CN115023664A - 用于感测对准标记的设备 - Google Patents

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Abstract

用于感测多个对准标记的设备和方法，其中检测器的光轴被分成多个轴线，每个轴线可以实质上同时检测单独的对准标记以产生可以随后被复用并且被呈现给单个检测器或多个检测器的信号，因而允许更快速地检测多个标记。

Description

用于感测对准标记的设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年2月05日递交的美国临时专利申请号62/970,481的优先权，并且所述美国临时专利申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。
技术领域
本公开涉及使用光刻技术的器件制造。具体地，本公开涉及感测和分析衬底上的对准标记以表征和控制半导体光刻过程。
背景技术
光刻设备可以被用于集成电路(IC)的制造中。用于该应用下，可以将替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于产生要在IC的单层上形成的电路图案。可以将所述图案转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或若干个管芯)上。典型地，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网格。
已知的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描器，在步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐照每个目标部分，在扫描器中，通过在辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案的同时平行或反向平行于这个方向同步地扫描所述衬底来辐照每个目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上而将图案从图案形成装置转印到衬底上。
IC被逐层建立，并且现代IC可以具有30或更多层。产品上重叠(OPO)是系统的将这些层准确地印制到彼此顶部的能力的量度。同一层上的连续层或多个过程必须与先前层准确地对准。否则，各结构之间的电接触将较差并且所得到的器件将无法按规格执行。良好的重叠会改善期间产率并且使较小产品图案能够被印制。形成在所述被图案化的衬底中或其上的连续层之间的重叠误差由所述光刻设备的曝光设备的各个部分或部件来控制。
过程引发的晶片误差是OPO性能的重要障碍。由于印制图案的复杂性以及印刷层数的增加而导致了过程引发的误差。这种误差具有相对高的空间变化：在给定的晶片内，这种变化随晶片不同而不同。.
为了控制光刻过程以将器件特征准确地放置在衬底上，通常在例如衬底上提供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，可以利用该对准传感器精确地测量标记的位置。对准传感器可以有效地作为位置测量设备。从不同时间和不同制造商已知了不同类型的标记和不同类型的对准传感器。在场内测量若干对准标记的相对位置能够校正过程引发的晶片误差。场内的对准误差变化能够用于拟合用于校正场内的OPO的模型。
已知光刻设备使用多个对准系统将衬底相对于光刻设备对准。例如，可以使用任何类型的对准传感器来获得数据，例如，SMASH(SMart Alignment Sensor Hybrid)传感器，如在2005年11月1日公布的标题为“Lithographic Apparatus,Device ManufacturingMethod,and Device Manufactured Thereby”的美国专利号6,961,116中所描述的，该美国专利的全部内容由此通过引用的方式并入，其采用具有单个检测器和四个不同波长的自参考干涉仪，并在软件中提取对准信号；或者，ATHENA(Advanced Technology using Highorder ENhancement of Alignment)，如在2001年10月2日公布的标题为“LithographicProjection Apparatus with an Alignment System for Aligning Substrate on Mask”的美国专利号6,297,876中所描述的，该美国专利的全部内容由此通过引用的方式并入，其将七个衍射阶中的每一个引导至专用检测器；或ORION传感器，其每个可用信号(颜色)使用多个偏振。
特别参考2008年3月5日授权的标题为“Lithographic Apparatus and DeviceManufacturing Method”的欧洲申请号EP 1 372 040 A1，该文献的全部内容由此通过引用的方式并入。EP 1 372 040 A1描述了一种使用自参考干涉仪的对准系统，其产生对准标识的两个叠置图像。这两个图像相对于彼此旋转了180°。EP 1 372 040 A1还描述了在光瞳平面中检测这两个图像的干涉傅里叶变换的强度变化。这些强度变化对应于两个图像的不同衍射阶之间的相位差，并且从该相位差导出位置信息，这是对准过程所需要的。还参考于2013年12月17日公布的标题为“Self-Referencing Interferometer,Alignment System,and Lithographic Apparatus”的美国专利号8,610,898，该美国专利的全部内容由此通过引用的方式并入。
对准传感器(诸如SMASH、Athena和ORION)当前测量呈划道标记的形式的对准标记以找到对准位置。根据此对准位置来确定晶片栅格。准确的晶片栅格降低重叠误差的可能性。对准标记的密集样本可以帮助减小场内误差。
因而，存在能够测量较大数目个标记的潜在益处(诸如例如用以对准场内问题的能力)。然而，典型地常规的传感器被限于测量约四十个标记对，因为它们连续地逐个测量标记，并且较大数目个对导致了不可接受的时间惩罚即时间损失。通过增加扫描速度来减轻该时间惩罚的能力被限制，因为增加扫描速度会引起动态问题。
因而，期望能够测量更多对准标记而不必增加扫描速度。
发明内容
以下给出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。该概述不是所有预期实施例的详尽概述，并且并非旨在标识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。
根据实施例的一方面，所述传感器的光轴被分割，使得所述传感器可以同时地收集来自所述晶片上的多个位置的信息。对准传感器的轴线可以被概念化为假想线，图像围绕所述假想线发生转动。所述对准传感器使它们的测量相对于此轴线进行。对于包括呈自参考干涉仪的形式的干涉仪的系统(诸如SMASH和ORION传感器)，此轴线可以从所述自参考干涉仪通过所述光学系统的物镜被投影回到所述晶片，所述光学系统用于收集由所述对准标记衍射的光。
根据实施例的一方面，所述干涉仪的所述轴线例如由分束器拆分成多个不同轴线。所述轴线可以例如被拆分成三个轴线，但是这仅是示例并且所述轴线可以被拆分成更大数目个轴线。所述多个轴线中的每个轴线具有它们的自身的物镜并且可以具有它们的自身的照射。来自相应对准标记的信号到达共同的检测器。所述信号被解复用以从所述晶片上的三个对准标记分离对准信息。
