光刻设备、量测系统及其方法与流程

光刻设备、量测系统及其方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年6月18日提交的美国临时专利申请第63/040,971号的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开涉及光刻设备，例如，用于确定图案的特性的光刻设备。


背景技术：

4.光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常是施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(ic)的制造。在这种情况下，图案形成装置(其替代地称为掩模或掩模版)可以用于生成要在ic的个体层上形成的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括部分、一个或若干管芯)上。图案的转印通常是经由成像到衬底上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续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曝光到目标部分上来照射每个目标部分；以及所谓的扫描仪，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案同时平行于或反平行于该扫描方向同步地扫描目标部分来照射每个目标部分。也可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转印到衬底。
5.另一种光刻系统是干涉光刻系统，其中没有图案形成装置，而是将光束分成两个光束，并且通过使用反射系统来使两个光束在衬底的目标部分处发生干涉。干涉导致在衬底的目标部分处形成线。
6.在光刻操作期间，不同的处理步骤可能需要在衬底上顺序形成不同的层。因此，可能需要以高精度相对于形成在其上的现有图案来定位衬底。通常，对准标记被放置在待对准的衬底上并且相对于第二物体定位。光刻设备可以使用对准设备来检测对准标记的位置并且使用对准标记对准衬底以确保从掩模的准确曝光。两个不同层的对准标记之间的不对准被测量为覆盖误差。
7.为了监测光刻工艺，测量图案化衬底的参数。例如，参数可以包括形成在图案化衬底中或上的连续层之间的覆盖误差以及显影的光敏抗蚀剂的临界线宽。该测量可以在产品衬底和/或专用量测目标上进行。有多种技术可以用于测量光刻过程中形成的微观结构，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。一种快速并且非侵入性的专用检查工具是散射计，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，并且散射或反射光束的性质被测量。通过比较光束被衬底反射或散射前后的性质，可以确定衬底的性质。例如，这可以通过将反射光束与存储在与已知衬底性质相关联的已知测量库中的数据进行比较来实现。光谱散射计将宽带辐射束引导到衬底上，并且测量散射到特定窄角度范围内的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。相比之下，角分辨散射计使用单色辐射束，并且测量散射辐射强度作为角度的函数。
8.这样的光学散射计可以用于测量参数，诸如显影的光敏抗蚀剂的临界尺寸或形成在图案化衬底中或上的两层之间的覆盖(ov)误差。衬底的性质可以通过比较光束被衬底反射或散射前后照射光束的性质来确定。


技术实现要素：

9.光刻步骤中材料层厚度的知识对于最大化性能和产率非常重要。因此，需要高效地确定层厚度。
10.在一些实施例中，一种系统包括照射系统、检测系统和处理电路系统。照射系统生成多个波长的辐射并且照射衬底上的量测标记。检测系统基于从量测标记散射的光来检测多个波长的光强度。处理电路系统分析检测到的光强度，并且基于分析确定衬底上的结构的至少一个特性。量测标记被配置为增强多个波长的光学响应。
11.在一些实施例中，一种方法包括用多个波长的辐射照射衬底上的量测标记，在检测器处接收散射辐射。散射辐射包括从量测标记散射的辐射。该方法还包括生成表示所接收的散射辐射的强度的检测信号，分析检测信号以确定量测标记的位置；以及基于分析确定衬底上的结构的至少一个特性。量测标记在多个波长处具有增强的光学响应。
12.以下参考附图详细描述本公开的其他特征以及各种实施例的结构和操作。注意，本公开不限于本文中描述的具体实施例。这样的实施例在本文中仅出于说明目的而呈现。基于本文中包含的教导，其他实施例对于相关领域的技术人员将是很清楚的。
附图说明
13.并入本文中并且构成本说明书的一部分的附图说明了本公开，并且与说明书一起进一步用于解释本公开的原理，并且使得相关领域的技术人员能够制作和使用本文中描述的实施例。
14.图1a示出了根据一些实施例的反射光刻设备的示意图。
15.图1b示出了根据一些实施例的透射光刻设备的示意图。
16.图2示出了根据一些实施例的反射光刻设备的更详细的示意图。
17.图3示出了根据一些实施例的光刻单元的示意图。
18.图4a和图4b示出了根据一些实施例的对准设备的示意图。
19.图5示出了根据一些实施例的对准标记。
20.图6a和图6b示出了根据一些实施例的来自对准传感器的示例性读出。
21.图7示出了根据一些实施例的对准标记的横截面。
22.图8a和图8b示出了根据一些实施例的针对x和y偏振以及针对不同抗蚀剂厚度的相对于任意参考的对准位置。
23.图9是示出根据一些实施例的光刻工艺的示例性流程图。
24.图10a和图10b示出了根据一些实施例的对准标记的示例性共轭对。
25.图11a和图11b示出了根据一些实施例的示例性对准位置偏差矢量。
26.图12示出了根据一些实施例的示例性对准标记。
27.图13示出了根据一些实施例的示例性对准标记。
28.图14示出了根据一些实施例的用于执行本文中描述的实施例的功能的方法步骤。
29.当结合附图进行以下详细描述时，本公开的特征将变得更加明显，其中相同的附图标记始终标识对应的元素。在附图中，相同的附图标记通常表示相同的、功能相似的和/或结构相似的元素。此外，通常，附图标记的最左侧数字表示附图标记首次出现的图。除非另有说明，否则在整个公开中提供的附图不应当被解释为比例图。
具体实施方式
30.本说明书公开了合并了本公开的特征的一个或多个实施例。提供(多个)所公开的实施例作为示例。本公开的范围不限于(多个)所公开的实施例。所要求保护的特征由所附权利要求限定。
31.(多个)所描述的实施例、以及说明书中对“一个实施例”、“实施例”和“示例实施例”等的引用表明，(多个)所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但每个实施例不一定包括特定的特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定是指同一实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，应当理解，结合其他实施例来实现这样的特征、结构和特性在本领域技术人员的知识范围内，无论是否明确描述。
32.为了便于描述，本文中可以使用空间相对术语(诸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上面”、“上部”等)来描述图中所示的一个元素或特征与另外的(多个)元素或(多个)特征的关系。除了图中所示的取向之外，空间相对术语旨在涵盖使用或操作中的设备的不同取向。该设备可以以其他方式定向(旋转90度或以其他取向)，并且本文中使用的空间相对描述符也可以相应地解释。
