的光刻设备，其中，所述第二主分量正交于所述第一主分量。

10.根据方面8所述的光刻设备，其中，所述第二因子矢量正交于所述第一因子矢量。

11.根据方面8所述的光刻设备，其中，所述不对称性矢量是所述第一因子矢量和所述第二因子矢量的线性组合。

12.根据方面8所述的光刻设备，其中，由所述辐射源产生的光具有介于500nm与900nm之间的波长范围。

13.根据方面8所述的光刻设备，其中，所述控制器还被配置成将所述测量结果分解成期望的测量结果贡献、所述不对称性贡献、和剩余贡献。

14.根据方面13所述的光刻设备，其中，所述控制器被配置成通过确定所述不对称性矢量的哪个第二角度使所述第一因子矢量对所述测量结果的贡献最小化来确定所述不对称性贡献。

15.一种对由量测系统确定的测量结果施加校正以处理所测量的图案的不对称性的方法，所述方法包括：

确定用于表征所述测量结果的第一主分量和所述测量结果的第二主分量的正交子空间；

将所述正交子空间转动第一角度，使得所述第一主分量转动以变成第一因子矢量，并且使得所述第二主分量转动以变成第二因子矢量；

通过将所述第二因子矢量转动第二角度来产生不对称性矢量，其中所述不对称性矢量和所述第一因子矢量限定非正交的子空间；

基于所述测量结果至所述非正交的子空间中的所述第一因子矢量上的投影来确定所述测量结果中的不对称性贡献；以及

从所述测量结果减去所述不对称性贡献。

16.根据方面15所述的方法，其中，所述第二主分量正交于所述第一主分量。

17.根据方面15所述的方法，其中，所述第二因子矢量正交于所述第一因子矢量。

18.根据方面15所述的方法，其中，所述不对称性矢量是所述第一因子矢量和所述第二因子矢量的线性组合。

19.根据方面15所述的方法，其中，所述方法还包括将所述测量结果分解成期望的测量结果贡献、所述不对称性贡献、和剩余贡献。

20.根据方面19所述的方法，其中，确定所述不对称性贡献还包括确定所述不对称性矢量的哪个第二角度使所述第一因子矢量对所述测量结果的贡献最小化。

示例性硬件环境

可以例如使用一个或更多个众所周知的计算机系统(诸如图10中示出的计算机系统1000)来实施对对准重叠测量结果进行校正的本文中描述的各个实施例。计算机系统1000可以是能够执行本文中描述的功能任何众所周知的计算机，诸如能够从internationalbusinessmachines、apple、sun、hp、dell、sony、toshiba等公司获得的计算机。在一个示例中，计算机系统1000表示控制器430。在另一示例中，控制器430由计算机系统1000的处理器1004来表示。根据一些实施例，计算机系统1000可以被配置成执行方法900的操作902至912中的任一操作。

计算机系统1000包括一个或更多个处理器(也被称为中央处理单元或cup)，诸如处理器1004。处理器1004被连接至通信基础设施或总线1006。

一个或更多个处理器1004中的每个都可以是图形处理单元(gpu)。在实施例中，gpu是电子装置上的被设计用于快速处理数学密集型应用的专用电子电路。所述gpu可以具有高效地并行处理大数据块的高度并行结构，诸如对计算机图形学应用、图像和视频来说常见的数学密集型数据。

计算机系统1000还包括用户输入/输出装置1003，诸如通过用户输入/输出接口1002与通信基础设施1006通信的监视器、键盘、定点装置等。

计算机系统1000还包括主要或主存储器1008，诸如随机存取存储器(ram)。主存储器1008可以包括一级或更多级高速缓冲存储器。主存储器1008具有储存在其中的控制逻辑(即，计算机软件)和/或数据。在实施例中，至少主存储器1008可以如本文中描述的那样被实施和/或实现功能。

计算机系统1000还可以包括一个或更多个二级存储装置或存储器1010。二级存储器1010可以包括例如硬盘驱动器1012和/或可移除存储装置或驱动器1014。可移除储存驱动器1014可以是软盘驱动器、磁带驱动器、高密度磁盘驱动器、光学存储装置、磁带备份装置和/或任何其它存储装置/驱动器。

可移除储存驱动器1014可以与可移除存储单元1018相互作用。可移除存储单元1018包括其上存储有计算机软件(控制逻辑)和/或数据的计算机可用或可读存储装置。可移除存储单元1018可以是软盘、磁带、高密度磁盘、dvd、光学存储盘和/或任何其它计算机数据存储装置。可移除储存驱动器1014以众所周知的方式从可移除存储单元1018读取和/或写入可移除存储单元1018。

根据示例性实施例，二级存储器1010可以包括其它装置、工具、或允许计算机程序和/或其它指令和/或数据由计算机系统1000访问的方法。这样的装置、工具或其它方法可以包括例如可移除存储单元1022和接口1020。所述可移除存储单元1022和所述接口1020的示例可以包括程序盒和盒式接口(诸如在视频游戏装置中发现的)、可移除存储芯片(诸如eprom或prom)和相关联的插座、记忆棒和usb端口、存储卡和相关的存储卡插槽、和/或任何其它可移除存储单元和相关的接口。

