CN111344636B

CN111344636B - 标记、重叠目标及对齐和重叠方法

Info

Publication number: CN111344636B
Application number: CN201880069291.6A
Authority: CN
Inventors: B·夏卡; S·拉尔巴哈多尔辛; 王甲
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2038-08-23
Also published as: JP2021501351A; US20200319563A1; CN111344636A; KR20200053604A; TWI692680B; WO2019081091A1; KR102390742B1; US11086232B2; TW201923491A; JP7279032B2

Abstract

一种谐振幅度光栅标记，其具有周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射(500)在对齐标记的表面平面(506)上的波长为λ的辐射(502)。散射主要通过在周期性结构中激发平行于表面平面的谐振模式(508)来实现。周期性结构的多个部分的有效折射率(n_s,n_d)和长度(L₁,L₂)被配置为提供单位单元在周期性方向上的光程长度(n_sL₁+n_dL₂)，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的整数倍(mλ)。这些部分的有效折射率(n_s,n_d)和长度(L₁,L₂)还被配置为提供第二部分在周期性方向上的光程长度(n_dL₂)，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的一半(λ/2)。

Description

标记、重叠目标及对齐和重叠方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月24日提交的EP申请17197914.9和于2018年5月2日提交的EP申请18170352.1的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种标记、重叠目标、以及对齐并确定例如可用于通过光刻技术制造器件的重叠误差的相关方法。

背景技术

光刻装置是将期望图案施加到衬底上的机器。光刻装置可以用于例如制造集成电路(IC)。光刻装置可以例如将图案化设备(例如，掩模)处的图案(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。

为了将图案投影在衬底上，光刻装置可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。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的辐射的光刻装置相比，使用波长在范围4nm至20nm内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻装置可以用于在衬底上形成更小的特征。

低k1光刻可以用于处理尺寸小于光刻装置的经典分辨率极限的特征。在这种过程中，分辨率公式可以表示为CD＝k1×λ/NA，其中λ是采用的辐射的波长，NA是光刻装置中投影光学元件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常为印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下为半节距)，而k1是经验分辨率因子。一般而言，k1越小，在衬底上再现与电路设计者为了实现特定电气功能和性能所规划的形状和尺寸类似的图案就越困难。为了克服这些困难，复杂的微调步骤可以应用于光刻投影装置和/或设计布局。这些包括例如但不限于优化NA、定制照射方案、使用相移图案化设备、诸如设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)之类的设计布局的各种优化、或通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。可替代地，用于控制光刻装置的稳定性的紧密控制环路可以用于改善图案在低k1下的再现。

图案在衬底上的精确放置是减小可能通过光刻产生的电路部件和其他产品的尺寸的主要挑战。特别地，精确测量已经铺设的衬底上的特征的挑战是能够以足够精确地对齐叠加的特征的连续层以高产率生产工作设备的关键步骤。一般而言，在当今的亚微米半导体设备中，所谓的重叠应当在几十纳米以内实现，而在最关键的层中则应当下降到几纳米。

在光刻过程中，需要经常对所形成的结构进行测量，例如，用于过程控制和验证。进行这种测量的各种工具是已知的，这些工具包括通常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用于测量重叠、设备中两层的对齐精度的专用工具。近年来，已经开发出各种形式的散射仪以用于光刻领域。这些设备将电磁辐射束引导到目标上，并且测量散射电磁辐射的一个或多个特性(例如，作为波长的函数的在单一反射角下的强度，作为反射角的函数的在一个或多个波长下的强度，或作为反射角的函数的偏振)以获得衍射“光谱”，从中可以确定目标的感兴趣特性。

传统对齐标记由衍射入射辐射的二元相位光栅组成。它们依赖于在最佳光栅深度处由光栅顶部和光栅底部衍射的辐射的相长干涉。然后，该光由对齐传感器捕获，并且用于定义晶片上的标记位置。在对齐标记完全对称的理想场景中，假设没有晶片变形、对齐位置偏差(APD)为零，从而获得最佳重叠。然而，作为诸如蚀刻、化学机械抛光(CMP)、退火、沉积、氧化等之类的处理的结果，实际对齐标记以各种方式变形，经常导致事先未知的不对称性。观察到的典型不对称性包括底板倾斜(FT)、顶部倾斜(TT)和侧壁角度(SWA)。更进一步地，由于处理中的波动，所以对齐标记的深度也可能在标称值附近变化。

当来自对齐传感器的辐射与对齐标记相互作用并且衍射时，这种衍射辐射还包含关于标记几何形状的信息。因此，对于不对称(变形)的对齐标记，传感器检测到的位置与晶片上的实际位置不同：APD不为零。这导致重叠误差，该重叠误差很大程度上取决于标记中引起的不对称性的类型和幅度，并且还取决于标记深度。

如果事先或在调查研究之后得知该过程的影响的细节，则可以使用对特定过程期间的变形不太敏感的对齐标记。然而，这些标记高度特定于某些过程和半导体制造商。标准方法包括：通过采用不同的颜色执行对齐，因为包含在衍射辐射中的关于标记轮廓的信息在很大程度上取决于颜色，所以可以针对特定标记变形标识使APD最小的一种颜色或多种颜色的组合。然而，这种标记变形的波动跨晶片存在，并且随晶片的不同而变化。结果，即使在使用多种颜色的场景中，重叠性能也非最佳。更进一步地，一些对齐系统仅限于两种颜色。

用于测量重叠误差的重叠目标也遭受相同的变形问题。这可能导致测量的重叠误差不准确。

发明内容

期望具有对由过程引起的变形所导致的标记不对称性不太敏感的标记和重叠目标。

根据本发明的第一方面，提供了一种形成在平面衬底上的标记，该标记包括周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射在对齐标记的表面平面上的辐射，该表面平面平行于衬底的平面，散射主要通过在周期性结构中激发平行于表面平面的谐振模式来实现。

根据本发明的第二方面，提供了一种衬底，其包括第一方面的标记。

根据本发明的第三方面，提供了一种重叠目标，其包括根据第一方面的下部标记，该下部标记与上部标记重叠，该上部标记的节距与下部标记的节距相同，并且包括如下周期性结构，该周期性结构被配置为散射辐射，而没有在周期性结构中激发与辐射所入射的其表面平面平行的谐振模式。

根据本发明的第四方面，提供了一种衬底，其包括第三方面的重叠目标。

根据本发明的第五方面，提供了一种对齐方法，其包括以下步骤：

-提供形成在平面衬底上的对齐标记，该对齐标记包括周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射在对齐标记的表面平面上的辐射，该表面平面与衬底的平面平行，散射主要通过在周期性结构中激发平行于表面平面的谐振模式来实现；

