CN103582848B - 在使用有部分反射位置标记的基底的光刻系统中的位置确定 - Google Patents

Abstract

在使用有部分反射位置标记的基底的光刻系统中的位置确定。本发明涉及光刻系统中使用的基底，所述基底配有至少部分地反射的位置标记，该位置标记包括结构的阵列，该阵列沿该标记的纵向方向延伸，其特征在于，所述结构被布置成沿该纵向方向改变标记的反射系数，其中所述反射系数对预定波长被确定。在一实施例中，镜面反射系数沿基底变化，其中高阶衍射实质上被该基底吸收。射束在基底上的位置因而能够根据基底中它的反射的强度被确定。本发明还涉及定位装置和与基底合作的光刻系统，以及该基底的制造方法。

Description

在使用有部分反射位置标记的基底的光刻系统中的位置确定

技术领域

本发明涉及基底以及用于在光刻系统中位置确定的方法。尤其是，本发明涉及在其上提供了至少部分地反射的位置标记的基底，该位置标记包括：结构的阵列，该阵列沿标记的纵向方向延伸；以及用于确定这种基底在光刻系统中的位置的方法。

背景技术

光刻系统中位置的确定，是众所周之的，一般使用若干衍射级中被反射光的检测，例如在美国专利No.4,967,088中所描述。使用若干衍射级中被反射光确定位置的缺点，是不同衍射级的光检测器必须在该系统中被精确地定位，因而增加该系统的成本。此外，这样的系统，对光束的聚焦或基底相对于该光束的倾斜中的轻微误差，是敏感的。

为了至少部分地克服这个问题，已经建议提供的基底包括：反射的正方形方格盘图形、有最大反射系数；以及非反射的正方形，有最小反射系数，其中所述正方形的宽度，对应于被投射在所述图形上的光束的横截面直径。借助测量该光束被反射的零级强度，该光束相对于基底的位置变化，能够被确定，无需测量多个衍射级。在理想的情形下，当光束的光束斑点在图形上移动时，被反射信号的强度，是该图形上该光束斑点位置的高对比度正弦函数。然而，实际上，该光束斑点的强度分布，一般不对应于均匀的和锐截止的盘状分布，但代之以遵从高斯分布，得到的反射强度信号，作为基底上该光束位置的函数，不精密地类似正弦函数。结果是，根据被反射光束的强度，确定基底上该光束斑点的位置是较不精确的。

发明内容

本发明的目的，是提供一种基底，供用于诸如晶片的靶片（target）的相对简单的定位系统使用，该基底允许更精确的位置确定。本发明的再一个目的，是提供在高反射率区域和低反射率区域之间有大的对比度这样的基底。

为此，按照第一方面，本发明提供一种在光刻系统中使用的基底，所述基底配备至少部分地反射的位置标记，该位置标记包括结构的阵列，该阵列沿标记的纵向方向延伸，其中所述结构被布置成沿该纵向方向改变标记的反射系数，其中所述反射系数对预定波长被确定，其中阵列的第一结构和相邻于所述第一结构的该阵列的第二结构之间的节距，不同于所述第二结构和相邻于所述第二结构的该阵列的第三结构之间的节距，且其中沿该纵向方向相邻结构之间的节距，遵从沿该纵向方向所述结构位置的正弦函数。随着所述结构之间的节距按照正弦函数变化，当该射束在基底上沿该纵向方向移动时，被所述基底部分地反射的射束的强度信号，遵从正弦函数的程度，实质上较不依赖于该射束分布。结果是，当该射束有高斯分布或与锐定义的（sharply defined）均匀盘状分布不同的其他分布时，反射的强度信号可以遵从实质上的正弦函数。作为极端例子，如果该射束斑点是正方形的，则得到的基底中反射的射束强度信号，仍然可以是实质上正弦的。

在此，相邻结构之间的节距，被定义为被该射束斑点覆盖的结构的外侧边缘，与相邻结构的对应边缘之间的距离。举例说，当该结构，至少该结构那些预期被射束照射的部分，形状实质上是矩形的，每一结构的最左侧边缘，实质上垂直于该纵向方向时，则该节距将被定义为结构的最左侧边缘到相邻结构的最左侧边缘之间的距离。