根据实施例的一个方面，披露了一种用于感测多个对准标记的设备，所述设备包括：照射系统，所述照射系统被布置成提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；衍射光收集光学系统，所述衍射光收集光学系统被布置成收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光；干涉仪，所述干涉仪被布置成接收由所述光收集系统收集的所述衍射光并且被配置成基于所述衍射光来产生光学输出；以及检测系统，所述检测系统被布置成接收所述光学输出并且被配置成基于所述光学输出来产生电信号。所述照射系统可以包括：照射源，所述照射源用于产生源光束；和多个分束器，所述多个分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的透射部分、并且朝向所述多个对准标记中的相应对准标记重定向所述源光束的重定向部分。所述照射系统可以被布置成提供所述多个光束以提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的同轴照射。所述照射系统可以被布置成提供所述多个光束以提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的离轴照射。所述多个对准标记可以包括第一对对准标记和第二对对准标记，所述第一对对准标记中的每个对准标记包括具有第一节距的第一光栅，所述第二对对准标记中的每个对准标记包括具有与所述第一节距不同的第二节距的第二光栅，在这种情况下所述设备还可以包括解复用器，所述解复用器被配置成基于与所述第一节距不同的所述第二节距来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。所述解复用器可以被配置成通过相对于由所述第二光栅衍射的光的光瞳位置偏移由所述第一光栅衍射的光的光瞳位置来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。由所述第一光栅解复用器衍射的光的第一光学输出可以具有第一频率并且由所述第二光栅解复用器衍射的光的第二光学输出可以具有与所述第一频率不同的第二频率，在这种情况下所述解复用器可以被配置成基于第一频率和第二频率来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。所述设备还可以包括：用于引起所述多个对准标记与所述衍射光收集光学系统的相对运动的装置；和解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。所述衍射光收集光学系统还可以包括光学部件，所述光学部件被布置成在相应衍射光束之间产生相对于传播方向的侧向的物理分离，在这种情况下所述设备还可以包括解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述多个对准标记衍射的光的侧向位置来解复用由所述多个对准标记衍射的光。所述照射系统可以包括多个照射源，所述多个照射源被布置成提供所述多个光束中的相应光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记。所述设备可以包括：控制回路，所述控制回路被布置成在相应的多个照射源照射所述多个对准标记中的相应对准标记时的时刻之间引起时间位移；和解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。所述多个照射源中的各照射源可以适于提供多个光束，以利用所述多个光束中的具有彼此不同的相应波长的相应光束来照射所述多个对准标记中的相应对准标记，并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于波长来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
根据实施例的另一方面，披露了一种用于感测对准图案中的对准标记的设备，所述设备包括：照射系统，所述照射系统被布置成提供用以照射第一对准标记的第一光束、用以照射第二对准标记的第二光束、和用以照射第三对准标记的第三光束；衍射光收集光学系统，所述衍射光收集光学系统被布置成收集来自所述第一对准标记、所述第二对准标记、和所述第三对准标记的衍射光；干涉仪，所述干涉仪被布置成接收由所述光收集系统收集的所述衍射光并且被配置成基于所述衍射光来产生光学输出；以及检测系统，检测系统被布置成接收所述自参考干涉仪的所述光学输出并且被配置成基于所述光学输出来产生电信号。所述照射系统可以包括：照射源，所述照射源用于产生源光束；第一分束器，所述第一分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的第一透射部分、并且朝向所述第一对准标记重定向所述源光束的第一重定向部分；第二分束器，所述第二分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的第二透射部分、并且朝向所述第二对准标记重定向所述源光束的第二重定向部分；以及第三分束器，所述第三分束器被布置成接收所述源光束、并且朝向所述第三对准标记重定向所述源光束的第三重定向部分。所述照射系统可以被布置成提供所述第一光束、第二光束、和第三光束以提供对所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记的同轴照射。所述照射系统可以被布置成提供所述第一光束、第二光束、和第三光束以提供对所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记的离轴照射。所述第一对准标记可以包括具有第一节距的第一光栅，所述第二对准标记可以包括具有与所述第一节距不同的第二节距的第二光栅，以及所述第三对准标记可以包括具有与所述第二节距和所述第一节距不同的第三节距的第三光栅，以及所述设备还可以包括解复用器，所述解复用器被配置成基于彼此不同的所述第一节距、所述第二节距和所述第三节距来解复用由所述第一光栅衍射的光、由所述第二光栅衍射的光、和由所述第三光栅衍射的光。所述设备还可以包括：用于引起第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的多个对准标记与所述衍射光收集光学系统的相对运动的装置；和解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记衍射的光。所述衍射光收集光学系统还可以包括光学部件，所述光学部件被布置成在相应衍射光束之间产生相对于传播方向的侧向的物理分离，并且所述设备还可以包括解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述多个对准标记衍射的光的侧向位置来解复用由所述多个对准标记衍射的光。所述照射系统可以包括第一照射源、第二照射源、和第三照射源，所述第一照射源、第二照射源、和第三照射源被布置成提供所述第一光束、第二光束、和第三光束中的相应光束以照射所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记。所述设备还可以控制回路，所述控制回路被布置成在所述第一照射源、第二照射源、和第三照射源中的相应照射源照射所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记的时刻之间引起时间位移；和解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记衍射的光。所述第一照射源、第二照射源、和第三照射源中的相应照射源可以适于提供相应的第一光束、第二光束、和第三光束，以利用所述第一光束、第二光束、和第三光束中的具有彼此不同的相应波长的相应光束来照射所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记，并且所述设备还可以包括解复用器，所述解复用器被配置成基于波长来解复用由所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记衍射的光。