-使用辐射照射对齐标记；

-检测由照射引起的对齐标记所散射的辐射；以及

-使用检测的辐射确定对齐标记的位置。

根据本发明的第六方面，提供了一种确定重叠误差的方法，其包括以下步骤：

-提供形成在平面衬底上的重叠目标，该重叠目标包括下部标记，该下部标记与上部标记重叠，该上部标记的节距与下部标记的节距相同，其中

-下部标记包括如下周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射在下部标记的表面平面上的辐射，该表面平面平行于衬底的平面，该散射主要通过在周期性结构中激发平行于其表面平面的谐振模式来实现；以及

-上部标记包括如下周期性结构，该周期性结构被配置为散射辐射，而没有在与辐射所入射的其表面平面的其周期性结构中激发谐振模式；

-使用辐射照射重叠目标；

-检测由照射引起的重叠目标所散射的辐射；以及

-使用检测的辐射确定上部标记和下部标记之间的重叠误差。

附图说明

现在将仅通过示例参考所附的示意图对本发明的实施例进行描述，其中

-图1描绘了光刻装置的示意性概图；

-图2描绘了传统相位光栅的衍射；

-图3描绘了幅度光栅的衍射；

-图4描绘了处于谐振机制的光栅；

-图5描绘了根据本发明的一个实施例的谐振幅度标记；

-图6描绘了与图2所示的相位光栅类似的相位光栅的电场模拟；

-图7描绘了与图5所示的谐振幅度光栅类似的谐振幅度光栅的电场模拟；

-图8描绘了作为光栅标记深度和光程的函数的+1衍射阶的衍射效率图；

-图9描绘了在分别存在传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的底板倾斜不对称性的情况下作为对齐标记深度的函数的对齐位置偏差(APD)；

-图10描绘了在分别存在传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的底板倾斜不对称性的情况下作为对齐标记深度的函数的晶片质量(WQ)；

-图11描绘了在分别存在传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的侧壁角不对称性的情况下作为对齐标记深度的函数的对齐位置偏差(APD)；

-图12描绘了在分别存在传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的侧壁角不对称性的情况下作为对齐标记深度的函数的晶片质量(WQ)；

-图13描绘了在分别存在传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的顶部倾斜不对称性的情况下作为对齐标记深度的函数的对齐位置偏差(APD)；

-图14描绘了在分别存在传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的顶部倾斜不对称性的情况下作为对齐标记深度的函数的晶片质量(WQ)；

-图15描绘了根据本发明的一个实施例的具有单位单元的子分割部分的谐振幅度光栅；

-图16描绘了根据本发明的一个实施例的顶部具有谐振幅度标记的标记堆叠；

-图17描绘了根据本发明的一个实施例的具有底部谐振幅度标记的重叠目标；

-图18是根据本发明的一个实施例的对齐方法的流程图；

-图19是根据本发明的一个实施例的重叠误差测量方法的流程图；

-图20描绘了根据本发明的一个实施例的超波长子分割谐振幅度标记；

-图21描绘了与图20的超波长子分割谐振幅度标记相比较的子波长子分割相位标记；

-图22描绘了针对图20的超波长子分割谐振幅度标记和图21的子波长子分割相位标记作为对齐标记深度的函数的对齐位置偏差(APD)；以及

-图23描绘了针对图20的超波长子分割谐振幅度标记和图21的子波长子分割相位标记作为对齐标记深度的函数的晶片质量(WQ)。

具体实施方式

图1示意性地描绘了光刻装置LA。该光刻装置LA包括照射系统(还称为照射器)IL，其被配置为调节电磁辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；支撑结构(例如，掩模台)T，其被构造为支撑图案化设备(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置为根据某些参数精确定位图案化设备MA；衬底台(例如，晶片台)WT，其被构造为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为根据某些参数精确定位衬底；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置为将通过图案化设备MA赋予到辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。

在操作中，照射器IL例如经由光束传递系统BD从辐射源SO接收辐射束。照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，诸如折射部件、反射部件、磁性部件、电磁部件、静电部件、或其他类型的光学部件、或其任何组合，用于引导、整形或控制辐射。照射器IL可以用于调节辐射束B以使其在图案化设备MA的平面处的横截面中具有期望空间强度分布和角强度分布。

本文中所使用的术语“投影系统”PS应当广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，其酌情视正在使用的曝光辐射或其他因素(诸如使用浸没液体或使用真空)的情况而定地包括折射光学系统、反射光学系统、折反射光学系统、失真(anamorphic)光学系统、磁性光学系统、电磁光学系统和静电光学系统、或其任何组合。本文中术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”PS同义。

光刻装置还可以是以下类型的光刻装置，其中衬底的至少一部分可以由具有相对较高的折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间，其还称为浸没式光刻。通过引用并入本文的美国专利号6,952,253和PCT公开号WO99-49504中给出了关于浸没技术的更多信息。

光刻装置LA还可以是具有两个(双台)或更多个衬底台WT和例如两个或更多个支撑结构T(未示出)的类型的光刻装置。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加台/结构，或者在一个或多个其他台正被用于将图案化设备MA的设计布局曝光到衬底W上的同时，可以在一个或多个台上执行准备步骤。

在操作中，辐射束B入射在图案化设备(例如，掩模MA)上，该图案化设备(例如，掩模MA)保持在支撑结构(例如，掩模台T)上，并且通过图案化设备MA进行图案化。遍历掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统PS将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪设备、线性编码器、2D编码器或电容传感器)，可以精确移动衬底台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，第一定位器PM和(可能的)另一位置传感器(其在图1中未明确描绘)可以用于相对于辐射束B的路径精确定位掩模MA。掩模MA和衬底W可以使用掩模对齐标记M1，M2和衬底对齐标记P1，P2来对齐。尽管如所图示的衬底对齐标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分(这些称为划道对齐标记)之间的空间中。

本发明的实施例提供了被制成为二元光栅的新颖标记。这些使用了表面模式的耦合和泄漏。提供了对不对称性不敏感的标记设计的一般框架。还提供了对深度变化不敏感的标记设计的一般框架。新颖标记设计仅需要一个单个波长，来减轻过程引起的标记不对称性的影响。更进一步地，对齐信号强度(晶片质量WQ)可以通过调整标记的节距来简单地进行调整。这些标记简化了参考晶片的制造，从而为“晶片到晶片误差校正”提供了“黄金”参考晶片，因为它们对过程引起的标记不对称性不敏感。

实施例提供了一种新型二元标记设计，其对大多数类型的不对称性(FT，SWA)不敏感。它对深度变化不敏感，因此对任何不对称性(FT，SWA，TT)的过程波动都不敏感。