33.本文中使用的术语“关于”表示给定量的值，其可以基于特定技术而变化。基于特定技术，术语“约”可以表示给定量的值，例如，其在该值的10-30％(例如，该值的
±
10％、
±
20％或
±
30％)以内变化。
34.本公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。本公开的实施例还可以实现为存储在机器可读介质上的指令，该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，固件、软件、例程和/或指令可以在本文中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，并且这样的动作实际上是由计算设备、处理器、控制器或其他设备执行该固件、软件、例程、指令等而产生的。
35.然而，在更详细地描述这些实施例之前，提供可以实现本公开的实施例的示例环境是有益的。
36.示例光刻系统
37.图1a和图1b分别示出了可以在其中实现本公开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'每个包括：照射系统(照射器)il，其被配置为调节辐射束b(例如，深紫外或极紫外辐射)；支撑结构(例如，掩模台)mt，其被配置为支撑图案形成装置(例如，掩模、掩模版或动态图案形成装置)ma，并且连接到被配置为准确定位图案形成装置ma的第一定位器pm；以及衬底台(例如，晶片台)wt，其被配置为保持衬底(例如，抗蚀剂涂覆的晶片)w，并且连接到被配置为准确定位衬底w的第二定位器pw。光刻设备
100和100'还具有投影系统ps，该投影系统ps被配置为将通过图案形成装置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是反射性的。在光刻设备100'中，图案形成装置ma和投影系统ps是透射性的。
38.照射系统il可以包括各种类型的光学组件(诸如折射、反射、折反射、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、成形或控制辐射束b。
39.支撑结构mt以取决于图案形成装置ma相对于参考框架的取向、光刻设备100和100'中的至少一个的设计、以及其他条件(诸如图案形成装置ma是否被保持在真空环境中)的方式来保持图案形成装置ma。支撑结构mt可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置ma。支撑结构mt例如可以是框架或桌子，其可以根据需要是固定的或可移动的。通过使用传感器，支撑结构mt可以确保图案形成装置ma例如相对于投影系统ps处于期望位置。
40.术语“图案形成装置”ma应当广义地解释为是指可以用于在辐射束b的横截面中向辐射束b赋予图案诸如以在衬底w的目标部分c中创建图案的任何装置。赋予辐射束b的图案可以对应于在目标部分c中创建的器件(其将形成集成电路)中的特定功能层。
41.图案形成装置ma可以是透射性的(如在图1b的光刻设备100'中)或反射性的(如图1a的光刻设备100中)。图案形成装置ma的实例包括掩模版、掩模、可编程反射镜阵列或可编程lcd面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二进制、交替相移或衰减相移等掩模类型、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以个体地倾斜，以便在不同方向上反射入射辐射束。倾斜的反射镜在辐射束b中赋予图案，该图案由小反射镜矩阵反射。
42.术语“投影系统”ps可以包括任何类型的投影系统(包括折射、反射、折反射、磁性、电磁和静电光学系统)、或其任何组合，其适用于所使用的曝光辐射、或其他因素，诸如衬底w上浸没液体的使用或真空的使用。真空环境可以用于euv或电子束辐射，因为其他气体可以吸收过多的辐射或电子。因此，可以借助真空壁和真空泵向整个束路径提供真空环境。
43.光刻设备100和/或光刻设备100'可以是具有两个(双级)或更多个衬底台wt(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多级”机器中，可以并行使用附加衬底台wt，或者可以在一个或多个台上执行准备步骤，同时使用一个或多个其他衬底台wt进行曝光。在一些情况下，附加台可以不是衬底台wt。
44.光刻设备也可以是这样的类型：其中至少一部分衬底可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投影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，在掩模与投影系统之间。用于增加投影系统的数值孔径的浸没技术在本领域中是众所周知的。本文中使用的术语“浸没”并不表示结构(诸如衬底)浸没在液体中，而是仅仅表示在曝光期间液体位于投影系统与衬底之间。
45.参考图1a和图1b。照射器il接收来自辐射源so的辐射束。源so和光刻设备100、100'可以是单独的物理实体，例如，当源so是准分子激光器时。在这种情况下，光源so被认为未形成光刻设备100或100'的一部分，并且辐射束b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(图1b中)从光源so传递到照射器il。在其他情况下，源so可以是光刻设备100、100'的组成部分，例如，当源so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。
46.照射器il可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器ad(图1b中)。通常，照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为“外部σ”和“内部σ”)可以调节。此外，照射器il可以包括各种其他组件(在图1b中)，诸如积分器in和聚光器co。照射器il可以用于调节辐射束b以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
47.参考图1a，辐射束b入射到被保持在支撑结构(例如，掩模台)mt上的图案形成装置(例如，掩模)ma上，并且由图案形成装置ma图案化。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，投影系统ps将辐射束b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if2(例如，干涉测量装置、线性编码器或电容传感器)，衬底台wt可以准确地移动(例如，以便在辐射束b的路径中定位不同目标部分c)。类似地，第一定位器pm和另一位置传感器if1可以用于相对于辐射束b的路径准确地定位图案形成装置(例如，掩模)ma。图案形成装置(例如，掩模)ma和衬底w可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2进行对准。
48.参考图1b，辐射束b入射到被保持在支撑结构(例如，掩模台mt)上的图案形成装置(例如，掩模ma)上，并且由图案形成装置图案化。在穿过掩模ma之后，辐射束b穿过投影系统ps，投影系统ps将光束聚焦到衬底w的目标部分c上。投影系统具有与照射系统光瞳ipu的光瞳共轭ppu。部分辐射从照射系统光瞳ipu处的强度分布发出，并且穿过掩模图案而不受掩模图案处的衍射的影响并且在照射系统光瞳ipu处创建强度分布的图像。