被位置标记反射的所述波长的射束的能量的量，因此随该标记上射束斑点位置变化，这样，使该射束斑点在位置标记上的位置，可以通过简单地测量被反射射束的强度而被确定。

在一实施例中，该结构被布置成沿该纵向方向改变该标记的镜面反射系数。在位置标记中的被反射射束，因此最好只包括镜面反射，或零级反射。因此，用于确定被反射射束的强度的定位系统，能够保持简单和紧凑。此外，位置确定实质上不受位置标记上射束斑点和用于测量被反射射束的强度的射束强度检测器之间的小的对准偏差影响。按照该实施例的基底，允许标准的现成的DVD或CD头等等用于确定镜面反射射束的强度，从而用于确定射束斑点在基底上的位置标记中的位置。在一优选实施例中，这些结构被布置借助在标记内的更高阶衍射的多次反射，实质上吸收所述更高阶衍射。该多次反射可以包括镜面反射和漫射反射二者。

在一实施例中，这些结构的每一个，有沿该纵向方向的宽度，所述宽度小于所述预定波长，其中沿该纵向方向相邻结构之间的距离小于所述预定波长。在该实施例中，使用的结构是次波长结构，它影响位置标记上区域的反射系数，而且它不可以使用预定波长的射束个别地被分辨。使用这样的次波长结构，反射系数中非常平缓的变化，可以沿该纵向方向在位置标记中被获得。

在一实施例中，这些结构在沿该纵向方向的等距地隔开的点上被对准。举例说，这些结构可以用它们的最左侧边缘在这种等距点上对准。这些等距地隔开的点中的至少一些，可以没有对应的结构。因此，可以提供在节距c上有若干连贯的结构的基底，该节距c等于等距的点之间的距离，且其中又一种结构是在离它的相邻结构的不同节距上，该不同节距是所述节距c的整数倍。该实施例允许结构的位置进一步变化。最好是，该基底适用于与投射到所述基底上的光束一道使用，所述光束的横截面直径，大于两个相邻的所述等距点之间的距离。

在一实施例中，所述结构中的第一结构，沿该纵向方向有不同于所述结构中的第二结构的宽度，允许标记的反射系数沿该纵向方向进一步变化。

在一另外实施例中，该结构有实质上相同的尺寸，允许易于制造。在该实施例中，该结构最好有矩形的形状，该形状易于以高精度在基底上被产生。

在一实施例中，沿该标记的纵向方向相邻结构之间的距离，实质上等于结构的宽度。在该实施例中，当有直径等于该结构宽度的盘形射束斑点跨越位置标记移动时，实质上正弦的被反射射束强度信号被获得。

在一实施例中，沿该纵向方向相邻结构之间的最大距离是至多610nm，最好是在590nm到610nm的范围内，最好实质上等于600nm。这样的基底尤其很好适合与现成的CD或DVD头组合使用，能把有590nm到610nm，最好是600nm的斑点直径的光束，投射到基底上。

在一实施例中，该基底适用于与定位系统合作，该定位系统适用于发射光束到基底上，以便在所述基底上产生光束斑点，其中该光束有等于预定波长的波长，其中沿该纵向方向相邻结构之间的最大距离，是至多等于该光束斑点的直径。通过把该结构分开成不比该光束斑点直径更远的间隔，光束斑点在位置标记上的任何运动，可以导致光束一部分被结构吸收的变化。此外，当该光束被精确地定位在被分隔开等于光束直径的距离的两个结构之间时，在这些结构之间的标记的区域，提供最大反射系数。

在一实施例中，这些结构形成沿所述纵向方向重复的结构的周期图形，其中所述图形的周期大于该射束斑点的所述直径，最好至少两倍那样大。最好是，结构的周期图形有2微米或更小的周期性，且最好是该射束斑点有近似600nm的直径。

在一实施例中，相邻结构之间的节距小于或等于该射束斑点的直径，确保在位置标记上的射束斑点总是至少部分地覆盖所述结构之一。

在一实施例中，这些结构被调整尺寸，并被布置成按沿该纵向方向的位置标记上射束斑点位置的正弦函数，改变该反射系数。射束斑点在位置标记上的粗略对准或位置，由此可以通过对被反射射束强度中的极大值的计数被确定，且更细微的对准或位置，可以借助比较具有极大值的被反射射束强度信号与迄今测量的被反射射束强度信号的极小值而被确定。

在一另外的实施例中，该标记有变化的反射系数，该变化的反射系数沿纵向方向顺着该标记的实质上整个长度单调地增加，最好是严格地增加，允许射束斑点在基底上的绝对对准或位置确定。

在一实施例中，该基底作为一体化单元由单一材料，最好是硅形成。该基底最好包括晶片，其中该位置标记最好被提供在所述晶片的一条或多条划线上。晶片上射束斑点的位置和/或对准，因此能够被确定。在一实施例中，该基底被提供在靶片载运器的边缘上，以便在靶片载运器上确定射束斑点的位置和/或对准。

