TW202136926A - 對準方法及相關的對準及微影設備 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種基板、相關圖案化裝置及一種用於量測該基板之一位置的方法。該方法包含執行一對準標記之一對準掃描以同時獲得：在一第一量測通道中偵測到之一第一量測信號以及在一第二量測通道中偵測到之一第二量測信號。藉由自該第二量測信號之一第一方向分量減去該第一量測信號之一第一方向分量以獲得一第一處理信號來處理該第一量測信號及該第二量測信號，該等第一方向分量與該第一方向相關。自該第一處理信號判定一對準標記相對於該第一方向之該位置。

Description

對準方法及相關的對準及微影設備
本發明係關於例如可用於藉由微影技術製造裝置之方法及設備，且係關於使用微影技術製造裝置之方法。本發明係關於度量衡裝置，且更具體而言，係關於用於量測位置之度量衡裝置，諸如對準感測器及具有此對準感測器之微影設備。
微影設備為將所要圖案塗覆至基板上(通常塗覆至基板的目標部分上)之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化裝置(其替代地被稱作遮罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至設置於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有順次地經圖案化之鄰近目標部分的網路。此等目標部分通常稱作「場」。
在複雜裝置之製造中，通常執行許多微影圖案化步驟，由此在基板上之連續層中形成功能性特徵。因此，微影設備之效能之關鍵態樣能夠相對於置於先前層中(藉由相同設備或不同微影設備)之特徵恰當且準確地置放經施加圖案。出於此目的，該基板設置有一或多組對準標記。每一標記為稍後可使用通常為光學位置感測器之位置感測器或對準感測器(兩個術語皆同義地使用)來量測位置之結構。
微影設備包括一或多個對準感測器，可藉由該等感測器準確地量測基板上之標記之位置。已知不同類型之標記及不同類型之對準感測器來自不同製造商及來自相同製造商之不同產品。廣泛地用於當前微影設備中的一種類型之感測器係基於如US 6961116 (den Boef等人)中所描述之自參考干涉計。已開發出位置感測器之各種增強及修改，例如US2015261097A1中所揭示。所有此等公開案之內容以引用之方式併入本文中。
期望改良由對準感測器量測之對準標記，尤其係改良以下各者中之一或多者：標記的大小(例如，縮小其大小)、標記上之掃描長度、標記之量測速度及來自標記之信號的信號處理。
本發明在第一態樣中提供一種在一對準標記上執行一位置量測之方法，該對準標記包含具有沿一第一方向之一週期性方向的至少一第一週期性結構，該方法包含：在除該第一方向以外之一方向或垂直於該第一方向之一第二方向上執行該對準標記之至少一次對準掃描，以同時獲得：在一第一量測通道中偵測到之一第一量測信號以及在一第二量測通道中偵測到之一第二量測信號，該第一量測信號及該第二量測信號各自與已由該對準標記散射之散射輻射相關；處理該第一量測信號及該第二量測信號，該處理包含自該第二量測信號之一第一方向分量減去該第一量測信號之一第一方向分量以獲得一第一處理信號，該等第一方向分量與該第一方向相關；以及自該第一處理信號判定一對準標記相對於該第一方向之一位置。
本發明在第二態樣中提供一種包含複數個對準標記之基板，該複數個對準標記各自包含具有沿一第一方向之一週期性方向的一第一週期性結構，該第一週期性結構與具有沿一第二方向之一週期性方向的一第二週期性結構重疊以便形成一二維柵格結構；且其中該第一週期性結構及/或該第二週期性結構的重複元素經子分段以形成子週期性結構。
亦揭示可操作以執行第二態樣之方法的電腦程式、度量衡設備及微影設備。
將自對下文描述之實例之考量而理解本發明之以上及其他態樣。
在詳細地描述本發明之實施例之前，呈現可供實施本發明之實施例之實例環境係具指導性的。
圖1示意性地描繪微影設備LA。設備包括：照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如UV輻射或DUV輻射)；圖案化裝置支撐件或支撐結構(例如遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如遮罩) MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化裝置之第一定位器PM；兩個基板台(例如晶圓台) WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W且各自連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；以及投影系統(例如，折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化裝置MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如，包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化裝置及基板之位置以及圖案化裝置及基板上之特徵的位置之參考。