计算机系统1000还可以包括通信或网络接口1024。通信接口1024使得计算机系统1000能够与远程装置、远程网络、远程实体等(由附图标记1028单独地或共同地指示)的任一组合通信和相互作用。例如，通信接口1024可以允许计算机系统1000在通信路径1026上与远程装置1028通信，所述通信路径1026可以是有线的和/或无线的并且可以包括lan、wan、因特网等的任一组合。控制逻辑和/或数据可以经由通信路径1026被发射至计算机系统1000或从计算机系统1000发射。

在实施例中，包括具有其上存储有控制逻辑(软件)的有形计算机可用或可读介质的有形装置或制品在本文中也被称为计算机程序产品或程序存储装置。这包括但不限于计算机系统1000、主存储器1008、二级存储器1010、以及可移除存储单元1018和1022，以及包含先前任一组合的有形制品。这样的控制逻辑当由一个或更多个数据处理装置(诸如，计算机系统1000)执行时使这样的数据处理装置如本文中描述的那样操作。

基于本公开中包含的教导，相关领域技术人员将明白如何使用除了图10中示出的数据处理装置、计算机系统和/或计算机架构之外的数据处理装置、计算机系统和/或计算机架构来制作和使用本发明。特别地，可以用除了本文中描述的软件、硬件和/或操作系统实施方式之外的软件、硬件和/或操作系统实施方式来执行实施例。

最终评述

虽然在本文中可以对光刻设备在ic的制造中的使用进行特定参考，但是，应理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(lcd)、薄膜薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的背景下，本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提及的衬底可以在曝光之前或之后例如在轨道或涂覆显影系统(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上并且对被曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中进行处理。在可适用的情况下，可以将本文的公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以被处理一次以上，以例如用于产生多层ic，使得本文中使用的术语衬底也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

虽然上文已经在光学光刻术的内容背景下使用本发明的实施例进行了具体的参考，但是应理解，本发明可以用于其它应用，例如压印光刻术，并且在上内容背景允许的情况下，不限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的形貌限定了产生在衬底上的图案。图案形成装置的形貌可以被按压制到供给至衬底的抗蚀剂层中，由此抗蚀剂通过应用电磁辐射、热、按压力或者它们的组合而被固化。在抗蚀剂被固化之后所述图案形成装置被移出抗蚀剂，在抗蚀剂中留下图案。

应理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制性的目的，使得本说明书中的术语或措辞应由相关领域技术人员按照本文中的教导来解释。

在本文中描述的实施例中，在内容背景允许的情况下，术语“透镜”和“透镜元件”可以指各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型、和静电型光学部件。

另外，本文中使用术语“辐射”、“束”和“光”包含所有类型的电磁辐射，所述电磁辐射包括紫外(uv)辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长λ)和极紫外(euv或软x-射线)辐射(例如，具有在5nm至20nm的范围内的波长，诸如例如13.5nm的波长)，或在小于5nm下工作的硬x-射线，以及粒子束(诸如离子束或电子束)。通常，具有介于大约400nm至大约700nm之间的波长的辐射被认为是可见光辐射；具有介于大约780nm至3000nm(或更大)之间的波长的辐射被认为是ir辐射。uv指的是具有大约100nm至400nm波长的辐射。在光刻术内，术语“uv”也适合于可以由汞放电灯产生的波长：g线436nm；h线405nm；和/或i线365nm。真空uv或vuv(即，被气体吸收的uv)指的是具有约100nm至200nm波长的辐射。深uv(duv)通常指具有从126nm至428nm波长范围的辐射，并且在实施例中，准分子激光器可以产生在光刻设备内使用的duv辐射。应理解，具有在例如5nm至20nm的范围内的波长的辐射指具有至少一部分位于5nm至20nm的范围内的某一波长带的辐射。

如本文中使用的术语“衬底”通常描述后续的材料层添加到其上的材料。在实施例中，衬底其本身可以被图案化，并且添加在其顶部的材料还可以被图案化，或者可以保持不被图案化。

虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是将理解，可以与所描述的不同的方式来实践本发明。所述描述不旨在限制本发明。

将理解，具体实施方式章节而不是发明内容章节和摘要章节旨在用于解释权利要求。如发明者考虑到的，发明内容章节和摘要章节可以阐明本发明的一个或更多个而不是所有示例性实施例，并且因此不旨在以任何方式限制本发明和随附权利要求。

上文已经借助于图示出指定功能的实施方式及其关系的功能性构造块来描述了本发明。为了描述方便，在本文中已经任意地限定了这些功能性构造块的边界。只要适当地执行指定功能及其关系，就可以定义替换的边界。

具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，使得在不背离本发明的总体构思且不进行过度实验的情况下，其他人可通过应用本领域技术范围内的知识而容易地修改和/或调适这些具体实施例的各种应用。因此，基于本文中提出的教导和指导，这样的调适和修改旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。

本发明的广度和范围不应受到上文描述的任何的示例性实施例的限制，而应仅由随附的权利要求及其等同物来限定。