CN101539725B - 用于光刻设备中的晶片粗对准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光刻设备中的晶片粗对准的方法，其中，衬底包括在划线中的标记，所述划线沿作为第一方向的纵向方向延伸。所述标记具有在所述第一方向上的周期性结构。所述方法包括：提供照射束，用于在垂直于标记的周期性结构的方向上沿跨过所述标记的第一扫描路径扫描所述标记；沿跨过所述标记的第二扫描路径扫描照射束斑，所述第二扫描路径平行于所述第一扫描路径，其中，相对于所述第一扫描路径将所述第二扫描路径被移动了第一位移，所述第一位移对应于所述周期性结构的重复距离的一部分。

Description

用于光刻设备中的晶片粗对准的方法

技术领域

本发明涉及一种用于光刻设备中的晶片粗对准的方法。另外，本发明还涉及一种用于制造半导体器件的方法。此外，本发明涉及一种光刻设备和一种计算机程序。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。

典型地，衬底上的目标部分通过划线分离，其中在划线中设置了一个或多个标记。对于光刻设备中的晶片的粗光学对准，沿跨过划线的扫描路径在这样的标记之上执行光学对准扫描(因此，在划线的外部也可收集扫描数据)。光学对准扫描是基于所谓的自参考干涉法，以从标记中获得扫描数据信号。典型地，这种标记包括三条平行线，所述三条平行线沿划线的纵向方向延伸且在划线的宽度方向上彼此互相间隔开。标记中的每对线之间的间距与另一对线之间的间距不同。

在EP 1372040中已描述了所使用的自参考干涉法。例如通过模式识别程序，通过在扫描数据信号中搜索与标记设计(mark-design)的两个间距相匹配的信号部分可获得标记的位置。扫描数据信号中的匹配信号部分的位置与扫描路径中的标记位置相关。

观察到，邻近标记并且在划线外面的产品结构可能导致与由标记产生的信号的干涉。所述干涉可能导致模式识别不准确并且导致未对准。

此外，因为邻近标记的任何器件结构(产品结构)将会导致与所述标记本身的干涉，所以这将妨碍对准性能。因此，标记具有将被保持为空的、没有器件结构的禁区(exclusion zone)。为此，典型地，划线不具有小于最小值的宽度。减小划线的宽度可能导致精确度低的粗对准结果，并且因此当使用根据现有技术的粗对准方法时，这是不被期望的。

发明内容

需要一种能克服现有技术中的一个或多个缺陷的方法。

根据本发明的一个方面，提供一种对准衬底的方法，所述衬底包括在划线中的标记，所述划线沿作为第一方向的纵向方向延伸，所述标记具有在所述第一方向上的周期性结构和在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的标记结构，所述周期性结构具有在所述第一方向上的重复距离，

所述方法包括：

-提供照射束，用于在所述第二方向上扫描所述标记；

-在所述第二方向上沿跨过所述标记的第一扫描路径扫描照射束斑；

-在所述第二方向上沿跨过所述标记的第二扫描路径扫描照射束斑，所述第二扫描路径平行于所述第一扫描路径，其中，所述第二扫描路径相对于所述第一扫描路径沿所述第一方向被移动了第一位移，所述第一位移对应于在所述第一方向上的所述周期性结构的所述重复距离的一部分。

根据本发明的一个方面，提供了一种光刻设备，所述光刻设备包括：

-被构造用于保持衬底的衬底台，所述衬底包括在划线中的标记，所述划线沿作为第一方向的纵向方向延伸，所述标记具有在所述第一方向上的周期性结构和在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的标记结构，在所述第一方向上的所述周期性结构具有重复距离，