照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化裝置支撐件MT以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如，是否將圖案化裝置固持於真空環境中)之方式來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件MT可為例如框架或台，其可視需要而固定或可移動。圖案化裝置支撐件可確保圖案化裝置例如相對於投影系統處於所要位置。
本文中所使用之術語「圖案化裝置」應廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何裝置。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中產生之裝置(諸如，積體電路)中之特定功能層。
如此處所描繪，設備屬於透射類型(例如，使用透射圖案化裝置)。替代地，設備可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射遮罩)。圖案化裝置之實例包括遮罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「遮罩」之任何使用與更一般術語「圖案化裝置」同義。術語「圖案化裝置」亦可解譯為係指以數位形式儲存用於控制此可程式化圖案化裝置之圖案資訊的裝置。
本文中所使用之術語「投影系統」應廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用的其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。本文中對術語「投影透鏡」之任何使用可視為與更一般術語「投影系統」同義。
微影設備亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影設備中之其他空間，例如，遮罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中為人所熟知，用於增大投影系統之數值孔徑。
在操作中，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源與微影設備可為分離實體。在此類狀況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射光束係藉助於包括例如合適導向鏡面及/或擴束器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當源為水銀燈時，源可為微影設備之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD (必要時)可稱作輻射系統。
照明器IL可例如包括用於調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD、積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所需均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於經固持於圖案化裝置支撐件MT上之圖案化裝置MA上，且由該圖案化裝置而圖案化。在已橫穿圖案化裝置(例如，遮罩) MA之後，輻射光束B穿過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF (例如，干涉裝置、線性編碼器、2-D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，例如以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用以例如在自遮罩庫機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化裝置(例如，遮罩) MA。
可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如，遮罩) MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中(此等基板對準標記稱為切割道對準標記)。類似地，在將多於一個晶粒設置於圖案化裝置(例如，遮罩) MA上的情形中，遮罩對準標記可位於該等晶粒之間。較小對準標記亦可在裝置特徵當中包括於晶粒內，在此狀況下，需要使標記物儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記物之對準系統。
可在各種模式中使用所描繪之設備。在掃描模式下，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化裝置支撐件(例如，遮罩台) MT及基板台WT (亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化裝置支撐件(例如，遮罩台) MT之速度及方向。在掃描模式下，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。如在此項技術中所熟知，其他類型之微影設備及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式為已知的。在所謂的「無遮罩」微影中，使可程式化圖案化裝置保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變體或完全不同的使用模式。
