对准方法与流程

本申请要求于2016年8月15日提交的美国申请62/375,263的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种对准方法，并且还涉及一种对准系统。对准系统可以形成光刻设备的一部分。

背景技术：

光刻设备是一种机器，其将期望图案施加到衬底上，通常施加到衬底的目标部分上。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(备选地称为掩模或掩模版)来生成要在ic的单个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，包括部分、一个或几个管芯)上。图案的转移通常经由到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上的成像。通常，单个衬底将包含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(其中通过一次将整个图案暴露到目标部分上来辐射每个目标部分)和所谓的扫描仪(其中在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案同时与该方向平行或反平行地扫描衬底来辐射每个目标部分)。还可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案化装置转移到衬底。

为了控制光刻工艺以将期望图案准确地施加到衬底上，在衬底上提供对准标记，并且光刻设备提供有对准系统。对准系统被配置为执行测量并且确定衬底上提供的对准标记距其的位置。

期望减小对准标记的尺寸使得衬底上的更多空间可用于将期望图案施加到衬底上。减小对准标记的尺寸可能降低使用对准系统进行的测量的再现性和/或准确性。期望提供一种对准方法，其允许减小对准标记的尺寸，而不影响使用对准系统进行的测量的再现性和/或准确性。备选地，可以期望维持对准标记的尺寸并且改善使用对准系统进行的测量的再现性和/或准确性。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种确定对准标记在衬底上的位置的方法，该对准标记包括第一段和第二段，该方法包括利用辐射照射对准标记。检测由对准标记衍射的辐射并且生成作为结果的对准信号，该对准信号包括仅在第一段的照射期间接收的第一分量、仅在第二段的照射期间接收的第二分量、以及在这两个段的同时照射期间接收的第三分量；以及使用对准信号的第一分量、第二分量和第三分量确定段的位置。

该方法有效地使用对准信号，该对准信号包括在两个对准段的照射期间接收的第三分量。该方法允许减小对准标记的尺寸，从而允许更多空间用于在衬底上印刷期望图案，而不会影响使用对准系统进行的测量的准确性和/或再现性。备选地，该方法可以使得能够移除对准段之间的距离并且减小对准段的长度，使得对准标记的总尺寸显著减小，而不会对测量的再现性和/或准确性产生不可接受的大的影响。备选地，该方法可以使得能够维持对准段的尺寸，同时提高使用对准标记进行的测量的再现性和/或准确性。

该确定可以包括使用具有已知特性的校准标记上的校准测量的结果来产生校准对准信号，从该校准对准信号可以确定对准信号和段的位置之间的关系。

执行校准测量提供了一种确定对准信号与段的位置之间的关系的简单方式，其不需要制定和求解分析表达式。如果需要，可以将单个校准对准信号拟合到多个不同的对准信号，或者可以对不同类型的对准标记执行多个校准测量。可以执行校准测量并且可以存储其结果以供将来使用。

该确定可以包括将校准对准信号拟合到对准信号。

将校准对准信号拟合到对准信号是一种计算快速且相对简单的确定段的位置的方式。

该确定可以包括对对准信号的第三分量进行去卷积。

去卷积可以基于辐射的轮廓的大小和形状的知识以及第一分量和第二分量的知识。

去卷积可以包括将一个或多个函数拟合到对准信号。

校准对准信号可以用于对对准信号的第三分量进行去卷积。

使用校准测量来对对准信号的第三分量进行去卷积(例如，通过确定一个或多个函数的形式)可以比构建可以用于对第三分量进行去卷积的分析表达式更快和更简单。

一个或多个函数可以是正弦函数和/或余弦函数。

正弦函数和余弦函数是一种表示和分析周期性变化信号(诸如对准信号)的便利方式。

确定可以包含将对准信号分离成多个部分并且分析每个部分以从对准信号中提取局部相位信息。

可以组合对准信号的每个部分的分析结果以产生作为辐射位置的函数的对准信号的相位的变化，对准信号的相位的变化用于确定段的位置。

每个部分可以是不同的并且由对准信号的整数个周期组成，并且分析对准信号的每个部分可以包括对对准信号的每个部分执行快速傅立叶变换。

快速傅立叶变换是一种分析对准信号的计算上快速的方法。

分析对准信号的每个部分可以包括将一个或多个函数拟合到对准信号的每个部分。

校准对准信号可以用于确定一个或多个函数的形式。

一个或多个函数可以是正弦函数和/或余弦函数。

分析对准信号的每个部分还可以包括将一个或多个经拟合的函数分离成多个部分并且对这些部分执行开窗分析。

开窗分析是一种可以相对容易地应用于对准信号的完善的信号分析技术。可以为不同的对准信号选择不同的窗函数，以允许灵活地确定段的位置。

校准对准信号可以用于确定一个或多个函数的形式。

各部分可以重叠，并且分析每个部分可以包括对各部分执行非矩形开窗分析。

使用非矩形开窗分析允许在如何分离对准信号方面具有更大的灵活性。

该确定可以包括对对准信号执行希尔伯特变换以产生复对准信号。

与其他方法相比，执行希尔伯特变换可以有利地花费更少的时间来在计算上计算段的位置。希尔伯特变换方法可以抵抗诸如低强度对准信号和/或衬底处理效应等测量干扰。

可以通过确定复对准信号的自变量来从对准信号的希尔伯特变换中提取局部对准信号相位信息。

对准信号可以包括窄带对准信号贡献的混合，并且带通滤波器可以用于在对对准信号贡献执行希尔伯特变换之前分离对准信号贡献。

段的长度可u取决于用于测量段的辐射束轮廓的直径。段的长度可以在40微米或更大的范围内。段的长度可以是200微米或更小。例如，段的长度可以在40-80微米的范围内。

在不占用大量衬底空间的情况下执行准确和可再现的对准位置测量的能力在光刻应用中是非常有利的，因为在衬底上有更多的空间可用于印刷期望图案。

段可以包括具有相同间距和相同取向的周期性结构。

第一段可以包括具有在其分辨率特征的中心与其空间区域的中心之间的第一已知位置偏移分量的子分段光栅，并且第二段可以包括具有在其分辨率特征的中心与其空间区域的中心之间的第二已知位置偏移分量的子分段光栅，第一已知位置偏移分量与第二已知位置偏移分量不同。

子分段对准标记提供了当暴露于辐射时表现类似于产品特征的优点。随后，由于使用子分段对准标记来对准衬底上的产品特征，因此包括在衬底上具有与衬底上存在的子分段对准标记类似的分辨率和/或密度的产品特征的随后被暴露的管芯可以更好地对准它们的预期位置。在不损害使用子分段对准标记进行的测量的准确性的情况下减小子分段对准标记的尺寸的能力是有益的。