-扫描装置，所述扫描装置用于提供在所述第二方向上扫描所述标记的照射束；

-控制系统，所述控制系统被耦合至所述衬底台和所述扫描装置，用于分别控制所述衬底台和所述扫描装置的动作，其中，所述控制系统被构建以控制：

--提供照射束，用于在所述第二方向上扫描所述标记；

--在所述第二方向上沿跨过所述标记的第一扫描路径扫描照射束斑；

--在所述第二方向上沿跨过所述标记的第二扫描路径扫描所述照射束斑，所述第二扫描路径平行于第一扫描路径，其中，所述第二扫描路径相对于所述第一扫描路径沿所述第一方向被移动了第一位移，所述第一位移对应于在所述第一方向上的所述周期性结构的所述重复距离的一部分。

根据本发明的一个方面，提供了一种由计算机载入的计算机程序，所述计算机包括处理器、存储器，所述存储器被连接至所述处理器，所述计算机是光刻设备的一部分，所述光刻设备包括：

-被构造用于保持衬底的衬底台，所述衬底包括在划线中的标记，所述划线沿作为第一方向的纵向方向延伸，所述标记具有在所述第一方向上的周期性结构和在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的标记结构，在所述第一方向上的所述周期性结构具有重复距离，

-扫描装置，所述扫描装置用于提供在所述第二方向上扫描所述标记的照射束；

-被设置为控制系统的计算机，所述计算机被耦合至所述衬底台和所述扫描装置，用于分别控制所述衬底台和所述扫描装置的动作；

所述计算机程序在被载入之后，允许处理器执行：

-提供照射束，用于在所述第二方向上扫描所述标记；

-在所述第二方向上沿跨过所述标记的第一扫描路径扫描照射束斑；

-在所述第二方向上沿跨过所述标记的第二扫描路径扫描所述照射束斑，所述第二扫描路径平行于所述第一扫描路径，其中，所述第二扫描路径相对于所述第一扫描路径沿所述第一方向被移动了第一位移，所述第一位移对应于在所述第一方向上的所述周期性结构的所述重复距离的一部分。

附图说明

现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：

图1描述了根据本发明实施例的光刻设备；

图2描述了用于说明根据本发明所述的方法的粗对准标记的俯视图；

图3描述了如由根据本发明所述的方法获得的扫描数据的第一例子；

图4描述了如由根据本发明所述的方法获得的扫描数据的第二例子；

图5描述了用于说明根据本发明的第二实施例所述的方法的粗对准标记的俯视图；

图6显示了根据本发明的光刻设备的实施例。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括：

-照射系统(照射器)IL，构建用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或极紫外(EUV)辐射)；

-支撑结构(例如掩模台)MT，构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与构建用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；

-衬底台(例如晶片台)WT，构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与构建用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和

-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，所述投影系统PS构建用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。

所述照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。

所述支撑结构支撑所述图案形成装置，即承受图案形成装置的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。

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、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。

这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。

如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。

所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。

光刻设备也可以是以下类型的，其中衬底的至少一部分被具有相对高折射率的液体(例如水)所覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液也可以施加到光刻设备中的其它空间，例如施加到掩模和投影系统之间。浸没技术可用于增加投影系统的数值孔径在本领域是公知的。本文中所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底等结构必须浸没在液体中，而仅仅意味着在曝光期间液体处于投影系统和衬底之间。

参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。

所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。

所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空隙(这些公知为划线对齐标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将所述设备用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。

3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。

图2描述了根据本发明第一实施例的用于说明所述方法的粗对准标记的俯视图。

标记AM被设置在两个目标部分C中间的半导体晶片上的划线SL中。划线SL沿第一方向D1纵向地延伸，且在垂直于第一方向D1的第二方向D2上具有宽度W。

标记AM包括在第一方向上的周期性结构和在垂直于第一方向的第二方向上延伸的标记结构。所述标记包括彼此互相平行地排列且在划线SL的第一方向D1上延伸的三条块线(block line)M1、M2、M3。所述三条块线M1...M3具有长度L。

由在第二方向上的两个间隙使所述三条块线M1...M3彼此互相分隔，这在第二方向上限定了标记结构。由具有第一间距LP1的第一间隙间隔开第一块线M1和第二块线M2，由具有第二间距LP2的第二间隙间隔开第二块线M2和第三块线M3。每个间隙的间距不同于另一个间隙的间距。应该注意到，标记可包括多于三条的彼此互相平行的块线。