在考虑新颖标记之前，将对传统相位光栅(图2)进行描述，并且对幅度光栅的原理(图3)和谐振的生成(图4)进行描述。

图2描绘了传统相位光栅的衍射。波长为λ的辐射200照射形成在平面衬底212上的周期性结构210，该周期性结构210在该示例中是横截面所示的光栅。脊210之间的间隙形成向下延伸到衬底212的深度为d的沟槽。该(d)为标记深度。分别在光栅210的顶部和底部反射的散射辐射204，206之间的干涉对于产生散射辐射202的最佳厚度d是相长的。因此，衍射经由对反射波的相位的调制发生。光栅引入波前的周期性调制。

图3描绘了通过幅度光栅进行的衍射。波长为λ的辐射300照射光栅310。由反射膜中具有周期性孔的光栅衍射的辐射302仅取决于周期Λ。反射膜等同于点源304的集合。与相位光栅相反，衍射通过对反射波的幅度而非相位的调制发生。与相位光栅相同，幅度光栅引入了波前的周期性调制。

图4描绘了处于谐振机制的光栅。波长为λ的辐射400照射光栅510。入射辐射400谐振地激发成光栅平面中的反向传播的波408。光栅本身会引入所需的动量。

图5描绘了根据本发明的一个实施例的谐振幅度标记。标记形成在平面衬底512上。该标记具有周期性结构，该周期性结构被配置为对入射500在对齐标记的表面平面506上的波长为λ的辐射502进行散射。表面平面506平行于衬底的平面。散射主要通过在周期性结构中激发平行于表面平面的谐振模式508来实现。

周期性结构具有沿着周期性方向(在图5的横截面中从左到右)分成相邻的第一部分510和第二部分504的重复的单位单元。

第一部分510具有第一有效折射率(n_s)和沿着周期性方向的第一长度(L₁)。第二部分504具有在其光程上比第一有效折射率低的第二有效折射率(n_d)以及沿着周期性方向的第二长度(L₂)。

这些部分的有效折射率(n_s，n_d)和长度(L₁，L₂)被配置为提供单位单元在周期性方向上的光程长度(n_sL₁+n_dL₂)，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的整数倍(mλ)。

可以预先确定入射辐射的波长，使得其与谐振设计规则匹配。可替代地，宽带辐射可以入射在标记上，随后可以对对齐传感器频率滤波器进行调谐，以选择谐振模式波长。

这些部分的有效折射率(n_s，n_d)和长度(L₁，L₂)还被配置为提供第二部分在周期性方向上的光程长度(n_dL₂)，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的整数倍的一半(kλ/2)。这些是使辐射波长与光栅材料边界条件相匹配以支持谐振的条件。

在该示例中，第二部分在周期性方向上的光程程度(n_dL₂)等于辐射光谱中存在的波长的一半(λ/2)，因此第二部分504中仅存在谐振模式的一个波腹，即，k＝1。当k>1时，存在奇数个波腹，但偶数个波腹抵消了，只剩下一个波腹，其有助于散射但效率降低。

标记形成在诸如晶片W之类的平面衬底上，如图1中的P₁和P₂所描绘的。

标记所衍射的辐射不包含关于标记轮廓的信息，而仅包含关于晶片上的标记位置的信息。该标记可以被称为谐振幅度标记(RAM)。该术语被选择以突出这种RAM关于基于相位光栅的传统对齐标记的不同工作原理(如参考图2所描述的)。“标记”和“光栅”可以互换使用。光栅可以是一维(1D)光栅，如参照图5的示例所描述的，但是本发明不限于1D光栅。本发明可以应用于两个周期性方向上的长度和有效折射率都被配置为支持谐振的2D光栅。

在该标记设计中，来自对齐传感器的辐射激发光栅平面中的两个反向传播的波。这两个波形成所谓的“驻波”，即，光栅平面中的谐振模式。如参照图4所描述的，这两个反向传播的波不会传播通过标记深度，而是保留在标记表面，因此不受标记深度的影响。

与任何其他类型的标记一样，该谐振模式有效地将光泄漏到光栅阶中，并且可以以与传统标记的方式完全相同的方式被捕获，因此不需要新传感器设计。事实上，传感器将无法辨别光是来自RAM还是来自传统标记，其优点是来自RAM的光不包含关于标记轮廓的信息，而仅包含关于标记位置的信息，因为谐振模式位于光栅平面内。实际上，在以光栅阶衍射的光以周期性方式来自于位于光栅表面上的点光源的意义上，该标记表现为幅度标记，其辐射特性与标记深度无关。这与周期性缝隙在反射性不透明膜中打开的场景类似，如参考图3所描述的。

通过适当设计，这使得标记对其下方存在的层堆叠的敏感度要低得多，并且它还可以用作重叠目标(参见图17)或用于标记堆叠(参见图16)。

对于RAM的配置，期望具有到谐振模式的有效耦合以及该模式在传感器平面中的有效泄漏。

这些可以通过使用以下设计规则来提供：

光栅单位单元的光程等于波长的整数倍：

n_sL₁+n_dL₂＝mλ (1)

并且低折射率材料(空间)的光程等于波长的一半：

n_dL₂＝kλ/2， (2)

其中L₁+L₂＝Λ(节距)和k是整数，优选地，k＝1。根据这两个简单的设计规则，不同节距可以用于特定颜色，视传感器规格(数值孔径，NA)而定。因此，对于固定波长λ，标记节距Λ的增加可能导致更大的占空比。

图6描绘了与图2所示的相位光栅类似的相位光栅的电场模拟。浅阴影表示较高的电场强度(参见图右侧的条)。

在Z位置(垂直轴线)约0.2μm处的沟槽中发现场在光栅的周期性结构内的最高强度。该模拟使用标记深度为0.3μm、周期为2000nm以及远红外波长为850nm的光栅。

图7描绘了对与图3所示的谐振幅度光栅类似的谐振幅度光栅的电场的模拟。在光栅平面中激发的谐振模式(其是驻波)将散射辐射泄漏到光栅阶中，其与标记的深度无关。这是因为在Z位置(垂直轴线)约0.4μm处的沟槽的外部发现与光栅的周期性结构相关联的场的最高强度。该场对标记的深度和沟槽不对称性不敏感。该模拟使用标记深度为0.3μm、周期为1942nm以及远红外波长为850nm的光栅。

图8描绘了作为归一化光栅标记深度d/λ(垂直轴线)和光程(水平轴线)的函数的+1衍射阶的衍射效率图。

当满足条件(1)和(2)时，衍射效率(晶片质量，WQ)与标记的标记深度无关。在m＝n_sL₁+L₂/λ＝4处的垂直光带说明了这点。在该示例中，n_d＝1。

图9描绘了在存在分别针对传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的底板倾斜(FT)不对称性的情况下，作为对齐标记深度的函数的对齐位置偏差(APD)。图9中的插图图示了底板倾斜不对称性的形状。在这种情况下，底板倾斜是从沟槽的一侧到另一侧的1nm的深度差。传统相位光栅具有3.2μm的节距，并且其图具有正方形标记。谐振幅度光栅分别具有1.94μm和3.11μm的节距，其图分别具有圆形标记和三角形标记。波长为850nm。