衬底可以包括第一目标部分和第二目标部分，并且第一段可以位于第一目标部分中并且第二段可以位于第二目标部分中，使得对准标记是级联的场内对准标记。

通过允许较小的场内对准标记而不影响这种测量的准确性和再现性，可以使场内对准标记测量更有效。使用小的级联对准标记有利地允许在更短的时间内执行场内对准标记测量，并且可以实现使用光刻设备制造的装置的吞吐量更大。

辐射可以包括多个偏振和/或多个波长。

使用具有不同波长或不同偏振的辐射束来执行对准标记的位置测量有利地允许测量和/或考虑对准标记的不同属性，例如，不同的衬底层结构可以不同地与具有不同波长或不同偏振的辐射束交互。

根据本发明的第二方面，提供了一种光刻设备，其包括用于保持衬底的衬底台、用于将图案化辐射束投影到由衬底台保持的衬底的目标部分上的投影系统、以及被配置为执行本发明的第一方面的方法或其任何相关联选项的对准系统。

根据本发明的第三方面，提供了一种对准系统，其包括辐射源、检测器和处理器，该处理器被配置为从检测器接收对准信号，该对准信号包括仅在第一对准标记段的照射期间接收的第一分量、仅在第二对准标记段的照射期间接收的第二分量、以及在这两个对准标记段的同时照射期间接收的第三分量，并且使用对准信号的第一分量、第二分量和第三分量确定对准标记段的位置。

根据本发明的第四方面，提供了一种处理器，其被配置为接收对准信号，该对准信号包括仅在第一对准标记段的照射期间接收的第一分量、仅在第二对准标记段的照射期间接收的第二分量、以及在这两个对准标记段的同时照射期间接收的第三分量，并且使用对准信号的第一分量、第二分量和第三分量确定对准标记段的位置。

根据本发明的第五方面，提供了一种用于存储计算机可读代码的计算机可读介质，其中该代码引起光刻设备执行本发明的第一方面的方法或其任何相关联选项。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考所附示意图来描述本发明的实施例，附图中的对应的附图标记指示对应的部件，并且在附图中：

图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的光刻设备和对准系统；

图2a-2d包括图2a至图2d，示意性地描绘了根据本发明的实施例的对准标记；

图3是根据本发明的实施例的确定对准标记段的位置的方法的流程图；

图4是根据本发明的实施例的确定对准标记段的位置的方法的流程图；

图5a-5c包括图5a至图5c，示意性地描绘了根据本发明的实施例的穿过对准标记行进的辐射束轮廓和由此产生的信号；

图6是根据本发明的实施例的确定对准标记段的位置的方法的流程图；

图7a-7b包括图7a和图7b，示出了根据本发明的实施例的对准信号和对准位置偏差的相关联图；

图8是根据本发明的实施例的确定对准标记段的位置的方法的流程图；以及

图9a-9b包括图9a和图9b，示意性地描绘了根据本发明的实施例的场内对准标记的布局。

具体实施方式

尽管在本文中可以具体参考光刻设备在ic制造中的使用，但是应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用，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、液晶显示器(lcd)、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种备选应用的上下文中，本文中术语“晶片”或“管芯”的任何使用可以被认为分别与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提到的衬底可以在曝光之前或之后在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并且使经曝光的抗蚀剂显影的工具)或计量或检查工具中进行处理。在适用的情况下，本文中的公开内容可以应用于这种和其他衬底处理工具。此外，衬底可以被处理一次以上，例如以便产生多层ic，使得本文中使用的术语衬底也可以是指已经包含多个经处理的层的衬底。

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，波长为365、248、193、157或126nm)和极紫外线(euv)辐射(例如，波长在5-20nm的范围内)、以及粒子束，诸如离子束或电子束。

本文中使用的术语“图案化装置”应当广义地解释为是指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装置。应当注意，被赋予给辐射束的图案可以不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案。通常，被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。

图案化装置可以是透射的或反射的。图案化装置的示例包括掩模、可编程镜阵列和可编程lcd面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括各种掩模类型，诸如二进制、交替相移和衰减相移、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以单独倾斜，以便在不同方向上反射入射的辐射束。以这种方式，经反射的光束被图案化。

支撑结构保持图案化装置。它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。支撑件可以使用机械夹持、真空或其他夹持技术，例如在真空条件下的静电夹持。支撑结构可以是例如框架或台，其可以根据需要是固定的或可移动的，并且可以确保图案化装置处于期望位置，例如相对于投影系统。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。

本文中使用的术语“投影系统”应当被广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统和反射折射光学系统，例如适用于所使用的曝光辐射或者适用于其他因素，诸如浸没液的使用或真空的使用。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”同义。

照射系统还可以包括各种类型的光学组件，包括用于引导、成形或控制辐射束的折射、反射和反射折射光学组件，并且这些组件也可以在下面统称为或单独称为“透镜”。

光刻设备也可以是这样一种类型，其中衬底浸入具有相对较高折射率的液体(例如，水)中以便填充投影系统的最终元件与衬底之间的空间。浸入技术在本领域中是众所周知的以用于增加投影系统的数值孔径。

图1示意性地描绘了根据本发明的特定实施例的光刻设备。该设备包括：

照射系统il，用于调节辐射束pb(例如，duv辐射或euv辐射)。

支撑结构(可以称为掩模台)mt，用于支撑图案化装置(例如，掩模)ma并且连接到第一定位装置pm以相对于物品pl准确地定位图案化装置；

衬底台(可以称为晶片台)wt2，用于保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)w2并且连接到第二定位装置pw2以用于相对于物品pl准确地定位衬底；

另一衬底台wt1，用于保持衬底w1并且连接到第三定位装置pw3以用于相对于物品as准确地定位衬底；以及

投影系统(例如，折射投影透镜)pl，被配置为通过将器件ma图案化到衬底w2的目标部分c(例如，包括一个或多个管芯)上来对被赋予给辐射束pb的图案进行成像。

如这里描绘的，该装置是透射类型的(例如，采用透射掩模)。备选地，该装置可以是反射类型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列)。

照射器il从辐射源so接收辐射束。源和光刻设备可以是单独的实体，例如当源是准分子激光器时。在这种情况下，不认为该源形成光刻设备的一部分，并且借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的光束传输系统bd将辐射光束从源so传递到照射器il。源so和照射器il以及光束传输系统bd(如果需要)可以称为辐射系统。

照射器il可以包括调节装置am以用于调节光束的角强度分布。通常，至少可以调节照射器的光瞳平面中的强度分布的外部和/或内部径向范围。另外，照射器il通常包括各种其他组件，诸如积分器in和聚光器co。照射器提供经调节的辐射束pb，辐射束pb的横截面具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束pb在图案化装置(例如，掩模)ma上入射，图案化装置ma被保持在支撑结构mt上。在穿过图案化装置ma之后，光束pb穿过透镜pl，透镜pl将光束聚焦到衬底w2的目标部分c上。借助于第二定位装置pw2和位置传感器if(例如，干涉测量装置)，衬底台wt2可以准确地移动，例如，以便将不同的目标部分c定位在光束pb的路径中。类似地，第一定位装置pm和另一位置传感器(图1中未明确示出)可以用于相对于光束pb的路径准确地定位图案化装置ma，例如，在从掩模库中进行机械检索之后，或者在扫描过程中。通常，物体台mt和wt的移动将借助于长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)来实现，这两个模块形成定位装置pm和pw的一部分。然而，在步进器的情况下(与扫描器相反)，支撑结构mt可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。