根据实施例的另一方面，披露了一种感测多个对准标记的方法，所述方法包括以下步骤：提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光；使用干涉仪接收由光收集系统收集的所述衍射光并且基于所述衍射光来产生光学输出；以及基于所述光学输出来产生电信号。提供多个光束以对照射系统的所述多个对准标记中的相应对准标记进行照射的步骤可以包括：产生源光束；以及设置多个分束器，所述多个分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的透射部分、并且朝向所述多个对准标记中的相应对准标记重定向所述源光束的重定向部分。提供多个光束以对照射系统的所述多个对准标记中的相应对准标记进行照射的步骤可以包括提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的同轴照射。提供多个光束以对照射系统的所述多个对准标记中的相应对准标记进行照射的步骤可以包括提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的离轴照射。所述多个对准标记可以包括第一对对准标记和第二对对准标记，所述第一对对准标记中的每个对准标记包括具有第一节距的第一光栅，所述第二对对准标记中的每个对准标记包括具有与所述第一节距不同的第二节距的第二光栅，并且所述方法还可以包括基于与所述第一节距不同的所述第二节距来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光的步骤。所述解复用器可以通过相对于由所述第二光栅衍射的光的光瞳位置偏移由所述第一光栅衍射的光的光瞳位置来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。由所述第一光栅解复用器衍射的光的第一光学输出可以具有第一频率并且由所述第二光栅解复用器衍射的光的第二光学输出可以具有与所述第一频率不同的第二频率，并且所述解复用器可以基于所述第一频率和所述第二频率来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。可以使用衍射光收集光学系统来执行收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光的步骤，并且所述方法还可以包括以下步骤：引起所述多个对准标记与所述衍射光收集光学系统的相对运动；以及根据基于所述光学输出产生电信号的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光可以包括在相应衍射光束之间产生相对于传播方向的侧向的物理分离，以及所述方法还可以包括基于由所述多个对准标记衍射的光的侧向位置来解复用由所述多个对准标记衍射的光。提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；所述照射系统可以包括使用多个照射源，所述多个照射源被布置成提供所述多个光束中的相应光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记。提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记的步骤可以包括在相应的多个照射源照射所述多个对准标记中的相应对准标记时的时刻之间引起时间位移，以及所述方法还可以包括基于所述光学输出的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记的步骤可以包括提供多个光束以利用所述多个光束中的具有彼此不同的相应波长的相应光束来照射所述多个对准标记中的相应对准标记，并且所述方法还可以包括基于波长来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
根据实施例的另一方面，披露了一种用于感测多个对准标记的设备，所述设备包括：照射系统，所述照射系统被布置成提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；衍射光收集光学系统，所述衍射光收集光学系统被布置成收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光；单个干涉仪，所述单个干涉仪被布置成接收由所述光收集系统收集的所述衍射光并且被配置成基于所述衍射光来产生光学输出；以及检测系统，所述检测系统被布置成接收所述光学输出并且被配置成基于所述光学输出来产生电信号。
根据实施例的另一方面，披露了一种感测多个对准标记的方法，所述方法包括以下步骤：提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光；使用单个干涉仪接收由光收集系统收集的所述衍射光并且基于所述衍射光来产生光学输出；以及基于所述光学输出来产生电信号。
下面参考附图详细描述本发明的其它实施例、特征和优点以及各个实施例的结构和操作。
附图说明
结合在本文中并构成说明书的一部分的附图通过示例性而非限制性的方式示出了本发明实施例的方法和系统。与详细描述一起，附图还用于解释原理，并使相关领域的技术人员能够制造和使用本文提出的方法和系统。在附图中，相似的附图标记表示相同或功能相似的元件。
图1描绘了光刻系统的选定部分，例如可以根据本文公开的实施例的多个方面使用的光刻系统。
图2描绘用于解释已知对准系统的操作的原理的已知对准系统的所选部分或部件。
图3描绘根据实施例的一方面的用于分析对准标记的系统。
图4A描绘根据实施例的一方面的适于被测量的对准标记。
图4B描绘根据如图5中示出的实施例的一方面的适于被测量的对准标记。
图5描绘根据实施例的一方面的用于分析对准标记的系统。
图6描绘根据实施例的一方面的用于分析对准标记的系统。
图7描绘根据实施例的一方面的用于分析对准标记的系统。
图8描绘根据实施例的一方面的用于分析对准标记的系统。
在下文中参考随附附图详细地描述本发明的另外的特征和优点以及本发明的各个实施例的结构和操作。应注意，本发明不限于本文描述的具体实施例。本文仅出于说明性的目的来呈现这样的实施例。基于本文中包含的教导，相关领域技术人员将明白额外的实施例。
具体实施方式
现在参考附图描述各个实施例，在本文中，相似的附图标记用于指代相似的元件。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更多个实施例的透彻理解。然而，在一些或所有情况下可能显而易见的是，可以在不采用以下描述的具体设计细节的情况下实践以下描述的任何实施例。在其它实例中，以框图形式示出了众所周知的结构和装置，以便于描述一个或更多个实施例。以下给出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。该概述不是所有预期实施例的详尽概述，并且不意图标识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。
可以以硬件、固件、软件或其任何组合实施本发明的实施例。本发明的实施例也可以被实施为存储在机器可读介质上的可以由一个或更多个处理器读取和执行的指令。机器可读介质可以包括用于储存或传输呈机器(例如，计算装置)可读的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括固态存储器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘储存介质、光学储存介质、闪速存储装置；电气、光学、声学或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。另外，固件、软件、例程和指令可以在本文中被描述为执行某些动作。然而，应理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上是由计算装置，处理器，控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其它装置产生的。
图1示意性地描绘了光刻设备。所述设备包括：照射系统(照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如UV辐射或其它合适的辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，所述支撑结构被构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并连接到第一定位器PM，所述第一定位器PM被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置；衬底台(例如晶片台)WT，所述衬底台被构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并连接到第二定位器PW，所述第二定位器PW被配置为根据某些参数准确地定位衬底；以及投影系统(例如折射投影透镜系统)PL，所述投影系统被配置为将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到所述衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)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、或者它们的任意组合，用于对辐射进行引导、成形或控制。
