CN113196180A - 同时获取平行对准标记的设备和方法 - Google Patents
同时获取平行对准标记的设备和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113196180A CN113196180A CN201980084736.2A CN201980084736A CN113196180A CN 113196180 A CN113196180 A CN 113196180A CN 201980084736 A CN201980084736 A CN 201980084736A CN 113196180 A CN113196180 A CN 113196180A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- alignment marks
- single mode
- alignment
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 29
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 36
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 37
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 23
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 33
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7069—Alignment mark illumination, e.g. darkfield, dual focus
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
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。
Description
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。
此外，希望能够使用较大数量的对准标记，因为使用较大数量的对准标记提供了较高对准精度的可能性。然而，当前的对准传感器通常一次只能测量一个对准标记的一个位置。因此，尝试使用当前的对准传感器技术来测量多个标记的位置将导致大量的时间和吞吐量损失。因此，期望具有可用于同时测量多个对准标记的布置中的传感器。
因此，需要能够在不影响晶片吞吐量的情况下同时测量多个对准标记的对准传感器。
发明内容
以下呈现了一个或更多个实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。这一概述不是所有预期实施例的详尽综述，且不旨在示出所有实施例的关键或重要元件，也不旨在描绘任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或更多个实施例的一些构思，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
根据实施例的一个方面，披露了一种用于并行地(即基本上同时地)检测多个对准标记的设备和方法。这需要同时照射标记，并且还收集已平行地与标记相互作用的光并且将其同时传送到多个检测器。这是根据本文所披露的实施例的方面通过使用包括例如光纤或多模干涉装置的同时照射布置来实现的，以同时照射多个标记。还根据本文所披露的实施例的方面，通过使用多种布置来收集光并且将其并行地引导到检测器来实现。这些布置包括例如具有Offner中继器的布置或在扫描器型光学布置中使用柱面透镜的布置。它还根据本文所披露的实施例的方面通过使用传感器的线性阵列来实现。
下面参考附图详细描述本发明的其他实施例、特征和优点，以及各种实施例的结构和操作。
附图说明
被合并入本文并且形成说明书的一部分的附图作为示例而非限制来图示了本发明的实施例的方法和系统。连同详细描述，附图进一步用于解释本文所呈现的方法和系统的原理并且使相关领域的技术人员能够制造和使用本文所呈现的方法和系统。在附图中，相同的附图标记指示相同或功能相似的元件。
图1是根据实施例的一个方面的光刻设备的图。
图2A是根据实施例的一个方面的使用光纤用于同时照射多个对准标记的布置的图。
图2B是根据实施例的一个方面的使用多模干涉装置用于同时照射多个对准标记的布置的图。
图3是根据实施例的一个方面的用于使用两个光纤来扫描对准标记阵列的一部段的布置的图。
图4A是根据使用轴上照射的实施例的一个方面的用于并行地从对准标记阵列收集辐射的系统的图。
图4B是根据使用离轴照射的实施例的一个方面的用于并行地从对准标记阵列收集辐射的系统的图。
图5是示出图4A和4B的实施例中的检测器阵列的可能位置的图。
图6是根据实施例的一个方面的用于从对准标记阵列并行地收集辐射的另一系统的图。
图7是根据实施例的一个方面的用于从对准标记阵列并行地收集辐射的另一系统的图。
本发明的另外的特征和优点以及本发明的各实施例的结构和操作将参考附图在下文更详细地进行描述。注意到，本发明不限于本文描述的具体实施例。本文仅出于图示的目的来呈现这些实施例。基于本文包含的教导，相关领域的技术人员将明白另外的实施例。
具体实施方式
现在参考附图描述各种实施例，其中全文使用相同的附图标记来表示相同元件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以便促进对一个或多个实施例的透彻理解。然而，在一些或所有实例中可以明显地看出，可以在不采用下面描述的特定设计细节的情况下实践下面描述的任何实施例。在其它实例中，以框图形式示出众所周知的结构和装置，以便促成描述一个或更多个实施例。以下呈现了一个或更多个实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。这一概述不是所有预期实施例的详尽综述，且不旨在示出所有实施例的关键或重要元件，也不旨在描绘任何或所有实施例的范围。