光刻设备可以例如在将图案从图案化装置投影到目标部分c上时以扫描运动来移动图案化装置ma和衬底w2。笛卡尔坐标在图1中示出。如传统的那样，z方向对应于辐射束pb的光轴。在光刻设备是扫描光刻设备的实施例中，y方向对应于扫描运动的方向。

如图所示，光刻设备可以是具有两个(双级)或更多个衬底台wt1、wt2的类型。在双级光刻设备中，提供两个衬底台wt1、wt2以便在进行另一衬底w2的曝光的同时测量一个衬底w1的属性(“衬底的曝光”表示将经图案化的辐射投影到衬底上，如上所述)。

在图1所示的双级光刻设备中，对准系统as被提供在图的左手侧，并且投影系统pl被提供在图的右手侧。对准系统as测量被提供在衬底w1上的对准标记的位置(由框p1、p2示意性地描绘)，衬底w1被保持在第一衬底台wt1上。通过投影系统pl将图案同时投影到被保持在第二衬底台wt2上的衬底w2上。当完成由第一衬底台wt1支撑的衬底w1的测量并且完成由第二衬底台wt2支撑的衬底w2的曝光时，衬底台的位置被交换。然后，使用由投影系统pl投影的经图案化的辐射来曝光由第一衬底台wt1支撑的衬底w1。由第二衬底台wt2支撑的已经曝光的晶片w2从衬底台被移除以用于后续处理。然后将另一衬底放置在第二衬底台wt2上以用于在使用由投影系统pl投影的经图案化的辐射进行曝光之前由对准系统as进行测量。

除了用于测量对准标记在衬底w1、w2上的位置的对准系统as之外，还可以提供其他测量系统。例如，可以提供测量衬底表面的拓扑的系统(这可以称为水平传感器)。干涉仪(未示出)和/或其他位置测量装置可以用于在对准测量期间监测衬底台wt1的位置。处理器pr可以从对准系统as接收数据并且还接收衬底台wt1位置信息。处理器pr可以被配置为执行根据本文中描述的本发明的任何实施例的任何方法。由于衬底w固定在衬底台wt1上，因此可以将与衬底台有关的位置信息作为与衬底有关的位置信息。

对准系统as包括被配置为提供辐射束4的辐射源2，辐射束4将用于照射对准标记p1、p2。辐射源2在下文中称为对准辐射束源2。对准辐射束4从对准辐射束源2传递到光学器件，该光学器件将对准辐射束引导到衬底w1上。光学器件可以包括分束器6(例如，偏振分束器)，并且可以包括图1中未描绘的其他附加组件。对准辐射束4照射衬底w1上的对准标记p1、p2，被反射并且通过分束器6到自参考光学系统8。对准标记p1、p2以段的形式提供，如下面进一步说明的。

自参考光学系统8包括偏振分束器10、第一角隅棱镜反射器12和第二角隅棱镜反射器14。对准辐射4具有偏振，使得当在自参考光学系统处时接收到它时，偏振分束器10透射对准辐射束的一半并且反射对准辐射束的另一半。由偏振分束器10透射的对准辐射束4的部分被第一角隅棱镜反射器12反射并且返回到偏振分束器。第一角隅棱镜反射器12的反射使得对准光束的偏振旋转90°。由于辐射的偏振已经旋转了90°，它被偏振分束器10朝向检测器16反射。

由偏振分束器10反射的对准辐射束4的部分传递到第二角隅棱镜反射器14并且被第二角隅棱镜反射器反射。第二角隅棱镜反射器14的反射使得对准辐射束的偏振旋转90°。由于反射光束的偏振已经旋转90°，它通过偏振分束器10并且在检测器16上入射。处理器pr处理由检测器16产生的对准信号。处理器pr可以被配置为执行根据本文中描述的本发明的任何实施例的任何方法。

上述对准系统as的进一步细节(可以称为智能对准传感器混合或smash)可以在美国专利no.6,961,116中找到。应当理解，本发明不限于与上述示例对准系统as和对准标记p1、p2一起使用。可以使用其他对准系统和/或对准标记。例如，对准信号可以通过美国专利no.6,297,876(另外称为advancedtechnologyusinghighorderenhancementofalignment,orathena)中描述的类型的对准系统来产生。作为另一示例，对准系统利用众所周知的“通过透镜(ttl)”对准技术，其中由对准标记衍射的辐射形成在检测器光栅上以产生可以与本发明一起使用的周期性对准信号。对于本领域技术人员很清楚的是，可以使用其他(光学)布置来获取以下相同结果：照射衬底上的对准标记，检测作为结果的辐射并且从其产生对准信号。

可能需要减小对准标记的尺寸和/或减小对准标记之间的空间间隔，使得衬底上的更多空间可用于将期望图案施加到衬底上。本发明的实施例允许在保持对准准确性的同时实现这一点。

图2a和图2b示意性地描绘了两个对准标记28a、28b。每个对准标记28a、28b以周期性图案布置，该周期性图案的重复单元包括“材料”区域30和“空间”区域31。“材料”区域30和“空间”区域31的重复单元可以被称为结构。结构至少在第一方向上周期性地布置。对准标记28a、28b的每个“材料”区域30可以被形成为使得材料30不是均匀存在的，而是在包括更精细材料区域和更精细空间区域的精细间距光栅图案中不存在。备选地，如图所示，对准标记28a、28b的每个“空间”区域31可以被形成为使得材料30不是均匀不存在的，而是存在于包括更精细材料区域32和更精细空间区域的精细间距光栅图案中。这些更精细材料区域32和更细空间区域33在本文中称为“分辨率”特征，处于或接近将使用它们的光刻设备中的投影系统的分辨率极限。更精细材料区域32也可以称为“亚分辨率”特征，因为图1所示的对准系统as可能不具有用于解析这些特征所需要的分辨率。之后是更精细空间区域33的更精细材料区域32可以称为亚结构。亚结构也可以是周期性的，并且具有比这些结构更小的周期。

由于对准标记28a、28b的结构和亚结构的存在，对准标记28a、28b可以被称为子分段对准标记。子分段对准标记28a、28b的亚结构具有与产品特征类似的周期，即要在生产曝光期间使用光刻设备印刷到衬底上的特征。因此，子分段对准标记28a、28b提供了当暴露于辐射时表现类似于产品特征的优点。包括在衬底上具有与衬底上存在的子分段对准标记28a、28b相似的分辨率和/或密度的产品特征的随后暴露的管芯可以更好地与其预期位置对准，这是由于使用子分段对准标记来对准衬底上的产品特征。