在图2中，以基本上相同的方式把每条块线M1...M3分成块。每条块线M1、M2、M3包括在第一方向D1上由块间距BP间隔开作为周期结构的多个块BL。每个块BL具有块长度LB和块宽度WB。所述块间距在第一方向上提供了周期结构的重复距离。

在示例性标记AM中，划线SL的宽度W是60μm，第一间距LP1是16μm，第二间距LP2是21μm，块间距BP是8μm，块长度LB是4μm以及块宽度WB是3μm。

在光学对准扫描过程中，提供自参考干涉计的照射束作为衬底上的斑，用于照射标记AM。自参考干涉计至少使用四个激光束，每个激光束分别具有在大约530至大约850nm范围内的波长且与其它激光束的波长不同。另外，如下文将详细描述的，设置自参考干涉计用于扫描在划线中的标记上的照射束斑。此外，设置自参考干涉计用于记录在跨过标记进行扫描的过程中获得的干涉测量信号。

由于自参考干涉计的特性，在光学对准扫描过程中，在与标记中的每条块线M1...M3的位置相关的扫描位置处和块线M1...M3的干涉点处获得干涉测量信号中的局部强度最小量。

设置所述标记用于在光学对准扫描过程中产生光学干涉图案，其中所述光学干涉图案显示多个单独的局部强度最小量。

由分别代表晶片粗对准的第一、第二和第三扫描路径的虚线S1、S2、S3阐明根据本发明的方法。平行于第二方向D2(也被称为对准扫描方向)的每个扫描路径对应于由在晶片的表面上的照射束斑的形心所产生的路径。

在图2显示的实施例中，所述第一扫描S1基本上在块BL之上穿过每个块线。第二扫描S2平行于第一扫描S1穿过划线SL，但在第一方向D1(也称为对准非扫描方向)上移动了第一位移DP1。第一位移DP1对应于重复距离(块间距)BP的一部分。

如果所述方法需要进行如下文详细说明的第三扫描，那么第三扫描S3平行于第二扫描S2穿过划线SL，但在第一方向D1上移动了第二位移DP2。所述第二位移DP2对应于重复距离(或块间距)BP的第二部分。

图3描述如根据本发明所述方法获得的示例性的扫描数据。

在图3中，对于第一和第二扫描S1、S2中的每一个，单个波长的测量强度(垂直轴线)作为在划线SL内的沿在第二方向D2上的各个扫描路径的测量位置(水平轴线)的函数被绘图。

图3中显示的示例性扫描数据涉及如上所述的示例性标记AM。在这个示例中，照射束斑的直径典型地是大约为40μm。在这种情形中划线SL的宽度是60μm。

第一扫描S1产生了由点线曲线G1所指示的第一干涉测量信号，在所述第一扫描S1中，照射束斑的形心穿过标记AM的每个块线M1...M3中的块。第二扫描S2产生了由虚线曲线G2所指示的第二干涉测量信号。

第一扫描S1的点线曲线G1显示了围绕中心值0在大约-20和+20μm之间的间隔中的一些明显的局部强度最小量。所述局部强度最小量是由从标记AM的线M1...M3衍射的光的干涉引起的。

在这个间隔的外面的位置上，所述强度增加，这是由于以下事实：照射束斑的渐增部分撞击产品区域且不对标记的干涉做出贡献，而是仅在所述表面上反射。在小于大约-30和大于大约+30的位置处，由于产品区域C中的图案本身的一些干涉，所述强度稍微降低。由于所述强度来自于产品区域，干涉测量信号中的局部强度最小量的位置的确定变得不准确。