图1示意性地描绘了光刻设备。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)，其被配置成调节辐射束B(例如，UV辐射或其他合适的辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，其构造为支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接至第一定位装置PM，所述第一定位装置PM被配置为根据某些参数精确地定位所述图案形成装置；衬底台(例如晶片台)WT，其构造为保持衬底(例如抗蚀剂涂覆的晶片)W，并且连接至第二定位装置PW，所述第二定位装置PW配置为根据某些参数精确地定位所述衬底；和投影系统(例如折射投影透镜系统)PL，其被配置成通过图案形成装置MA将被赋予辐射束B的图案投射到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。
照射系统可包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件，或其任何组合，用于引导、成形或控制辐射。
支撑结构支撑所述图案形成装置，即承载所述图案形成装置的重量。其保持所述图案形成装置的方式取决于图案形成装置的取向、光刻设备的设计、和其他条件，诸如例如所述图案形成装置是否被保持在真空环境中。所述支撑结构可以使用机械式、真空式、静电式或其他夹持技术来保持图案形成装置。支撑结构可以是例如可以根据需要固定或移动的框架或台。支撑结构可确保图案形成装置处于例如相对于投影系统PS的期望位置。本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可被视为与更一般的术语“图案形成装置”同义。
本文中使用的术语“图案形成装置”应广义地解释为指任何可用于在在辐射光束的横截面中向辐射光束赋予图案的装置，例如在衬底的目标部分中创建图案。应注意，赋予辐射束的图案可能不确切地对应于在衬底的目标部分中的期望图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是公知的，包括诸如二元掩模、交替相移掩模、和衰减相移掩模、以及各种混合掩模类型的掩膜类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以单独地倾斜以便在不同方向反射入射的辐射束。倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射束中赋予图案。
本文中使用的术语“投影系统”应广义地解释为包括任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、折射反射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统，或其任何组合(视情况而定)，适用于正在使用的曝光辐射或其他因素(诸如浸没液体的使用或真空的使用)。本文中术语“投影透镜”的任何用法可被视为与更一般的术语“投影系统”同义。
如这里所描绘的，所述设备是透射型的(例如，使用透射型掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，使用可编程反射镜阵列，或使用反射型掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用额外的台，或者在一个或更多个台上执行准备步骤，而同时使用一个或更多个其他台用于曝光。
光刻设备还可以是这样的类型，其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充介于投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备中的其他空间，例如，在掩膜和投影系统之间。本领域公知的是，浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸入液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
再次参照图1，所述照射器IL从辐射源SO接收辐射束。所述源SO和光刻设备可以是单独的实体，例如当所述源是准分子激光器时。在这种情况下，所述源不被视为形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助包括例如合适的定向反射镜和/或束扩展器的这样的束传送系统BD从所述源SO传递到所述照射器IL。在其他情况下，所述源可以是光刻设备的组成部分，例如当所述源是汞灯时。所述源SO和所述照射器IL，与束传递系统BD一起(在需要时)，可称为辐射系统。