子分段对准标记28a、28b被设计成具有位于其分辨率特征的中心和其空间区域31的中心之间的已知位置偏移分量f1、f2。第一对准标记28a具有已知位置偏移分量f1，已知位置偏移分量f1不同于在第二对准标记28b中施加的已知位置偏移分量f2。可以优选的是将已知位置偏移分量f1、f2选择为相等幅度的正值和负值以便平衡任一侧为零的已知位置偏移分量f1、f2(即，f1＝-f2)。然而，可以使用位于相同方向和/或具有不等大小的已知位置偏移分量f1、f2。

图2b示意性地描绘了穿过第一对准标记28a和第二对准标记28b以及两个对应的曲线a、b行进的辐射束轮廓35。曲线a、b分别指示了当辐射束轮廓35扫过对准标记28a、28b时，在第一对准标记28a和第二对准标记28b内的辐射束轮廓35的区域。曲线a、b的纵轴上的值1指示辐射束轮廓35的整个区域分别位于对准标记28a或对准标记28b内。辐射束轮廓35被示出为具有圆形形状。然而，辐射束轮廓35可以具有任何形状或尺寸。例如，辐射束轮廓35可以具有正方形形状或椭圆形形状。对准标记28a、28b可以例如在x方向上各自具有80微米的长度。在该示例中，对准标记28a、28b分开距离s。当辐射束轮廓35穿过第一对准标记28a行进时，对准信号包括指示第一对准标记28a的第一分量(如曲线a所示)。当辐射束轮廓35穿过第二对准标记28b行进时，对准信号包括指示第二对准标记28b的第二分量(如曲线b所示)。当辐射束轮廓35行进两个对准标记28a、28b之间的距离s时，对准信号包括源自第一对准标记28a和第二对准标记28b的第三分量。在已知的对准方法中，第三分量被丢弃，并且第一对准标记28a的位置仅使用第一分量a来确定并且第二对准标记28b的位置仅使用第二分量b来确定。

使用对准标记28a、28b进行的位置测量的再现性和/或准确性取决于对准标记的间距和对准标记的长度。期望提供一种对准方法，其允许减小对准标记28a、28b的总尺寸，而不会影响使用对准系统as进行的测量的再现性和/或准确性。备选地，可能需要维持对准标记28a、28b的尺寸并且改善使用对准系统进行的测量的再现性和/或准确性。当确定对准标记28a、28b的位置时使用对准信号的第三分量，可以使得能够减小或去除对准标记28a、28b之间的距离s和/或使得能够减小对准标记28a、28b的长度，而不影响使用对准系统as进行的测量的再现性和/或准确性。当确定对准标记28a、28b的位置时使用对准信号的第三分量可以使得能够移除对准标记28a、28b之间的距离s并且减小对准标记28a、28b的长度，使得对准标记28a、28b的总尺寸显著减小，而不会对使用对准系统as进行的测量的再现性和/或准确性产生不可接受的大的影响。在确定对准标记28a、28b的位置时使用对准信号的第三分量可以使得能够维持对准标记28a、28b的尺寸，同时提高使用对准系统as进行的测量的再现性和/或准确性。

图2c示意性地描绘了穿过对准标记29行进的辐射束轮廓35以及对应的曲线c、d，对准标记29包括第一段29a和第二段29b。第一段29a和第二段29b分别对应于第一对准标记28a和第二对准标记28b。也就是说，图2b所示的对准标记28a、28b的总尺寸已经减小到图2c所示的对准标记29的总尺寸。段的长度可以取决于用于测量段的辐射束轮廓的直径。段29a、29b可以各自具有40微米或更长的长度。段29a、29b可以各自具有200微米或更小的长度。段29a、29b可以例如各自具有约40-80微米的长度。段29a、29b可以例如各自具有60微米的长度，使得总对准标记长度为120微米。曲线c、d分别指示在第一段29a和第二段29b内的辐射束轮廓35的区域，而辐射束轮廓35扫过段29a、29b。

当使用对准系统as测量它们的位置时，由于已知位置偏移分量f1、f2的差异，在段29a、29b之间存在明显的空间间隔。在图2c的示例中，段29a、29b已经印刷在衬底上，意图是使段29a、29b靠近在一起，同时维持对准标记29的连续间距结构。即，如果第一段29a以空间区域结束，则第二段29b将以材料区域开始，使得对准标记29的间距结构从一个段到另一段是连续的。然而，存在段29a、29b之间的未知的真实空间间隔。未知的间隔是由于每个段29a、28b的形成之间的差异。例如，当段29a、29b形成在衬底w1上时，用于形成它们的辐射可能已经穿过掩模版的不同经图案化的区域和光刻设备的投影系统的不同部分。结果，辐射经历了不同的影响，这可能有助于形成未知的间隔。作为另一示例，一个段29a可以在衬底w1的第一目标部分c的曝光期间形成，并且另一段29b可以在与第一目标区域c相邻的衬底的第二目标部分c的曝光期间形成。衬底w1的第一目标部分c的曝光与衬底w1的第二目标部分c的曝光之间的轻微差异可能有助于未知间隔。段29a、29b之间的未知间隔可以小于段29a、29b的间距。例如，段29a、29b的间距可以是微米级，而未知间隔可以是纳米级(例如，小于100nm)。

当辐射束轮廓35开始穿过对准标记29行进时，其整个区域在第一段29a内，并且从曲线g、d可以看出，仅在第一段29a的照射期间接收整个对准信号。仅在第一段29a的照射期间接收的对准信号的分量可以被称为对准信号的第一分量g。

当辐射束轮廓35进一步穿过对准标记29行进时，它不再照射第一段29a并且其整个区域在第二段29b内。如曲线g、d所示，仅在第二段29b的照射期间接收整个对准信号。仅在第二段29b的照射期间接收的对准信号的分量可以被称为对准信号的第二分量d。

当辐射束轮廓35从第一段29a行进到第二段29b时，对准信号包括源自第一段29a和第二段29b的对准信号分量g、d的经卷积的分量v。如曲线g、d所示，当辐射束轮廓35行进出第一段29a并且进入第二段29b时，第一段29a对对准信号的贡献g减小并且第二段29b对对准信号的贡献d增加。在第一段29a和第二段29b的同时照射期间接收经卷积的分量v。经卷积的分量v可以被称为对准信号的第三分量v。

在已知的对准方法中，可以检测对准信号的第三分量v，但是然后在随后的对准信号分析和对准标记位置确定中将其丢弃。在本发明的实施例中，可以确定第三分量v与两个段29a、29b的相对位置之间的关系，并且随后利用该关系来确定段29a、29b的位置。可以对所确定的段29a、29b的位置进行平均以确定对准标记29的平均位置。可以通过利用校准标记执行校准测量来确定第三分量v与两个段29a、29b的位置之间的关系。