因为照射束斑的形心在块线M1...M3中的块之间穿过，所以第二扫描S2的虚线曲线G2基本上没有显示干涉图案。因此，通过自参考干涉计没有探测到干涉。应该指出的是，除了点线曲线G1中显示的局部强度最小量之外，作为位置的函数的虚线曲线G2的信号的强度对应于点线曲线G1的信号的强度。

根据本发明，所述方法提供了第一扫描S1的强度和第二扫描S2的强度之间的第一差值的确定。在图3中，由实线曲线G3示出了第一差分干涉测量信号。所述第一差分干涉测量信号G3显示如由标记AM产生的局部强度最小量，而基本上除去了如由产品区域引起的干扰。因此，提高了对准的准确度(即确定了标记AM的位置)。

因为由于产品结构产生的反射，使得所述差分干涉测量可允许减小干涉测量信号的干扰，所以本发明的实施例可允许消除靠近划线SL的目标部分C中的禁区。由于在第一和第二扫描之间沿第一方向相对小的移动，由所述产品产生的信号趋向于与第一和第二扫描中的每一个非常类似，其中，差分干涉测量信号导致来自于所述产品的信号大致为零。

图4描述了如根据本发明所述方法所获得的扫描数据的第二示例。在图4中所描述的扫描数据涉及如参考图3所论述的相同的标记AM，且该标记设置在宽度为40μm的划线SL中。因此，已经在较小间隔的位置中观察到产品区域C对如由自参考干涉计测量的干涉测量信号的影响。

再次，所述第一扫描S1产生如由点线曲线G1所指示的第一干涉测量信号。所述第二扫描S2产生如由虚线曲线G2所指示的第二干涉测量信号。

在这种情形中，第一扫描S1的点线曲线G1显示了围绕中心值为0的位置的明显的局部强度最小量。在较大的正和负位置值处，干涉测量信号的强度快速地增加，在大约-20和大约+20μm处达到最大值。在更大的正和负值处，干涉测量信号的强度分别降低，在大约-40和大约+40μm处达到恒定水平。很难从曲线G1中清楚地确定从点线曲线G1中由标记AM引起的局部强度最小量。看上去不可能进行具有足够准确度的对准。

再次，虚线曲线G2具有与点线曲线G1相类似的包络(envelope)。

实线曲线G3显示出第一扫描S1的强度和第二扫描S2的强度之间的差值的第一差分干涉测量信号。第一差分干涉测量信号G3显示了如由标记AM产生的局部强度最小量，而基本上除去由产品区域引起的干扰。因此，提高了对准(即确定标记AM的位置)的准确度。

典型地，由用于确定在第一差分干涉测量信号G3中的局部强度最小量的模式和标记AM所期望的模式之间的一致性的模式识别程序处理第一差分干涉测量信号G3。

如本领域技术人员可以理解地，如果核对成功，所述第一差分干涉测量信号可被用在确定衬底在光刻设备的坐标系中的位置的对准程序中。在所述第一和第二扫描S1、S2不能被准确地定位的情况下，核对可能会失败。例如，在两个扫描S1、S2中，照射束斑的形心跨过标记AM的线M1...M3中的块的一部分，或可替换地，在两个扫描中照射束斑不跨过所述块，那么差值信号可能不包括可检测的模式。

然而，如果核对失败(不能匹配第一差分干涉测量信号的模式)，所述方法提供了执行第三扫描S3。在第三扫描路径中，照射束斑平行于第二扫描S2穿过划线SL，但在第一方向D1上移动了第二位移DP2。

如果执行第三扫描S3，那么第二差分干涉测量信号被确定为在第一扫描过程中获得的第一干涉测量信号和在第三扫描过程中获得的第三干涉测量信号之间的差值。另外，第三差分干涉测量信号被确定为在第一扫描过程中获得的第二干涉测量信号和在第三扫描过程中获得的第三干涉测量信号之间的差值。