照射器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，至少可以调整所述照射器的光瞳平面中的强度分布的外部径向范围及/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。此外，所述照射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器In和聚光器CO。所述照射器IL可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射到保持在支撑结构(例如掩模台MT)上的图案形成装置(例如掩模MA)上，并且由图案形成装置进行图案化。在已穿过所述掩膜MA之后，辐射束B传递通过投影系统PL，投影系统PL将所述束B聚焦到衬底W的目标部分C上。借助第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉装置、线性编码器、二维编码器或电容传感器)，可以精确地移动衬底台WT，例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位装置PM和另一位置传感器(未在图1中明确描绘)可用于相对于辐射束B的路径精确地定位所述掩膜MA，例如在从掩模库机械获取之后或在扫描期间。一般而言，所述掩膜台MT的移动可借助于构成第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)来实现。类似地，衬底台WT的移动可以使用形成第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。在步进器(相对于扫描仪)的情况下，所述掩膜台MT可以仅连接到短行程执行器，或者可以固定。掩膜MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划道对准标记)。类似地，在所述掩膜MA上设置多于一个管芯的情况下，掩模对准标记可位于管芯之间。所述晶片也可包括额外的标记，诸如例如，对用作晶片制作中的步骤的化学机械平坦化(CMP)过程中的变化敏感的标记。
衬底W上的目标P1和/或P2可以是，例如，(a)抗蚀层光栅，其被印制以使得在显影之后，栅条由固体抗蚀线形成，或者(b)产品层光栅，或(c)重叠目标结构中的复合光栅叠层，包括重叠或交错于产品层光栅上的抗蚀剂光栅。所述栅条可被替代地蚀刻到所述衬底中。
已知对准系统的缺点是，它们通常一次只能测量一个对准标记。然而，能够同时测量多个对准标记是有潜在优势的。一种用于同时测量多个对准标记的系统既包括同时照射所述标记，也包括在照射所述标记的辐射已经由标记反射后同时收集所述辐射。
至于照射，可以测量平行标记，例如，通过照射位于划道上的多个平行标记。这可以通过例如使用光纤阵列或多模干涉装置来实现。关于后者，参见L.B.Soldana等人的《Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging:Principles andApplications》，Journal of Lightwave Technology的第13卷，第4期，第615至627页(1995年4月)，其全部通过引用并入本文。
图2A示出了其中光源20通过空间光调制器30和耦合器40而指向2D光纤束50以实现选择性光纤照射的布置。如上所述，光源20可以是空间相干光源，例如HeNe激光器。由光纤定位器90将光纤束50重新格式化为一维光纤束，所述一维光纤束包括第一光纤60、第二光纤70等，直至第n光纤80。来自每个光纤的光通过微透镜阵列100的相应透镜而被聚焦在多个对准标记110的相应一个对准标记上。
图2B示出了其中使用多模干涉(MMI)装置200来照射对准标记110的布置。来自光源20的束由耦合器40耦合到MMI 200的单模通道210中，所述单模信道210扩展成MMI 200的宽的多模部分220。多模部分220的许多模式以不同的速度传播，它们的干涉导致一定的横截面强度分布。放置在多模部分220末端处的接入引导件230携载带走穿过微透镜阵列100而被耦合到所述对准标记110的集中光能。MMI是可使用的集成光学器件的一个示例。也可以使用诸如1XN定向耦合器之类的其它集成光学器件。
当对准标记位于划道(即，印制在直线上)时，上述布置尤其有利。原则上，可以由所述照射系统覆盖整个晶片直径(例如，300mm)，从而有机会一次照射印制于划道上的所有标记。在不同的场景中，所述照射可以覆盖全场范围(例如，26mm)，以便能够检测平行场内标记。
图3示出用于场内变形传感器的可配置照射系统的可能布置。图中所示为第一单模光纤300。来自单模光纤300的束310行进穿过会聚透镜320并且入射到所述对准标记阵列110的部段115上。然后所述束310被反射通过第二会聚透镜330并且入射到光学系统400上。类似地，来自第二单模光纤340的束350入射到转向反射镜360上并且传递穿过所述会聚透镜320。束350入射到部段115上，被反射并且传递穿过第二会聚透镜330，之后到达光学系统400。来自第一单模光纤300的束310和来自第二单模光纤340的束350分别正交偏振。单模光纤300和340的位置可以在由箭头指示的方向上平移，以扫描所述束310、350跨越所述部段115的至少一部分。例如，使用用于移动单模光纤的装置，诸如微米螺旋驱动器305和345，可以分别平移单模光纤的位置。按照配置，所述系统可检测针对一扫描方向的仅一个光栅取向(例如x或y)。需要至少两组传感器(1组用于X，1组用于Y)来记录完整的x标记和y标记位置。
在刚刚描述的布置中，单独的照射通道被布置用以覆盖视野的多个部段。平移所述单模光纤可在部段内控制光束转向。例如，如果场被划分为五个部段，则可以使用独立的照射束，如图所示。通过平移单模光纤，所述束可以被转向至场部段内的任何位置。例如，如果光纤尖端处的单模光纤束腰为10微米，则焦距比限定了对准标记处的束腰，这也与所需的平移分辨率有关。例如，如果晶片上需要1微米的平移分辨率，则在单模光纤平面中，这对应于0.5到2微米的平移。晶片处相对应的束腰为5至20微米。