图10描绘了在分别存在针对传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的底板倾斜不对称性的情况下，作为对齐标记深度的函数的晶片质量(WQ)。

从图9和图10中可以看出，与传统相位光栅(具有方形标记的图)的相比，对于谐振幅度光栅(具有圆形标记和三角形标记的图)而言，FT对APD的影响具有更小的数量级。对于谐振幅度光栅(具有圆形标记和三角形标记的曲线图)，WQ仍然很高，足以能够易于检测(>20％)。注意，如果需要，则可以通过在方程式1中采用更小的m来进一步增加WQ。这可以通过减小标记节距Λ和/或对标记的脊(L₁)进行深度子波长子分割(deeply sub-wavelengthsub-segmenting)来实现，如参考图15所描述的。此外，采用较小的节距可能允许使用较小的标记，从而有利于节省划道实际区域(real estate)。

更进一步地，对于APD和WQ两者，如根据工作原理所预期的，随着标记深度的波动，没有观察到依赖性。图9所示的RAM的APD基本上为零(<0.05nm)，其与标记深度无关。用于图9和图10的RAM被设计为在850nm(远红外，FIR)下工作最佳，但是可以为其他波长(诸如635nm(RED))设计标记。

图11描绘了在分别存在针对传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的侧壁角度不对称性的情况下，作为对齐标记深度的函数的对齐位置偏差(APD)。图11中的插图图示了侧壁角度不对称性的形状。在这种情况下，侧壁角度为1.1°。传统相位光栅的节距为3.2μm，并且其图具有正方形标记。谐振幅度光栅的节距分别为1.94μm和3.11μm，并且其图分别具有圆形标记和三角形标记。波长为850nm。

图12示出了在分别存在针对传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的侧壁角度不对称性的情况下，作为对齐标记深度的函数的晶片质量(WQ)。

从图11和图12中可以看出，与传统标记相比，对于RAM而言，SWA对APD的影响也较小。尽管对于较小的标记深度，SWA的影响通常受到限制，但对于RAM，作为标记深度的函数的APD波动要小得多。这在处理标记形貌结构中引起的波动情况下变得至关重要。因此，在这种情况下，RAM性能也优于传统标记。

图13描绘了在分别存在针对传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的顶部倾斜不对称性的情况下，作为对齐标记深度的函数的对齐位置偏差(APD)。图13中的插图图示了顶部倾斜不对称性的形状。在这种情况下，顶部倾斜是从沟槽的一侧到另一侧的1nm的高度差。传统相位光栅的节距为3.2μm，并且其图具有正方形标记。谐振幅度光栅的节距分别为1.94μm和3.11μm，并且其图分别具有圆形标记和三角形标记。波长是850nm。

图14描绘了在分别存在针对传统相位光栅和两个谐振幅度光栅的顶部倾斜不对称性的情况下，作为对齐标记深度的函数的晶片质量(WQ)。

从图13中可以看出，对于RAM，顶部倾斜的影响是恒定非零APD。尽管性能不如FT和SWA场景下的性能清晰，但是毫无意义的是，APD不会根据标记深度而波动，因此与传统标记不同，可以易于校正。

图15描绘了根据本发明的一个实施例的具有单位单元的子分割部分的谐振幅度光栅。与参照图5描述的特征相同的特征具有相同的附图标记。第一部分1510被子分割，以生成第一有效折射率n_s。在该示例中，第一部分由周期性子结构1511子分割，该周期性子结构1511的占空比被选择为生成第一有效折射率n_s。

在另一实施例(未示出)中，第二部分可以被子分割，以生成第二有效折射率n_d。第二部分可以由周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择以生成第二有效折射率。

图16描绘了根据本发明的一个实施例的顶部上具有谐振幅度标记的标记堆叠。与参照图5所描述的特征相同的特征具有相同的附图标记。谐振幅度光栅510，504形成在平面衬底512上的光栅1614，1616，1618的堆叠上的中间层1612上。对于如参考图16所描绘的标记堆叠，RAM对位于下面的层中的其他对齐标记的存在不太敏感，因为该模式在光栅平面中传播。这样可以减少串扰，从而允许更稳健的读出。这样可以节省划道的空间。

图17描绘了根据本发明的一个实施例的具有底部谐振幅度标记的重叠目标。与参照图2所描述的特征相同的特征具有相同的附图标记。

重叠目标具有谐振幅度标记作为下部标记，其中周期性结构1710，1704形成在衬底1712上，诸如参考图5所描述的。该标记具有周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射200在对齐标记的表面平面上的波长为λ的辐射1702。

下部标记与上部标记重叠，上部标记的节距与下部标记的节距相同并且包括在中间层1704上的相位光栅周期性结构210。周期性结构210被配置为散射辐射202，而没有在该周期性结构中激发与辐射所入射的其表面平面平行的谐振模式。来自该上部光栅的散射主要通过从光栅顶部和底部反射的辐射之间的干扰来实现。上部相位光栅的附图标记表示与参考图2所描述的特征相同的特征。

如图1所描绘的，重叠目标形成在诸如晶片W之类的平面衬底上。该重叠目标对底部光栅的不对称性不敏感，因为它使用谐振幅度标记作为底部光栅。

图18是根据本发明的一个实施例的对齐方法的流程图。该对齐方法具有以下步骤。

1802(MRK)：提供形成在平面衬底上的对齐标记。

1804(ILL)：使用预定的波长的辐射照射对齐标记。

1806(DET)：检测由照射引起的对齐标记所散射的辐射。

1808(APD)：使用检测的辐射确定对齐标记(APD)的位置。

对齐标记具有周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射在对齐标记的表面平面上的辐射。表面平面平行于衬底的平面。散射主要通过在周期性结构中激发相邻地平行于表面平面的谐振模式来实现。

图19是根据本发明的一个实施例的重叠误差测量的方法的流程图。确定重叠错误的方法具有以下步骤。

1802(TGT)：提供形成在平面衬底上的重叠目标。重叠目标具有与上部标记重叠的下部标记，该上部标记的节距与下部标记的节距相同。下部标记具有周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射在下部标记的表面平面上的辐射。该表面平面平行于衬底的平面。散射主要通过在其周期性结构中激发相邻地平行于其表面平面的谐振模式来实现。上部标记具有周期性结构，该周期性结构被配置为散射预定的波长的辐射，而没有在其周期性结构中激发与辐射所入射的其表面平面相邻地平行的谐振模式。