49.投影系统ps将掩模图案mp的图像mp'投影到涂覆在衬底w上的光致抗蚀剂层上，其中图像mp'由来自强度分布的辐射从标记图案mp产生的衍射光束形成。例如，掩模图案mp可以包括线和空间的阵列。阵列处的不同于零级衍射的辐射衍射生成方向在垂直于线的方向上改变的偏转衍射光束。未衍射光束(即，所谓的零级衍射光束)穿过图案而没有传播方向的任何变化。在投影系统ps的光瞳共轭ppu上游，零级衍射光束穿过投影系统ps的上部透镜或上部透镜组，以到达光瞳共轭ppu。在光瞳共轭ppu的平面中并且与零级衍射光束相关联的强度分布的部分是照射系统il的照射系统光瞳ipu中的强度分布的图像。例如，孔径器件pd设置在包括投影系统ps的光瞳共轭ppu的平面处或基本上位于该平面处。
50.投影系统ps被布置为通过透镜或透镜组l不仅捕获零级衍射光束，还捕获一级或一级和高阶衍射光束(未示出)。在一些实施例中，用于对在垂直于线的方向上延伸的线图案进行成像的偶极子照射可以用于利用偶极子照射的分辨率增强效果。例如，一阶衍射光束在晶片w的水平上与对应零级衍射光束干涉，以创建具有最高可能分辨率和处理窗口(即，结合可容许曝光剂量偏差的可用聚焦深度)的线图案mp的图像。在一些实施例中，可以通过在照射系统光瞳ipu的相对象限中提供辐射极(未示出)来减少像散像差。此外，在一些实施例中，可以通过阻挡与相对象限中的辐射极相关联的投影系统的光瞳共轭ppu中的零级光束来减少像散像差。这在于2009年3月31日发布的us 7,511,799 b2中有更详细的描述，其通过引用整体并入本文。
51.借助于第二定位器pw和位置传感器if(例如，干涉测量设备、线性编码器或电容传感器)，衬底台wt可以准确地移动(例如，以便在辐射束b的路径中定位不同目标部分c)。类似地，第一定位器pm和另一位置传感器(图1b中未示出)可以用于相对于辐射束b的路径准确地定位掩模ma(例如，在从掩模库机械检索之后或在扫描期间)。
52.通常，掩模台mt的移动可以通过形成第一定位器pm的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)来实现。类似地，衬底台wt的移动可以使用形成第二定位器pw的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。在步进器(与扫描仪相反)的情况下，掩模台mt可以仅连接到短行程致动器或者可以固定。掩模ma和衬底w可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准。尽管衬底对准标记(如图所示)占据专用目标部分，但它们可以位于目标部分(称为划线道对准标记)之间的空间中。类似地，在掩模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。
53.掩模台mt和图案形成装置ma可以位于真空室v中，其中真空内机器人ivr可以用于将图案形成装置(诸如掩模)移入和移出真空室。替代地，当掩模台mt和图案形成装置ma位于真空室外部时，真空外机器人可以用于各种运输操作，类似于真空内机器人ivr。真空内和真空外机器人都需要校准，以便将任何有效载荷(例如，面罩)平稳地运输到运输站的固定运动学安装件上。
54.光刻设备100和100'可以用于以下模式中的至少一种：
55.1.在步进模式中，支撑结构(例如，掩模台)mt和衬底台wt基本保持静止，同时赋予辐射束b的整个图案被一次投影到目标部分c上(即，单个静态曝光)。然后衬底台wt在x和/或y方向上移动，使得不同目标部分c可以曝光。
56.2.在扫描模式中，支撑结构(例如，掩模台)mt和衬底台wt被同步扫描，同时赋予辐射束b的图案被投影到目标部分c上(即，单个动态曝光)。衬底台wt相对于支撑结构(例如，掩模台)mt的速度和方向可以由投影系统ps的(去)放大率和图像反转特性来确定。
57.3.在另一种模式中，支撑结构(例如，掩模台)mt保持基本静止，以保持可编程图案形成装置，并且衬底台wt被移动或扫描，同时赋予辐射束b的图案被投影到目标部分c上。可以采用脉冲辐射源so，并且可编程图案形成装置在衬底台wt的每次移动之后或者在扫描期间的连续辐射脉冲之间进行更新。该操作模式可以容易地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。
58.也可以采用所述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变化。
59.在另一实施例中，光刻设备100包括极紫外(euv)源，该极紫外源被配置为生成用于euv光刻的euv辐射束。通常，euv源被配置在辐射系统中，并且对应照射系统被配置为调节euv源的euv辐射束。
60.图2更详细地示出了光刻设备100，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被构造和布置为使得真空环境可以被维持在源收集器设备so的封闭结构220中。euv辐射发射等离子体210可以由放电产生的等离子体源形成。euv辐射可以由气体或蒸气产生，例如xe气体、li蒸气或sn蒸气，其中非常热的等离子体210被产生以发射电磁光谱的euv范围内的辐射。非常热的等离子体210是通过例如放电产生的，该放电导致至少部分电离的等离子体。为了高效地生成辐射，可能需要例如10pa的xe、li、sn蒸气或任何其他合适的气体或蒸气的分压。在一些实施例中，提供激发锡(sn)的等离子体以产生euv辐射。
61.由热等离子体210发射的辐射从源室211经由可选的气体阻挡层或污染物阱230(在某些情况下也称为污染物阻挡层或箔阱)进入收集器室212，该气体阻挡层和污染物阱230位于源室211中的开口中或之后。污染物阱230可以包括通道结构。污染物阱230还可以
包括气体阻挡层或气体阻挡层和通道结构的组合。本文中进一步指出的污染物阱或污染物阻挡层230至少包括通道结构。
62.收集器室212可以包括辐射收集器co，辐射收集器co可以是所谓的掠入射收集器。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。穿过收集器co的辐射可以被反射离开光栅光谱滤波器240以聚焦在虚拟源点if中。虚拟源点if通常称为中间焦点，并且源收集器设备被布置为使得中间焦点if位于封闭结构220中的开口219处或附近。虚拟源点if是辐射发射等离子体210的图像。光栅光谱滤波器240特别地用于抑制红外(ir)辐射。
63.随后，辐射穿过照射系统il，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，琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224被布置为在图案形成装置ma处提供辐射束221的期望的角分布以及在图案形成装置ma处提供期望的辐射强度均匀性。当辐射束221在由支撑结构mt保持的图案形成装置ma处反射时，图案化射束226被形成并且图案化射束226由投影系统ps经由反射元件228、229成像到由晶片台或衬底台wt保持的衬底w上。
64.照射光学单元il和投影系统ps中通常可以存在比所示更多的元件。光栅光谱滤波器240可以可选地存在，这取决于光刻设备的类型。此外，与图2所示的反射镜相比，可以存在更多的反射镜，例如，与图2所示的相比，投影系统ps中可以存在一到六个附加的反射元件。
65.如图2所示，收集器光学器件co被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的嵌套收集器，正如收集器(或收集器反射镜)的示例。掠入射反射器253、254和255围绕光轴o轴向对称地设置，并且这种类型的收集器光学器件co优选地与放电产生的等离子体源(通常称为dpp源)结合使用。