上述描述了用于照射所述对准标记的各种布置，从所述标记散射的光随后必须由光学系统收集并且中继到检测器。这种光学系统的设计必须考虑所述照射系统非常大的视场。合适的光学系统的一个示例包括Offner光学中继系统，其优点是对于非常大的视场具有有限的像差。这种系统如图4A所示。在图4A中，照射源20照射所述对准标记的阵列110。在所示的实施例中，照射是在轴上的，即，所述照射传播以基本上正交地照射到所述对准标记。用于收集来自对准标记的辐射的光学系统包括Offner中继器400。首先关于图的左侧，来自阵列110的光入射到转向反射镜410并且照射到曲面反射镜420的凹面。然后，来自曲面反射镜420的光照射到曲面反射镜430的凸面。然后，所述曲面反射镜430将光引导回曲面反射镜420的凹面，所述曲面反射镜420继而将光引导至转向反射镜440。所述转向反射镜440将光引导至检测器阵列450。图中右侧的布置与刚才描述的布置是镜像对称的，并且以相同的方式工作。
如上所述，图4A中的布置使用轴上照射系统。也可以使用诸如图4B所示的离轴照射系统来照射对准标记。此处，照射以一定角度照射所述对准标记。用于收集来自所述对准标记的辐射的所述光学系统可以基本上与刚描述的光学系统相同，其中来自阵列110的光入射到转向反射镜410并且照射到曲面反射镜420的凹面。然后来自曲面反射镜420的光照射到曲面反射镜430的凸面。所述曲面反射镜430然后将光引导回曲面反射镜420的凹面上，曲面反射镜420继而将光引导到转向反射镜440。转向反射镜440将光引导到检测器阵列450。图的右侧的布置与刚才描述的布置是镜像对称的，并且以相同的方式工作。离轴照射提供了检测较小光栅间距的可能性。除了所示的示例之外，对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是可以使用其他离轴照射配置。
因此，如图5所描绘，光场由定位于与传感器照射斑的共轭平面中的光电检测器阵列和一组透镜收集。如图所示，检测器阵列450位于Offner左反射镜420与Offner右反射镜425之间的共轭平面中。检测器阵列450包括透镜460的线性阵列，每个透镜460的中心具有光电二极管470。微透镜可以具有例如约5mm的直径。这种布置覆盖了几乎整个视野，如利用字母A所指定的尺寸所示。例如，此尺寸约为26mm。这种布置为有限范围内放置标记提供了灵活性。收集的±衍射阶进入干涉仪来测量来自所述标记的对准信号。
根据实施例的另一方面，衍射阶可以聚焦在CCD/CMOS 2D阵列上，以便在“平面扫描器”类型的光学布置中成像所述晶片上的场。图像处理技术(例如，边缘检测、图像配准等)可用于测量目标在晶片上的位置。这种布置如图6所示。如图所示，源20照射对准标记的阵列110。如图所示，所述照射是在轴上的，但是照射也可以替代地是离轴的。所述图是二维的，且可以理解的是，所描绘的布置延伸到图的平面中。首先考虑图的左侧，来自阵列110的光被柱面透镜610聚焦，且然后被第一转向反射镜620和第二转向反射镜630转向。然后，光被柱面镜640再次聚焦，且然后入射到检测器阵列450。图的右侧是镜像对称的，并且以相同的方式操作。
因此，为了聚焦多个单独标记的多个阶的发散束，柱面透镜元件被定位在检测方向的相反方向上。可选地，这些柱面透镜元件可以在晶片场或两倍晶片场距离处间隔开。
另一种方法如图7所示，其中传感器700的线性阵列沿着对准标记的阵列110以固定距离放置。这些传感器700优选地在准直空间(靠近光瞳平面)中配备有大视场物镜(例如约3mm)和可旋转反射镜710。反射镜710的角度适合于层的场和/或场内标记布局，使得每个传感器700可以同时测量一个标记。该图示出了六个传感器700的线性阵列，但显然可以使用不同数量的传感器。因而，在这种布置中，存在平行传感器，每个传感器都具有可能位于每个传感器内部的相应倾斜反射镜。
可以使用以下方面进一步描述实施例：
1.一种用于同时检测对准图案的多个平行对准标记的设备，所述设备包括：
光源，用于同时产生多个光束，所述多个光束包括各自的空间相干光束，每个光束用于照射所述多个对准标记中的相应一个对准标记；
光收集光学器件，所述光收集光学器件被布置成在光束已与相应的对准标记相互作用之后同时收集所述多个光束中的每个光束；以及
多个检测器，每个检测器分别被布置成接收所述多个光束中的一个光束。
2.根据方面1所述的设备，其中所述光源包括多个单模光纤。
3.根据方面2所述的设备，其中单模光纤是能够移动的，并且来自单模光纤的光被中继到对准标记使得移动所述单模光纤导致来自所述单模光纤的光扫描对准标记的一部段。
4.根据方面3所述的设备，其中每个单模光纤以机械方式联接至用于移动单模光纤的装置。
5.根据方面1所述的设备，其中所述光源包括集成光学器件
6.根据方面5所述的设备，其中所述集成光学器件包括多模干涉装置。
7.根据方面5所述的设备，其中所述集成光学器件包括1XN定向耦合器。
8.根据方面1至7中任一项所述的设备，其中所述光源提供轴上照射。
9.根据方面1至7中任一项所述的设备，其中所述光源提供轴上照射。
10.根据方面1至7中任一项所述的设备，其中所述光收集光学器件包括Offner中继器。
11.根据方面1至10中任一项所述的设备，其中所述光收集光学器件包括多个柱面透镜。
12.根据方面1至11中任一项所述的设备，其中所述多个检测器包括被布置呈与所述平行对准标记相邻且平行的线性阵列的多个检测器元件，并且其中所述光收集光学器件包括多个物镜，所述多个检测器元件中的每个检测器元件具有多个物镜中的相应一个物镜。
13.根据方面12所述的设备还包括多个转向反射镜，每个转向反射镜被布置成接收入射的照射光束，所述转向反射镜是能够调节的以便将入射的照射光束引导到相应一个对准标记。
14.一种用于同时照射对准图案的多个平行对准标记的设备，所述设备包括：
空间相干辐射源；以及
光学元件，被布置成接收所空间相干辐射并且同时产生多个光束，所述多个光束包括用于每个对准标记的相应空间相干光束。
15.根据方面14所述的设备，其中所述光学元件包括多个单模光纤。
16.根据方面14所述的设备，其中光源包括集成光学器件。
17.根据方面16所述的设备，其中所述集成光学器件包括多模干涉装置。