在一另外的实施例中，所述结构中的第一个包括第一材料，而所述结构的第二个包括反射系数不同于所述第一材料的第二材料。例如，位置标记可以包括硅表面，其上第一结构以次波长硅结构的形式被提供，且其中被提供的其他结构包括不同的材料，诸如铝、铜、和/或二氧化硅，该其他结构沿该纵向方向的尺寸大于该波长。该实施例因此提供配有沿该标记改变反射系数的结构的又一类基底。

在一实施例中，位置标记区域对所述波长的极大反射系数，实质上等于1。反射强度信号因此可以在位置标记区域的极小反射系数和极大反射系数之间变化，该极小反射系数通常实质上等于0，如此，进一步放大该反射信号以获得可测量的信号的需要被降低。

在一实施例中，镜面反射系数沿基底变化，其中高阶衍射实质上被基底吸收。基底上射束的位置，因此能够根据基底中它的反射的强度被确定。

按照第二方面，本发明提供一种位置装置，被布置成确定本文描述的基底的位置标记上的射束的位置，所述位置装置包括：光束源，被布置成提供所述预定波长的光束；光束强度检测器，被布置成确定被反射光束的强度，其中该被反射的光束，由所述位置标记上光束的反射所产生；光学系统，被布置成用于把该光束聚焦在位置标记上，并用于引导被反射光束到该光束强度检测器上，其中所述光束强度检测器，被布置成检测被反射光束的零阶反射的光束强度，并适用于提供代表该被反射的光束强度的信号。该光束检测器最好包括单个光电二极管。因为位置的确定，是根据光束零阶反射的强度，不需要用于检测不同阶的分开的光束检测器单元。最好是，只有零阶反射被引导到光束强度检测器上。然而，在一实施例中，一个或多个高阶反射，具体说，第一阶反射也可以被引导到同一光束检测器上，其中该光束强度检测器，适用于在该检测器上检测被组合的反射的强度。在该两个实施例中，该位置装置的构造保持是简单的，因为要检测投射到基底上的单个光束的反射强度，只需要一个光束强度检测器。

按照第三方面，本发明提供一种用于处理靶片的光刻系统，所述系统包括本文描述的基底，所述系统包括：对准射束源，被布置成提供所述预定波长的对准射束；对准射束强度检测器，被布置成确定被反射的对准射束的强度，其中所述被反射的对准射束，由所述位置标记上的射束的反射所产生；光学系统，被布置成用于把对准射束聚焦在位置标记上，并用于引导该被反射的对准射束到该对准射束强度检测器上，其中所述对准射束强度检测器，被布置成检测被反射的对准射束的零阶反射的对准射束强度。按照本发明的光刻系统，因此配有用于确定基底相对于对准射束的射束斑点的对准和/或位置的装置。通常，该基底相对于对准射束是可移动的，尤其是相对于对准射束的射束斑点是可移动的。

在一实施例中，该光刻系统还包括：靶片载运器，适用于沿该纵向方向相对于该光学系统移动靶片，其中所述基底被提供在该靶片载运器和/或该靶片上；处理单元，适用于根据被反射的对准射束的被检测强度，确定基底相对于光学系统的对准和/或位置。按照本发明的光刻系统，因此配有用于确定该系统内靶片的对准和/或位置的装置。该光学系统最好固定地附着于该光刻系统，以利于靶片相对于该光学系统的位置确定。

在一实施例中，该光刻系统还包括光学柱（optical column），适用于把一束或多束曝光束投射在靶片上，其中该光学系统被附着于该光学柱。该光学系统最好被附着于靠近该光学柱的远端，尤其是靠近光学柱的靶片端。要被曝光的靶片区域的对准和/或位置确定，因此可以紧靠靶片和/或基底被施行。

在一实施例中，该光学柱适用于把大量带电粒子曝光束投射到靶片上，且其中所述光学系统被安装在该光学柱下游部分上或其附近，最好是离其曝光束外侧100微米的距离内。

在一实施例中，该光学系统，至少在使用期间，被布置在离基底2mm或更小的距离上，提供用于位置确定的非常紧凑的系统。

在一实施例中，该光学系统被布置成把所述对准射束，实质上垂直于基底投射到所述基底上。因为镜面反射将实质上垂直于基底离开（excident）并返回进入光学系统，一种用于位置确定的紧凑系统被提供。

按照第四方面，本发明提供一种用于在被射束照射的实质上反射的基底上制造对准和/或定位标记的方法，该方法包括步骤：在基底上提供结构，每一结构被布置在离相邻结构一射束波长的距离内，所述结构适用于实质上吸收所述入射射束的能量。标记被结构覆盖的部分，因此实质上吸收入射射束，而标记没有被结构覆盖的部分，实质上使入射射束镜面反射，由此提供具有反射系数沿其表面变化的基底。