66.示例性光刻单元
67.图3示出了根据一些实施例的光刻单元300，有时也称为光刻单元或簇。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还可以包括用于对衬底执行曝光前和曝光后处理的一个或多个设备。传统上，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂机sc、用于显影曝光的抗蚀剂的显影器de、冷却板ch和烘烤板bk。衬底处理器或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底，在不同处理设备之间移动衬底，并且将其传送到光刻设备100或100'的装载区lb。这些装置(通常统称为轨道)在轨道控制单元tcu的控制下，轨道控制单元tcu本身由监督控制系统scs控制，监督控制系统scs也经由光刻控制单元lacu控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化吞吐量和处理效率。
68.示例性检查设备
69.为了控制光刻工艺以将器件特征准确地放置在衬底上，通常在衬底上提供对准标记，并且光刻设备包括一个或多个对准设备和/或系统，通过这些对准设备和系统，必须能够准确地测量衬底上标记的位置。这些对准设备是有效的位置测量设备。不同类型的标记和不同类型的对准装置和/或系统从不同的时间和不同的制造商已知。当前光刻设备中广泛使用的一种系统基于美国专利第6,961,116号(den boef等人)中所述的自参考干涉仪，其通过引用整体并入本文中。通常，分别测量标记以获取x和y位置。x和y组合测量可以使用美国出版物第2009/195768a号(bijnen等人)中描述的技术来执行，该技术也通过引用整体
并入本文中。
70.本文中的术语“检查设备”、“量测设备”等可以用于指代例如用于测量结构的性质(例如，覆盖误差、临界尺寸参数)或用于光刻设备中以检查晶片对准的装置或系统(例如，对准设备)。
71.图4a示出了根据一些实施例的量测设备400的截面图的示意图。在一些实施例中，量测设备400可以实现为光刻设备100或100'的一部分。量测设备400可以被配置为相对于图案形成装置(例如，图案形成装置ma)对准衬底(例如，衬底w)。量测设备400还可以被配置为检测衬底上的对准标记的位置并且使用对准标记的检测到的位置使衬底相对于图案形成装置或光刻设备100或100'的其他组件对准。衬底的这种对准可以确保衬底上的一个或多个图案的准确曝光。
72.在一些实施例中，量测设备400可以包括照射系统412、分束器414、干涉仪426、检测器428、射束分析器430和覆盖计算处理器432。照射系统412可以被配置为提供具有一个或多个通带的电磁窄带辐射束413。在一个示例中，一个或多个通带可以在约500nm至约900nm之间的波长光谱内。在另一示例中，一个或多个通带可以是在约500nm至约900nm之间的波长光谱内的离散窄通带。照射系统412还可以被配置为在长时间段内(例如，在照射系统412的寿命期间)提供具有基本上恒定的中心波长(cwl)值的一个或多个通带。如上所述，照射系统412的这种配置可以帮助防止当前对准系统中实际cwl值与期望cwl值的偏移。因此，与当前对准设备相比，恒定cwl值的使用可以提高对准系统(例如，量测设备400)的长期稳定性和精度。
73.在一些实施例中，分束器414可以被配置为接收辐射束413并且将辐射束413拆分成至少两个子辐射束。例如，如图4a所示，辐射束413可以拆分成子辐射束415和417。分束器414还可以被配置为将子辐射束415引导到放置在载物台422上的衬底420上。在一个示例中，载物台422沿方向424可移动。子辐射束415可以被配置为照射位于衬底420上的对准标记或目标418。对准标记或目标418可以涂覆有辐射敏感膜。在一些实施例中，对准标记或目标418可以具有一百八十度(即，180
°
)对称性。也就是说，当对准标记或目标418围绕垂直于对准标记或目标418的平面的对称轴旋转180
°
时，旋转后的对准标记或目标418可以与未旋转的对准标记或目标418基本相同。衬底420上的目标418可以是抗蚀剂层光栅，其包括由固体抗蚀剂线、产品层光栅、覆盖目标结构中的复合光栅堆叠等形成的条，该覆盖目标结构包括覆盖或交织在产品层光栅上的抗蚀剂光栅。替代地，该条可以蚀刻到衬底中。该图案可以对光刻投影设备(特别是投影系统pl)中的色差敏感，并且照射对称性和这种像差的存在可以在印刷光栅的变化中表现出来。在一个示例中，器件制造中用于测量线宽、节距和临界尺寸的在线方法利用一种称为“散射测量”的技术。例如，散射测量方法在raymond等人的“multiparameter grating metrology using optical scatterometry”(j.vac.sci.tech.b,vol.15,no.2,pp.361-368(1997))以及niu等人的“specular spectroscopic scatterometry in duv lithography”(spie,vol.3677(1999))中有描述，其通过引用整体并入本文。在散射测量中，光被目标中的周期性结构反射，并且在给定角度下产生的反射光谱被检测。例如，使用严格耦合波分析(rcwa)或通过与通过模拟导出的图案库进行比较，重构产生反射光谱的结构。因此，印刷光栅的散射测量数据用于重构光栅。光栅的参数(诸如线宽和形状)可以输入到由处理单元pu根据打印步骤和/或其他散射测量
过程的知识而执行的重构过程中。
74.在一些实施例中，根据一个实施例，分束器414还可以被配置为接收衍射辐射束419，并且将衍射辐射束417拆分成至少两个子辐射束。衍射辐射束419可以拆分成衍射子辐射束429和439，如图4a所示。
75.应当注意，尽管分束器414被示出为将子辐射束415引向对准标记或目标418并且将衍射子辐射束429引向干涉仪426，但本公开并不限于此。对于相关领域的技术人员来说，显然可以使用其他光学布置来获取照射衬底420上的对准标记或目标418并且检测对准标记或目标418的图像的类似结果。
76.如图4a所示，干涉仪426可以被配置为通过分束器414接收子辐射束417和衍射子辐射束429。在示例实施例中，衍射子辐射束429可以是可以从对准标记或目标418反射的子辐射束415的至少一部分。在本实施例的示例中，干涉仪426包括可以被配置为基于接收的衍射子辐射束429形成对准标记或目标418的两个图像的任何适当的一组光学元件，例如，棱镜的组合。应当理解，不需要形成高质量的图像，但是应当解决对准标记418的特征。干涉仪426还可以被配置为将两个图像中的一个图像相对于两个图像中的另一个图像旋转180
°
并且干涉地重新组合旋转后的图像与未旋转的图像。
77.在一些实施例中，检测器428可以被配置为经由干涉仪信号427接收重组图像，并且检测在量测设备400的对准轴421穿过对准标记或目标418的对称中心(未示出)时由重组图像产生的干涉。根据示例实施例，这种干涉可能是由于对准标记或目标418呈180
°
对称，并且重组图像相长或相消地干涉。基于检测到的干涉，检测器428还可以被配置为确定对准标记或目标418的对称中心的位置，并且从而检测衬底420的位置。根据一个示例，对准轴421可以与垂直于衬底420并且穿过图像旋转干涉仪426的中心的光束对准。检测器428还可以被配置为通过实现传感器特性并且与晶片标记工艺变化交互来估计对准标记或目标418的位置。