18.根据方面16所述的设备，其中所述集成光学器件包括1XN定向耦合器。
19.根据方面14至18中任一项所述的设备，其中所述光源提供轴上照射。
20.根据方面14至18中任一项所述的设备，其中所述光源提供轴上照射。
21.一种同时检测对准图案的多个平行对准标记的方法，所述方法包括以下步骤：
同时产生多个光束，所述多个光束包括用于每个对准标记的相应空间相干光束；
在光束已与相应的对准标记相互作用之后并行地收集多个光束中的每个光束；以及
将每个收集的光束并行地传送到多个检测器中的相应一个检测器。
22.根据方面21所述的方法，其中同时产生多个光束的步骤包括使用多个单模光纤。
23.根据方面第22所述的方法，其中同时产生多个光束的步骤包括移动单模光纤以使来自所述单模光纤的光扫描对准标记的一部段。
24.根据方面21所述的方法，其中同时产生多个光束的步骤包括使用集成光学器件。
25.根据方面24所述的方法，其中同时产生多个光束的步骤包括使用多模干涉装置。
26.根据方面24所述的方法，其中同时产生多个光束的步骤包括使用NX1定向耦合器。
27.根据方面21至26中任一项所述的方法，其中同时产生多个光束的步骤包括在轴上产生多个光束。
28.根据方面21至26中任一项所述的方法，其中同时产生多个光束的步骤包括产生离轴的多个光束。
29.根据方面21至28中任一项所述的方法，其中在光束已与相应对准标记相互作用之后并行地收集多个光束中的每个光束的步骤包括使用Offner中继器。
30.根据方面21至28中任一项所述的方法，其中在光束已与相应对准标记相互作用之后并行地收集多个光束中的每个光束的步骤包括使用多个柱面透镜。
31.根据方面21至30中任一项所述的方法，其中同时产生多个光束的步骤包括使每个光束落在多个可调节反射镜中的相应一个上。
32.根据方面21至31中任一项所述的方法，其中，将每个收集的光束并行地传送到多个检测器中的相应一个检测器的步骤包括将光传送到呈与平行对准标记相邻且平行的线性阵列的检测器。
上面描述的是其中设置照射系统以同时照射多个标记和检测系统以同时测量多个标记(在划道或场内)的布置。所述标记可以是基于衍射的，并且标记的图像从第一+/-衍射阶生成。这样就可以同时测量一个场内的多个对准标记。还可以检测和校正场内变形。它还允许检测小的对准标记，特别是益处在于，增加了晶片上可用于产品的面积。
尽管上文已经对本发明的实施例在光学光刻术中的情形中使用做出了具体参考，但应该理解的是，本发明可以用于其它应用，例如压印光刻术，并且在情境允许的情况下不限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。图案形成装置的形貌可以被印制到提供给衬底的抗蚀剂层中，通过施加电磁辐射、热、压力或它们的组合而使抗蚀剂固化。将图案形成装置从抗蚀剂中移出，从而在抗蚀剂固化后留下图案。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可指各种类型光学部件的任何一种或组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。
上面已经借助于示出特定功能及其关系的实现的功能构造块描述了本发明。为了描述的方便，在这里已经任意定义了这些功能构件的边界。只要适当执行指定的功能及其关系，就可以定义其他边界。
具体实施方式的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，通过应用本领域技术范围内的知识，其他人可以为了各种应用容易地修改和/或适应这样的特定实施方案，而无需过多的实验，而不脱离本发明的一般概念。因此，基于本文给出的教导和指导，这些改变和修改旨在落入所公开实施例的等同物的含义和范围内。应理解，这里的措辞或术语是出于通过示例进行描述而非限制性的目的，使得本说明书的术语或措辞将由技术人员根据教导和指导来解释。
本发明的广度和范围不应受任一上述的示例性实施例限制，而应仅由下述的权利要求书及其等同方案来限定。
Claims (20)
1.一种用于同时检测对准图案的多个平行对准标记的设备，所述设备包括：
光源，用于同时产生多个光束，所述多个光束包括各自的空间相干光束，每个光束用于照射所述多个对准标记中的相应一个对准标记；
光收集光学器件，所述光收集光学器件被布置成在光束已与相应的对准标记相互作用之后同时收集所述多个光束中的每个光束；以及
多个检测器，每个检测器分别被布置成接收所述多个光束中的一个光束。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述光源包括多个单模光纤。
3.根据权利要求2所述的设备，其中单模光纤是能够移动的，并且来自单模光纤的光被中继到对准标记使得移动所述单模光纤导致来自所述单模光纤的光扫描对准标记的一部段。
4.根据权利要求3所述的设备，其中每个单模光纤以机械方式联接至用于移动单模光纤的装置。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述光源包括集成光学器件。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述集成光学器件包括多模干涉装置。
7.根据权利要求5所述的设备，其中所述集成光学器件包括1XN定向耦合器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述光源提供轴上照射。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述光源提供轴上照射。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述光收集光学器件包括Offner中继器。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中所述光收集光学器件包括多个柱面透镜。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其中所述多个检测器包括被布置呈与所述平行对准标记相邻且平行的线性阵列的多个检测器元件，并且其中所述光收集光学器件包括多个物镜，所述多个检测器元件中的每个检测器元件具有多个物镜中的相应一个物镜。