在一实施例中，所述结构按相互间不同的距离和/或节距，被提供在基底上。

在一实施例中，所述结构形成有大于所述射束的射束斑点的直径的周期的图形。

按照第五方面，本发明提供一种用于在本文所描述的基底上的射束斑点的对准和/或位置确定的方法，所述方法包括步骤：用光束照射该基底；检测所述光束的镜面反射的强度；根据所述检测的强度，确定基底相对于该射束斑点的位置和/或对准。该方法因此提供简单而又精确的方式，以便确定基底相对于射束斑点或发射该射束斑点的光学系统的位置和/或对准。

在一实施例中，该方法还包括步骤：使用另一个测量系统测量基底的位置，其中该基底的位置和/或对准，根据该另一个测量系统的测量，被再一次确定。该另一个测量系统，例如包括干涉仪和/或用于相对于光束移动该基底的致动器的反馈回路。最好是，该射束斑点的对准，最初是根据测量的被基底反射的射束的强度而被执行，其后在靶片的处理期间，根据该另一个测量系统的测量，进行再一次位置确定。

按照第六方面，本发明提供一种在光刻系统中使用的基底，所述基底配有至少部分地反射的位置标记，该位置标记包括结构的阵列，该阵列沿该标记的纵向方向延伸，其中所述结构被布置成沿该纵向方向改变标记的反射系数，其中所述反射系数对预定波长被确定。被位置标记反射的所述波长的射束的能量的量，因此依赖于标记上射束斑点的位置而变化，这样，使位置标记上射束斑点的位置，可以通过简单地测量被反射射束的强度而被确定。

在一实施例中，阵列的第一结构和相邻于所述第一结构的该阵列的第二结构之间的节距，不同于所述第二结构和相邻于所述第二结构的该阵列的第三结构之间的节距。通过沿该纵向方向改变结构之间的节距，要比当节距被固定时，例如当位置测量是根据测量的数个衍射级的射束强度时的情形，可以获得反射系数的实质上更大的变化。

在一实施例中，沿该纵向方向相邻结构之间的节距，遵从所述结构沿该纵向方向的位置的正弦函数。该结构因此被布置成沿该纵向方向平滑地改变位置标记的反射系数。

在本说明书中描述和示出的各个方面和特征能够个别地在凡是可能的地方被应用。这些个别的方面，尤其是在所附独立权利要求中描述的方面和特征，能够被做成分案专利申请的主题。

附图说明

本发明将在示例性实施例的基础上被明白解释，该示例性实施例在附图中示出，附图中：

图1示出现有技术的光刻系统，其中按照本发明的基底可以被使用；

图2示出现有技术的定位系统，用于确定靶片相对于光学柱的位置；

图3A示出按照本发明的基底，配有矩形射束吸收结构；

图3B示出在图3A的基底上沿纵向方向移动的射束的被反射的强度信号；

图4A、4B、4C和4D示出按照本发明的基底的实施例；

图5示意示出一种位置装置，适用于提供与按照本发明的基底合作的射束，并用于检测在所述基底中所述射束的反射的强度；

图6示出按照本发明的位置装置的示意细节。

具体实施方式

已知的光刻系统在图1中示出。该光刻系统1包括带电粒子射束源2，它发射带电粒子射束3。带电粒子射束3在入射到孔径阵列5上之前，横过准直器4。孔径阵列把射束分离为大量带电粒子小射束6，这些小射束6被会聚器阵列7会聚。在射束熄灭器（blanker）阵列8上，各个小射束可以被熄灭，即，可以被个别地偏折，使它们稍后在它们的轨道中遇到射束阻止阵列9，而不是穿过射束阻止阵列9中的孔径。没有被熄灭的小射束然后穿过扫描偏折器10，该偏折器适用于提供所述小射束的扫描偏折。在它们的轨道末端，没有被熄灭的小射束，穿过聚焦透镜阵列11，该透镜阵列适用于把所述小射束聚焦到靶片12，例如晶片的表面上。该靶片被放置在可移动的靶片载运器13上，该载运器适用于使用长行程致动器，使靶片相对于光学柱14沿长行程方向L位移。该靶片载运器还适用于借助短行程致动器，使靶片沿短行程方向S位移。该短行程致动器还可以包括6自由度致动器，用于精细调整靶片沿三个正交方向的平移，并用于精细调整靶片绕三个正交轴的旋转。通常，通过使用长行程致动器在光学柱14下移动靶片12，使该靶片按逐条窄带的方式被曝光，同时使靶片12对小射束曝光，这些小射束可以沿短行程方向沿窄带宽度被扫描偏折器10偏折。当整条窄带已经因此被刻图时，该短行程致动器可以被用于使靶片沿S方向位移对应于窄带宽度的距离，而下一条窄带可以被处理。