校准标记包括两个校准段。每个校准段包括在每个校准段中具有相同周期性的周期性光栅，例如，校准段具有图2c或图2d所示的段的形式。校准段的特性(例如，相对位置、段长度、光栅取向和周期性等)是已知的。图3是执行校准测量、并且使用校准测量的结果来使用对准信号的第三分量来确定两个对准标记段的位置的方法的流程图。在步骤s1中，利用辐射束轮廓照射校准标记以产生包括在两个校准段的同时照射期间接收的校准分量cv的校准对准信号。在步骤s2中，分析校准对准信号并且确定校准对准信号与校准段的位置之间的关系。可以利用具有不同特性(例如，校准段之间的不同间隔)的不同校准标记来重复校准测量以获取多个不同的校准对准信号。校准对准信号可以存储在机器可读介质中以供将来使用。

在步骤s3中，将校准对准信号拟合到由于具有未知位置的两个段29a、29b的测量而产生的对准信号。在步骤s4中，使用拟合的结果(例如，拟合系数)来确定两个段29a、29b的位置。

经由校准测量确定段29a、29b的位置的准确性取决于校准标记与用于分析的对准标记29的相似程度。例如，校准段的周期性与对准标记段29a、29b的周期性之间的差异越大，则段29a、29b的位置的确定可能越不准确。校准段的位置与校准对准信号之间存在关系。类似地，段29a、29b的位置与对准信号之间存在关系。通常，校准标记和对准标记29越不相似，这些关系将越不相似并且段29a、29b的位置的确定将越不准确。

图2b所示的两个对准标记28a、28b的总尺寸可以比图2c所示的进一步减小，而不会对使用对准系统as进行的测量的再现性和/或准确性产生不可接受的大的影响。这可以通过以下方式来实现：将对准标记28a、28b彼此相邻地定位，使得它们可以被视为单个对准标记的两个段，并且将它们的长度减小到对准信号的第一分量、第二分量和第三分量可以由对准系统as生成的距离，并且使用对准信号的第一分量、第二分量和第三分量确定两个段的位置。可以生成对准信号的第一分量、第二分量和第三分量的对准标记28a、28b的长度取决于对准系统as的特性，例如辐射束轮廓35的尺寸和形状。

图2d示意性地描绘了穿过对准标记34行进的辐射束轮廓35以及对应的曲线e、f，对准标记34包括第一段34a和第二段34b。段的长度可以取决于用于测量段的辐射束轮廓的直径。段29a、29b可以各自具有40微米或更长的长度。段29a、29b可以各自具有200微米或更小的长度。第一段34a和第二段34b可以例如各自具有大约40微米的长度，使得总对准标记长度约为80微米。曲线e、f分别指示当辐射束轮廓35扫过段34a、34b时在第一段34a和第二段34b内的辐射束轮廓35的区域。

当辐射束轮廓35开始穿过对准标记34行进时，其整个区域在第一段34a内，并且从曲线e、f可以看出，仅在第一段34a的照射期间接收整个对准信号。

当辐射束轮廓35进一步穿过对准标记34行进时，它不再照射第一段34a并且其整个区域在第二段34b内，并且如曲线e、f所示，在仅第二段34b的照射期间接收整个对准信号。

当辐射束轮廓35从第一段34a行进到第二段34b时，对准信号包括源自第一段34a和第二段34b的对准信号分量e、f的第三分量v。在第一段34a和第二段34b的同时照射期间接收第三分量v。第三分量v可以被称为经卷积的分量v。在图2d的示例中，辐射束轮廓35是圆形的，并且每个段34a、34b的长度类似于辐射束轮廓35的周长。辐射束轮廓35的形状和形状使得它同时照射大部分作为结果的对准信号的两个段34a、34b，并且该大部分对准信号由第三分量v形成。然而，从曲线e、f可以看出，仅在第一段34a的照射期间接收对准信号的第一分量，并且存在仅在第二段34b的照射期间接收的对准信号的第二分量。曲线e、f示出，在图2d的示例中，大部分对准信号由第三分量v组成。当辐射束轮廓35行进出第一段34a并且进入第二段34b时，第一段34a对对准信号的贡献e减小，并且第二段34b对对准信号的贡献f增加。如上面关于图2c讨论的，可以通过利用校准标记执行校准测量并且分析作为结果的校准对准信号来确定对准信号与两个段34a、34b的位置之间的关系。校准对准信号可以拟合到由于两个段34a、34b的测量而产生的对准信号。拟合的结果可以用于确定两个段34a、34b的位置。可以对所确定的两个段34a、34b的位置进行平均以确定对准标记34的位置。

使用第三分量v来确定段的位置的另一种方法包括对第三分量v进行去卷积。对卷积分量v进行去卷积并且在随后的对准信号分析中使用去卷积的结果，提供了可以用于确定段34a、34b的位置的对准信息。通常，在确定段34a、34b的位置时使用第三分量v能够更有效地使用对准标记28a、28b并且因此还能够减小对准标记28a、28b的尺寸，而不会导致使用对准标记28a、28b进行测量失去准确性和/或再现性。测量的再现性可以定义为在不同时间、位置和/或由不同的人复制测量的能力。如果测量具有高度再现性，则可以将其描述为具有高精确性。

图4是确定对准标记段34a、34b的位置的方法的流程图，其包含对对准信号的第三分量v进行去卷积。在步骤s10中，生成对准信号，例如，通过诸如图1所示的对准系统as。对准信号包括仅在对准标记34的第一段34a的照射期间接收的第一分量、仅在对准标记34的第二段34b的照射期间接收的第二分量、以及在两个段34a、34b的同时照射期间接收的经卷积的分量v。在步骤s11中，对经卷积的分量v进行去卷积。下面描述多种去卷积技术。在步骤s12中，至少部分基于去卷积的结果来确定对准标记段34a、34b的位置。

对对准信号的经卷积的分量v进行去卷积的一种方法包括将正弦函数和/或余弦函数拟合到对准信号的经卷积的分量v。图5a示意性地描绘了扫描过包括第一段40a和第二段40b的对准标记40的辐射束轮廓35。在图5a的示例中，辐射束轮廓35在正x方向上移过对准标记40。在图5a的示例中，第一段40a和第二段40b在x方向上具有相同的长度。第一段40a包括具有第一间距p的光栅。第二段40b包括具有相同间距p的光栅。段40a、40b被子分段成具有在其分辨率特征的中心与其空间区域的中心之间的不同已知位置偏移分量f1、f2。为清楚起见，图5a中省略了对准标记40的子分段。每个段40a、40b的长度的一半由标签h表示。辐射束轮廓35的半径由标签r表示。第一段40a的预期位置由标签e1表示。第二段40b的预期位置由标签e2表示。

