[发明专利]对准系统晶片堆叠光束分析器

说明书

一种对准系统获得从晶片堆叠返回的光的特性。光束分析器测量波长、偏振和光束轮廓的变化。该测得信息允许在线工艺变化校正。校正提供单个标记堆叠变化的光学监控，并接着提供信息以减小单个标记工艺变化诱发的精确性误差。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2016年6月3日提交的美国临时专利申请No.62/345,678的优先权，并且该申请在此通过全文引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及一种对准系统，其例如可以用于光刻设备中。

背景技术

光刻设备是将所需图案施加至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)的制造中。在该情形中，备选地称作掩模或刻线板的图案化装置可以用于产生与IC的单个层相对应的电路图案，并且可以将该图案成像至具有辐射敏感层(抗蚀剂)的衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或数个管芯的一部分)上。一般地，单个衬底将包含后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机，其中通过将整个图案一次性曝光至目标部分上而照射每个目标部分，以及所谓的扫描机，其中通过沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案穿过光束而同时同步地平行于或反平行于该方向扫描衬底而照射每个目标部分。也可能通过将图案压印至衬底上而将图案从图案化装置转移至衬底。另一光刻系统是干涉仪光刻系统，其中没有图案化装置，而是相反地光束被分割成两个光束，以及通过使用反射系统使得两个光束在衬底的目标部分处相干。相干使得在衬底的目标部分上形成线条。

在光刻操作期间，不同的处理步骤可以要求在衬底上顺序地形成不同层。因此，可以需要相对于形成在其上的现有的图案而以高精确度定位衬底。一般地，对准标记放置在待对准的衬底上并且定位参照第二目标。光刻设备可以使用对准系统以用于检测对准标记的位置并使用对准标记对准衬底以确保从掩模精确曝光。在两个不同层处对准标记之间未对准测量作为套刻误差。

理想地，套刻误差仅仅是在光刻系统内衬底定位的产物。然而实际上，套刻误差源自对准系统与衬底之间的相互作用。对准系统和衬底中变化可以在评估对准标记的真实位置中产生误差。该误差已知为“工艺上”精确性误差。对准系统光学元件包含制造像差，并且因此无法等同。同样，衬底(例如晶片堆叠)具有源自制造和后制造工艺的特性变化。该“工艺上”精确性问题限制了对准系统的健壮性。

因此，需要补偿对准系统中变化和衬底中工艺变化。

发明内容

根据一个实施例，一种对准系统包括产生光的辐射源、光学调制单元、光学分束器、干涉仪、一个或多个检测器、光束分析器以及处理器。

在一个实施例中，将由辐射源产生的光引导朝向衬底。光学分束器将从衬底上图案衍射、或从衬底反射的光束分裂成子光束。干涉仪干涉至少一个子光束并根据干涉产生输出光。一个或多个检测器从干涉仪接收输出光，并且确定衬底的对准状态。光束分析器从光学分束器接收已经从衬底上图案衍射或从衬底反射的至少一个子光束，并且提供图案的套刻误差测量或者光束分布的光学状态。光束分析器也可以基于光束分布而确定产品堆叠分布。处理器利用相关性算法以基于从一个或多个检测器和光束分析器接收的信息而确定套刻偏移误差，以及使用所确定的套刻偏移误差和产品堆叠分布产生校正表。处理器使用校正表以确定对于每个掩模的校正，并将校正返回馈送至对准系统以用于校正套刻偏移中的误差。处理器可以重复对于每个标记的以上过程，并且可以产生自我学习反馈回路以用于改善衬底的对准状态。处理器随后可以引导对准系统在更新的位置放置衬底以用于改进对准精确性。

以下参照附图详细描述本发明的其他特征和优点、以及本发明各个实施例的结构和操作。应该注意，本发明不限于在此所述的具体实施例。在此仅为了示意说明目的展示这些实施例。基于在此所包含的教导，额外的实施例对于本领域技术人员将是明显的。

附图说明