[发明专利]用于测量标记的位置的设备和方法

说明书

一种用于测量衬底上的标记的位置的设备，所述设备包括：照射系统，所述照射系统被配置成调节至少一个辐射束以形成在空间上串联地分布的多个照射斑，使得在所述衬底的扫描期间所述多个照射斑顺序地入射到所述标记上；和投影系统，所述投影系统被配置成投影由来自所述衬底的所述标记衍射的辐射，通过由所述标记对所述多个照射斑的衍射来产生衍射辐射；其中所述投影系统还被配置成调制所述衍射辐射并且将经调制的辐射投影到检测系统上，所述检测系统被配置成产生与所述多个照射斑中的每个照射斑相对应的信号，所述信号被组合以确定所述标记的位置。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月27日递交的欧洲申请18197076.5的优先权，所述欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于测量标记的位置的设备和方法。

背景技术

光刻设备是被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备例如能够用于制造集成电路(IC)。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”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

随着半导体制造过程的不断发展，电路元件的尺寸不断减小，而每个器件的功能元件(例如晶体管)的数量已经稳定地增加了数十年，这遵循通常被称为“摩尔定律”的趋势。为了跟上摩尔定律，半导体行业正在寻求能够创建越来越小的特征的技术。为了将图案投影在衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了被图案化在衬底上的特征的最小尺寸。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，使用具有在4nm-20nm(例如6.7nm或13.5nm)范围内的波长的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可用于在衬底上形成更小的特征。

在复杂器件的制造中，典型地执行许多光刻图案化步骤，从而在衬底上的连续层中形成功能特征。因此，光刻设备的性能的关键方面是相对于在先的层中(通过同一设备或不同的光刻设备)所铺设的特征正确且准确地放置所施加的图案的能力。为此，衬底设置有一组或更多组标记。每个标记都是一种结构，其位置可以在以后使用位置传感器(典型地是光学位置传感器)进行测量。位置传感器可以被称为“对准传感器”，标记可以被称为“对准标记”。

光刻设备可以包括一个或更多个(例如，多个)对准传感器，通过该对准传感器可以准确地测量设置在衬底上的对准标记的位置。一个或更多个(例如，多个)对准传感器可以是分开的测量、或对准、系统或分开的量测工具的部分。对准(或位置)传感器可以使用诸如衍射和干涉的光学现象来从形成在衬底上的对准标记获得位置信息。当前光刻设备中使用的对准传感器的示例基于如US6961116中所述的自参考干涉仪。例如，如US2015261097A1中公开的，已经开发了位置传感器的各种增强和修改。所有这些公开的内容均通过引用并入本文。

标记或对准标记可包括一系列栅条，这些栅条形成在衬底上提供的层上或之中，或者(直接)形成在衬底中。栅条可以规则地间隔开并且用作光栅线，使得标记可以被认为是具有众所周知的空间周期(节距)的衍射光栅。依赖于这些光栅线的方向，可以设计标记以允许沿着X轴或沿着Y轴(其实质上垂直于X轴定向)的位置的测量。包括相对于X轴和Y轴以+45度和/或-45度布置的栅条的标记允许使用US2009/195768A(其通过引用被并入)中所述的技术进行组合的X和Y测量。

对准传感器用辐射的斑光学地扫描每个标记，以获得周期变化的信号，例如正弦波。分析该信号的相位，以确定标记相对于对准传感器的位置，从而确定衬底相对于对准传感器的位置，对准传感器又相对于光刻设备的参考框架固定。可以提供与不同的(粗略和精细的)标记尺寸相关的所谓的粗略标记和精细标记，从而对准传感器可以区分周期性信号的不同循环以及一循环中的确切位置(相位)。不同节距的标记也可以用于此目的。