[发明专利]位置测量方法、位置测量设备、光刻设备以及装置制造方法、光学元件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2012年4月12日提交的美国临时申请61/623,391的优先权，并且将其通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明涉及位置测量方法和设备。该方法和设备可以用于测量在衬底上的标记的位置。本发明在其他方面提供了一种光刻设备和装置制造方法，以及也提供了一种光学元件。

背景技术

光刻设备是将所需图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如在集成电路(IC)的制造中。在该情形下，备选地称作掩模或掩模版的图案形成装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以转移至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或数个裸片的部分)上。图案的转移通常是经由向辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上成像而被提供在衬底上。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其中通过一次将整个图案暴露至目标部分上而照射每个目标部分的、所谓的步进机，以及其中通过沿给定方向扫描通过辐射束的图案、同时与该方向平行或反平行同步扫描衬底而照射每个目标部分的、所谓扫描机。也可以通过将图案压印至衬底上而将图案从图案形成装置转移至衬底。

为了控制光刻工艺以在衬底上精确地放置装置特征，对准标记通常设置在衬底上，并且光刻设备包括由此必需精确测量衬底上的标记位置的一个或多个对准传感器。这些对准传感器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传感器对于不同的时期和不同制造商是已知的。当前光刻设备中广泛使用的传感器类型是基于US6961116(den Boef等人)中所述的自参考干涉仪。通常单独地测量标记以获得X和Y位置。然而，可以使用已公开专利申请US2009/195768A(Bijnen等人)中所述的技术执行组合的X和Y测量。这两个公开的内容通过引用并入本文。

存在持续不断的需求以提供更精确的位置测量，尤其是用以随着产品特征变得越来越小而控制重叠误差。为此目的，考虑了减小对准标记中使用的光栅线条的间距。与此同时，这产生了对于新仪器的需求并且潜在地破坏了已有的技术秘诀和基础结构。任何新传感器应该与现有类型的标记兼容并且在使用中精确，而不仅是对于新标记。新传感器的处理需求不应损害在吞吐量方面的性能。

发明内容

在第一方面中本发明的目的在于提供一种位置测量设备，例如光刻设备中的对准传感器，其与减小的间距标记和传统的标记兼容，并且其不需要设备的彻底设计。

本发明在第一方面提供了一种测量衬底上的标记的位置的方法，所述标记包括沿至少第一方向成周期性的特征，所述方法包括：

经由物镜采用辐射光斑照射所述标记，以及经由相同的物镜接收由所述标记衍射的辐射；

在自参考干涉仪中处理所述衍射的辐射；

在采用所述辐射光斑扫描所述标记时，检测由所述干涉仪输出的辐射强度的变化；以及

从检测到的变化计算所述标记沿至少第一测量方向的位置，

其中，使用来自约束至所述物镜的光瞳内的外围部分的源区域的辐射来形成所述辐射光斑，所述源区域包括相对于所述物镜的光轴在直径上彼此相对、并且相对所述光轴被限定在角范围内的至少第一区域和第二区域。

本发明在第二方面中提供了一种用于测量衬底上的标记的位置的设备，所述设备包括：

照射装置，用于跨所述设备的光瞳提供具有预定照射分布的辐射；

物镜，用于使用由所述照射装置提供的辐射来形成在标记上的辐射光斑，而沿扫描方向跨所述标记扫描所述辐射光斑；

自参考干涉仪，用于处理由所述标记衍射并且再次进入所述物镜的辐射；以及

检测装置，用于检测在所述扫描期间由所述干涉仪输出的辐射强度的变化，以及用于从检测到的变化计算所述标记沿至少第一测量方向的位置，

其中为了测量包括沿至少第一方向成周期性的特征的标记的位置，所述照射分布包含来自约束至所述物镜的光瞳内的外围部分的源区域的辐射，所述源区域包括相对于所述物镜的光轴在直径上彼此相对、并且相对所述光轴被限定在角范围内的至少第一区域和第二区域。

在本发明的实施例中，所述第一源区域和所述第二源区域沿与所述标记的周期性的所述第一方向横切的方向相互偏移。