1904(ILL)：使用预定波长的辐射照射重叠目标。

1906(DET)：检测由照射引起的重叠目标所散射的辐射。

1908(OV)：使用检测的辐射确定上部标记和下部标记之间的重叠误差OV。

参考图18和图19，周期性结构具有沿着周期性方向划分为相邻的第一部分和第二部分的重复的单位单元。第一部分具有第一有效折射率和沿着周期性方向的第一长度。第二部分具有在其光程上比第一有效折射率低的第二有效折射率，和沿着周期性方向的第二长度。这些部分的长度和有效折射率被配置为提供单位单元在周期性方向上的光程长度，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的整数倍。这些部分的有效折射率和长度被配置为提供第二部分在周期性方向上的光程长度，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的整数倍的一半。

优选地，第二部分在周期性方向上的光程长度等于辐射光谱中存在的波长的一半。

第一部分可以被子分割以生成第一有效折射率。例如，第一部分可以由周期性子结构来子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第一有效折射率。

第二部分可以被子分割以生成第二有效折射率。例如，第二部分可以由周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择以生成第二有效折射率。

如下文参考图20至图23所描述的，周期性结构可以具有第三部分，该第三部分与沿着周期性方向的重复的单位单元的序列交织，其中第三部分具有第三有效折射率以及大于第一长度的沿着周期性方向的第三长度。在这种情况下，这些部分的有效折射率和长度被配置为提供周期性方向上的以下各项之和的光程长度：多个第一部分；多个第二部分；以及第三部分，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的整数倍。

第三有效折射率通常等于第一有效折射率。第三部分可以被子分割以生成第三有效折射率。第三部分可以由周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择以生成第三有效折射率。

如关于图5所描述的，对于RAM(谐振幅度标记)，满足以下条件。

单位单元的光程等于波长的整数倍，用于有效地耦合至谐振模式；并且低折射率材料(沟槽)的光程等于波长的一半，用于模式在传感器平面中的有效泄漏，这由两个方程式定义：

n_sL₁+n_dL₂＝mλ

n_dL₂＝λ/2

其中L₁(L₂)是脊(沟槽)的宽度，n_s(n_d)是脊(沟槽)材料的衍射指数，而m是整数(≥2)。标记的主要节距为Λ＝L₁+L₂.

结果，对于固定波长λ，标记节距Λ与标记占空比(DC)相关，该标记占空比(DC)被定义为L₁/Λ。然而，在实际对齐标记应用中，RAM的DC高于75％。

可以通过减小标记节距Λ来增加RAM的DC。然而，减小的节距可能与所利用的(多个)对齐传感器的光学特性(例如，数值孔径)不兼容。

大的DC限制了标记设计期间RAM的使用，因为标记参数(诸如DC、节距和临界尺寸(CD))由于半导体制造过程公差和变化而受到约束。而且，半导体制造商广泛使用子分割的标记来减少标记到设备的偏移。对RAM的脊(L₁)或沟槽(L₂)进行子分割将产生甚至更大的DC值。

在该实施例中，参考图20至图23，谐振幅度的超波长(supra-wavelength)子分割标记(RASSM)被设计用于解决上述占空比相关问题，以扩展谐振幅度标记(RAM)的使用(如参考图5和图15所描述的)，同时保持优点。超波长意指沿着穿过单位单元(沿着L₁+L₂)的光程的有效长度等于或大于波长。超波长在本文中用于与子波长子分割区分开，诸如参考图15所描述的，其中子波长(和子分辨率)子分割具有小于波长的穿过子分割的单位单元的光程。

图20示出了示例。该示例中的设计规则包括：

1)超波长子分割沟槽的有效宽度等于波长的一半：

n_dL₂＝λ/2；

2)超波长子分割节距的有效宽度等于波长的整数倍：

n_sL₁+n_dL₂＝m₁λ，其中m₁≥2；以及

3)主节距的有效宽度等于波长的整数倍：

(N_g-1)n_sL₁+N_gn_dL₂+n_sL₃＝m₂λ，其中N_g-1≥1，N_g≥2，并且n_sL₃≥4.5λ

其中N_g是重复的单位单元光栅中的凹槽的数目，m₂是整数。标记的主节距为Λ_m＝(N_g-1)L₁+N_gL₂+L₃。主占空比为DC_m＝L₃/Λ_m。超波长子分割节距为Λ_swsubseg＝L₁+L₂，并且超波长子分割占空比为DC_swsubseg＝L₁/Λ_swsubseg。

规则2)和3)导致有效耦合至谐振模式，而规则1)导致该模式在光栅平面中的有效泄漏，其与参考图5和图15所描述的实施例类似。

图20描绘了根据本发明的一个实施例的谐振幅度标记。

标记形成在平面衬底2012上。与图5的标记相同，该标记具有周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射在对齐标记的表面平面上的波长为λ的辐射。表面平面平行于衬底的平面。散射主要通过在周期性结构中激发平行于表面平面的谐振模式2008来实现。

周期性结构具有重复的单位单元，该重复的单位单元沿着周期性方向(在图20的横截面中从左到右)被划分为相邻的第一部分2010和第二部分2004。

第一部分2010具有第一有效折射率(n_s)和沿着周期性方向的第一长度(L₁)。第二部分2004具有在其沿着周期性方向的光程上的比第一有效折射率低的第二有效折射率(n_d)，和沿着周期性方向的第二长度(L₂)。

周期性结构还具有第三部分2014，其与沿着周期性方向的重复的单位单元的序列交织。第三部分具有第三有效折射率和大于第一长度(L₁)的沿着周期性方向的第三长度(L₃)。在该示例中，第三有效折射率等于第一有效折射率(n_s)。

第一部分和第二部分的有效折射率(n_s，n_d)和长度(L₁，L₂)被配置为在周期性方向(n_sL₁+n_dL₂)上提供单位单元的光程长度，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的整数倍(m₁λ)。在该示例中，m₁＝2。这些部分的有效折射率(n_s，n_d)和长度(L₁，L₂，L₃)还被配置为在周期性方向上提供以下各项之和的光程长度：多个第一部分；多个第二部分；以及第三部分，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的整数倍(m₂λ)。在该示例中，m₂＝10，如下所示。

因此，在图20所示的示例中：

Λ_m＝(N_g-1)L₁+N_gL₂+L₃＝2L₁+3L₂+L₃

并且用3(包括多个重复的单位单元的三个凹槽)代替N_g，并且利用n_sL₁＝3λ/2，n_dL₂＝λ/2和n_sL₃＝11λ/2，第三设计规则，

(N_g-1)n_sL₁+N_gn_dL₂+n_sL₃＝m₂λ，成为

2n_sL₁+3n_dL₂+n_sL₃＝2x3λ/2+3xλ/2+11λ/2＝10λ.

