[发明专利]位置传感器

说明书

本发明提供了一种位置传感器(300)，包括被配置为向衬底(307)提供测量辐射(304)的光学系统(305，306)。光学系统被布置为接收由设置在衬底上的标记(308)衍射的辐射(309)的至少一部分。应用处理器(313)以从接收到的辐射中得出至少一个位置敏感信号(312)。测量辐射包括至少第一选定辐射波长和第二选定辐射波长。至少第一辐射波长和第二辐射波长的选择基于位置误差摆动曲线模型。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月6日提交的欧洲专利申请18182091.1的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及位置测量系统和量测系统，并且具体地涉及位置传感器。

背景技术

光刻设备是一种被构造为将期望图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)的图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投射到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

随着半导体制造工艺的不断发展，电路元件的尺寸不断减小，同时每个器件的功能元件(诸如晶体管)的数量在数十年间稳定增长，这种增长所遵循的趋势通常被称为“摩尔定律”。为了与摩尔定律保持一致，半导体行业正在寻求能够产生越来越小特征的技术。为了将图案投射在衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了在衬底上图案化的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4nm至20nm的范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。

目前持续的趋势是在制造过程中利用对可见光是不透明的材料层，例如用于3D存储器应用的金属或碳层或基于硫族化物的材料。在制造过程中使用这些类型的不透明材料导致如下挑战：在被这种不透明材料层覆盖时检测通常用于晶片对准或用于量测目的的标记。利用可见光检测这种标记的传统量测工具不再能够测量标记，因为这些标记被覆盖的不透明材料层所遮挡。

量测工具的波长范围可以扩展到红外波长区域以测量对可见光不透明但是对于红外光至少部分透明的材料层。在EP16186333A1中公开了在红外光谱中操作的对准传感器的示例。使用红外光的一个缺点是由(可能是由掩埋标记引起的)衬底表面粗糙度或表面形貌引起的红外光散射，这可能与从掩埋标记衍射的红外光干涉。这意味着包括标记的空间信息的衍射红外光与由衬底表面散射的红外光交织。这可能导致标记位置确定的不可接受的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种对衬底形貌引起的误差不那么敏感的位置传感器。鉴于以上内容，本发明提供了一种位置传感器，该位置传感器包括：被配置为向衬底提供测量辐射并且在测量辐射与设置在衬底上的标记相互作用之后接收衍射辐射的至少一部分的光学系统，其中测量辐射包括至少两个选定辐射波长；被配置为检测衍射辐射的至少一部分并且被布置为将检测到的衍射辐射的至少一部分转换为电子信号的至少一个光学检测器；被配置为从电子信号中得出至少一个位置敏感信号的处理器；以及能够访问第一子系统和第二子系统中的至少一者的辐射波长选择系统；第一子系统被配置为接收材料堆叠信息并且计算位置误差摆动曲线模型，第二子系统被配置为基于位置误差摆动曲线模型选择至少两个选定辐射波长。

本发明的发明人已经认识到，位置值的误差根据用于测量掩埋标记的位置的测量辐射的波长而波动。此外，作为波长的函数的位置误差示出了零附近的摆动曲线行为。

对于每个辐射波长，可以根据摆动曲线模型获取每个具有位置误差的位置信息。对于由两个选定辐射波长形成的光谱对，通过从第一辐射波长的辐射中得出的第一位置敏感信号与从第二辐射波长的辐射中得出的位置敏感信号的加权和来计算标记的位置信息。