13.根据权利要求12所述的设备还包括多个转向反射镜，每个转向反射镜被布置成接收入射的照射光束，所述转向反射镜是能够调节的以便将入射的照射光束引导到相应一个对准标记。
14.一种用于同时照射对准图案的多个平行对准标记的设备，所述设备包括：
空间相干辐射源；以及
光学元件，被布置成接收所空间相干辐射并且同时产生多个光束，所述多个光束包括用于每个对准标记的相应空间相干光束。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述光学元件包括多个单模光纤。
16.根据权利要求14所述的设备，其中光源包括集成光学器件。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述集成光学器件包括多模干涉装置。
18.根据权利要求16所述的设备，其中所述集成光学器件包括1XN定向耦合器。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的设备，其中所述光源提供轴上照射。
20.根据权利要求14至18中任一项所述的设备，其中光源提供轴上照射。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862782715P | 2018-12-20 | 2018-12-20 | |
| US62/782,715 | 2018-12-20 | ||
| PCT/EP2019/084853 WO2020126810A1 (en) | 2018-12-20 | 2019-12-12 | Apparatus for and method of simultaneously acquiring parallel alignment marks |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113196180A true CN113196180A (zh) | 2021-07-30 |
| CN113196180B CN113196180B (zh) | 2024-08-20 |
Family
ID=69137842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980084736.2A Active CN113196180B (zh) | 2018-12-20 | 2019-12-12 | 同时获取平行对准标记的设备和方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220100109A1 (zh) |
| JP (1) | JP7143526B2 (zh) |
| CN (1) | CN113196180B (zh) |
| WO (1) | WO2020126810A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022012927A1 (en) | 2020-07-16 | 2022-01-20 | Asml Holding N.V. | Spectrometric metrology systems based on multimode interference and lithographic apparatus |
| IL303057A (en) * | 2020-11-24 | 2023-07-01 | Asml Holding Nv | Multiple objectives metrology system, lithographic apparatus, and methods thereof |
| CN114654108B (zh) * | 2022-04-09 | 2023-06-23 | 法特迪精密科技（苏州）有限公司 | Mems探针硅片切割装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0091106A1 (de) * | 1982-04-02 | 1983-10-12 | Karl SÀ¼ss KG Präzisionsgeräte für Wissenschaft und Industrie - GmbH & Co. | Verfahren zum Unterdrücken unerwünschter Beugungs- und/oder Interferenzerscheinungen sowie Ausrichtverfahren und -vorrichtung |
| US6222955B1 (en) * | 1998-01-30 | 2001-04-24 | Jds Fitel Inc. | Integrated 1×N optical switch |
| CN104062706A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-24 | 北京大学 | 一种多模干涉结构 |
| CN104516054A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | Bvi商启诚投资有限公司 | 一分八的多模干涉分光器 |
| CN104516214A (zh) * | 2013-10-08 | 2015-04-15 | 佳能株式会社 | 检测装置、光刻装置以及物品的制造方法 |