微影設備LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站(曝光站EXP及量測站MEA)，在該兩個站之間可交換該等基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且實施各種預備步驟。此實現設備之產出率之巨大增加。該等預備步驟可包括使用位準感測器LS來映射基板之表面高度輪廓，以及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記物之位置。若位置感測器IF不能夠在基板台處於量測站以及處於曝光站時量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置為已知及可用的。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影設備為已知的。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台經歷曝光時不銜接。
圖2說明用以將目標部分(例如，晶粒)曝光於圖1之雙載物台設備中之基板W上之步驟。在虛線框內之左側為在量測站MEA處所執行之步驟，而右側展示在曝光站EXP處所執行之步驟。有時，基板台WTa、WTb中之一者將在曝光站處，而另一者係在量測站處，如上文所描述。出於此描述之目的，假定基板W已經裝載至曝光站中。在步驟200處，藉由圖中未展示之機制將新基板W'裝載至設備。並行地處理此等兩個基板以便增加微影設備之產出量。
首先參考新近裝載之基板W'，此基板可為先前未經處理之基板，其運用新光阻而製備以供在設備中之第一次曝光。然而，一般而言，所描述之微影程序將僅僅為一系列曝光及處理步驟中之一個步驟，使得基板W'已經通過此設備及/或其他微影設備若干次，且亦可經歷後續程序。特別針對改良疊對效能之問題，任務為確保新的圖案經確切地施加於已經經受圖案化及處理之一或多個循環之基板上的正確位置中。此等處理步驟逐漸地在基板中引入失真，該等失真必須經量測及校正以達成令人滿意的疊對效能。
可在其他微影設備中執行先前及/或後續圖案化步驟(如剛才所提及)，且可甚至在不同類型的微影設備中執行先前及/或後續圖案化步驟。舉例而言，裝置製造程序中之在諸如解析度及疊對之參數方面要求極高的一些層相比於要求不高之其他層可在更進階微影工具中予以執行。因此，一些層可曝光於浸潤型微影工具中，而其他層曝光於『乾式』工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層係使用EUV波長輻射來曝光。
在202處，使用基板標記P1等及影像感測器(未展示)之對準量測係用於量測及記錄基板相對於基板台WTa/WTb之對準。另外，將使用對準感測器AS來量測橫越基板W'之若干對準標記。在一個實施例中，此等量測係用於建立「晶圓柵格」，該晶圓柵格極準確地映射橫越基板之標記之分佈，包括相對於標稱矩形柵格之任何失真。
在步驟204處，亦使用位準感測器LS來量測相對於X-Y位置之晶圓高度(Z)圖。習知地，高度圖僅用於達成經曝光圖案的準確聚焦。其可另外用於其他目的。
當裝載基板W'時，接收配方資料206，其界定待執行之曝光，且亦界定晶圓及先前產生之圖案及待產生於該基板W'上之圖案之屬性。將在202、204處製得之晶圓位置、晶圓柵格及高度圖之量測添加至此等配方資料，以使得可將配方及量測資料208之完整集合傳遞至曝光站EXP。對準資料之量測例如包含以與作為微影程序之產品的產品圖案成固定或標稱固定關係而形成之對準目標之X及Y位置。恰好在曝光之前獲得之此等對準資料用於產生具有將模型擬合至資料的參數之對準模型。此等參數及對準模型將在曝光操作期間用於校正當前微影步驟中施加之圖案的位置。在使用中之模型內插經量測位置之間的位置偏差。習知對準模型可能包含四個、五個或六個參數，該等參數一起以不同尺寸界定「理想」柵格之平移、旋轉及按比例調整。使用更多參數之進階模型為已知的。
在210處，調換晶圓W'與W，以使得經量測基板W'變為進入曝光站EXP之基板W。在圖1之實例設備中，藉由交換設備內之支撐件WTa及WTb來執行此調換，使得基板W、W'仍準確地夾持於且定位於彼等支撐件上，以保留基板台與基板自身之間的相對對準。因此，一旦已調換該等台，則為了利用用於基板W (以前為W')之量測資訊202、204以控制曝光步驟，必需判定投影系統PS與基板台WTb (以前為WTa)之間的相對位置。在步驟212處，使用遮罩對準標記M1、M2來執行倍縮光罩對準。在步驟214、216、218中，將掃描運動及輻射脈衝施加於橫越基板W之順次目標部位處，以便完成數個圖案之曝光。
藉由在執行曝光步驟中使用量測站處所獲得之對準資料及高度圖，使此等圖案相對於所要部位準確地對準，且詳言之，相對於先前置於同一基板上之特徵準確地對準。在步驟220處，自設備卸載現標記為W''之經曝光基板，以根據經曝光圖案使其經歷蝕刻或其他程序。
熟習此項技術者將知曉上述描述為真實製造情形之一個實例中所涉及之多個極詳細步驟的簡化概述。舉例而言，常常將存在使用相同或不同標記之粗略及精細量測之獨立階段，而非在單一遍次中量測對準。粗略及/或精細對準量測步驟可在高度量測之前或之後執行，或交錯執行。
量測標記之位置亦可提供關於其上例如以晶圓柵格形式設置有標記的基板之變形的資訊。基板之變形可藉由例如將基板靜電夾持至基板台及/或當基板曝光於輻射時加熱基板而出現。