第二差分干涉测量信号与标记AM的所期望的模式匹配。如果核对成功，则第二差分干涉测量信号可被用于对准程序中，否则第三差分干涉测量信号可被用于对准程序中。

在第一扫描S1和第二扫描S2之间的第一位移DP1以及在第二扫描S2和第三扫描S3之间的第二位移DP2相对于块间距BP以这样的方式被选取：即，第一或第二或第三差分干涉测量信号将产生相对于标记AM的所期望的模式的成功匹配。

在一个实施例中，第一位移DP1对应于块间距BP的四分之一(1/4)，第二位移DP2对应于块间距BP的八分之一(1/8)。

图5描述了用于说明根据本发明第二实施例的所述方法的粗对准标记的俯视图。

第二标记AM2被设置在半导体晶片上的两个目标部分C中间的划线SL中。划线SL沿第一方向D1纵向地延伸，且在垂直于第一方向D1的第二方向D2上具有宽度W。

第二标记AM包括以相对于第一方向D1的倾斜角(不是零也不垂直)AN、在划线SL的第一方向D1上、在标记长度L2的距离上彼此互相靠近地排列的多条倾斜线M4、M5、M6...M8。

所述倾斜线M4...M8通过周期性结构及标记结构彼此互相分离，在第一方向上的周期性结构具有如在第一方向D1上的第三间隙LP3所表示的重复距离，在第二方向上的标记结构由在第二方向D2上的第四间隙LP4所表示。

每条线在第一方向D1上具有第一宽度LB和在第二方向D2上具有第二宽度WB。

在示例性的第二标记AM2中，划线SL的宽度W是60μm，第三间距LP3是4μm，第四间距LP4是4μm，第一宽度LB是 $\sqrt{2}\×2\mathrm{\μm}=2.828\mathrm{\μm},$ 所述第二宽度WB是 $\sqrt{2}\×2\mathrm{\μm}=2.828\mathrm{\μm}.$ (在这种情况中，所述角度AN被选为45度)

在光学对准扫描过程中，自参考干涉计的照射束被设置为衬底上的斑，用于照射第二标记AM2。

第二标记AM2被设置用于在光学对准扫描过程中产生光学干涉图案，其中所述光学干涉图案显示多个单独的局部强度最小量。

由分别代表晶片粗对准的第一和第二扫描路径的点线S1、S2示出根据本发明第二实施例的方法。平行于第二方向D2(也被称为对准扫描方向)的每个扫描路径对应于由在晶片的表面上的照射束斑的形心所形成的路径。

在图5中显示的示例中，第一扫描S1在上部产品区域C中或靠近上部产品区域C处开始且横穿所述划线SL。首先，第一扫描穿过倾斜线M5，并且之后，穿过倾斜线M4。最终，第一扫描S1在靠近下部产品区域C处或在下部产品区域C中结束。

下面，执行第二扫描S2。在第一方向D1(也被称为对准的非扫描方向)上将第二扫描S2移动第一位移DP1(其等于在第一方向上的周期性结构的重复距离的一部分)且平行于第一扫描S1穿过划线SL：第二扫描S2在上部产品区域C中或靠近上部产品区域C处开始且横穿所述划线SL。首先，第二扫描S2穿过倾斜线M5，并且之后，穿过倾斜线M4。最终，第二扫描S2在靠近下部产品区域C处或在下部产品区域C中结束。

在这个实施例中，第一位移DP1对应于作为重复距离的第三间距LP3的一部分(理想地为1/4)。

在第二实施例中，因为由于周期性和分别地在非扫描方向D1和扫描方向D2上的标记的标记结构的结合而导致总是彼此相对的异相地选择两个扫描S1、S2，所以不需要执行第三扫描。

图6显示了光刻设备的一个实施例。所述光刻设备包括扫描装置、自参考干涉计和控制系统CA。

为了简明，在此处所述扫描装置和自参考干涉计被单个块SR所描述。实际上，扫描装置和自参考干涉计可以是两个分离的装置或可替换地被集成到一个扫描设备中。

所述控制系统CA被耦合至衬底台WT、自参考干涉计和扫描装置，用于分别控制衬底台、自参考干涉计和扫描装置的动作。

扫描装置被配置以提供用于在第二方向上扫描标记的照射束。自参考干涉计能够从半导体晶片的表面上的图案(例如标记AM)中检测干涉测量信号。应该指出的是，自参考干涉计对所述图案中的所谓180°点对称元素(element)敏感。