因此，m₂＝10

可以预先确定入射辐射的波长，使得其与谐振设计规则匹配。可替代地，宽带辐射可以入射在标记上，随后可以对对齐传感器频率滤波器进行调谐以选择谐振模式波长。

第一部分和第二部分的有效折射率(n_s，n_d)和长度(L₁，L₂)还被配置为提供第二部分在周期性方向(n_dL₂)上的光程长度，该光程长度等于辐射光谱中存在的波长的整数倍的一半(kλ/2)。这些是使辐射波长与光栅材料边界条件相匹配以支持谐振的条件。

在该示例中，第二部分在周期性方向上的光程长度(n_dL₂)等于辐射光谱中存在的波长的一半(λ/2)，因此第二部分504中仅存在谐振模式的一个波腹，即，k＝1。当k>1时，存在奇数个波腹，但偶数个波腹抵消了，只剩下一个波腹，其有助于散射，但效率降低。

以与参考图15所描述的相同方式，可以对e部分进行子波长子分割，以生成第三有效折射率。第三部分可以由周期性子结构进行子波长子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第三有效折射率。

图21描绘了与图20的谐振幅度标记相比的子波长子分割相位标记。标记形成在平面衬底2112上。图21中的脊2110和沟槽2104的长度L₁和L₂分别小于图20(2010和2004)的长度。子分割具有通过子分割的单位单元的光程，该光程小于波长，因此，沟槽中没有足够的空间允许谐振。像对于参考图20所描述的RASSM一样，图21的周期性结构也具有长度为L₃的第三部分2114，该第三部分与沿着周期性方向的重复的单位单元的序列交织。

图22描绘了针对图20的谐振幅度超波长子分割标记(RASSM)和图21的子波长子分割相位标志的作为对齐标记深度的函数的模拟对齐位置偏差(APD)。针对RASSM 2202(Λ_swsubseg＝0.773μm)和具有标准子分割节距2204(Λ_subseg＝0.246μm)的标记，分别示出了在存在2nm底板倾斜的情况下作为标记深度的函数的APD。两个标记的主节距(Λ_m＝3.25μm)、主DC(DC_m＝9.31)和子分割DC(DC_subseg＝45.04％)相同。波长是带有TE偏振的850nm。

图23描绘了针对图20的谐振幅度超波长子分割标记(RASSM)和图21的子波长子分割相位标记的作为对齐标记深度的函数的模拟晶片质量(WQ)。针对RASSM 2302(Λ_swsubseg＝0.773μm)和具有标准子分割节距2304(Λ_subseg＝0.246μm)的标记，分别示出了在存在2nm底板倾斜的情况下作为标记深度的函数的WQ。两个标记的主节距(Λ_m＝3.25μm)、主DC(DC_m＝39.31％)和子分割DC(DC_subseg＝DC_swsubseg＝45.04％)相同。波长是带有TE偏振的850nm。

从图22和图23所示的模拟结果中可以看出，分别针对RASSM超波长子分割标记2202，2302的APD和WQ与标准子波长子分割标记2204，2304的APD和WQ进行了比较，其中主节距(Λ_m)、主DC(DC_m)和子分割DC(DC_subseg＝DC_swsubseg)相同。与标准标记相比，RASSM的APD更稳定，其中变化更小，而RASSM的晶片质量(WQ)要高得多。

图20的RASSM已经与具有较小的超波长子分割DC但具有相同的主节距、主DC和超波长子分割节距的另一标记进行了比较。这意味着对于另一标记，L₂增加而L₁减少相同的量。在这种情况下，与其他具有较小超波长子分割DC的标记相比较，RASSM的APD和WQ两者更加稳定并且变化更小。这是因为设计规则并没有实现为n_dL₂>λ/2。

在该研究期间，还发现只要L₂不大于波长的一半，APD和WQ的变化就很小，但是WQ随L₂的减小而减小。因此，设计规则1对于最佳RASSM设计仍然有效。对于具有较大子分割DC的标记，APD性能与优化的RASSM一样好，同时其WQ稳定但较低。原因是当L₂等于或小于波长的一半时，沟槽宽度对于入射电场而言太小而不能进入。而且，来自相邻脊的模式(或modi)的泄漏不会被耦合。结果，电场仅存在于沟槽的外部，并且对标记深度和标记不对称性均不敏感。当子分割DC较大时，光栅材料的有效折射率对比度更小，由此降低了WQ。

图20的RASSM可以以与分别参考图16和图17所描述的方式相同的方式分别用于堆叠光栅和重叠目标中。

本发明的实施例具有几个优点。对齐和重叠测量方法不太复杂；对于对齐目的而言，仅需要一个单一波长即可，因为对于RAM，WQ和APD不会作为标记深度的函数而变化。

对齐测量方法和重叠测量方法更准确；在过程引起的不对称性的情况下，尤其是对于FT，针对RAM获得的APD极其小；对于FT＝1nm的典型值，APD小于0.5埃。

对齐测量方法和重叠测量方法更快，尤其是在可以一次仅提供一种颜色的可调光源的情况下。

标记和目标可以用于黄金参考晶片，用于进行晶片到晶片的误差校正，因为它们对不对称性不敏感。

铜双镶嵌型结构得到了改进；RAM标记下方存在的层对信号的影响有限，因此允许更可靠的APD或OV读出。

如参考图17所描述的，RAM可以用作重叠目标的底部光栅，以减少标记下方的影响重叠读出信号的层的影响。

更进一步地，本发明的实施例与较小的标记兼容。

参考图20至图23所描述的RASSM实施例增加了RAM标记设计的占空比、节距和子分割的选择性。与传统子分割标记相比较，它还提供了更稳定的APD和WQ。与传统子分割标记相比较，它对变化的标记深度不太敏感。这为对齐传感器设计带来更大的自由度和选择性。RASSM实施例扩展了RAM的使用，以适应实际的半导体制造过程公差和变化。

下文，在编号的实施例的列表中公开了其他实施例。

1.一种形成在平面衬底上的标记，该标记包括周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射在对齐标记的表面平面上的辐射，该表面平面与衬底的平面平行，该散射主要通过在周期性结构中激发平行于表面平面的谐振模式来实现。