| WO2018041440A1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | Asml Netherlands B.V. | Position sensor, lithographic apparatus and method for manufacturing devices |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63274144A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Canon Inc | 位置合せ装置 |
| JP3570728B2 (ja) | 1997-03-07 | 2004-09-29 | アーエスエム リソグラフィ ベスローテン フェンノートシャップ | 離軸整列ユニットを持つリトグラフ投射装置 |
| JP4168665B2 (ja) * | 2002-05-22 | 2008-10-22 | 株式会社ニコン | 露光方法及び露光装置、デバイス製造方法 |
| DE60319462T2 (de) | 2002-06-11 | 2009-03-12 | Asml Netherlands B.V. | Lithographischer Apparat und Verfahren zur Herstellung eines Artikels |
| JP4214849B2 (ja) | 2003-06-30 | 2009-01-28 | 株式会社ニコン | 露光方法及び露光装置 |
| CN101149564B (zh) | 2007-09-04 | 2010-05-19 | 上海微电子装备有限公司 | 一种对准标记和对其成像的光学系统以及成像方法 |
| JP2009264799A (ja) | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Canon Inc | 測定装置、露光装置およびデバイス製造方法 |
| WO2017178133A1 (en) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | Asml Netherlands B.V. | Mark position determination method |
| JP6748907B2 (ja) | 2016-04-26 | 2020-09-02 | 株式会社ニコン | 計測装置、露光装置、デバイス製造方法、及びパターン形成方法 |
| US10845720B2 (en) | 2016-05-31 | 2020-11-24 | Nikon Corporation | Mark detection apparatus, mark detection method, measurement apparatus, exposure apparatus, exposure method and device manufacturing method |
| JP6926403B2 (ja) | 2016-05-31 | 2021-08-25 | 株式会社ニコン | 位置検出装置及び位置検出方法、露光装置及び露光方法、並びに、デバイス製造方法 |
| EP3361315A1 (en) * | 2017-02-09 | 2018-08-15 | ASML Netherlands B.V. | Inspection apparatus and method of inspecting structures |
| CA3056866A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | University Of Rochester | Beam multiplexer for writing refractive index changes in optical materials |
| JP7124205B2 (ja) * | 2018-08-29 | 2022-08-23 | エーエスエムエル ホールディング エヌ．ブイ． | コンパクトなアライメントセンサ配置 |
-
2019
- 2019-12-12 JP JP2021531134A patent/JP7143526B2/ja active Active
- 2019-12-12 CN CN201980084736.2A patent/CN113196180B/zh active Active
- 2019-12-12 US US17/415,682 patent/US20220100109A1/en not_active Abandoned
- 2019-12-12 WO PCT/EP2019/084853 patent/WO2020126810A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0091106A1 (de) * | 1982-04-02 | 1983-10-12 | Karl SÀ¼ss KG Präzisionsgeräte für Wissenschaft und Industrie - GmbH & Co. | Verfahren zum Unterdrücken unerwünschter Beugungs- und/oder Interferenzerscheinungen sowie Ausrichtverfahren und -vorrichtung |
| US6222955B1 (en) * | 1998-01-30 | 2001-04-24 | Jds Fitel Inc. | Integrated 1×N optical switch |