图5b示出了由穿过对准标记40行进的辐射束轮廓35产生的对准信号。对准信号被绘制为由对准系统as检测到的辐射强度i与辐射束轮廓35在x方向上的位置。对准信号包括仅在第一段40a的照射期间接收的第一分量j、仅在第二段40b的照射期间接收的第二分量k、以及在两个段40a、40b的同时照射期间接收的经卷积的分量v。

图5c示出了作为辐射束轮廓35在穿过对准标记40行进时的位置的函数的对准位置偏差(apd)的曲线。段40a、40b的对准位置偏差是段40a、40b的测量位置与段40a、40b的预期位置e1、e2之间的差异。段40a、40b的预期位置e1、e2是已知的。段40a、40b的测量位置要使用对准系统as和涉及使用对准信号的第三分量v的对准方法来确定。

位于其分辨率特征的中心与其空间区域的中心之间的不同已知位置偏移分量f1、f2引入了第一段40a的对准位置偏差d1和第二段40b的对准位置偏差d2的差异。由于每个段40a、40b的形成之间的差异而导致的未知间隔也可能有助于第一段40a和第二段40b的对准位置偏差之间的差异。为清楚起见，在图5a中夸大了第一段40a与第二段40b之间的间隔。从图5c可以看出，仅在第一段40a的照射期间，对准标记40的对准位置偏差等于第一段40a的对准位置偏差d1。仅在第二段40b的照射期间，对准标记40的对准位置偏差等于第二段40b的对准位置偏差d2。在两个段40a、40b的同时照射期间(即，在经卷积的分量v内)，对准标记40的对准位置偏差的值从d1过渡到d2。

可以将一个或多个函数拟合到对准信号。在单个周期性结构的情况下，作为结果的对准信号调制诸如例如段40a，或者作为另一示例，调制由辐射束轮廓35扫描的对准标记28a。正弦函数和/或余弦函数可以拟合到调制对准信号。例如，正弦函数可以采用以下形式：

其中dmax是对准信号的幅度；sp是测量扫描期间的辐射束轮廓35的位置；d是周期性结构的对准位置偏差；并且p是检测到的对准信号的间距。可以从经拟合的正弦函数和/或经拟合的余弦函数中提取相位信息以确定周期性结构的位置。

在两个周期性结构的情况下，诸如例如由辐射束轮廓35扫描的对准标记40的段40a、40b，作为结果的对准信号可以指示当辐射束轮廓35同时照射对准标记40的两个段40a、40b时对准标记40的经测量的位置的逐渐偏移。对准标记40的经测量的位置的逐渐偏移是由于辐射束轮廓35整合了当辐射束轮廓35从第一段40a行进到第二段40b时形成段40a、40b的周期性结构的位置。对准标记40的经测量的位置的逐渐偏移是相对于段40a、40b的位置的辐射束轮廓35的位置的函数。

以下函数(“正弦拟合函数”)是可以拟合到由于具有相同光栅间距p的两个段40a、40b而产生的对准信号的正弦函数的形式的示例：

其中f是对准位置偏差函数，该函数的输出是对准位置偏差；d1是第一段40a的对准位置偏差；d2是第二段40b的对准位置偏差。一旦将相位信息拟合到对准信号，就可以从正弦拟合函数中提取相位信息。所提取的相位信息可以用于确定段40a、40b的位置。对于辐射束轮廓35和段40a、40b的不同组合，正弦拟合函数可以采用其他形式。对于辐射束轮廓35和段40a、40b的给定组合的正弦拟合函数的形式可以通过执行如上所述的校准测量来确定。

对准位置偏差函数f基于辐射束轮廓35的尺寸和形状的知识以及对准信号的第一分量和第二分量的知识来用公式表达。该知识可以通过执行如上所述的校准测量来获取。

可以将对准信号分离成不同的部分以更好地理解正弦拟合函数的应用。例如，对准信号的第一部分可以被定义为仅在第一段40a的照射期间产生的对准信号。当满足以下条件时：

sp＜e1+h-r

然后，对准位置偏差函数采用以下形式：

f{sp，d1，d2}＝d1.

也就是说，仅在第一段40a的照射期间，对准位置偏差等于第一段d1的对准位置偏差。

对准信号的第二部分可以被定义为在段40a、40b的同时照射期间产生的对准信号。当满足以下条件时：

e1+h-r＜sp＜ez-h+r

然后，作为示例，在正弦函数拟合到经卷积的分量v的情况下，可以使用以下等式来近似对准位置偏差函数：

也就是说，在段40a、40b的同时照射期间，对准位置偏差等于包括两个段40a、40b的对准位置偏差d1、d2的经卷积的对准位置偏差。其他函数(诸如例如，余弦函数)可以拟合到经卷积的分量v。对准位置偏差函数可以采用其他形式。

对准信号的第三部分可以定义为仅在第二段40b的照射期间产生的对准信号。当满足以下条件时：

sp＞e2-h+r

然后，对准位置偏差函数采用以下形式：

f{sp，d1，d2}＝d2

也就是说，仅在第二段40b的照射期间，对准位置偏差等于第二段d2的对准位置偏差。

项f{sp，d1，d2}具有两个未知数，即d1和d2。通过将不同形式的ff{sp，d1，d2}代入用于对准信号的对应部分的正弦拟合函数，可以确定d1和d2的值。通过将预期位置e1和e2分别与d1和d2的值相加，可以确定段40a、40b的经测量的位置。以上是正弦拟合函数的具体示例，其从d1和d2的所确定的值产生段40a、40b的两个对准位置。对准信号可以以不同的方式分离，并且拟合到对准信号和对准位置偏差函数的函数可以采用其他形式。可以对所确定的段40a、40b的位置进行平均以确定对准标记40的位置。

对准位置偏差函数f可以表示为以下各项的卷积：表示辐射束轮廓35的函数、表示由对准系统as执行的将检测到的辐射转换为对准信号的转换的函数(“传感器传递函数”)以及表示两个段40a、40b的位置的函数。现在讨论经卷积的分量v的概念。一般而言，卷积可以被描述为作用于第一函数x和第二函数y的数学运算以产生可以被认为是第一函数x和第二函数y的经修改的版本的第三函数z。在图5a至图5c的示例中，第一函数x可以表示辐射束轮廓35。第二函数y可以表示第一段40a和第二段40b。当第一函数x与第二函数y卷积时，通过在对准系统as中跨越准标记40扫描辐射束轮廓35以产生对准信号，可以产生第三函数z。第三函数z可以表示在两个段40a、40b的同时照射期间(即，在传感器传递函数已经将检测到的辐射转换成对准信号之后)接收的对准信号的经卷积的分量v。通过确定第一函数x并且测量第三函数z，可以对第三函数z进行去卷积以确定第二函数y。即，可以使用辐射束轮廓35的知识和传感器传递函数来对对准信号的经卷积的分量v(即，在已知的对准方法中丢弃的对准信号的分量)进行去卷积以确定关于第一段40a和第二段40b的位置信息。