当结构跨过多于一条窄带时，或当靶片的窄带要按多遍被处理时，例如当对半导体装置的不同层刻图时，叠置层必需能够被对准到指定精度内。这样的对准，可以通过使靶片12相对于光学柱14精确地定位而被达到。

图2示出供光刻系统中使用的，现有技术的位置测量系统的示意顶视图，其中光学柱14相对于载运靶片12的靶片载运器13的位置被测量。靶片12沿长行程方向L被分隔成窄带。当靶片的点p1被放置在光刻系统的光学柱14下面时，靶片的刻图可以开始。因为小射束的扫描偏折，当靶片12在光学柱14下面被光刻系统的长行程致动器移动时，小射束能够到达窄带的任何部分。当靶片的点p2在光学柱14下面时，短行程致动器可以被用于沿垂直于长行程方向L的方向移动靶片，如此，使靶片的点p3被直接置于光学柱14下面，而下一窄带可以被处理。靶片载运器13配有直的边缘15、16，或反射镜，其中边缘15垂直于长行程方向L，而边缘16垂直于短行程方向S。边缘15、16适于分别反射来自干涉仪20、22的一束或多束射束21a、21b、23a、23b，以便保持所述干涉仪和靶片载运器13相应各边缘15及16之间距离变化的跟踪。根据这些距离中的任何变化，靶片12相对于光学柱14的位置被计算，即，该位置间接地作为沿长或短行程方向的距离变化的函数被获得。所述距离的任何变化，将导致被计算位置的变化，即使距离的变化不是由系统的长行程或短行程致动器引起的。举例说，当边缘15变形时，改变边缘的倾斜和/或改变入射在边缘15上的干涉仪射束21a的聚焦，靶片12相对于光学柱14的被计算的位置将变化。此外，干涉仪20的位置或取向的任何变化也将影响被计算的位置。

图3A示出按照本发明的基底45的实施例。基底45包括至少部分地反射的表面40，适用于至少部分地反射射束，诸如有高斯射束分布的射束。在该被示出的实施例中，表面40包括：氧化硅或二氧化硅，最好以反射金属涂敷，并配有射束吸收结构41a、41b、42a、42b、43a、43b和44a、44b，这些结构适用于至少部分地吸收有波长λ，如640nm的射束。这些结构41a、41b、42a、42b、43a、43b和44a、44b与表面40一起，形成沿它的纵向方向L延伸的位置标记。最好是，基底被布置在光刻系统，例如如图1所示的系统中，它的纵向方向L沿光刻系统的长行程方向。这些实质上矩形的结构41a、41b、42a、42b、43a、43b和44a、44b被分隔开，并被布置成与该表面上射束的射束斑点50位置相关地改变射束的反射强度。任何两个结构之间的距离都小于波长λ，并小于或等于射束斑点的宽度w，该宽度w被定义为射束斑点沿方向L的最大尺寸。因此，任何时候，该射束斑点都在图形内，它要么被直接定位在一个或多个结构附近，要么入射到一个或多个结构上。结构的图形在周期d上重复，该周期大于射束斑点50的宽度w。在该实施例中，当对准射束入射到结构上时，相邻结构之间的距离与该结构能够吸收的光的量有关。有较大面积的结构41a、41b和42a、42b相互间被布置得比有较小面积的结构43a、43b和44a、44b更紧密，它们被用来吸收射束。此外，两个结构之间的节距，例如从第一结构的最左侧到相邻的第二结构的最左侧的距离，与结构的面积相关地变化。

图3B示出图3A的基底的被反射射束强度的曲线图。当没有部分射束斑点50入射到结构上，如沿纵向轴的点61上时，被反射射束的强度I最高；而最低是当射束斑点在沿纵向轴L的点62上时，在该点上，射束大部分被结构41a、41b和42a、42b吸收。当位置标记被射束以实质上恒定强度照射，且该射束斑点沿方向L行进时，即使当射束斑点有高斯分布时，被反射射束的强度也遵从所示的正弦函数。因此，被反射信号为该图形周期内的射束斑点位置提供基准。

关于基底上光束斑点位置的信息，以被反射光束的强度形式，被编码在基底上。表面的小的变形，或对准光束源和该表面之间距离的变化，实质上不改变被反射光束的强度，从而实质上不影响位置测量。此外，对光束源的位置和焦点和/或位置稳定性的要求，能够相对地放宽，因为焦深或入射角的变化，实质上不影响得到的强度曲线图的形状。