圖3為已知對準感測器AS之一實施例的示意性方塊圖。輻射源RSO提供具有一或多個波長之輻射光束RB，該輻射光束RB藉由轉向光學器件轉向至標記(諸如位於基板W上之標記AM)上作為照明光點SP。在此實例中，轉向光學器件包含光點鏡面SM及物鏡OL。藉以照明標記AM之照明光點SP的直徑可略小於標記自身之寬度。
由標記AM繞射之輻射準直(在此實例中經由物鏡OL)成資訊攜載光束IB。術語「繞射」意欲包括來自標記之零階繞射(其可稱為反射)。例如上文所提及之US6961116中所揭示之類型的自參考干涉計SRI以自身干涉光束IB，之後光束由光偵測器PD接收。可包括額外光學器件(未展示)以在由輻射源RSO產生多於一個波長之狀況下提供單獨光束。光偵測器可為單個元件，或其視需要可包含多個像素。光偵測器可包含感測器陣列。
在此實例中，包含光點鏡面SM之轉向光學器件亦可用於阻擋自標記反射之零階輻射，以使得資訊攜載光束IB僅包含來自標記AM之高階繞射輻射(此對於量測並非必需，但提高信雜比)。
強度信號SI經供應至處理單元PU。藉由區塊SRI中之光學處理與單元PU中之演算處理的組合，輸出基板相對於參考框架之X及Y位置的值。
所說明類型之單一量測僅將標記之位置固定在對應於標記之一個間距的某一範圍內。結合此量測來使用較粗略量測技術，以識別正弦波之哪一週期為含有經標記位置之週期。在不同波長下重複較粗略及/或較精細層級之同一程序，以用於提高準確度及/或用於穩固地偵測標記，而無關於製成標記之材料及標記設置於上方及/或下方之材料。
標記或對準標記可包含形成於設置於基板上之層上或層中或(直接)形成於基板中的一系列長條。該等長條可規則地隔開且充當光柵線，以使得標記可被視為具有熟知空間週期(間距)之繞射光柵。取決於此等光柵線之定向，標記可設計成允許量測沿X軸或沿Y軸(其經定向成實質上垂直於X軸)之位置。包含以相對於X軸及Y軸兩者成+45度及/或-45度配置的長條之標記允許使用如以引用方式併入之US2009/195768A中所描述的技術進行組合之X及Y量測。
對準感測器利用輻射光點光學地掃描每一標記，以獲得週期性變化信號，諸如正弦波。分析此信號之相位以判定標記之位置，且因此判定基板相對於對準感測器之位置，該對準感測器又相對於微影設備之參考框架固定。可提供與不同(粗略及精細)標記尺寸相關之所謂的粗略及精細標記，使得對準感測器可區分週期性信號之不同循環，以及在一循環內之確切位置(相位)。亦可出於此目的而使用不同間距之標記。
在藉由使用對準感測器量測基板上之對準標記之位置來執行對準時，需要減小對準標記的面積(覆蓋面積)，以使得該等對準標記中之多者可全部容納在晶圓上；包括晶粒內，位於產品結構之間，其中晶圓空間係「昂貴的」。因此，在掃描型對準感測器(例如，其掃描標記上的填充不足光點以產生SRI之信號)中，需要減小標記上之所需掃描長度之長度以維持足夠的準確度及再現性。另外，需要在X及Y方向(例如，平行於基板平面的兩個方向)上同時執行對準偵測，以減小對準時間且增加產出量。
圖4說明一個具有X及Y可偵測性之較小對準標記的提議。此包含雙向標記400，其包含與Y定向光柵420有效地重疊(例如，在單層中交疊)之X定向光柵410。在此內容背景下，有效地重疊描述X及Y定向光柵並未在基板上單獨地形成，但將在單次曝光步驟中自倍縮光罩上之單個(柵格)圖案經圖案化。圖4(b)展示可如何掃描此種標記。在沿箭頭方向掃描期間，在第一位置430及第二位置430'中展示對準輻射的輻射光點。X定向光柵410及Y定向光柵420之物理間距在此實施例中相同，然而，其亦可不同。無論物理間距如何，掃描(相對於x)之角α為傾斜的以能夠使得X及Y信號分離，使得每一信號在掃描方向上具有不同的有效偵測間距。此處，角α使得在掃描Y定向光柵420之8條線的同一時間掃描X定向光柵410之12條線(例如α=33.7度)，且因此，掃描方向上之偵測間距比X:Y為2:3。
然而，主要歸因於X信號及Y信號之兩個有效間距之間的混合(串擾)，故雙向對準標記400之再現性顯著地劣於單間距光柵。在對準標記上之掃描長度較短(例如，小於20 µm、小於15 µm或小於12 µm)之情況下尤其如此。
為了解決此情況，提出處理兩個通道中之對準標記上之量測掃描的量測信號，處理信號包含兩個通道之對應方向分量的差值。可自處理信號判定對準位置。為了提供兩個通道之對應方向分量之信號強度的差異，視情況提出子分段對準標記。
此外，提出了包含子分段之雙間距或雙向(2維)對準標記。在此內容背景下，子分段包含將雙向標記之每一分量光柵(X光柵及Y光柵)之光柵的線分段。子分段可位於雙向標記之兩個方向上。在一個實施例中，線之子分段可實質上位於與其分段之光柵的相同方向上(例如，位於每一光柵之線交叉之交叉點之間的區域)。舉例而言，X方向光柵之每一線可在X方向上經分段，且Y方向光柵之每一線可在Y方向上經分段。在另一實施例中，子分段可位於與其分段之光柵相反的方向上。交叉點可在X及Y子分段之間交替，或每一交叉點可包括X及Y子分段兩者(例如，形成正方形或X/Y定向之十字或加+形狀)。子分段可具有例如小於1 µm、小於500 nm、小於300 nm或小於250 nm之子分段間距。在另一實施例中，有可能僅子分段一個方向，而不子分段另一方向。
圖5展示根據一實施例之多個子分段配置。展示三個子分段類型；圖5(a)、5(b)、5(c)，其中每一者展示為雙向標記500之細節圖。在圖5(a)及圖5(b)中，複合物X/Y光柵中的每一者之子分段位於與光柵相同的方向上。圖5(a)展示呈+或十字形狀的X/Y光柵之交叉點CP的配置，且在圖5(b)中，子分段之方向(在一個方向上，此處為Y方向)在X定向與Y定向之間交替，類似於「晶格」型配置。圖5(c)展示(交叉點CP之間的)子分段位於與其分段之光柵相反的方向上的配置。此處，交叉點CP具有形成正方形圖案的子分段。