| CN104516054A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | Bvi商启诚投资有限公司 | 一分八的多模干涉分光器 |
| CN104516214A (zh) * | 2013-10-08 | 2015-04-15 | 佳能株式会社 | 检测装置、光刻装置以及物品的制造方法 |
| CN104062706A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-24 | 北京大学 | 一种多模干涉结构 |
| WO2018041440A1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | Asml Netherlands B.V. | Position sensor, lithographic apparatus and method for manufacturing devices |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 朱雨霁等: "双狭缝高分辨率紫外成像光谱仪光学系统设计", 半导体光电, vol. 39, no. 4, 31 August 2018 (2018-08-31) * |
| 李霂，周学鹏: "小型Offner色散型高光谱成像系统设计", 长春理工大学学报（自然科学版）, vol. 41, no. 4, 31 August 2018 (2018-08-31) * |
| 黄绪杰等: "多角度偏振成像光谱仪的光学设计 黄", 红外与激光工程, vol. 46, no. 11, 30 November 2017 (2017-11-30) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020126810A1 (en) | 2020-06-25 |
| US20220100109A1 (en) | 2022-03-31 |
| JP7143526B2 (ja) | 2022-09-28 |
| JP2022510965A (ja) | 2022-01-28 |
| CN113196180B (zh) | 2024-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6462883B2 (ja) | レベルセンサ、リソグラフィ装置、及びデバイス製造方法 | |
| US9778025B2 (en) | Method and apparatus for measuring asymmetry of a microstructure, position measuring method, position measuring apparatus, lithographic apparatus and device manufacturing method | |
| EP2304504B1 (en) | Overlay measurement apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method using such overlay measurement apparatus | |
| US11531280B2 (en) | Compact alignment sensor arrangements | |
| US8334983B2 (en) | Lithographic apparatus and device manufacturing method | |
| EP1630857A1 (en) | Position information measuring method and device, and exposure method and system | |
| CN113196180B (zh) | 同时获取平行对准标记的设备和方法 | |
| CN112639623B (zh) | 用于测量对准标记的位置的设备和方法 | |
| KR20220124227A (ko) | 정렬 마크 감지 장치 | |
| CN115702392A (zh) | 光刻设备、量测系统、照射开关及其方法 | |
| JP2009147332A (ja) | リソグラフィ投影装置で使用する透過像検出デバイス及びこのようなリソグラフィ装置のパターニングデバイス及び／又は投影システムの３次歪みを割り出す方法 | |
| US10520835B2 (en) | Measurement system, calibration method, lithographic apparatus and positioner | |
| JP5369143B2 (ja) | リソグラフィ装置 | |
| US5726757A (en) | Alignment method | |
| JP2000299276A (ja) | 露光装置 | |
| WO2020244854A1 (en) | Image formation apparatus | |
| JP3553572B2 (ja) | 露光装置 | |
| CN119317878A (zh) | 用于光刻系统的增强对准设备 | |
| TW202013099A (zh) | 用於在多個位置對物件成像之裝置 | |
| NL2006220A (en) | Lithographic apparatus and device manufacturing method. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |