[发明专利]紧凑型对准传感器布置

说明书

一种用于确定衬底的对准的设备和系统，其中，利用空间相干辐射照射周期性对准标记，然后将所述空间相干辐射照射提供给紧凑集成光学器件以创建对准标记的自身图像，该图像可以被操纵(例如进行镜像、偏振)和合并以获取与标记位置和标记内变形有关的信息。还公开了一种用于确定衬底的对准的系统，其中，利用空间相干辐射照射周期性对准标记，然后将所述空间相干辐射照射提供给光纤布置以获得诸如标记的位置和标记内的变形之类的信息。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月29日提交的美国临时专利申请号62/724,198的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及使用光刻技术来制造器件。具体地，本公开涉及用于感测和分析掩模版和晶片上的对准标记以表征和控制半导体光学光刻过程的装置。

背景技术

光刻设备可以用于例如制造集成电路(IC)。对于该应用，可以将图案形成装置(可替代地称为“掩模”或“掩模版”)用于生成要形成在IC的单层上的电路图案。可以将这种图案转移到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个管芯或若干个管芯)上。通常通过成像到在衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被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，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐照每个目标部分；以及所谓的扫描器，其中，通过在辐射束沿给定方向(“扫描”方向)来扫描图案的同时同步地平行于或反向平行于该方向扫描衬底，来辐照每个目标部分。通过将图案压印到衬底上，也可以将图案从图案形成装置转印到衬底。

IC是逐层构建的，并且现代IC可以具有30层或更多层。产品上重叠(On ProductOverlay，OPO)是对系统将这些层准确地彼此叠置地印刷的能力的量度。连续层或同一层上的多个过程必须与前一层准确对准。否则，结构之间的电接触将很差，并且所得到的器件将无法达到规格要求。良好的重叠提高器件良率，并且能够印刷更小的产品图案。在图案化的衬底中或其上形成的连续层之间的重叠误差由光刻设备的曝光设备的多个部分控制。

过程引发的晶片误差是OPO性能的重要障碍。由于印制图案的复杂性以及印刷层数的增加而导致了过程引发的误差。该误差具有相对高的空间变化：在给定的晶片内，该变化随晶片不同而不同。

为了控制光刻过程以将器件特征准确地放置在衬底上，通常在例如衬底上提供一个或更多个对准标记，并且光刻设备包括一个或更多个对准传感器，可以利用该对准传感器精确地测量标记的位置。对准传感器可以有效地作为位置测量设备。从不同时间和不同制造商已知了不同类型的标记和不同类型的对准传感器。在场内测量若干对准标记的相对位置能够校正过程引发的晶片误差。场内的对准误差变化能够用于拟合用于校正场内的OPO的模型。

已知光刻设备使用多个对准系统将衬底相对于光刻设备对准。例如，可以使用任何类型的对准传感器或技术获取数据，例如，SMASH(SMart Alignment Sensor Hybrid)传感器，如在2005年11月1日公布的标题为“Lithographic Apparatus,DeviceManufacturing Method,and Device Manufactured Thereby”的美国专利号6,961,116中所描述的那样，该美国专利的全部内容通过引用的方式并入本文，其采用具有单个检测器和四个不同波长的自参考干涉仪，并在软件中提取对准信号；或者，ATHENA(AdvancedTechnology using High order ENhancement of Alignment)，如在2001年10月2日公布的标题为“Lithographic Projection Apparatus with an Alignment System forAligning Substrate on Mask”的美国专利号6,297,876中所描述的，该美国专利的全部内容通过引用的方式并入本文，其将七个衍射阶中的每一个分别引导到专用检测器。