可以执行校准测量以确定第三函数z的形式以用于已知的第一函数x(辐射束轮廓35)、已知的第二函数y(具有已知特性的校准标记)和传感器传递函数之间的卷积。校准标记包括在其他已知特性(例如，相对位置、段长度和取向)之间具有相同间距p的两个段。校准测量包含利用辐射束轮廓35(第一函数x)照射校准标记(第二函数y)并且应用传感器传递函数以产生包括经卷积的分量v(第三函数z)的对准信号。作为结果的校准对准信号指示对准位置偏差函数f。当利用对准系统as在包括具有未知位置的段40a、40b的对准标记40上执行测量时，从校准对准信号获取的信息可以有助于将一个或多个函数拟合到由于对准标记40而产生的对准信号。

可以使用具有不同已知特性的不同校准标记来执行多次校准。使用不同校准标记执行多次校准提供了关于针对不同对准标记特性的第三函数z的信息，其可以有助于对准信号的经卷积的分量v的去卷积。例如，可以对两个校准标记执行两次校准，第一校准标记在段之间具有100nm的空间间隔，并且第二校准标记在段之间具有10nm的空间间隔。从用于100nm的空间间隔的关于第三函数z的校准对准信号获取的信息可以有助于由对准系统as产生的对准信号的经卷积的分量v的去卷积。如果去卷积的结果指示两个段40a、40b之间的空间间隔更接近10nm而不是100nm，则可以使用从用于10nm的空间间隔的关于第三函数z的校准对准信号获取的信息再次执行去卷积。应当注意，对于远小于段40a、40b的间距p的空间间隔，则预期对准信号的经卷积的分量v不会根据空间间隔而变化很大。因此，可以仅执行具有单个校准标记的一个校准测量以确定关于第三函数z的信息。

例如，如前所述，对准位置偏差函数f{sp，d1，d2}基于以下各项来用公式表示：辐射束轮廓35的尺寸和形状的知识、传感器传递函数的知识和对准信号的第一分量和第二分量的知识。可以执行校准测量以便获取该知识。可以分析由于校准测量而产生的校准对准信号以确定经卷积的分量v的形式。在上面的示例中，正弦函数拟合到对准信号以对经卷积的分量v进行去卷积。可以将不同的函数(诸如例如，余弦函数)拟合到对准信号。

现在讨论使用对准信号的第三分量来确定段40a、40b的位置的其他方法。图6是确定对准标记段40a、40b的位置的方法的流程图，其包含将对准信号分离成多个部分并且分别分析每个部分。在步骤s21中，生成对准信号，对准信号包括仅在第一段的照射期间接收的第一分量、仅在第二段的照射期间接收的第二分量、以及在这两个段的同时照射期间接收的第三分量。在步骤s22中，将对准信号分离成多个不同的部分，每个部分由周期性对准信号的整数个周期组成。在步骤s23中，独立地分析对准信号的每个部分以从对准信号中提取局部相位信息。在步骤s24中，组合对准信号的每个部分的分析结果，并且确定作为辐射束轮廓35的位置的函数的对准信号的相位的变化。在步骤s25中，使用作为辐射束轮廓35的位置的函数的对准信号的相位的变化来确定段40a、40b的位置。

图7a示出了对准信号，其包括仅在第一段的照射期间接收的第一分量j、仅在第二段的照射期间接收的第二分量k、以及在这两个段的同时照射期间接收的第三分量v。对准信号已经被分离成不同的部分b1-b15。在图7a的示例中，每个部分b1-b15包含对准信号的三个周期。部分b1-b15可以包含对准信号的更多或更少数目的周期。对准信号可以分离成不同数目的部分b1-b15。图7b示出了当穿过段40a、40b行进时作为辐射束轮廓35的位置的函数的对准位置偏差(apd)的曲线。仅在第一段40a的照射期间，对准标记40的对准位置偏差等于第一段40a的对准位置偏差d1。仅在第二段40b的照射期间，对准标记40的对准位置偏差等于第二段40b的对准位置偏差d2。在两个段40a、40b的同时照射期间(即，在经卷积的分量v内)，对准标记40的对准位置偏差的值从d1过渡到d2。

已经分析了对准信号的每个部分b1-b15以确定相关联的局部相位信息。与从每个部分b1-b15提取的局部相位信息相关联的局部对准标记40位置信息由图7b的曲线上的圆圈表示。分析对准信号的每个部分可以包括对对准信号的每个部分执行快速傅立叶变换。如果执行的对准信号部分包括单个频率分量，则快速傅立叶变换可以仅提供有用的对准信号相位信息。分析对准信号的每个部分可以包括将正弦函数和/或余弦函数拟合到对准信号的每个部分。应当理解，可以将其他函数拟合到对准信号的不同部分。可以通过执行如上所述的校准测量来确定可以拟合到对准信号的各部分的函数的形式。组合使用每个部分b1-b15确定的局部相位信息允许确定作为辐射束轮廓35的位置的函数的对准信号的相位的变化。可以使用作为辐射束轮廓35的位置的函数的对准信号的相位的变化来确定段40a、40b的位置。

将对准信号分离成不同部分b1-b15并且分别分析每个部分的方法可以被认为类似于执行对准信号的矩形开窗分析。使用第三分量v来确定段40a、40b的位置的另一种方法包括将对准信号分离成多个不清楚(即，重叠)的部分。可以使用非矩形开窗分析来分析对准信号的重叠部分以从对准信号中提取局部相位信息。可以组合从每个重叠部分确定的局部相位信息以确定作为辐射束轮廓35的位置的函数的对准信号的相位的变化。可以使用作为辐射束轮廓35的位置的函数的对准信号的相位的变化来确定段40a、40b的位置。

使用第三分量v来确定段40a、40b的位置的另一种方法包括将一个或多个函数(例如，正弦函数和/或余弦函数)拟合到对准信号，将一个或多个拟合函数分离成多个部分，并且对这些部分应用开窗分析以从对准信号中提取局部相位信息。如果部分是重叠的，如果部分是不同的或非矩形的，则所使用的窗口可以是矩形的。可以组合来自每个窗口的局部相位信息以确定作为辐射束轮廓35的函数的对准信号的相位的变化。可以使用作为辐射束轮廓35的位置的函数的对准信号的相位的变化来确定段40a、40b的位置。

使用第三分量v来确定段40a、40b的位置的另一种方法包括对对准信号执行希尔伯特变换。图8是确定对准标记段40a、40b的位置的方法的流程图，其包括对对准信号执行希尔伯特变换。在步骤s31中，生成对准信号，对准信号包括仅在第一段的照射期间接收的第一分量、仅在第二段的照射期间接收的第二分量、以及在这两个段的同时照射期间接收的第三分量。在步骤s32中，对准信号执行希尔伯特变换。在步骤s33中，至少部分基于对准信号的希尔伯特变换的结果来确定段40a、40b的位置。