所述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。它以依赖于所述图案形成装置的方向、所述光刻设备的设计和诸如例如所述图案形成装置是否保持在真空环境中之类的其它条件的方式保持所述图案形成装置。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保持所述图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要是固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保所述图案形成装置(例如相对于所述投影系统)处于期望的位置。本文中使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以被认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
本文中使用的术语“图案形成装置”应被广义地解释为表示可以被用于在辐射束的截面中赋予所述辐射束图案以便在所述衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应注意，被赋予至所述辐射束的图案可以不与所述衬底的目标部分中的期望的图案精确地对应(例如，如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予至所述辐射束的图案将与在所述目标部分中产生的器件(诸如集成电路)中的特定功能层相对应。
所述图案形成装置可以是透射型或反射型的。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(液晶显示器)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，所述小反射镜中的每个小反射镜可以被单独地倾斜，以便沿不同的方向反射入射辐射束。被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。
在本文中所使用的术语“投影系统”应被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、反射折射型、磁性型、电磁型以及静电型光学系统或者它们的任何组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如使用浸没液体或使用真空之类的其它因素所适合的。本文中使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所描绘的，所述设备属于透射类型(例如，采用透射型掩模)。替代地，所述设备可以属于反射类型(例如，使用上文提及类型的可编程反射镜阵列，或者使用反射型掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这样的“多平台”机器中，可以并行地使用额外的台，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。
所述光刻设备还可以属于如下类型：其中所述衬底的至少一部分还可以被具有相对高折射率的液体(例如，水))覆盖，以便填充所述投影系统与所述衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加至所述光刻设备中的其它空间，例如所述掩模与所述投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中公知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之类的结构必须浸没在液体中，而是“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于所述投影系统与所述衬底之间。
再次参考图1，所述照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。所述源和所述光刻设备可以是分立的实体，例如当所述源是准分子激光器时。在这样的情况下，所述源并不认为是构成光刻设备的一部分，并且辐射束被借助于包括例如适合的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD从源SO传递至照射器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以及需要时设置的所述束传递系统BD一起称为辐射系统。
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，可以调整所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。此外，照射器IL可以包括各种其它部件，诸如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调整所述辐射束，以便在其横横截面中具有期望的均一性和强度分布。
参考图1B，所述辐射束B入射到所述图案形成装置(例如，掩模MA)上并被所述图案形成装置图案化，所述图案形成装置被保持在所述支撑结构(例如，掩模台MT)上。在已横穿所述掩模MA的情况下，所述辐射束B穿过所述投影系统PL，所述投影系统PL将所述束聚焦至所述衬底W的目标部分C上。借助于所述第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉仪装置、线性编码器、2D编码器或电容传感器)，可以准确地移动所述衬底台WT(例如，以将不同的目标部分C定位在所述辐射束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器PM和另一位置传感器(图1中未明确描绘)用于相对于所述辐射束B的路径准确地定位所述掩模MA。通常，可以借助于构成所述第一定位器PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现所述掩模台MT的移动。类似地，可以采用构成所述第二定位器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。在步进器的情况下(与扫描器相反)，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。虽然图示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间(这些被称为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个管芯设置在所述掩模MA上的情形中，所述掩模对准标记M1、M2可以位于这些管芯之间。所述晶片还可以包括额外的标记，诸如例如对作为晶片制造中的步骤的化学机械平面化(CMP)过程的变化敏感的标记。
衬底W上的所述目标P1和/或P2可以是例如(a)抗蚀剂层光栅，所述抗蚀剂层光栅被印制为使得在显影之后，栅条由实体抗蚀剂线构成；或(b)产品层光栅；或(c)重叠目标结构中的复合光栅叠层，包括在产品层光栅上重叠或交错的抗蚀剂光栅。所述栅条可以替代地被蚀刻到所述衬底中。
图2示出了已知的对准系统10的示意性概览。光源11发射空间相干辐射束，所述空间相干辐射束照射衬底(例如晶片)上的对准标识WM，所述衬底将所述辐射反射为正衍射阶+n和负衍射阶-n。这些衍射阶被物镜12准直并进入自参考干涉仪(SRI)13。所述自参考干涉仪输出相对旋转180°的输入的两个图像，这两个图像叠置并且因此可以进行干涉。在光瞳平面14中，这些图像的叠置傅里叶变换(其中不同衍射阶被分开)可以被看到并且可以进行干涉。所述光瞳平面中的检测器15检测干涉后的衍射阶以提供位置信息。基于这种位置信息，衬底可以相对于光刻设备被准确地对准。图2的右侧部分示出所述光瞳平面14中的两个叠置图像的形成；对于一个图像，+n′和-n′相对于所述输入衍射阶+n和-n被转动+90°；对于另一图像，+n″和-n″相对于所述输入衍射阶+n和-n被转动-90°。在所述光瞳平面中，分别是(+n′和-n″)阶以及(+n″和-n′)阶干涉。