78.在另一实施例中，检测器428可以通过执行以下测量中的一个或多个来确定对准标记或目标418的对称中心的位置：
79.1.测量各种波长的位置变化(颜色之间的位置偏移)；
80.2.测量各种阶的位置变化(衍射阶之间的位置偏移)；和/或
81.3.测量各种偏振的位置变化(偏振之间的位置偏移)。
82.例如，该数据可以使用任何类型的对准传感器来获取，例如，如美国专利第6,961,116号中所述的smash(智能定位传感器混合)传感器，该传感器采用带有单个检测器和四个不同波长的自参考干涉仪，并且在软件中提取对准信号；orion传感器；或如美国专利第6,297,876号所述的athena(使用高阶增强对准的先进技术)，其将七个衍射阶中的每个定向到专用检测器，上述两个专利通过引用整体并入本文中。
83.在一些实施例中，射束分析器430可以被配置为接收和确定衍射子辐射束439的光学状态。光学状态可以是光束波长、偏振或光束轮廓的测量。射束分析器430还可以被配置为确定载物台422的位置，并且将载物台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关联。因此，对准标记或目标418的位置以及因此衬底420的位置可以参考载物台422准确地知道。替代地，射束分析器430可以被配置为确定量测设备400或任何其他参考元件的位置，使得对准标记或目标418的对称中心可以参考量测设备400或任何其他参考元件而已
知。射束分析器430可以是具有某种形式的波长带选择性的点或成像偏振仪。在一些实施例中，根据其他实施例，射束分析器430可以直接集成到量测设备400中，或者经由若干类型的光纤连接：偏振保持单模、多模或成像。
84.在一些实施例中，射束分析器430还可以被配置为确定衬底420上两个图案之间的覆盖数据。这些图案中的一个图案可以是参考层上的参考图案。另一图案可以是曝光层上的曝光图案。参考层可以是已经存在于衬底420上的蚀刻层。参考层可以由光刻设备100和/或100'在衬底上曝光的参考图案生成。曝光层可以是邻近参考层曝光的抗蚀剂层。曝光层可以由光刻设备100或100'在衬底420上曝光的曝光图案生成。衬底420上的曝光图案可以对应于载物台422对衬底420的移动。在一些实施例中，测量的覆盖数据还可以指示参考图案与曝光图案之间的偏移。测量的覆盖数据可以用作校准数据，以校准由光刻设备100或100'曝光的曝光图案，使得在校准之后，曝光层与参考层之间的偏移可以最小化。
85.在一些实施例中，射束分析器430还可以被配置为确定衬底420的产品堆叠轮廓的模型，并且可以被配置为在单个测量中测量目标418的覆盖、临界尺寸和焦点。产品堆叠轮廓包括关于堆叠产品的信息，诸如对准标记、目标418、衬底420等，并且可以包括根据照射变化的标记工艺变化引起的光学特征量测。产品堆叠轮廓还可以包括产品光栅轮廓、标记堆叠轮廓、标记不对称信息等。射束分析器430的示例可以在称为yieldstar
tm
的量测仪器中找到，该量测仪器由荷兰维尔德霍温asml制造，如美国专利第8,706,442号所述，其通过引用并入整体本文中。射束分析器430还可以被配置为处理与该层中的曝光图案的特定属性相关的信息。例如，射束分析器430可以处理层中所描绘的图像的覆盖参数(层相对于衬底上的前一层的定位精度的指示、或者第一层关于衬底上的标记的定位精度)、聚焦参数和/或临界尺寸参数(例如，线宽及其变化)。其他参数是与曝光图案的所描绘的图像的质量相关的图像参数。
86.在一些实施例中，检测器阵列(例如，传感器阵列1006)可以连接到射束分析器430，并且允许如下所述的准确堆叠轮廓检测的可能性。例如，检测器428可以是检测器阵列。对于检测器阵列，可以有多个选项：一束多模光纤、每个通道的分立引脚检测器、或ccd或cmos(线性)阵列。由于稳定性原因，一束多模光纤的使用使得任何耗散元件都能够远程定位。离散pin检测器提供大的动态范围，但可能需要单独的前置放大器。因此，元件的数目是有限的。ccd线性阵列提供了可以高速读出的很多元件，并且如果使用相位步进检测，则这些元件尤其令人感兴趣。
87.在一些实施例中，第二射束分析器430'可以被配置为接收和确定衍射子辐射束429的光学状态，如图4b所示。光学状态可以是光束波长、偏振、光束轮廓等的测量。第二射束分析器430'可以与射束分析器430相同。替代地，第二射束分析器430'可以被配置为执行射束分析器430的至少所有功能，诸如确定载物台422的位置并且将载物台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关联。因此，对准标记或目标418的位置以及因此衬底420的位置可以参考载物台422准确地知道。第二射束分析器430'还可以被配置为确定量测设备400或任何其他参考元件的位置，使得对准标记或目标418的对称中心可以参考量测设备400或任何其他参考元件而已知。第二射束分析器430'还可以被配置为确定两个图案之间的覆盖数据和衬底420的产品堆叠轮廓的模型。第二射束分析器430'还可以被配置为在单个测量中测量目标418的覆盖、临界尺寸和焦点。
88.在一些实施例中，根据其他实施例，第二射束分析器430'可以直接集成到量测设备400中，或者可以经由若干类型的光纤连接：偏振保持单模、多模或成像。替代地，第二射束分析器430'和射束分析器430可以被组合以形成单个分析器(未示出)，该单个分析器被配置为接收和确定两个衍射子辐射束429和439的光学状态。
89.在一些实施例中，处理器432从检测器428和射束分析器430接收信息。例如，处理器432可以是覆盖计算处理器。该信息可以包括由射束分析器430构建的产品堆叠轮廓的模型。替代地，处理器432可以使用接收的关于产品标记的信息来构建产品标记轮廓的模型。在任一种情况下，处理器432使用或结合产品标记轮廓的模型来构建堆叠的产品和覆盖标记轮廓模型。然后，堆叠模型用于确定覆盖偏移，并且最小化覆盖偏移测量的频谱影响。处理器432可以基于从检测器428和射束分析器430接收的信息创建基本校正算法，包括但不限于照射光束的光学状态、对准信号、相关位置估计、以及光瞳、图像和附加平面中的光学状态。光瞳平面是其中辐射的径向位置定义入射角并且角位置定义辐射的方位角的平面。处理器432可以利用基本校正算法参考晶片标记和/或对准标记418来表征量测设备400。
90.在一些实施例中，处理器432还可以被配置为基于从检测器428和射束分析器430接收的信息来确定与每个标记的传感器估计相关的印刷图案位置偏移误差。该信息包括但不限于衬底420上每个对准标记或目标418的产品堆叠轮廓、覆盖测量、临界尺寸和焦点。处理器432可以利用聚类算法将标记分组成类似的恒定偏移误差集合，并且基于该信息创建对准误差偏移校正表。聚类算法可以基于覆盖测量、位置估计和与每组偏移误差相关联的附加光学堆叠过程信息。针对多个不同标记计算覆盖，例如，在编程的覆盖偏移周围具有正和负偏置的覆盖目标。测量最小覆盖的目标被作为参考(因为它是以最佳精度测量的)。根据该测量的小覆盖和其对应目标的已知编程覆盖，可以推断出覆盖误差。表1说明了如何执行该操作。所示示例中的最小测量覆盖为-1nm。然而，这与编程覆盖为-30nm的目标有关。因此，该过程引入了29nm的覆盖误差。
[0091][0092]
最小值可以被视为参考点，并且相对于此，可以计算测量覆盖与由于编程覆盖而预期的覆盖之间的偏移。该偏移确定每个标记或具有类似偏移的标记集的覆盖误差。因此，在表1的示例中，最小测量覆盖为-1nm，在目标位置，编程覆盖为30nm。将其他目标处的预期覆盖与测量覆盖之间的差异与该参考进行比较。还可以在不同照射设置下从标记和目标418获取诸如表1等表，可以确定和选择导致最小覆盖误差的照射设置及其对应校准因子。在此之后，处理器432可以将标记分组为类似的覆盖误差集合。分组标记的标准可以基于不同的过程控制来调节，例如，不同过程的不同误差容限。