2.根据实施例1所述的标记，其中周期性结构具有沿着周期性方向分为相邻的第一部分和第二部分的重复的单位单元，

-第一部分具有第一有效折射率和沿着周期性方向的第一长度；

-第二部分具有在其光程上比第一有效折射率低的第二有效折射率和沿着周期性方向的第二长度；

其中这些部分的有效折射率和长度被配置为提供：

-单位单元在周期性方向上的光程长度，其等于辐射的光谱中存在的波长的整数倍；以及

-第二部分在周期性方向上的光程长度，其等于辐射的光谱中存在的波长的整数倍的一半。

3.根据实施例2所述的标记，其中第二部分在周期性方向上的光程长度等于辐射的光谱中存在的波长的一半。

4.根据实施例2或3所述的标记，其中第一部分被子分割，以生成第一有效折射率。

5.根据实施例4所述的标记，其中第一部分通过周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第一有效折射率。

6.根据实施例2至5中任一项所述的标记，其中第二部分被子分割，以生成第二有效折射率。

7.根据实施例6所述的标记，其中第二部分由周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第二有效折射率。

8.根据实施例2至7中任一项所述的标记，其中周期性结构具有第三部分，该第三部分沿着周期性方向与重复的单位单元的序列交织，其中

-第三部分具有第三有效折射率以及沿着周期性方向的大于第一长度的第三长度；以及

其中这些部分的有效折射率和长度被配置为提供：

-周期性方向上的以下各项之和的光程长度：多个第一部分，多个第二部分，以及第三部分，该光程长度等于辐射的光谱中存在的波长的整数倍。

9.根据实施例8所述的标记，其中第三有效折射率等于第一有效折射率。

10.根据实施例8或实施例9所述的标记，其中第三部分被子分割以生成第三有效折射率。

11.根据实施例10所述的标记，其中第三部分由周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第三有效折射率。

12.一种衬底，包括根据任何前述实施例所述的标记。

13.一种重叠目标，包括根据实施例1-12中任一个所述的下部标记，该下部标记与上部标记重叠，该上部标记的节距与下部标记的节距相同，并且包括周期性结构，该周期性结构被配置为散射辐射，而没有在周期性结构中激发与辐射所入射的其表面平面平行的谐振模式。

14.一种衬底，包括根据实施例13所述的重叠目标。

15.一种对齐方法，包括以下步骤：

-提供形成在平面衬底上的对齐标记，该对齐标记包括周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射在对齐标记的表面平面上的辐射，该表面平面与衬底的平面平行，该散射主要通过在周期性结构中激发平行于表面平面的谐振模式来实现；

-使用辐射照射对齐标记；

-检测由照射引起的对齐标记所散射的辐射；

-使用检测的辐射确定对齐标记的位置。

16.根据实施例15所述的方法，其中周期性结构具有沿着周期性方向分为相邻的第一部分和第二部分的重复单位单元，

-第一部分具有沿着周期性方向的第一长度和第一有效折射率；

其中这些部分的有效折射率和长度被配置为提供：

17.根据实施例15或实施例16所述的方法，其中第二部分在周期性方向上的光程长度等于辐射的光谱中存在的波长的一半。

18.根据实施例15至17中任一项所述的方法，其中第一部分被子分割，以生成第一有效折射率。

19.根据实施例18所述的方法，其中第一部分通过周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第一有效折射率。

20.根据实施例15至19中任一项所述的方法，其中第二部分被子分割，以生成第二有效折射率。

21.根据实施例20所述的方法，其中第二部分由周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第二有效折射率。

22.根据实施例15至21中任一项所述的方法，其中周期性结构具有第三部分，该第三部分沿着周期性方向与重复单位单元的序列交织，其中

其中这些部分的有效折射率和长度被配置为提供：

-周期性方向上的以下各项之和的光程长度：多个第一部分；多个第二部分；以及第三部分，该光程长度等于辐射的光谱中存在的波长的整数倍。

23.根据实施例22所述的方法，其中第三有效折射率等于第一有效折射率。

24.根据实施例22或实施例23所述的方法，其中第三部分被子分割，以生成第三有效折射率。

25.根据实施例24所述的方法，其中第三部分由周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第三有效折射率。

26.一种确定重叠误差的方法，包括以下步骤：

-下部标记包括周期性结构，该周期性结构被配置为散射入射在下部标记的表面平面上的辐射，该表面平面与衬底的平面平行，该散射主要通过在其周期性结构中激发平行于其表面平面的谐振模式来实现；以及

-上部标记包括周期性结构，该周期性结构被配置为散射辐射，而没有在其周期性结构中激发与辐射所入射的其表面平面平行的谐振模式；

-使用辐射照射重叠目标；

-检测由照射引起的重叠目标所散射的辐射；以及

-使用检测的辐射确定上部标记和下部标记之间的重叠误差。

27.根据实施例26所述的方法，其中周期性结构具有沿着周期性方向分为相邻的第一部分和第二部分的重复单位单元，

其中这些部分的有效折射率和长度被配置为提供：

28.根据实施例26或实施例27所述的方法，其中第二部分在周期性方向上的光程长度等于辐射的光谱中存在的波长的一半。

29.根据实施例26至28中任一实施例所述的方法，其中第一部分被子分割，以生成第一有效折射率。

30.根据实施例29所述的方法，其中第一部分通过周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第一有效折射率。

31.根据实施例26至30中任一项所述的方法，其中第二部分被子分割，以生成第二有效折射率。

32.根据实施例31所述的方法，其中第二部分由周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第二有效折射率。

33.根据实施例26至32中任一项所述的方法，其中周期性结构具有第三部分，该第三部分沿着周期性方向与重复单位单元的序列交织，其中

其中这些部分的有效折射率和长度被配置为提供：

34.根据实施例33所述的方法，其中第三有效折射率等于第一有效折射率。

35.根据实施例33或实施例34所述的方法，其中第三部分被子分割以生成第三有效折射率。

36.根据实施例35所述的方法，其中第三部分由周期性子结构子分割，该周期性子结构的占空比被选择为生成第三有效折射率。

37.一种衬底上的标记，包括结构，该结构被配置为散射入射在标记的表面平面上的辐射，该散射主要通过在结构中激发平行于表面平面的谐振模式来实现。

38.一种衬底，包括根据任何前述实施例所述的标记。

39.一种对齐方法，包括以下步骤：

-使用辐射照射根据实施例38所述的衬底；

-检测由照射引起的标记所散射的辐射；以及

-使用检测的辐射确定标记的位置。

40.一种确定重叠误差的方法，包括以下步骤：

-使用辐射照射根据实施例13所述的重叠目标；

-检测由照射引起的重叠目标所散射的辐射；

-使用检测的辐射确定上部标记和下部标记之间的重叠误差。

尽管在本文中可以具体参考在IC的制造中使用光刻装置，但是应当理解，本文中所描述的光刻装置可以具有其他应用，诸如在制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等时对衬底进行处理。本领域技术人员将会理解，在这种备选应用的上下文中，术语“晶片”或“场”/“裸片”在本文中的任何使用都可以分别被认为与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中所指的衬底可以在曝光之前或之后例如在轨道(一种通常将抗蚀剂层涂覆到衬底并且显影所曝光的抗蚀剂的工具)、计量工具和/或检查工具中进行处理。在适用的情况下，本文中的公开内容可以应用于此类和其他衬底处理工具。进一步地，可以例如对衬底进行多于一次的处理，以便产生多层IC，因此本文中所使用的术语衬底还可以是指已经包含多个处理的层的衬底。