控制系统包括：计算机布置CA和存储器ME，所述计算机布置CA包括用于执行数学运算的处理器PR。

可以理解，由包括这样的控制系统的光刻设备执行上面所描述的方法。这在图5中被示意性地描述，示出了光刻设备的一个例子，所述光刻设备当前进一步包括被设置用于与存储器ME通信的处理器PR。存储器ME可以是被设置以储存指令和数据的任何类型的存储器，诸如磁带机13、硬盘14、只读存储器(ROM)15、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)16以及随机存取存储器(RAM)17。

所述处理器PR可被设置用于读取和执行储存在存储器ME中的可编程行，从而给处理器PR提供了执行上面所述的方法的实施例的功能。

为了能够执行所述方法的实施例，处理器PR被连接至自参考干涉计SR，用于接收对应于第一扫描S1和第二扫描S2以及(如果需要)第三扫描S3的干涉测量信号。应该指出的是，自参考干涉计SR被示意性地显示为邻近晶片台WT的块，但如本领域技术人员可以理解地，其可被设置在不同位置上。

进一步地，所述处理器PR可被设置以控制掩模台MT的位置、衬底台WT的位置、源SO、照射器IL、投影系统PS以及光刻设备的其它可能的部件中的至少一个。

所述处理器PR可被特定地设置作为特定的处理器，以执行所述的方法，但是也可为中央处理器，所述中央处理器设置用于在整体上控制光刻设备且设置有用于执行所述方法的实施例的另外功能。

应当理解，可以设置更多和/或其它的单元，诸如为本领域技术人员所公知的存储器单元、输入装置和读取装置。另外，如果需要，它们中的一个或多个可被设置为物理地远离处理器PR。所述处理器PR被显示为一个盒子，然而，它可包括并行地工作或由一个主处理器PR控制的多个处理单元，所述多个处理单元如本领域技术人员所公知地可彼此互相远离地设置。

观察到，虽然在图5中的所有连接被显示为物理连接，但这些连接中的一个或多个可被设置成无线的。旨在显示，所述“被连接的”单元被设置为以某种方式彼此通信。所述计算机系统可以是具有设置用于执行在此处所描述的功能的模拟和/或数字和/或软件技术的任何信号处理系统。

尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造IC，但应当理解这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如，集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如以便产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其它应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。

尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含用于描述上述公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(计算机可读介质，例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。

以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

Claims (12)

1.一种用于对准衬底的方法，所述衬底包括在划线中的标记，所述划线沿作为第一方向的纵向方向延伸，所述标记在所述第一方向上具有周期性结构并且具有在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的标记结构，所述周期性结构在所述第一方向上具有重复距离，所述方法包括步骤：

提供照射束，用于在所述第二方向上扫描所述标记；

在所述第二方向上沿跨过所述标记的第一扫描路径扫描照射束斑；

在所述第二方向上沿跨过所述标记的第二扫描路径扫描所述照射束斑，所述第二扫描路径平行于所述第一扫描路径，其中，所述第二扫描路径沿所述第一方向相对于所述第一扫描路径被移动了第一位移，所述第一位移对应于在所述第一方向上的所述周期性结构的重复距离的一部分，

其中在沿第一扫描路径扫描期间获得的测量信号与在沿所述第二扫描路径扫描期间获得的测量信号不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述标记包括多条线，所述多条线沿所述第一方向延伸且被设置为彼此互相平行，所述多条线中的每条线以基本上相同的方式被分成多个块，由在所述第一方向上的所述每条线中的所述多个块的间距限定所述周期性结构的所述重复距离，并且由从所述多条线中选取的每对线之间的间隙限定在所述第二方向上的所述标记结构。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多条线包括至少三条线。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多条线包括一组倾斜线，每条所述倾斜线以相对于所述第一方向的倾斜角排列；由在所述第一方向上的每对倾斜线之间的间距限定所述周期性结构的所述重复距离，并且其中由在所述第二方向上的倾斜线之间的间隙限定在所述第二方向上的所述标记结构。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

由自参考干涉计记录在沿所述第一扫描路径扫描过程中所获得的第一干涉测量信号；

由所述自参考干涉计记录在沿第二扫描路径扫描过程中所获得的第 二干涉测量信号；以及

由所述第一干涉测量信号和所述第二干涉测量信号确定第一差分干涉测量信号。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：

将第一差分干涉测量信号的模式与对应于所述标记的所期望的模式相匹配。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一差分干涉测量信号被用于确定光刻设备中的晶片对准程序中的衬底的位置。

8.根据权利要求6所述的方法，其中：

如果所述第一差分干涉测量信号中的模式与所述标记的所期望的模式不匹配，所述方法进一步包括：

沿跨过所述标记的第三扫描路径扫描照射束斑，所述第三扫描路径平行于所述第一扫描路径且相对于所述第一扫描路径被移动了第二位移，所述第二位移对应于在所述第一方向上的所述周期性结构的所述重复距离的第二部分，和

由所述自参考干涉计记录在沿所述第三扫描路径的扫描过程中所获得的第三干涉测量信号。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

由所述第一干涉测量信号和所述第三干涉测量信号确定第二差分干涉测量信号；

将所述第二差分干涉测量信号的模式与对应于所述标记的所期望的模式相匹配；以及

如果所述第二差分干涉测量信号中的模式与所述标记的所期望的模式不匹配：

由所述第一干涉测量信号和所述第三干涉测量信号确定第三差分干涉测量信号；

将第三差分干涉测量信号的模式与对应于所述标记的所期望的模式相匹配。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，从所述第二和第三差分干涉测量信号中选取的一个干涉测量信号被用于确定光刻设备中的晶片对准程序中的衬底的位置。 

11.一种光刻设备，包括：

衬底台，所述衬底台构建用于保持衬底，所述衬底包括在划线中的标记，所述划线沿作为第一方向的纵向方向延伸，所述标记具有在所述第一方向上的周期性结构和在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的标记结构，所述周期性结构在所述第一方向上具有重复距离，

扫描装置，所述扫描装置用于提供在所述第二方向上扫描所述标记的照射束；和

控制系统，所述控制系统被耦合至所述衬底台和所述扫描装置，用于分别控制所述衬底台和所述扫描装置的动作，其中，所述控制系统被构建以控制所述扫描装置以：

提供照射束，用于在所述第二方向上扫描所述标记；

在所述第二方向上沿跨过所述标记的第一扫描路径扫描照射束斑；以及

在所述第二方向上沿跨过所述标记的第二扫描路径扫描所述照射束斑，所述第二扫描路径平行于所述第一扫描路径，其中，所述第二扫描路径相对于所述第一扫描路径沿所述第一方向被移动了第一位移，所述第一位移对应于在所述第一方向上的所述周期性结构的所述重复距离的一部分，

其中在沿第一扫描路径扫描期间获得的测量信号与在沿所述第二扫描路径扫描期间获得的测量信号不同。

12.根据权利要求11所述的光刻设备，其中，所述控制系统还包括自参考干涉计，所述自参考干涉计被构造用于记录由所述扫描装置所获得的干涉测量信号，所述控制系统被耦合至所述自参考干涉计以用于控制自参考干涉计的动作，其中，所述控制系统被构建以控制自参考干涉计以：

记录在沿所述第一扫描路径扫描过程中所获得的第一干涉测量信号；

记录在沿所述第二扫描路径扫描过程中所获得的第二干涉测量信号；和

由所述第一干涉测量信号和所述第二干涉测量信号确定第一差分干涉测量信号。 

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