传感器的输出(诸如刚刚描述的)典型地被中继至对所述传感器输出中的强度的图案进行检测的检测器。在所述对准传感器中，所述输出传感器(单像素检测器)检测从+阶与-阶之间的干涉所产生的强度变化。此干涉产生两个通道，即SUM通道和DIFF通道，在所述SUM通道中电场被添加，在所述DIFF通道中电场被减去。这两个通道的相位彼此像差180度。通过在DIFF或SUM通道的情况下或这两个通道的组合的情况下测量所述信号的相位来计算所述标记的对准位置。在这样的系统中，所有光被引导至所述检测器。
如上文指出的，根据实施例的一方面，为了实质上同时地测量多个标记，所述传感器的光轴被分割，使得所述传感器可以同时收集来自所述晶片上的多个位置的信息。所述传感器的对准的轴线可以被概念化为假想线，图像围绕所述假想线发生转动。所述对准传感器相对于此轴线进行测量。对于包括呈自参考干涉仪的形式的干涉仪的系统，此轴线可以从所述自参考干涉仪通过所述光学系统的物镜被投影回到所述晶片以收集由所述对准标记衍射的光。
如下文描述的，所述干涉仪的所述轴线可以例如由分束器而被拆分成多个不同轴线。所述轴线可以例如被拆分成三个轴线。下文将出于具体示例的目的来描述这三个轴线，但是将显而易见的是，所述轴线可以被拆分成更大数目个轴线。所述多个轴线中的每个轴线具有它们自身的物镜并且可以具有它们自身的单独的照射。来自相应对准标记的信号可以到达共同的检测器或多个单独的检测器。所述信号被解复用以分离来自所述晶片上的三个对准标记的对准信息。
如下文更全面描述的，可以使用多种方法中的任一种来执行所述信号的解复用。例如，所述晶片(其具有具备给定节距的光栅)上的三个不同标记中的每个标记可以具有不同节距。在这种情况下，所述信号可以例如使用傅里叶分解，在空间上被分离或通过频率来分离。也可以通过使用光学器件(诸如位于所述检测器处的所述光瞳平面中的光学反射镜和棱镜)来实现解复用所述信号，所述光学器件可以引导来自每个通道的信号并且在空间上分离这些信号。这里，所述信号侧向地(即，沿侧向于所述光的传播方向的方向)被分离。多个单独的检测器可以被用于此配置。替代地，所述标记的照射可以在时间上被复用，并且这些信号可以通过对所述检测器的时间间隔进行门控来分离。替代地，可以利用具有不同波长的光来照射所述对准标记，并且可以由频率来分离来自所述对准标记的信号。
在这些布置中，可以使用单个自参考干涉仪来测量多个对准标记。
图3中示出根据实施例的一方面的系统的一个示例。如图3中示出的，由对准标记302、304和306组成的对准图案300被设置在衬底310上。所述光源320产生光束330。第一分束器340将所述束330拆分成被引导朝向所述对准图案300中的对准标记302的第一分量和向前传播的第二部分。将理解，这里描述的这种分束器和其它分束器可以有利地包括物镜。所述第二部分到达第二分束器350，所述第二分束器350朝向对准标记304引导所述束的部分并且朝向第三分束器360引导另一部分。所述第三分束器360将其接收的所述束的部分引导至第三对准标记306。
在每种情况下，所述束的到达所述对准标记的部分由所述对准标记衍射。衍射光向后传播通过这些分束器。由对准标记302衍射的光370射中折叠式反射镜380并且被朝向分轴器390引导。类似地，由所述第二对准标记304衍射的光400被中继至所述分轴器390，并且所述光410由折叠式反射镜420中继至所述分轴器390。所述分轴器390的输出到达自参考干涉仪430。所述自参考干涉仪430的光学输出被供应至检测器440。在此实施例中，所述光370、400和410是一对束，即，这些数字不表示单个束，而是表示该对衍射阶的路径。
可以采用各种方法来从各个对准标记分离所述信号。例如，图3中的所述对准标记302、304和306可以是具有不同节距的光栅。图4A示出在图3的390之后的光瞳中的衍射阶。因为节距302、304和306是不同的，则它们衍射以示出不同阶对，即对302a和302b，对304a和304b，以及对306a、306b。以这种方式，来自这些成对对准标记的信号可以被区分。这些信号也可以例如通过傅里叶分解被在光谱上分离。
这些信号也可以在时间上被分离。在图4B和图5中示出用于实现这种情形的装置。在图4B中，在由箭头A指示的方向上在承载所述对准标记302a和302b的所述衬底310与收集所述衍射光并且包括如图5中示出的所述分束器的所述光学系统之间存在相对运动。图5的装置另外包括光阀450，仅在已知所述对准标记302a、302b位于它们衍射来自所述源320的光的区域中时所述光阀450才允许所述光学输出传到所述自参考干涉仪430的光学输出的所述检测器440。通过同步此活动，可以识别出导致所述光学信号到达所述检测器440的对准标记。
替代地，如图6中示出的，也可以通过使用光学器件460(诸如位于所述光瞳平面中的光学反射镜和棱镜)来实现解复用所述信号，所述光学器件可以引导来自每个通道的信号并且在空间上分离这些信号。这里，所述信号侧向地(即，沿侧向于所述光的传播方向的方向)被分离。多个单独的检测器442、446和448可以被用于如示出的此配置中，或者可以使用具有多个检测器的单个相机。
单独的对准标记中的每个对准标记可以设置有分离照射器，诸如图7中示出的。在图7中，照射器322照射对准标记302。类似地，照射器324照射对准标记304并且照射器326照射对准标记306。这允许到达所述检测器440的信号的时间分离。换句话说，如果这些照射器中的仅一个照射器照射对准标记，则在那时到达所述检测器440的所述光学信号是从所述对准标记的照射所产生的信号。此外，所述照射器可以被配置成提供具有不同波长的照射。然后，可以在所述检测器处使用光谱滤波器来区分不同波长的这种照射。替代地，可以采用多个检测器，一个检测器用于每个波长。
在上文中描述的示例中，同轴照射被用于照射所述对准标记。图8示出其中使用离轴照射的装置。换句话说，所述照射以一定角度入射至所述对准标记、以及所述检测器的光轴。入射的光以一倾斜角来轰击所述光掩模、而非垂直于光掩模来轰击所述光掩模，即入射光不平行于所述光学系统的轴线。这允许测量具有较小节距的标记。离轴照射可以被用于上文中描述的装置中的任一布置。如示出的，所述离轴照射是左右对称的，使得照射器322和323照射对准标记302。类似地，照射器324和325照射对准标记304并且照射器326和327照射对准标记306。
在以下编号的方面中来阐述本发明的其它方面：
1.一种用于感测多个对准标记的设备，所述设备包括：
照射系统，所述照射系统被布置成提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；
衍射光收集光学系统，所述衍射光收集光学系统被布置成收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光；
干涉仪，所述干涉仪被布置成接收由所述光收集系统收集的所述衍射光并且被配置成基于所述衍射光来产生光学输出；以及
检测系统，所述检测系统被布置成接收所述光学输出并且被配置成基于所述光学输出来产生电信号。
2.根据方面1所述的设备，其中，所述照射系统包括：
照射源，所述照射源用于产生源光束；和
多个分束器，所述多个分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的透射部分、并且朝向所述多个对准标记中的相应对准标记重定向所述源光束的重定向部分。
3.根据方面1所述的设备，其中，所述照射系统被布置成提供所述多个光束以提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的同轴照射。
4.根据方面1所述的设备，其中，所述照射系统被布置成提供所述多个光束以提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的离轴照射。
5.根据方面1所述的设备，其中，所述多个对准标记包括第一对对准标记和第二对对准标记，所述第一对对准标记中的每个对准标记包括具有第一节距的第一光栅，所述第二对对准标记中的每个对准标记包括具有与所述第一节距不同的第二节距的第二光栅，并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于与所述第一节距不同的所述第二节距来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。
6.根据方面5所述的设备，其中，所述解复用器被配置成通过相对于由所述第二光栅衍射的光的光瞳位置偏移由所述第一光栅衍射的光的光瞳位置来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。