尽管上文可能已经在光学光刻的上下文中具体参考了本公开的实施例的使用，但是将会理解，本公开可以用于其他应用，例如，压印光刻，并且在上下文允许的情况下，不限于光刻。在压印光刻的情况下，图案化设备中的形貌定义衬底上产生的图案。图案化设备的形貌可以压入供应到衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使抗蚀剂固化。图案化设备被移出抗蚀剂，从而在抗蚀剂固化之后，在该抗蚀剂中留下图案。

本文中所使用的术语“辐射”和“光束”涵盖所有类型的电磁辐射，其包括紫外线(UV)辐射(例如，具有或约为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外线(EUV)辐射(例如，具有范围介于5nm和20nm之间的波长)以及粒子束(诸如离子束或电子束)。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以是指各种类型的光学部件中的任一种或组合，这些光学部件包括折射的、反射的、磁性的、电磁的和静电光学部件。

尽管上文已经对本发明的特定实施例进行了描述，但是将会理解，可以以不同于所描述的方式来实践本发明。例如，本发明可以采用计算机程序的形式，该计算机程序包含描述如上文所公开的方法的一个或多个机器可读指令序列；或者采用其中存储有这种计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

上文的描述旨在是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在不背离下文所提出的权利要求的范围的情况下，对所描述的本发明进行修改。另外，应当领会，在本文中的任一实施例中示出或描述的结构特征或方法步骤还可以用于其他实施例。

Claims

1.一种形成在平面衬底上的标记，所述标记包括周期性结构，所述周期性结构被配置为散射入射在所述标记的表面平面上的辐射，所述表面平面与所述衬底的平面平行，其中所述周期性结构具有沿着周期性方向分为相邻的第一部分和第二部分的重复单位单元，

-所述第一部分具有第一有效折射率、以及沿着所述周期性方向的第一长度；

-所述第二部分具有在其光程上比所述第一有效折射率低的第二有效折射率、以及沿着所述周期性方向的第二长度；

其中所述第一部分和所述第二部分的有效折射率和长度被配置为提供：

-所述重复单位单元在所述周期性方向上的光程长度，其等于所述辐射的光谱中存在的波长的整数倍；以及

-所述第二部分在所述周期性方向上的光程长度，其等于所述辐射的光谱中存在的波长的整数倍的一半。

2.根据权利要求1所述的标记，其中所述第二部分在所述周期性方向上的所述光程长度等于所述辐射的光谱中存在的所述波长的一半。

3.根据权利要求1所述的标记，其中所述第一部分被子分割，以生成所述第一有效折射率。

4.根据权利要求1所述的标记，其中所述第一部分通过周期性子结构子分割，所述周期性子结构的占空比被选择为生成所述第一有效折射率。

5.根据权利要求1所述的标记，其中所述第二部分被子分割，以生成所述第二有效折射率。

6.根据权利要求5所述的标记，其中所述第二部分由周期性子结构子分割，所述周期性子结构的占空比被选择为生成所述第二有效折射率。

7.根据权利要求1所述的标记，其中所述周期性结构具有第三部分，所述第三部分沿着所述周期性方向与所述重复单位单元的序列交织，其中

-所述第三部分具有第三有效折射率、以及沿着所述周期性方向的大于所述第一长度的第三长度；以及

其中所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分的有效折射率和长度被配置为提供：

-所述周期性方向上的以下各项之和的光程长度：多个所述第一部分；多个所述第二部分；以及所述第三部分，所述光程长度等于所述辐射的光谱中存在的波长的整数倍。

8.一种重叠目标，包括下部标记，所述下部标记是根据权利要求1所述的标记，所述下部标记与上部标记重叠，所述上部标记的节距与所述下部标记的节距相同。

9.一种设计标记的方法，所述标记包括周期性结构，所述周期性结构被配置为散射入射在所述标记的表面平面上的辐射，所述表面平面平行于衬底的平面，其中所述周期性结构具有沿着周期性方向分为相邻的第一部分和第二部分的重复单位单元，所述方法包括：

-确定沿着所述第一部分的所述周期性方向的第一长度和第一有效折射率；

-确定沿着所述第二部分的所述周期性方向的第二长度和第二有效折射率；

其中所述标记的设计包括所述第一部分和所述第二部分的所确定的有效折射率和长度，其中所述确定是基于：

-将所述重复单位单元沿所述周期性方向的光程长度调整至所述辐射的光谱中存在的波长的整数倍；以及

-将所述第二部分沿所述周期性方向的光程长度调整至所述辐射的光谱中存在的波长的整数倍的一半。

10.一种选择辐射的光谱中存在的波长的方法，所述辐射入射在衬底上的标记的表面平面上，所述表面平面平行于所述衬底的平面，所述标记包括周期性结构，所述周期性结构具有沿着周期性方向分为相邻的第一部分和第二部分的重复单位单元，所述方法包括：

-获得所述重复单位单元沿所述周期性方向的光程长度；

-获得所述第二部分沿所述周期性方向的光程长度；以及

-选择包括在所述光谱中的以下波长，针对该波长，所述重复单位单元沿着所述周期性方向的所述光程长度等于所述波长的整数倍，以及所述第二部分沿所述周期性方向的所述光程长度等于所述波长的整数倍的一半。

11.一种对齐方法，包括以下步骤：

-提供形成在平面衬底上的对齐标记，所述对齐标记根据权利要求9所述的方法进行设计；

-使用辐射照射所述对齐标记；

-检测由所述对齐标记所散射的辐射；以及

-使用所检测的辐射确定所述对齐标记的位置。

12.一种确定重叠误差的方法，包括以下步骤：

-提供形成在平面衬底上的重叠目标，所述重叠目标是根据权利要求8所述的目标；

-使用辐射照射所述重叠目标；

-检测由所述重叠目标所散射的辐射；以及

-使用所检测的辐射确定重叠误差。

13.一种衬底，其包括根据权利要求1所述的标记。

14.一种计算机程序，其包含机器可读指令的一个或多个序列，所述一个或多个序列描述了根据权利要求9所述的方法。

15.一种数据存储介质，其内存储有根据权利要求14所述的计算机程序。