希尔伯特变换是信号分析中的已知工具，其在幅度调制及其频率(即，相位)调制方面表示窄带信号。对对准信号执行希尔伯特变换产生作为辐射束轮廓35的位置的函数的对准信号的相位响应。可以通过对对准信号执行希尔伯特变换来获取一组位置相关的对准信号相位。希尔伯特变换包括将已经旋转90度的虚部信号添加到用于对准信号中的每个频率分量的经测量的对准信号，从而使得对准信号是复信号。复数通常用于信号分析，因为它们提供了周期性变化信号(诸如对准信号)的方便表示。表示周期性变化信号的复数的绝对值可以与周期性变化信号的幅度相对应。复数可以在复平面中表示。复数的自变量提供了将复平面中的复数的点与复平面的原点连接的线与复平面的正实轴之间的角度。表示周期性变化信号的复数的自变量可以对应于周期性变化信号的相位。通过确定每个复对准信号分量的幅度，可以从复对准信号中提取局部对准信号幅度。通过确定每个复对准信号分量的自变量，可以从复对准信号中提取局部对准信号相位信息。应当理解，使用第三分量v来确定段的位置的希尔伯特变换方法可以仅用于窄带对准信号。如果对准信号包括多个窄带对准信号贡献的混合，则可以在对对准信号贡献执行希尔伯特变换之前使用例如带通滤波器来分离多个窄带对准信号贡献。

希尔伯特变换实施例响应于处理中的干扰和低对准信号强度条件而特别稳健。例如，当分析由包括精细特征的对准标记(例如，在利用短行程模块进行精细定位时使用的对准标记)产生的对准信号时，该实施例已经显示出鲁棒性改进。另外，希尔伯特变换实施例可以比用于对准信号的更传统的拟合(例如，正弦函数拟合)更稳健。此外，与纯粹基于将正弦函数和/或余弦函数拟合到对准信号的方法相比，降低了希尔伯特变换实施例的计算时间。

上面已经描述了使用对准信号的第三分量v来确定对准标记段的位置和/或对准标记的位置的多种方法。本领域技术人员将理解，当使用对准信号的第三分量v来确定对准标记段的位置和/或对准标记的位置时，可以利用除了本文中讨论的那些之外的其他信号分析技术。

在确定对准标记28a、28b的位置时使用第三分量可以使得能够减小对准标记的总尺寸，即可以减小或去除对准标记28a、28b之间的距离s，和/或可以减小对准标记28a、28b的长度，而不影响使用对准系统as进行的测量的再现性和/或准确性。当衬底上的对准标记的尺寸减小(经由上述去卷积方法)时可能特别有用的一个示例是通过对准系统as执行场内对准测量。场内对准涉及利用对准系统as测量场内对准标记的位置以便确定对衬底w的目标部分c的位置的失真效应。目标部分c可能由于例如衬底w的加热和/或衬底w到衬底台wt1的静电夹持等而失真。目标部分c可以更常见地称为曝光区域或管芯。

图9a是衬底w上的场内对准标记im的典型布局的示意图。场内对准标记im位于衬底w的目标部分c上。一些场内对准标记im可以存在于衬底w的划线中。在图9a的示例中，场内对准标记im存在于沿着目标部分c的周边以及在目标部分c的中心的位置处。场内对准标记im可以位于目标部分c上的其他任何地方。示出了辐射束轮廓35穿过图9a右侧的经放大的场内对准标记im行进。在图9a的示例中，场内对准标记im包括周期性光栅，周期性光栅以与辐射束轮廓35的行进方向成45°角布置，使得x位置测量和y位置测量可以同时执行。本发明的任何实施例适用于周期性光栅的45°布置，而不仅适用于在单个方向上周期性的光栅。场内对准标记im可以采用除了图9a中示意性地描绘的形式之外的其他形式。跨越场内对准标记im的辐射束轮廓35的一次扫描导致一个场内对准标记im的一个位置测量(x和y坐标)。

图9b是根据本发明的实施例的场内对准标记im的经缝合的布局的示意图。图9b中描绘的布局被称为经缝合的布局，因为目标部分c的一些场内对准标记im在辐射束轮廓35的扫描方向上彼此相邻(即，场内对准标记im“被缝合”在一起)。从图9a和图9b之间的比较可以看出，沿着目标部分c的周边的场内对准标记im的数目在场内对准标记im的经缝合的布局中加倍。辐射束轮廓35被示出为穿过图9b右侧的两个经放大的场内对准标记im行进。图9b右侧所示的两个场内对准标记im在辐射束轮廓35的扫描方向上彼此相邻。在辐射束轮廓35的扫描方向上彼此相邻的多个场内对准标记的组合可以称为级联的场内对准标记cim。包括两个段的任何对准标记(例如，图2c、图2d和图5a所示的对准标记)可以称为级联的对准标记。跨越级联的场内对准标记cim执行辐射束轮廓35的一次扫描产生对准信号，该对准信号包括在场内对准标记im的同时照射期间接收的第三分量v。结合上述使用第三分量v的方法，可以使用作为结果的对准信号来确定两个场内对准标记im的两个位置测量(x和y坐标)。

级联的场内对准标记可以包括来自衬底w的不同目标部分c的两个场内对准标记im。形成级联的场内对准标记cim的两个场内对准标记im可以被认为是级联的场内对准标记cim的第一段和第二段。通常，由辐射束轮廓35同时照射以产生具有经卷积的分量的对准信号的任何两个对准标记和/或对准标记的部分可以被认为是对准标记的第一段和第二段。利用包括来自相邻目标部分c的场内对准标记im的级联的场内对准标记cim执行场内对准并且利用使用对准信号的第三分量v来确定场内对准标记的位置的上述任何方法来处理作为结果的对准信号，可以提高在场内对准期间进行的测量的准确性和/或再现性。场内对准标记im的经缝合的布局(诸如图9b所示的示例)使得能够利用辐射束轮廓35每次扫描测量更大数目的场内对准标记，这反过来可以减少执行场内对准所需要的时间量。

在本文档中，术语“对准标记段”可以解释为表示可以用于使用对准系统确定衬底位置的经图案化的区域。可以使用对准系统利用辐射同时照射第一对准标记和第二对准标记段以产生包括经卷积的分量的对准信号。

尽管在本文中可以在光刻设备的上下文中对本发明的实施例进行具体参考，但是本发明的实施例可以用在其他设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、计量设备或者测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案化装置)的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

尽管在本文中可以具体参考光刻设备在ic制造中的使用，但是应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括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)、薄膜磁头等。

尽管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，不仅限于光学光刻。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，然后通过施加电磁辐射、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。

本发明的实施例可以用硬件、固件、软件或其任何组合来实现。本发明的实施例也可以实现为存储在机器可读介质上的指令，指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(rom)；随机存取存储器(ram)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，本文中可以将固件、软件、例程、指令描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上是由计算设备、处理器、控制器或者执行固件、软件、例程、指令等的其他设备产生的。

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来实施。以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员来说很清楚的是，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。