子分段(子週期性結構)之間距及所形成之子分段線的數目可不同於所展示實例。在每一實例中，子分段(子週期性結構中的每一者)包含每主要光柵線4至5條子分段線；此可例如為2與10之間的任何數目。所展示之配置之組合亦為可能的，例如，圖5(b)配置可以圖5(c)之方式使其子分段位於與主要光柵相反之方向上。
提出使用傾斜掃描(亦即，以未與X或Y定向之角)來量測圖5之對準標記。舉例而言，可以圖4中所說明之角α或接近於角α進行此種傾斜掃描。
圖6展示具有子分段光柵線之雙向對準標記之另一實施例。此處，主要光柵(主要間距)相互垂直但相對於X及Y傾斜定向。一個光柵之子分段以X定向且另一光柵以Y定向。提出使用X及/或Y方向上之掃描來量測此對準標記。此可用於自單次X或Y掃描判定一個通道(例如，H偏振通道)中之一個傾斜間距的位置、另一通道(例如，V偏振通道)中之另一傾斜間距且將兩個信號組合成X及Y信號。
圖7說明使用如本文中所揭示或以其他方式在由角α指示之方向上掃描之對準標記(更特定而言，圖5中展示之標記中的任一者)的量測策略。量測係使用兩個量測通道來進行。量測通道可例如與不同偏振狀態或波長相關；例如，第一通道可包含H偏振通道且第二通道可包含V偏振通道(例如，其中第一及第二通道與單個波長相關)。
圖7(a)展示第一通道(例如，H偏振信號)中的量測信號SigH ，且圖7(c)展示第二通道(例如，V偏振信號)中的量測信號SigV 。圖7(b)展示圖7(a)之第一通道信號SigH 經分解成具有第一間距Kx 之X方向信號及具有第二間距Ky 之Y方向信號。類似地，圖7(d)展示圖7(c)之第二通道信號SigV 經分解成具有第一間距Kx 之X方向信號及具有第二間距Ky 之Y方向信號。
對於比如SigH 、SigV 之量測信號中之每一者，判定與兩個偵測間距Kx 、Ky 中之每一者相關的信號之振幅：
Figure 02_image001
其中：s 為沿掃描方向之位置參數K x 為X間距之週期性(在時間掃描中)Ky 為Y間距之週期性(在時間掃描中)Xv 為V偏振感測器信號之X間距的振幅YV 為V偏振感測器信號之X間距的振幅Xh 為H偏振感測器信號之X間距的振幅Yh 為H偏振感測器信號之Y間距的振幅
如圖7中可見，歸因於目標子分段，通道中之每一者的一個間距係佔優勢的。因而，取決於感測器之偵測通道，子分段藉由使一個間距之信號增大超過另一間距的信號來有助於分離Kx 間距信號及Ky 間距信號。
在一實施例中，可執行信號處理步驟以增強兩個信號的分離。如圖7中可見，每一通道仍包含來自非佔優勢的間距(例如，非需要信號)之某一信號。在此步驟中，提出藉由減去另一通道之強信號間距來減小(例如，接近零)一個通道中之弱間距。此可針對兩個通道來完成。
信號處理步驟由等式(3)及(4)描述；可瞭解，Y間距Ky 及X間距Kx 的信號可經重寫為：
Figure 02_image003
此確實使得強信號間距之信號強度亦減小，然而，此僅在信號強度極低之限制情況下發生，且因此不應成為問題。對於強信號與弱信號之比處於實用範圍內之實際情況，信號損耗將反而較小。藉助於特定實例，若信號強度之比(強:弱)僅為2:1 (例如，Xv =1，Yv =2，Xh =2，Yh =1)，則：
Figure 02_image005
但若信號強度之比(強:弱)為3:1 (例如，Xv =1，Yv =3，Xh =3，Yh =1)，則：
Figure 02_image007
應注意，方法並不受限於單一顏色。另外，本文所揭示之方法不限於在X及Y上具有相同印刷間距之結構。舉例而言，當印刷物理間距的比率為2:3時，可在45度下進行掃描。實情為，應瞭解，本文所揭示之方法完全不限於2D結構及偵測。自另一通道中之量測信號減去一個通道中之量測信號可甚至適用於在一個方向上量測的1D光柵標記。
提出了所描述之概念可使用來自較小(例如，50×50 µm)標記上之單次掃描的填充不足標記來實現XY偵測。此種方法可僅需要12 µm (掃描長度)以用於足夠的再現性。
本發明亦可藉由以下條項表徵： 1. 一種在一對準標記上執行一位置量測之方法，該對準標記包含具有沿一第一方向之一週期性方向的至少一第一週期性結構，該方法包含： 在除該第一方向以外的一方向或垂直於該第一方向之一第二方向上執行該對準標記之至少一次對準掃描，以同時獲得：在一第一量測通道中偵測到之一第一量測信號以及在一第二量測通道中偵測到之一第二量測信號，該第一量測信號及該第二量測信號各自與已由該對準標記散射的散射輻射相關； 處理該第一量測信號及該第二量測信號，該處理包含自該第二量測信號之一第一方向分量減去該第一量測信號之一第一方向分量以獲得一第一處理信號，該等第一方向分量與該第一方向相關；以及 自該第一處理信號判定一對準標記相對於該第一方向之一位置。 2. 如條項1中所陳述之方法，其中該對準標記進一步包含具有沿該第二方向之一週期性方向的一第二週期性結構，該第二週期性結構與該第一週期性結構重疊以便形成一二維柵格結構，其中： 該處理進一步包含自該第一量測信號之一第二方向分量減去該第二量測信號之一第二方向分量以獲得一第二處理信號，該等第二方向分量與該第二方向相關；且 該判定該對準標記之一位置進一步包含自該第二處理信號判定該對準標記相對於該第二方向的一位置。 3. 如條項2中所陳述之方法，其中對於每一量測信號，該第一方向分量基於信號間距與該第二方向分量區分開。 