7.根据方面5所述的设备，其中，由所述第一光栅解复用器衍射的光的第一光学输出具有第一频率并且由所述第二光栅解复用器衍射的光的第二光学输出具有与所述第一频率不同的第二频率，并且其中所述解复用器被配置成基于所述第一频率和所述第二频率来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。
8.根据方面1所述的设备，还包括：
用于引起所述多个对准标记与所述衍射光收集光学系统的相对运动的装置；和
解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
9.根据方面1所述的设备，其中，所述衍射光收集光学系统还包括光学部件，所述光学部件被布置成在相应衍射光束之间产生相对于传播方向的侧向的物理分离，
并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述多个对准标记衍射的光的侧向位置来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
10.根据方面1所述的设备，其中，所述照射系统包括多个照射源，所述多个照射源被布置成提供所述多个光束中的相应光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记。
11.根据方面10所述的设备，还包括控制回路，所述控制回路被布置成在相应的多个照射源照射所述多个对准标记中的相应对准标记时的时刻之间引起时间位移；和
解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
12.根据方面10所述的设备，其中，所述多个照射源中的相应照射源适于提供多个光束，以利用所述多个光束中的具有彼此不同的相应波长的相应光束来照射所述多个对准标记中的相应对准标记，并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于波长来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
13.一种用于感测对准图案中的对准标记的设备，所述设备包括：
照射系统，所述照射系统被布置成提供用以照射第一对准标记的第一光束、用以照射第二对准标记的第二光束、和用以照射第三对准标记的第三光束；
衍射光收集光学系统，所述衍射光收集光学系统被布置成收集来自所述第一对准标记、所述第二对准标记、和所述第三对准标记的衍射光；
干涉仪，所述干涉仪被布置成接收由所述光收集系统收集的所述衍射光并且被配置成基于所述衍射光来产生光学输出；以及
检测系统，检测系统被布置成接收所述自参考干涉仪的所述光学输出并且被配置成基于所述光学输出来产生电信号。
14.根据方面13所述的设备，其中，所述照射系统包括：
照射源，所述照射源用于产生源光束；
第一分束器，所述第一分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的第一透射部分、并且朝向所述第一对准标记重定向所述源光束的第一重定向部分；
第二分束器，所述第二分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的第二透射部分、并且朝向所述第二对准标记重定向所述源光束的第二重定向部分；以及
第三分束器，所述第三分束器被布置成接收所述源光束、并且朝向所述第三对准标记重定向所述源光束的第三重定向部分。
15.根据方面13所述的设备，其中，所述照射系统被布置成提供所述第一光束、第二光束、和第三光束以提供对所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记的同轴照射。
16.根据方面13所述的设备，其中，所述照射系统被布置成提供所述第一光束、第二光束、和第三光束以提供对所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记的离轴照射。
17.根据方面13所述的设备，其中，所述第一对准标记包括具有第一节距的第一光栅，所述第二对准标记包括具有与所述第一节距不同的第二节距的第二光栅，以及所述第三对准标记包括具有与所述第二节距和所述第一节距不同的第三节距的第三光栅，以及
其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于彼此不同的所述第一节距、所述第二节距和所述第三节距来解复用由所述第一光栅衍射的光、由所述第二光栅衍射的光、和由所述第三光栅衍射的光。
18.根据方面13所述的设备，还包括
用于引起第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的多个对准标记与所述衍射光收集光学系统的相对运动的装置；和
解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记衍射的光。
19.根据方面13所述的设备，其中，所述衍射光收集光学系统还包括光学部件，所述光学部件被布置成在相应衍射光束之间产生相对于传播方向的侧向的物理分离，
并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述多个对准标记衍射的光的侧向位置来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
20.根据方面13所述的设备，其中，所述照射系统包括第一照射源、第二照射源、和第三照射源，所述第一照射源、第二照射源、和第三照射源被布置成提供所述第一光束、第二光束、和第三光束中的相应光束以照射所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记。
21.根据方面20所述的设备，还包括控制回路，所述控制回路被布置成在所述第一照射源、第二照射源、和第三照射源中的相应照射源照射所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记的时刻之间引起时间位移；和
解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记衍射的光。
22.根据方面20所述的设备，其中，所述第一照射源、第二照射源、和第三照射源中的相应照射源适于提供相应的第一光束、第二光束、和第三光束，以利用所述第一光束、第二光束、和第三光束中的具有彼此不同的相应波长的相应光束来照射所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记，并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于波长来解复用由所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记衍射的光。
23.一种感测多个对准标记的方法，所述方法包括以下步骤：
提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；
收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光；
使用干涉仪接收由光收集系统收集的所述衍射光并且基于所述衍射光来产生光学输出；以及
基于所述光学输出来产生电信号。
24.根据方面23所述的感测多个对准标记的方法，其中，提供多个光束以对照射系统的所述多个对准标记中的相应对准标记进行照射的步骤包括：
产生源光束；以及
设置多个分束器，所述多个分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的透射部分、并且朝向所述多个对准标记中的相应对准标记重定向所述源光束的重定向部分。
25.根据方面23所述的感测多个对准标记的方法，其中，提供多个光束以对照射系统的所述多个对准标记中的相应对准标记进行照射的步骤包括提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的同轴照射。
26.根据方面23所述的感测多个对准标记的方法，其中，提供多个光束以对照射系统的所述多个对准标记中的相应对准标记进行照射的步骤包括提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的离轴照射。
27.根据方面23所述的感测多个对准标记的方法，其中，所述多个对准标记包括第一对对准标记和第二对对准标记，所述第一对对准标记中的每个对准标记包括具有第一节距的第一光栅，所述第二对对准标记中的每个对准标记包括具有与所述第一节距不同的第二节距的第二光栅，并且其中所述方法还包括基于与所述第一节距不同的所述第二节距来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光的步骤。
28.根据方面27所述的感测多个对准标记的方法，其中所述解复用器通过相对于由所述第二光栅衍射的光的光瞳位置偏移由所述第一光栅衍射的光的光瞳位置来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。
29.根据方面27所述的感测多个对准标记的方法，其中，由所述第一光栅解复用器衍射的光的第一光学输出具有第一频率并且由所述第二光栅解复用器衍射的光的第二光学输出具有与所述第一频率不同的第二频率，并且其中所述解复用器基于所述第一频率和所述第二频率来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。
30.根据方面23所述的感测多个对准标记的方法，其中，使用衍射光收集光学系统来执行收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光的步骤，并且其中所述方法还包括以下步骤：
引起所述多个对准标记与所述衍射光收集光学系统的相对运动；以及
根据基于所述光学输出产生电信号的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
31.根据方面23所述的感测多个对准标记的方法，其中，收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光包括在相应衍射光束之间产生相对于传播方向的侧向的物理分离，以及
并且其中所述方法还包括基于由所述多个对准标记衍射的光的侧向位置来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
32.根据方面23所述的感测多个对准标记的方法，其中，提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；所述照射系统包括使用多个照射源，所述多个照射源被布置成提供所述多个光束中的相应光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记。
33.根据方面23所述的感测多个对准标记的方法，其中，提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记的步骤包括在相应的多个照射源照射所述多个对准标记中的相应对准标记时的时刻之间引起时间位移，以及
其中所述方法还包括基于所述光学输出的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
34.根据方面23所述的感测多个对准标记的方法，其中，提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记的步骤包括提供多个光束以利用所述多个光束中的具有彼此不同的相应波长的相应光束来照射所述多个对准标记中的相应对准标记，并且其中所述方法还包括基于波长来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
35.一种用于感测多个对准标记的设备，所述设备包括：
照射系统，所述照射系统被布置成提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；
衍射光收集光学系统，所述衍射光收集光学系统被布置成收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光；
单个干涉仪，所述单个干涉仪被布置成接收由所述光收集系统收集的所述衍射光并且被配置成基于所述衍射光来产生光学输出；以及
检测系统，所述检测系统被布置成接收所述光学输出并且被配置成基于所述光学输出来产生电信号。
36.一种感测多个对准标记的方法，所述方法包括以下步骤：
提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；
收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光；
使用单个干涉仪接收由光收集系统收集的所述衍射光并且基于所述衍射光来产生光学输出；以及
基于所述光学输出来产生电信号。
虽然在本文中可以对光刻设备在IC制造中的用途进行具体参考，但是应理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如集成光学系统的制造、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。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的背景下，本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提及的衬底可以在曝光之前或之后例如在轨道或涂覆显影系统(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上并且对被曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中进行处理。在可适用的情况下，可以将本文的公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如用于产生多层IC，使得本文中使用的术语衬底也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
虽然上文已经在光学光刻术的情境下使用实施例进行具体参考，但是应理解，本发明的实施例可以用于其它应用，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产生在衬底上的图案。图案形成装置的形貌可以被压印到供给至衬底的抗蚀剂层中，由此抗蚀剂通过应用电磁辐射、热、按压或者它们的组合而被固化。在抗蚀剂被固化之后所述图案形成装置被移出所述抗蚀剂，从而在其中留下图案。
本文中使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有或约365nm、355nm、248nm、593nm、557nm或526nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有在5nm至20nm范围内的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。
虽然在本文中可以对根据本发明的设备在IC的制造中的使用进行具体参考，但是应明确地理解，这样的设备可以具有许多其它可能的应用。例如，这样的设备可以被用于集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器面板、薄膜磁头等。本领域普通技术人员中的一员将理解，在这种替代应用的情境下，在这种情境下术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用都应被认为分别由更上位的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”替换。
上文已经借助于图示出指定功能的实施方式及其关系的功能性构造块来描述了本发明。为了描述方便，在本文中已经任意地限定了这些功能性构造块的边界。只要适当地执行指定功能及其关系，就可以定义替换的边界。
具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，在不背离本发明的总体构思且不进行过度实验的情况下，其它人可以通过应用本领域技术范围内的知识而容易地修改和/或适应例如这些具体实施例的各种应用。因此，基于本文中提出的教导和指导，这样的适应和修改旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应理解，本文中的措辞或术语是出于描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞应由本领域的技术人员按照所述教导和指导来解释。
本发明的广度和范围不应受到上文描述的任何的示例性实施例的限制，而应仅由随附的权利要求及其等同物来限定。

Claims (20)

1.一种用于感测多个对准标记的设备，所述设备包括：
照射系统，所述照射系统被布置成提供多个光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记；
衍射光收集光学系统，所述衍射光收集光学系统被布置成收集来自从所述多个对准标记中的相应对准标记衍射的多个衍射光束的衍射光；
干涉仪，所述干涉仪被布置成接收由所述光收集系统收集的所述衍射光并且被配置成基于所述衍射光来产生光学输出；以及
检测系统，所述检测系统被布置成接收所述光学输出并且被配置成基于所述光学输出来产生电信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述照射系统包括：
照射源，所述照射源用于产生源光束；和
多个分束器，所述多个分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的透射部分、并且朝向所述多个对准标记中的相应对准标记重定向所述源光束的重定向部分。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述照射系统被布置成提供所述多个光束以提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的同轴照射。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述照射系统被布置成提供所述多个光束以提供对所述多个对准标记中的相应对准标记的离轴照射。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个对准标记包括第一对对准标记和第二对对准标记，所述第一对对准标记中的每个对准标记包括具有第一节距的第一光栅，所述第二对对准标记中的每个对准标记包括具有与所述第一节距不同的第二节距的第二光栅，并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于与所述第一节距不同的所述第二节距来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述解复用器被配置成通过相对于由所述第二光栅衍射的光的光瞳位置偏移由所述第一光栅衍射的光的光瞳位置来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，由所述第一光栅解复用器衍射的光的第一光学输出具有第一频率并且由所述第二光栅解复用器衍射的光的第二光学输出具有与所述第一频率不同的第二频率，并且其中所述解复用器被配置成基于所述第一频率和所述第二频率来解复用由所述第一光栅衍射的光和由所述第二光栅衍射的光。
8.根据权利要求1所述的设备，还包括：
用于引起所述多个对准标记与所述衍射光收集光学系统的相对运动的装置；和
解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述衍射光收集光学系统还包括光学部件，所述光学部件被布置成在相应衍射光束之间产生相对于传播方向的侧向的物理分离，
并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述多个对准标记衍射的光的侧向位置来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述照射系统包括多个照射源，所述多个照射源被布置成提供所述多个光束中的相应光束以照射所述多个对准标记中的相应对准标记。
11.根据权利要求10所述的设备，还包括控制回路，所述控制回路被布置成在相应的所述多个照射源照射所述多个对准标记中的相应对准标记时的时刻之间引起时间位移；和
解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述多个照射源中的相应照射源适于提供多个光束，以利用所述多个光束中的具有彼此不同的相应波长的相应光束来照射所述多个对准标记中的相应对准标记，并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于所述波长来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
13.一种用于感测对准图案中的对准标记的设备，所述设备包括：
照射系统，所述照射系统被布置成提供用以照射第一对准标记的第一光束、用以照射第二对准标记的第二光束、和用以照射第三对准标记的第三光束；
衍射光收集光学系统，所述衍射光收集光学系统被布置成收集来自所述第一对准标记、所述第二对准标记、和所述第三对准标记的衍射光；
干涉仪，所述干涉仪被布置成接收由所述光收集系统收集的所述衍射光并且被配置成基于所述衍射光来产生光学输出；以及
检测系统，检测系统被布置成接收所述自参考干涉仪的所述光学输出并且被配置成基于所述光学输出来产生电信号。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述照射系统包括：
照射源，所述照射源用于产生源光束；
第一分束器，所述第一分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的第一透射部分、并且朝向所述第一对准标记重定向所述源光束的第一重定向部分；
第二分束器，所述第二分束器被布置成接收所述源光束、透射所述源光束的第二透射部分、并且朝向所述第二对准标记重定向所述源光束的第二重定向部分；以及
第三分束器，所述第三分束器被布置成接收所述源光束、并且朝向所述第三对准标记重定向所述源光束的第三重定向部分。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述照射系统被布置成提供所述第一光束、第二光束、和第三光束以提供对所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记的同轴照射。
16.根据权利要求13所述的设备，其中，所述照射系统被布置成提供所述第一光束、第二光束、和第三光束以提供对所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记的离轴照射。
17.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一对准标记包括具有第一节距的第一光栅，所述第二对准标记包括具有与所述第一节距不同的第二节距的第二光栅，以及所述第三对准标记包括具有与所述第二节距和所述第一节距不同的第三节距的第三光栅，以及
其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于彼此不同的所述第一节距、所述第二节距和所述第三节距来解复用由所述第一光栅衍射的光、由所述第二光栅衍射的光、和由所述第三光栅衍射的光。
18.根据权利要求13所述的设备，还包括
用于引起第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的多个对准标记与所述衍射光收集光学系统的相对运动的装置；和
解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述检测系统接收到所述光学信号的计时来解复用由所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记衍射的光。
19.根据权利要求13所述的设备，其中，所述衍射光收集光学系统还包括光学部件，所述光学部件被布置成在相应衍射光束之间产生相对于传播方向的侧向的物理分离，
并且其中所述设备还包括解复用器，所述解复用器被配置成基于由所述多个对准标记衍射的光的侧向位置来解复用由所述多个对准标记衍射的光。
20.根据权利要求13所述的设备，其中，所述照射系统包括第一照射源、第二照射源、和第三照射源，所述第一照射源、第二照射源、和第三照射源被布置成提供所述第一光束、第二光束、和第三光束中的相应光束以照射所述第一对准标记、第二对准标记、和第三对准标记中的相应对准标记。
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