[发明专利]同时获取平行对准标记的设备和方法

说明书

一种用于确定衬底对准的设备和方法，其中利用空间相干辐射同时照射多个对准标记，并且并行地收集来自被照射标记的光以获得关于标记的位置和标记内的变形的信息。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月20日提交的美国申请62/782715的优先权，且该申请的全部内容以引用的方式而合并入本文中。

技术领域

本公开涉及使用光刻技术制造器件。具体地，本公开涉及用于检测对准标记以表征和控制半导体光刻过程的装置。

背景技术

光刻设备可以用于例如集成电路(IC)制造中。对于该应用，图案形成装置(其可替代地被称作掩模或掩模版)可以用以将电路图案转印至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或若干管芯)上。通常通过成像至被设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来完成图案的转印。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，其中通过一次性将整个图案曝光至目标部分上来照射每个目标部分；和所谓的扫描器，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上经过辐射束扫描所述图案的同时、平行于或反向平行于这种扫描方向同步地扫描所述衬底，来照射每个目标部分。也可能通过将所述图案压印至衬底上来将所述图案从所述图案形成装置转印至衬底。

为了控制光刻过程以将器件特征准确地放置在衬底上，通常在例如衬底或衬底支撑件上设置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，通过所述对准传感器可以准确地测量标记的位置。所述对准传感器可以有效地是位置测量设备。不同类型的标记和不同类型的对准传感器是已知的。测量场内若干对准标记的相对位置的测量可以校正过程引起的晶片误差。场内的对准误差变化可用于拟合模型以校正场内的误差。

对准涉及将晶片/台放置就位以使得晶片/台标记可由空间相干光源(诸如HeNe激光器)照射。光束与准直标记相互作用，且产生的反射衍射图案通过透镜返回。标记图案由衍射图案的+/-一阶分量重构(零阶被返回激光器，高阶被阻断)。电场和磁场产生正弦场图像。

晶片对准传感器测量晶片在晶片台上的位置，并且映射晶片的变形。此信息用于控制曝光设置，以创建针对最佳重叠性能的最佳条件。随着对增加晶片生产的不断增长的需求，在不牺牲晶片吞吐量的情况下，对准传感器仅约3秒钟可用以测量高达约40个对准标记。然而，一个对准传感器能测量的标记越多，则校正晶片的变形的能力越好。

此外，在较小的标记上进行对准是有益的，优选的是同样的标记用于重叠量测，诸如基于亚微米级衍射的重叠标记。较小的标记不仅在晶片上占据较少的空间；而且它们还将会实现场内变形校正，并且消除由标记到产品的偏移引起的重叠损失。

众所周知，光刻设备使用多个对准系统以相对于光刻设备对准衬底。例如，可以利用任何类型的对准传感器来获得数据，并且并且在软件或ATHENA(使用高阶对准增强的先进技术)中提取对准信号，所述对准传感器例如SMASH(智能对准传感器混合型)传感器，如例如整体通过引用而被合并入本文的发布于在2005年11月1日的名称为“LithographicApparatus,Device Manufacturing Method,and Device Manufactured Thereby”的美国专利6,961,116中所述，其使用具有单个检测器和四个不同波长的自参考干涉仪；所述ATHENA如整体通过引用而被合并入本文的发布于2001年10月2日的名称为“LithographicProjection Apparatus with an Alignment System for Aligning Substrate on Mask”的美国专利号6297876中所述，其将七个衍射阶中的每一阶定向到专用检测器。

现有的对准系统和技术受到某些限制。例如，它们通常不能测量对准标记场内的变形，即场内变形。它们也不支持较精细的对准光栅间距，例如，光栅间距小于约1um。