图4A、4B和4C示出按照本发明的基底的实施例。图4A示出相同宽度b的结构71a、71b、72a、72b、73a、73b、74a、74b、75a和75b，被蚀刻在基底90的部分地反射的表面70上，该基底90包括抛光的氧化硅。结构的宽度b小于为定位目的而照射基底90的射束的波长。结构71a、71b、72a、72b、73a、73b、74a、74b、75a和75b在周期a上重复，该周期大于基底90上射束的斑点95的直径w1。当该射束有高斯射束分布时，该射束直径w1按本领域周知的方式被确定，举例说，通过确定射束在它的极大强度一半处的全宽度来确定。相邻结构的两个最左侧边缘之间的距离c，沿基底90的纵向方向L变化，如此，使被基底反射的射束强度，沿该纵向方向L变化。两个相邻结构之间的最大距离，等于射束斑点95的直径w1。在一实施例中，该最大距离也可以小于该直径w1。

图4B示出按照本发明的基底91，其中结构76a、77a、78a、79a的最左侧边缘，在点的虚拟格栅（virtual grid）上被对准，该点的虚拟格栅相互间按距离c沿该纵向方向等距地排列。该结构形成有周期a的周期性图形，且每一结构有一定宽度。结构的宽度沿该纵向方向L正弦地变化。在图形的周期内，两个相邻结构77a、78a的两个最左侧边缘之间的距离，不同于两个其他相邻结构79a、79b的两个最左侧边缘之间的距离，即，该距离分别是c和3倍c。因此，当有大于c的直径w2的射束斑点96，入射到基底上但不在基底的结构上时，如图所示，被反射射束将有最大反射强度。按照该实施例的结构，特别容易制造，因为该结构在规则格栅上被对准。

在图4C中，相邻结构之间从最左侧边缘到最左侧边缘的距离，沿基底92的纵向方向L变化，而结构80a、80b、81a、81b、82a、82b和83a、83b自身的宽度b，也沿该纵向方向L变化。没有两个相邻结构被分隔开大于该射束斑点97的直径w3。

图4D示出按照本发明的基底93的实施例，该基底包括部分地反射的表面70，其上按有周期a的周期性阵列，提供结构84a、84b、85a、85b、86a、86b、87a、87b和88a、88b。在一周期内，相同材料的成对的结构84a、84b，...，88a、88b被提供。结构84a、85a、86a、87a和88a全包括有不同反射系数的不同材料。结构之间的节距c，沿该纵向方向相等，而这些结构沿该纵向方向也有实质上相等的宽度。被反射射束的强度，取决于基底上射束斑点98的位置。

图5示意示出按照本发明的一种位置装置500，用于检测按照本发明的基底513上射束斑点550的对准和/或位置，该基底包括部分地反射的表面，所述表面有实质上恒定的反射系数，并配有射束吸收结构571，该吸收结构沿该纵向方向L改变基底的镜面反射系数。预定波长的光束511穿过分束器536，并被透镜512聚焦成基底513上的斑点，且在其中被部分地反射。被反射射束的强度，由射束强度检测器519检测。曲线图560示出当基底沿纵向或长行程方向L移动时，被检测射束强度对基底上斑点位置的曲线。该位置装置适用于在按照本发明的基底上的射束斑点的对准，例如通过沿方向L相对于位置装置移动该基底，直到已经达到被检测光强度中特定的峰值。使用包括按照本发明的基底的靶片，因此能再现地和精确地移动该基底到关于对准射束的预定位置。当若干层的图形在同一靶片的分开处理过程中被叠置时，这是特别有用的。一旦靶片已经被对准，可以使用本领域周知的其他位置测量装置，诸如干涉仪跟踪该位置。

另外，该位置装置可以在靶片处理期间，如在光刻系统中的靶片制备和/或曝光期间，根据检测的强度信号中遇到的峰值数量，用于跟踪射束在基底上的位置。根据遇到的峰值数量和实际的检测强度值，甚至更精确的位置能够被确定。

图6更详细地示意示出按照本发明的位置装置300。该位置装置适用于检测光束斑点350在按照本发明的基底313上的位置。光束源331包括：用于提供光束311的激光器334，有在600-650nm范围、或约635nm的波长。该光束源331还包括：光纤332，用于把光束311从激光器334引向光学系统333。离开光纤332的光束，最好有接近理想的高斯分布并可以容易地被准直。该光束源包括：准直器透镜335，被布置成使来自光纤332的光束311准直。然而，当光纤没有使用，且激光器或另一个光束产生装置提供准直光束时，这样的准直透镜可以不需要。