[0093]
在一些实施例中，处理器432可以确认组中的所有或大多数成员具有相似的偏移误差，并且基于其附加的光学堆叠测量，将聚类算法中的单独偏移校正应用于每个标记。处理器432可以确定每个标记的校正，并且将校正反馈给光刻设备100或100'，以例如通过将校正反馈到对准设备400中来校正覆盖中的误差。
[0094]
在某些方面，需要了解光刻步骤中的材料层厚度，以最大化性能和产率。例如，对产品和抗蚀剂的层的厚度了解越多，就越能在处理期间(例如，在曝光期间)校正偏差。与光刻设备相关联的外部系统和/或量测设备可以用于表征层/器件厚度(例如，诸如yieldstar
tm
等椭圆测量法的非破坏性工具、诸如扫描电子显微镜(sem)和原子力显微镜(afm)等破坏性工具)。然而，使用外部系统可能会增加处理时间。本文中描述了包括使用来自对准传感器的数据来确定层厚度的方法和系统的各种实施例。在一些方面，本文中描述的方法和系统改进了处理时间，因为在处理期间使用对准传感器测量所有晶片、衬底、器件。因此，在一些方面，本文所述的方法可以提供器件的厚度分布，而不增加处理时间或不需要附加的外部系统。
[0095]
本公开提供了衬底(例如，晶片w)上的对准标记或量测标记的各种实施例。对准标记可以用于上述对准系统中。对准系统的这些实施例中的每个可以用于确定对准标记的位置，并且因此确定多个波长处的位置变化。器件的一个或多个特性(例如，对准标记上方和下方的层厚度)可以基于多个波长处的位置变化来确定。
[0096]
在一个实施例中，量测标记具有增强的颜色响应。换言之，量测标记的光学响应对于不同波长而变化，例如，提取的对准位置作为波长的函数。在一个示例中，量测标记被划分子分段。例如，量测标记可以是形成在一个或多个层中的子分段光栅。
[0097]
图5示出了根据一个示例的对准标记500。对准标记500可以具有包括线502、空间504和节距p的周期性图案，如图5所示。
[0098]
在一些方面，每条线502具有多个子分段506至516。对准标记可以包括不同数目的子分段。例如，图5示出了六个子分段，然而，如本领域普通技术人员所理解的，线502可以包括少于或多于6个子分段。本文中使用的术语“节距”是指从一条线上的给定点到相邻线上的相同点的距离，如图所示(例如，从子分段506到子分段518)。
[0099]
在某些方面，每个子分段具有不同宽度。例如，子分段506至516中的每个的宽度具有彼此不同的宽度。子分段506的宽度可以小于子分段516的宽度。在一个示例中，子分段的宽度在第一方向“x”上增加。对准标记的图案中的上述空间可以是空的。对准标记可以形成在堆叠(器件)上和/或抗蚀剂上。
[0100]
颜色对颜色响应是由标记不对称引起的，这是处理步骤的不期望的后果。标记不对称是不可避免的，并且导致颜色对颜色响应较小。本文中描述的对准标记500由于通过控制子分段和/或创建变形标记而引入的人为不对称而具有增强的颜色响应(颜色对颜色变化)。可以使人工不对称性比不期望的标记不对称性强得多，从而使人工对称性成为层厚度变化的有效尺度。
[0101]
在一个示例中，对准标记500在一定角度下被蚀刻，以产生变形标记。变形标记用于确定如本文所述的器件的层的厚度。
[0102]
图6a和图6b示出了根据一个示例的在不同波长和偏振下来自对准传感器的示例性读出。读出示出了图5所示的对准标记500的对准位置偏差(apd)矢量。在该示例中，对准
标记500曝光在裸硅晶片中的抗蚀剂上。在一些方面，图6a和图6b所示的位置偏差用于确定抗蚀剂层的厚度。不同波长的apd矢量示出了位置变化。例如，矢量602对应于第一波长(例如，532nm)的数据(读数)，矢量604对应于第二波长(例如，632nm)的读数。矢量606、608、610示出了在不同波长和不同偏振下的位置偏差。多个波长处的位置偏差可以连续或同时读取。换言之，对准标记可以针对多个波长顺序地或同时地用辐射照射。矢量长度的变化指示对准标记500的强烈颜色响应。因此，由于对准标记500被细分，对准传感器对多个波长敏感。
[0103]
图7示出了对准标记500的模型700的横截面。在一些方面，对准标记被蚀刻在硅衬底上的抗蚀剂上。图7示出了根据一些实施例的每个层在532nm波长下的折射率。根据一些实施例，模型700用于确定不同波长的对准位置的差异，如图8a和图8b所示。
[0104]
图8a和图8b示出了根据一些实施例的针对x和y偏振以及针对不同抗蚀剂厚度的相对于任意参考(ape)的对准位置。在一些方面，ape表示相对于任意参考的衬底上的对准标记的对准位置的改变或偏移。在一个示例中，在500nm至900nm的波长范围内确定三种厚度(205nm、225nm和235nm)的ape。如图8a和图8b所示，对准标记上的提取的对准位置可以具有取决于层厚度的颜色相关响应。比较颜色相关响应允许重构实际层厚度。在一个示例中，实际层厚度可以通过将多个波长处的模拟对准位置之间的差与多个波长下的测量对准位置之间差进行比较来确定。例如，对于在600nm和700nm处测量的205nm厚的标记，700nm处的位置误差大于600nm处的位置误差。对于235nm厚的标记，位置误差不同于205nm厚的标记的位置误差。因此，颜色响应可以取决于标记的实际厚度。
[0105]
在一个示例中，可以使用严格耦合波分析(rcwa)来预测对准位置和不同层厚度变化的对准标记的颜色响应。如本领域普通技术人员所理解的，也可以使用其他数值建模技术。建模的颜色响应可以存储在库或数据库中。检测到的响应可以与先前测量或模拟的对准标记信号进行比较，以使用模型找到最佳拟合。
[0106]
图9是示出根据一个示例的光刻工艺900的示例性流程图。图9的方法步骤可以以任何可想象的顺序执行，并且并非需要执行所有步骤。此外，上述图9的方法步骤仅仅反映了步骤的示例，而不是限制性的。也就是说，可以基于参考以上附图描述的实施例来设想另外的方法步骤和功能。
[0107]
在步骤902中，对具有强烈颜色对颜色响应的子分段对准标记进行曝光。子分段对准标记可以基于特定应用或设备来选择。在步骤904中，基于标记的子分段来更新模型。在步骤906中，将附加层添加到子分段标记。在步骤908中，向模型提供与附加层相关联的标称信息。在步骤910中，使用用于附加层的对准传感器读出对准标记。层厚度基于颜色响应来确定。在步骤912中，基于来自对准传感器的数据更新层厚度，并且更新模型。步骤906和910可以在附加的光刻步骤中重复。在步骤914中，可以使用来自外部系统的附加数据来更新模型。
[0108]
在一个示例中，共轭对准标记可以用于确定一个或多个特性。共轭对准标记是镜像对，以校正由处理步骤(例如，蚀刻工艺)引起的标记不对称。换言之，颜色对颜色响应将是子分段(即，人工不对称)的函数，而不是由处理步骤引起的子分段和标记不对称两者的函数。图10a和图10b示出了根据一些实施例的两个共轭物对准标记。
[0109]
第一对准标记1000和第二对准标记1018可以用于确定装置的一个或多个特性。第
二对准标记1018可以对应于第一对准标记1000的共轭物。对准标记1000可以具有包括线1002、空间1004和节距p的图案，如图10a所示。每条线1002可以具有多个子分段1006至1016。对准标记可以包括不同数目的子分段。第二对准标记1018可以具有包括线1020、空间1022和节距p(第一对准标记1000的相同节距)的图案，如图10b所示。在一些方面，线1020中的每个具有多个子分段1024至1034。在一些方面，第二对准标记1018的每条线1020包括与第一对准标记1000的线1002相同数目的子分段。在一些方面，在第一对准标记1000中，每个子分段的宽度在正x方向上增加，而在第二对准标记1018中，每个子分段的宽度在正x方向上减小。第一对准标记1000和第二对准标记1018紧密地定位在一起。如本领域普通技术人员将理解的，标记(例如，第一对准标记1000和第二对准标记1018)放置在一起越近，这两个标记越可能遭受相同类型的不对称(例如，由处理步骤引起)。如果标记“远离”，则可以是第一对准标记1000具有与第二对准标记1018不同的不对称类型。因此，除非在建模中应用了附加的校正以量化和处理不对称差异，否则使该方法不太有效。
[0110]
可以同时或连续地确定第一对准标记和第二对准标记的位置变化。然后可以基于从第一对准标记1000和第二对准标记1018获取的位置变化来确定估计厚度。
[0111]
图11a示出了根据一些实施例的第一对准标记1000的对准位置偏差。图11b示出了根据一些实施例的第二对准标记1018的对准位置偏差。与第一对准标记1000相关联的矢量(例如，第一波长处的矢量1102、第二波长处的矢量1104、第三波长处的矢量1116)和与第二对准标记1018相关联的矢量(例如，第一波长处的矢量1108、第二波长处的矢量1110、第三波长处的矢量1112)具有相对的方向。因此，可以考虑由于处理中的标记不对称引起的任何对准偏差，并且基于来自两个对准标记的数据来细化估计厚度。
[0112]
图12示出了根据一个示例的具有增强的颜色响应的对准标记1200。对准标记1200可以具有包括线1202和空间1204的图案，如图12所示。线1202可以在y方向上具有周期性图案。线1202可以包括具有不同占空比的周期性矩形图案。
[0113]
图13示出了根据一个示例的对准标记1300。对准标记1300可以具有包括线1302、空间1304和节距p的图案，如图13所示。在一些方面，线1302中的每个线具有第一子分段1306和第二子分段1308。在某些方面，第一子分段1301和第二子分段1308具有不同宽度。
[0114]
在一个实施例中，可以使用两个或更多个不同类型的对准标记的组合。可以选择两个或更多个对准标记，使得第一对准标记在第一波长处具有强响应，并且第二对准标记在第二波长处具有强响应。位置偏差可以针对第一对准标记在第一波长处确定。位置偏差可以针对第二对准标记在第二波长处确定。换言之，位置偏差可以在对准标记表现出最强响应的波长处确定(读出)。例如，对准标记1200和对准标记1300可以曝光在衬底上。第一波长处的位置偏差从对准标记1200获取，并且第三波长处的位置偏差从对准标记1300获取。使用两个对准标记的位置偏差来使用模型确定特性(例如，层的厚度)。
[0115]
在一个方面，层厚度可以从基于图像的覆盖传感器中提取，该传感器将一个层中一个标记的位置与另一层中另一标记的位置进行比较。通常，两个光栅都出现在同一张图片中。基于所提取的第一光栅与第二光栅的位置之间的差来确定覆盖数。基于图像的覆盖与对准非常相似。一个关键区别在于，对于对准，将相位与固定参考进行比较，以建立绝对位置测量。对于基于图像的覆盖，条件更加宽松，并且参考由在相同快照/测量区域中捕获的第二光栅形成。两个光栅之间的相对位移可以用于确定覆盖。该测量可以在不需要使用
固定参考进行基准测试的情况下执行。对于与相机一起工作的基于图像的覆盖传感器，优选的是，在单个图像内同时捕获两个光栅。然而，这不是必须的，例如，可以将两个图像拼接在一起。
[0116]
图14示出了根据一些实施例的用于执行本文中描述的功能的方法步骤。图14的方法步骤可以以任何可想象的顺序执行，并且不需要执行所有步骤。此外，上述图14的方法步骤仅仅反映了步骤的示例，而不是限制性的。也就是说，可以基于参考图1-图13描述的实施例来设想另外的方法步骤和功能。
[0117]
方法1400包括用多个波长的辐射照射衬底上的量测标记(对准标记)，如步骤1402所示。量测标记在多个波长下具有增强的光学响应。例如，图5的量测标记500。方法1400还包括在检测器处接收散射辐射，散射辐射包括从量测标记散射的辐射，如步骤1404所示。方法1400还包括生成表示所接收的散射辐射的强度的检测信号，如步骤1406所示。方法1400还包括分析检测信号，如步骤1408所示。分析包括确定多个波长处的量测标记的位置。方法1400还包括基于分析确定衬底上的结构的至少一个特性，如步骤1410所示。
[0118]
在一个实施例中，该方法还包括照射具有第一光学响应的第一类型的第一量测标记，并且照射具有第二光学响应的第二类型的第二量测标记。第一量测标记和第二量测标记彼此镜像(或共轭)。
[0119]
在其他实施例中，该方法还包括比较来自在不同波长下具有强烈颜色响应的多个对准标记的数据，以细化模型。
[0120]
在一个示例中，分析进一步基于不同偏振下的检测到的光强度。例如，各种偏振的测量的位置变化(偏振之间的位置偏移)可以用于确定至少一个特性。分析可以包括将多个波长和各种偏振下的对准标记的预测响应与多个波长下的各种偏振的测量的位置变化进行比较。
[0121]
在一个示例中，分析还包括确定多个波长下的响应的强度差。
[0122]
在一个示例中，液位传感器数据可以使用本文中描述的方法与确定的厚度相关联，以提高每个标记位置的厚度估计。
[0123]
可以使用以下条款进一步描述实施例：
[0124]
1.一种设备，包括：
[0125]
照射系统，被配置为生成多个波长的辐射并且照射衬底上的量测标记；
[0126]
检测系统，被配置为基于从所述量测标记散射的光来检测所述多个波长的光强度；以及
[0127]
处理电路系统，被配置为：
[0128]
分析检测到的光强度以确定所述量测标记的位置，以及
[0129]
基于所述分析确定所述衬底上的结构的至少一个特性，
[0130]
其中所述量测标记被配置为增强所述多个波长的光学响应。
[0131]
2.根据条款1所述的设备，其中所述结构的所述至少一个特性包括所述结构的一个或多个层的厚度。
[0132]
3.根据条款1所述的设备，其中所述量测标记被划分子分段。
[0133]
4.根据条款3所述的设备，其中所述量测标记包括周期性结构，所述周期性结构包括具有宽度彼此不同的多个元件的子结构。
[0134]
5.根据条款4所述的设备，其中所述子结构包括具有不同宽度的两个元件。
[0135]
6.根据条款4所述的设备，其中所述多个元件具有减小/增大的线宽。
[0136]
7.根据条款3所述的设备，其中所述量测标记包括共轭对。
[0137]
8.根据条款3所述的设备，其中所述量测标记包括第一维度的周期性结构，所述周期性结构包括具有第二维度的周期的多个元件的子结构，所述第一方向垂直于所述第二方向。
[0138]
9.根据条款1所述的设备，其中所述分析包括基于所述检测到的光强度确定所述量测标记在所述多个波长处的定位变化。
[0139]
10.根据条款1所述的设备，其中所述处理电路系统还被配置为：
[0140]
基于预定模型确定所述量测标记在所述多个波长处的响应；以及
[0141]
将所述检测到的强度与建模的响应进行比较以确定所述至少一个特性。
[0142]
11.根据条款10所述的设备，其中所述处理电路系统还被配置为：
[0143]
从外部系统获取与所述至少一个特性相对应的数据；
[0144]
将所述结构的所确定的至少一个特性与所获取的数据进行比较；以及
[0145]
基于所述比较更新所述预定模型。
[0146]
12.根据条款1所述的设备，其中
[0147]
所述照射系统还被配置为生成不同偏振的辐射；
[0148]
所述检测系统还被配置为检测所述不同偏振的光强度；以及
[0149]
所述分析基于所述多个波长和所述不同偏振下的检测到的光强度。
[0150]
13.一种方法，包括：
[0151]
用多个波长的辐射照射衬底上的量测标记；
[0152]
在检测器处接收散射辐射，所述散射辐射包括从所述量测标记散射的辐射；
[0153]
生成表示所接收的散射辐射的强度的检测信号；
[0154]
分析所述检测信号以确定所述量测标记的位置；以及
[0155]
基于所述分析确定所述衬底上的结构的至少一个特性，
[0156]
其中所述量测标记在所述多个波长处具有增强的光学响应。
[0157]
14.根据条款13所述的方法，其中所述结构的所述至少一个特性包括所述结构的一个或多个层的厚度。
[0158]
15.根据条款13所述的方法，其中所述量测标记被划分子分段。
[0159]
16.根据条款15所述的方法，其中所述量测标记包括周期性结构，所述周期性结构包括具有宽度彼此不同的多个元件的子结构。
[0160]
17.根据条款16所述的方法，其中所述子结构包括具有不同宽度的两个元件。
[0161]
18.根据条款17所述的方法，其中所述多个元件的线的宽度具有减小/增大的线宽。
[0162]
19.根据条款13所述的方法，还包括
[0163]
基于预定模型确定所述量测标记在所述多个波长处的响应；以及
[0164]
将所述检测到的强度与所述响应进行比较以确定所述至少一个特性。
[0165]
20.一种光刻设备，包括：
[0166]
照射设备，被配置为照射图案形成装置的图案；
[0167]
投影系统，被配置为将所述图案的图像投影到衬底上；以及
[0168]
对准系统，包括：
[0169]
照射系统，被配置为生成多个波长的辐射并且照射衬底上的量测标记，
[0170]
检测系统，被配置为基于从所述量测标记散射的光来检测多个波长的光强度，以及
[0171]
处理电路系统，被配置为：
[0172]
分析检测到的光强度以确定所述量测标记的位置，以及基于所述分析确定所述衬底上的结构的至少一个特性，
[0173]
其中所述量测标记被配置为增强所述多个波长的光学响应。
[0174]
商业上可获取的对准传感器的示例是之前提到的荷兰asml的smash
tm
、orion
tm
和athena
tm
传感器。对准传感器的结构和功能参考图4并且在美国专利第6,961,116号和美国公开申请第2009/195768号中有讨论，其通过引用整体并入本文。
[0175]
尽管本文中可以具体参考光刻设备在ic制造中的使用，但应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用，诸如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、lcd、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这样的替代应用的上下文中，本文中术语“晶片”或“管芯”的任何使用都可以分别被视为与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文所述的衬底可以在曝光之前或之后在例如轨道单元(一种通常将抗蚀剂层施加到衬底并且显影曝光的抗蚀剂的工具)、量测单元和/或检查单元中进行处理。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，衬底可以被处理不止一次，例如以便创建多层ic，因此本文中使用的术语衬底也可以是指已经包括多个已处理层的衬底。
[0176]
尽管上文可能已经具体参考了在光学光刻的上下文中使用本公开的实施例，但应当理解，本公开可以用于其他应用，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，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上创建的图案。图案形成装置的形貌可以被压入提供给衬底的抗蚀剂层中，然后，抗蚀剂通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化。在抗蚀剂固化之后，图案形成装置被移出抗蚀剂，以在其中留下图案。
[0177]
应当理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制的目的，因此本公开的术语或措辞将由相关领域的技术人员根据本文中的教导进行解释。
[0178]
本文中使用的术语“辐射”、“光束”、“光”、“照射”等可以包括所有类型的电磁辐射，例如，紫外线(uv)辐射(例如，波长λ为365、248、193、157或126nm)、极紫外(euv或软x射线)辐射(例如，波长在5-20nm范围内，例如13.5nm)、或以小于5nm工作的硬x射线、以及粒子束，诸如离子束或电子束。通常，波长在约400至约700nm之间的辐射被认为是可见辐射；波长在约780-3000nm(或更大)之间的辐射被认为是ir辐射。uv是指波长约为100-400nm的辐射。在光刻术中，术语“uv”也适用于汞放电灯可以产生的波长：g线436nm；h线405nm；和/或i线365nm。真空uv或vuv(即，被气体吸收的uv)是指波长为大约100-200nm的辐射。深紫外(duv)通常是指波长范围从126nm到428nm的辐射，并且在一些实施例中，准分子激光器可以生成用于光刻设备内的duv辐射。应当理解，波长在例如5-20nm范围内的辐射涉及具有特定波长带的辐射，该波长带的至少一部分在5-20nm范围内。
[0179]
本文中使用的术语“衬底”描述了其上添加有材料层的材料。在一些实施例中，衬
底本身可以被图案化，并且添加在其之上的材料也可以被图案化，或者可以保留而没有图案化。
[0180]
尽管本文中可以具体参考根据本公开的设备和/或系统在ic制造中的使用，但应当明确理解，这样的设备和/或者系统具有很多其他可能的应用。例如，它可以用于制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、lcd面板、薄膜磁头等，本文中使用的术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”应当被视为分别被更一般的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”取代。
[0181]
虽然上文已经描述了本公开的具体实施例，但是应当理解，本公开的实施例可以以不同于所描述的方式实践。这些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，在不脱离下面列出的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的公开内容进行修改。
[0182]
应当理解，“具体实施方式”部分而不是“发明内容”和“摘要”部分旨在用于解释权利要求。“发明内容”和“摘要”部分可以阐述发明人所设想的本公开的一个或多个但不是所有示例性实施例，因此不旨在以任何方式限制本公开和所附权利要求。
[0183]
以上已借助说明特定功能及其关系的实现的功能构建块描述了本公开。为了便于描述，这些功能构建块的边界在此被任意限定。只要指定的功能及其关系被适当地执行，替代边界就可以被限定。
[0184]
具体实施例的以上描述将如此充分地揭示本公开的一般性质，使得其他人可以通过应用本领域技术范围内的知识容易地修改和/或适应这些特定实施例的各种应用，而无需过度实验，也没有背离本公开的总体概念。因此，基于本文中呈现的教导和指导，这样的适应和修改旨在在所公开的实施例的等同物的含义和范围内。
[0185]
受保护主题的广度和范围不应受到任何上述示例性实施例的限制，而应仅根据以下权利要求及其等同物进行限定。