4. 如條項2或3中所陳述之方法，其中該處理該第一量測信號及該第二量測信號包含： 自該第二量測信號之該等分量中的較弱分量減去該第一量測信號之該等分量中的較強分量以獲得該第一處理信號；以及 自該第一量測信號之該等分量中的較弱分量減去該第二量測信號之該等分量中的較強分量以獲得該第二處理信號。 5. 如任一前述條項中所陳述之方法，其中該第一週期性結構的重複元素經子分段以形成子週期性結構。 6. 如條項2至4中任一項所陳述之方法，其中該第一週期性結構及/或該第二週期性結構的重複元素經子分段以形成子週期性結構。 7. 如條項6中所陳述之方法，其中該第一週期性結構及該第二週期性結構在該第一方向及該第二方向上各自包含相同間距。 8. 如條項7中所陳述之方法，其中在該第一方向及該第二方向中之一者上執行該對準掃描。 9. 如條項6中所陳述之方法，其中該第一週期性結構及該第二週期性結構在該第一方向及該第二方向上具有不同間距，且在一方向上執行該對準掃描以使得該第一量測信號及該第二量測信號內之方向分量可區分。 10.   如條項6至9中任一項所陳述之方法，其中該第一方向及該第二方向分別地平行於包含該對準標記之一基板的一座標系統之一第一座標軸及一第二座標軸。 11.    如條項10中所陳述之方法，其中該等子週期性結構之一週期性方向與其子分段之該週期性結構的週期性方向相同，至少位於該第一週期性結構之該等重複元素與該第二週期性結構之該等重複元素交叉的交叉點之間。 12.   如條項10中所陳述之方法，其中該等子週期性結構之一週期性方向垂直於其子分段之該週期性結構的週期性方向，至少位於該第一週期性結構之該等重複元素與該第二週期性結構之該等重複元素交叉的交叉點之間。 13.   如條項11或12中所陳述之方法，其中該等交叉點中之每一者包含在該第一方向及該第二方向兩者上具有週期性方向的子週期性結構。 14.   如條項11或12中所陳述之方法，其中交叉點包含在該第一方向及該第二方向中之至少一者上具有在該第一方向與該第二方向之間交替的週期性方向之子週期性結構。 15.   如條項6至9中任一項所陳述之方法，其中該等子週期性結構之該週期性方向不同於該第一方向及該第二方向。 16.   如條項15中所陳述之方法，其中該第一方向及該第二方向傾斜至該方法之一座標系統的一第一座標軸及一第二座標軸。 17.   如條項16中所陳述之方法，其中該等子週期性結構之一第一集合的一週期性方向平行於包含該對準標記的一基板之該座標系統的該第一座標軸，且該等子週期性結構之一第二集合的一週期性方向平行於該基板之該座標系統的該第二座標軸。 18.   如條項17中所陳述之方法，其中該等子週期性結構之該第一集合包含於該第一週期性結構內，且該等子週期性結構之該第二集合包含於該第二週期性結構內。 19.   如任一前述條項中所陳述之方法，其中該等子週期性結構之一間距小於1 µm。 20.   如任一前述條項中所陳述之方法，其中該等子週期性結構之一間距小於300 nm。 21.   如任一前述條項中所陳述之方法，其中該第一量測通道與該散射輻射之一第一偏振狀態、第一波長或其第一組合相關，且該第二量測通道與該散射輻射之一第二偏振狀態、第二波長或其第二組合相關。 22.   如條項21中所陳述之方法，其中該第一量測通道與一第一偏振狀態相關，且該第二偏振通道與一第二偏振狀態相關，該第一偏振狀態及該第二偏振狀態包含相互正交的線性偏振狀態。 23.   如任一前述條項中所陳述之方法，其包含以下步驟： 使一量測光束掃描遍及該對準標記之至少一部分；以及 在該第一量測通道及該第二量測通道中偵測由該對準標記散射之該散射輻射以獲得該第一量測信號及該第二量測信號。 24.   如任一前述條項中所陳述之方法，其中該對準掃描之該長度小於15 µm。 25.   如任一前述條項中所陳述之方法，其中該對準標記之該至少一次對準掃描包含該對準標記的一單次對準掃描。 26.   一種包含複數個對準標記之基板，該複數個對準標記各自包含具有沿一第一方向之一週期性方向的一第一週期性結構，該第一週期性結構與具有沿一第二方向之一週期性方向的一第二週期性結構重疊以便形成一二維柵格結構；且 其中該第一週期性結構及/或該第二週期性結構的重複元素經子分段以形成子週期性結構。 27.   如條項26中所陳述之基板，其中該第一方向垂直於該第二方向。 28.   如條項26或27中所陳述之基板，其中該第一週期性結構及該第二週期性結構在該第一方向及該第二方向上各自包含相同間距。 29.   如條項26至28中任一項所陳述之基板，其中該第一方向及該第二方向分別地平行於該基板的一座標系統之一第一座標軸及一第二座標軸。 30.   如條項29中所陳述之基板，其中該等子週期性結構之一週期性方向與其子分段之該週期性結構的週期性方向相同，至少位於該第一週期性結構之該等重複元素與該第二週期性結構之該等重複元素交叉的交叉點之間。 31.   如條項29中所陳述之基板，其中該等子週期性結構之一週期性方向垂直於其子分段之該週期性結構的週期性方向，至少位於該第一週期性結構之該等重複元素與該第二週期性結構之該等重複元素交叉的交叉點之間。 32.   如條項30或31中所陳述之基板，其中該等交叉點中之每一者包含在該第一方向及該第二方向兩者上具有週期性方向的子週期性結構。 33.   如條項30或31中所陳述之基板，其中交叉點包含在該第一方向及該第二方向中之至少一者上具有在該第一方向與該第二方向之間交替的週期性方向之子週期性結構。 34.   如條項26至28中任一項所陳述之基板，其中該等子週期性結構之該週期性方向不同於該第一方向及該第二方向。 35.   如條項34中所陳述之基板，其中該第一方向及該第二方向相互正交且傾斜至該基板的一座標系統之一第一座標軸及一第二座標軸。 36.   如條項35中所陳述之基板，其中該等子週期性結構之一第一集合的一週期性方向平行於該基板之該座標系統的該第一座標軸，且該等子週期性結構之一第二集合的一週期性方向平行於該基板之該座標系統的該第二座標軸。 37.   如條項36中所陳述之基板，其中該等子週期性結構之該第一集合包含於該第一週期性結構內，且該等子週期性結構之該第二集合包含於該第二週期性結構內。 38.   如任一前述條項中所陳述之基板，其中該等子週期性結構之一間距小於1 µm。 39.   如任一前述條項中所陳述之基板，其中該等子週期性結構之一間距小於300 nm。 40.   一種圖案化裝置，其包含用於在一基板上形成對準標記之複數個圖案，每一圖案經組態成使得每一對準標記包含具有沿一第一方向之一週期性方向的一第一週期性結構，該第一週期性結構與具有沿一第二方向之一週期性方向的一第二週期性結構重疊以便形成一二維柵格結構；且 其中該第一週期性結構及該第二週期性結構的重複元素各自經子分段以形成子週期性結構； 該圖案化裝置經組態以圖案化一基板以獲得如條項26至39中任一項之基板。 41.   如條項40中所陳述之圖案化裝置，其中該圖案化裝置未包含產品結構。 42.   一種包含電腦可讀指令之電腦程式，該指令可操作以至少執行如條項1至25中任一項之方法的該處理及判定一位置之步驟。 43.   一種處理器及相關儲存媒體，該儲存媒體包含如條項42之電腦程式，使得該處理器可操作以執行如條項1至25中任一項之方法。 44.   一種度量衡裝置，其包含如條項43之處理器及相關儲存媒體，以便可操作以執行如條項1至25中任一項之方法。 45.   一種微影設備，其包含如條項44之度量衡裝置。 46.   如條項45中所陳述之微影設備，其包含： 一圖案化裝置支撐件，其用於支撐一圖案化裝置； 一基板支撐件，其用於支撐一基板；且 其中該度量衡裝置可操作以判定該圖案化裝置支撐件及該基板支撐件中之一者或兩者的一對準位置。
儘管上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述不同之其他方式來實踐本發明。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如壓印微影)中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化裝置中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入至經供應至基板之抗蝕劑層中，在該基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化裝置移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或約365、355、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在1至100 nm範圍內之波長)以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許之情況下可指各種類型之光學組件中之任一者或組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。反射組件很可能用於在UV及/或EUV範圍內操作之設備中。
本發明之廣度及範疇不應受上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
200:步驟 202:步驟 204:步驟 206:配方資料 208:量測資料 210:步驟 212:步驟 214:步驟 216:步驟 218:步驟 220:步驟 400:雙向標記 410:X定向光柵 420:Y定向光柵 430:第一位置 430':第二位置 500:雙向標記 AD:調整器 AM:照明標記 AS:對準感測器 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 C:目標部分 CO:聚光器 CP:交叉點 EXP:曝光站 IB:資訊攜載光束 IF:位置感測器 IL:照明系統/照明器 IN:積光器Kx :第一間距Ky :第二間距 LA:微影設備 LS:位準感測器 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化裝置 MEA:量測站 MT:圖案化裝置支撐件/支撐結構 OL:物鏡 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PD:光偵測器 PM:第一定位器 PS:投影系統 PU:處理單元 PW:第二定位器 RB:輻射光束 RF:參考框架 RSO:輻射源SigH :第一通道信號SigV :第二通道信號 SI:強度信號 SM:光點鏡面 SO:源 SP:照明光點 SRI:自參考干涉計 W:基板/晶圓 W':基板/晶圓 W'':基板 WT:基板台 WTa:基板台 WTb:基板台 α:角
現在將參考隨附圖式僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中： 圖1描繪微影設備； 圖2示意性地說明圖1之設備中之量測及曝光程序； 圖3為根據一實施例的第一可調式對準感測器之示意性說明； 圖4描繪(a)雙向對準標記及(b)其量測； 圖5描繪根據本發明之實施例的經子分段之雙向對準標記之三個實例； 圖6描繪根據本發明之一實施例的經子分段之雙向對準標記之另一實例；且 圖7展示：在各別量測通道中擷取之(a)及(c)實例對準量測信號以及其(b)及(d)分量信號。
500:雙向標記
CP:交叉點

Claims (20)

  1. 一種在一對準標記上執行一位置量測之方法，該對準標記包含具有沿一第一方向之一週期性方向的至少一第一週期性結構，該方法包含： 在除該第一方向以外的一方向或垂直於該第一方向之一第二方向上執行該對準標記之至少一次對準掃描，以同時獲得：在一第一量測通道中偵測到之一第一量測信號以及在一第二量測通道中偵測到之一第二量測信號，該第一量測信號及該第二量測信號各自與已由該對準標記散射的散射輻射相關； 處理該第一量測信號及該第二量測信號，該處理包含自該第二量測信號之一第一方向分量減去該第一量測信號之一第一方向分量以獲得一第一處理信號，該等第一方向分量與該第一方向相關；以及 自該第一處理信號判定一對準標記相對於該第一方向之一位置。
  2. 如請求項1之方法，其中該對準標記進一步包含具有沿該第二方向之一週期性方向的一第二週期性結構，該第二週期性結構與該第一週期性結構重疊以便形成一二維柵格結構，其中： 該處理進一步包含自該第一量測信號之一第二方向分量減去該第二量測信號之一第二方向分量以獲得一第二處理信號，該等第二方向分量與該第二方向相關；且 該判定該對準標記之一位置進一步包含自該第二處理信號判定該對準標記相對於該第二方向的一位置。
  3. 如請求項2之方法，其中對於每一量測信號，該第一方向分量基於信號間距與該第二方向分量區分開。
  4. 如請求項2或3之方法，其中該處理該第一量測信號及該第二量測信號包含： 自該第二量測信號之該等分量中的較弱分量減去該第一量測信號之該等分量中的較強分量以獲得該第一處理信號；以及 自該第一量測信號之該等分量中的較弱分量減去該第二量測信號之該等分量中的較強分量以獲得該第二處理信號。
  5. 如請求項2或3之方法，其中該第一週期性結構及/或該第二週期性結構的重複元素經子分段以形成子週期性結構。
  6. 如請求項5之方法，其中該第一週期性結構及該第二週期性結構在該第一方向及該第二方向上各自包含相同間距。
  7. 如請求項5之方法，其中該第一週期性結構及該第二週期性結構在該第一方向及該第二方向上具有不同間距，且在一方向上執行該對準掃描以使得該第一量測信號及該第二量測信號內之方向分量可區分。
  8. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一量測通道與該散射輻射之一第一偏振狀態、第一波長或其第一組合相關，且該第二量測通道與該散射輻射之一第二偏振狀態、第二波長或其第二組合相關。
  9. 如請求項8之方法，其中該第一量測通道與一第一偏振狀態相關，且該第二偏振通道與一第二偏振狀態相關，該第一偏振狀態及該第二偏振狀態包含相互正交的線性偏振狀態。
  10. 如請求項1至3中任一項之方法，其包含以下步驟： @使一量測光束掃描遍及該對準標記之至少一部分；以及 在該第一量測通道及該第二量測通道中偵測由該對準標記散射之該散射輻射以獲得該第一量測信號及該第二量測信號。
  11. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該對準標記之該至少一次對準掃描包含該對準標記的一單次對準掃描。
  12. 一種包含複數個對準標記之基板，該複數個對準標記各自包含具有沿一第一方向之一週期性方向的一第一週期性結構，該第一週期性結構與具有沿一第二方向之一週期性方向的一第二週期性結構重疊以便形成一二維柵格結構；且 其中該第一週期性結構及/或該第二週期性結構的重複元素經子分段以形成子週期性結構。
  13. 如請求項12之基板，其中該第一方向垂直於該第二方向。
  14. 如請求項12或13之基板，其中該第一週期性結構及該第二週期性結構在該第一方向及該第二方向上各自包含相同間距。
  15. 一種圖案化裝置，其包含用於在一基板上形成對準標記之複數個圖案，每一圖案經組態成使得每一對準標記包含具有沿一第一方向之一週期性方向的一第一週期性結構，該第一週期性結構與具有沿一第二方向之一週期性方向的一第二週期性結構重疊以便形成一二維柵格結構；且 其中該第一週期性結構及該第二週期性結構的重複元素各自經子分段以形成子週期性結構； 該圖案化裝置經組態以圖案化一基板以獲得如請求項12至14中任一項之基板。
  16. 一種包含電腦可讀指令之電腦程式，該指令可操作以至少執行如請求項1至11中任一項之方法的該處理及判定一位置之步驟。
  17. 一種處理器及相關儲存媒體，該儲存媒體包含如請求項16之電腦程式，使得該處理器可操作以執行如請求項1至11中任一項之方法。
  18. 一種度量衡裝置，其包含如請求項17之處理器及相關儲存媒體，以便可操作以執行如請求項1至11中任一項之方法。
  19. 一種微影設備，其包含如請求項18之度量衡裝置。
  20. 如請求項19之微影設備，其包含： 一圖案化裝置支撐件，其用於支撐一圖案化裝置； 一基板支撐件，其用於支撐一基板；且 其中該度量衡裝置可操作以判定該圖案化裝置支撐件及該基板支撐件中之一者或兩者的一對準位置。
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