光学系统333还包括：分束器336，用于把光束311引向基底313的表面。光学系统的聚焦透镜312，把光束311聚焦在该表面313上。被反射的光束318，由基底313中的光束311的镜面反射产生。聚焦透镜312还可以被用于使被反射光束318准直。被反射光束318被分束器336引向光束强度检测器319。

光束强度检测器319包括光电二极管。或者，它可以包括未加偏压的硅PIN二极管，工作在光伏模式。该模式相对于光电二极管的加偏压模式操作，可以降低产生的热量。该光束强度检测器，还可以包括运算放大器，以便把来自光电二极管的电流转换成可以被滤波的电压。被滤波的电压可以被转换为数字信号，该数字信号可以供处理器使用，以便确定该表面313相对于光学系统333的位置或位移。

光束强度检测器319的有效面积，大于离开分束器的被反射光束的直径，因此，实质上所有离开分束器的能量被检测。然而，被定位在分束器336和光束强度检测器319之间的另一个聚焦透镜（未示出），可以被用于把被反射光束聚焦在光束强度检测器319上。照此，光束强度检测器的有效面积，可以比离开分束器336的被反射光束的直径更小。

在非偏振分束器336中，情况可能是，光束311的50%被引向基底313，而另外的50%可能被损失。而且只有50%被反射的光束，可以被引导到光束强度检测器319，同时另一50%可以被损失。这意味着，光束311的75%被损失，即，没有被用于位置和/或对准检测。

因此，偏振分束器，可以在按照本发明的标记位置检测器装置的实施例中使用。在这种情形下，光束源331可以提供偏振光束311。该光束源可以包括偏振器338，被布置成把非偏振光束变换为偏振光束311。光束311可以是S偏振光束，它在图中以圆点表示。

偏振分束器336，可以被布置成把S偏振光束引向基底的表面。该光学系统还可以包括四分之一波片339，它可以被定位在分束器336和聚焦透镜312之间。当光束311传播通过该四分之一波片时，它的偏振从S偏振被改变成右旋圆偏振，如在该图中以弯曲箭头所示。当该光束311被表面313反射时，偏振可以再次改变：被反射光束可以有左旋圆偏振，如在该图中以另一弯曲箭头所示。当该被反射光束318传播通过该四分之一波片339时，它的偏振从左旋圆偏振被改变成P偏振，它在该图中以直的箭头表示。偏振分束器336被布置成把该P偏振被反射光束引向光强度检测器319。

偏振光束和被反射光束及偏振分束器的使用，导致该分束器中杂散光、后向反射、以及能量损耗的降低。

应当理解，上面的描述被包含，是为了说明优选实施例的操作，并不意味着限制本发明的范围。根据上面的讨论，许多变化对本领域熟练技术人员将是明显的，这些变化仍然被本发明的精神和范围涵盖。

Claims (21)

1.用于处理靶片(12)的光刻系统(1)，所述光刻系统包括：

包括偏振器(338)的对准射束源(331)，被布置成提供预定波长的偏振光对准射束(311)；

基底(45；90；91；92；513；313)，所述基底被配备至少部分地反射的位置标记，该位置标记包括结构的阵列(41a-44a，41b-44b；71a-75a，71b-75b；76a-79a，76b-79b；80a-83a，80b-83b；84a-88a，84b-88b)，该阵列沿位置标记的纵向方向(L)延伸，其中所述结构被布置成沿该纵向方向改变位置标记的镜面反射系数，其中所述镜面反射系数对所述预定波长被确定，

所述光刻系统还包括：

对准射束强度检测器(319)，被布置成确定被反射的对准射束的强度，其中所述被反射的对准射束由所述位置标记上该偏振光对准射束的反射所产生；

光学系统(333)，被布置成用于把偏振光对准射束聚焦在位置标记上，并且所述光学系统还被布置成用于引导被反射的对准射束到该对准射束强度检测器上，其中只有零阶反射被引导到该对准射束强度检测器上，

其中所述光学系统包括：

-偏振分束器(336)；

-聚焦透镜(312)，被布置成把对准射束聚焦到基底(313)上，使得所述对准射束被聚焦在基底上的斑点，所述斑点小于所述结构沿所述纵向方向的周期；

-四分之一波片(339)，位于所述分束器和所述聚焦透镜之间，

其中所述对准射束强度检测器(319)被布置成检测被反射的对准射束的零阶反射的对准射束强度，其中所述对准射束的仅零阶反射被引导到对准射束强度检测器；以及

其中所述光刻系统还包括：处理单元，适于根据被反射的对准射束的被检测强度来确定基底相对于光学系统的对准和/或位置。

2.按照权利要求1的光刻系统，所述光刻系统还包括：

靶片载运器(13)，适用于沿该纵向方向相对于该光学系统(333)移动靶片(12)，其中所述基底被提供在靶片载运器和/或靶片上。

3.按照权利要求1或2的光刻系统，其中该阵列的第一结构和相邻于所述第一结构的该阵列的第二结构之间的节距，不同于所述第二结构和相邻于所述第二结构的该阵列的第三结构之间的节距。

4.按照权利要求1或2的光刻系统，其中相邻结构之间的节距小于或等于射束斑点的直径，其中所述结构形成沿着所述纵向方向重复的结构的周期图形，其中图形的周期大于所述对准射束的射束斑点的直径。

5.按照权利要求1或2的光刻系统，还包括：

光学柱(14)，适用于把一束或多束曝光射束(6)投射在靶片(12)上，其中该光学系统被附着于该光学柱。

6.按照权利要求2的光刻系统，其中所述基底被提供在所述靶片载运器(13)的边缘上，用于确定射束斑点在靶片载运器上的位置和/或对准。

7.按照权利要求1或2的光刻系统，其中所述结构各自具有沿该纵向方向的宽度，所述宽度小于所述预定波长，且其中沿该纵向方向相邻结构之间的距离小于所述预定波长。

8.按照权利要求1或2的光刻系统，其中所述基底包括晶片。

9.按照权利要求8的光刻系统，其中所述位置标记被提供在所述晶片的一条或多条划线上。

10.按照权利要求1或2的光刻系统，其中所述结构在点的虚拟栅格上被对准，所述点的虚拟栅格相互间沿所述纵向方向等距地排列。

11.按照权利要求1或2的光刻系统，其中所述结构有相同尺寸。

12.按照权利要求1或2的光刻系统，其中该位置标记的沿纵向方向(L)的相邻结构之间的距离等于结构的宽度。

13.按照权利要求1或2的光刻系统，其中所述对准射束有高斯分布。

14.按照权利要求1或2的光刻系统，其中对所述波长的位置标记的区域的极大反射系数实质上等于1。

15.按照权利要求1或2的光刻系统，其中该结构包括次波长结构。

16.按照权利要求1或2的光刻系统，其中所述位置标记的所述镜面反射系数沿纵向方向上顺着所述位置标记的整个长度单调地增加。

17.位置装置，被布置成确定在按照权利要求1或2的光刻系统中的基底的位置标记上的偏振光对准射束的位置，所述位置装置包括：

包括所述偏振器的对准射束源，被布置成提供所述预定波长的偏振光对准射束；

对准射束强度检测器，被布置成确定被反射的偏振光对准射束的强度，其中该被反射的偏振光对准射束由所述位置标记上所述偏振光对准射束的反射所产生；

光学系统，被布置成用于把所述偏振光对准射束聚焦在位置标记上，并用于引导该被反射的偏振光对准射束到该对准射束强度检测器上，其中所述光学系统包括：

--偏振分束器(336)；

-聚焦透镜(312)，被布置成把所述偏振光对准射束聚焦到基底(313)上，使得所述偏振光对准射束被聚焦在基底上的斑点，所述斑点小于所述结构沿着所述纵向方向的周期；

-四分之一波片(339)，位于所述分束器和所述聚焦透镜之间，

其中所述对准射束强度检测器被布置成检测被反射的偏振光对准射束的零阶反射的射束强度，并适用于提供代表所检测到的射束强度的信号。

18.按照权利要求17的位置装置，其中所述位置装置适用于被安装在光刻系统的投射系统中。

19.一种用于在按照权利要求1的光刻系统中的基底上的射束斑点的对准和/或位置确定的方法，所述方法包括：

使用所述光刻系统的所述对准射束源来提供所述预定波长的偏振光对准射束，并且用偏振光对准射束照射该基底，以便在所述基底上产生射束斑点；

使用所述光刻系统的光学系统把偏振光对准射束聚焦到位置标记上，并且把通过偏振光对准射束在所述位置标记上的反射而产生的反射的偏振光对准射束引导到对准射束强度检测器上，

使用所述对准射束强度检测器来检测反射的偏振光对准射束的零阶反射的强度，其中只有所述偏振光对准射束的所述零阶反射被引导到所述对准射束强度检测器上；

根据所检测到的强度，确定所述基底相对于该射束斑点的位置和/或对准。

20.按照权利要求19的方法，还包括步骤：

使用另一个测量系统，测量该基底的位置，

其中该基底的位置和/或对准，根据该另一个测量系统的测量，被再一次确定。

21.按照权利要求19或20的方法，其中该射束斑点的直径等于沿该纵向方向相邻结构之间的最大距离。