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本发明涉及一种包括光学位置标记(100)的基板(12，513)，该标记用于以光学记录头(500)读出以发射具有预确定波长的光，优选地为红色或红外线光，尤其为具有635nm的光，该光学位置标记(100)具有标记高度(MH)、标记长度(ML)和在该基板(12，513)上预确定的已知位置，该光学位置标记(100)沿纵向方向(x)延伸并且被布置成用于改变该位置标记(100)沿所述纵向方向(x)的反射系数，其中该光学位置标记(100)包括：第一区域(101)，其具有第一反射系数和第一宽度(W)；第二区域(102)，其与第一区域(101)相邻并形成第一区域对(105)，该第二区域(102)具有第二反射系数和第二宽度(W)，并且第二反射系数与第一反射系数不同，其中该第一区域(101)包括相对于预设定波长光的波长的次波长结构(SWS)。

权利要求书
1.  一种基板(12，513)，其包括光学位置标记(100)，所述光学位置标记用于通过光学记录头(500)读出，以发射预确定波长的光，所述光优选地为红光或红外光，尤其为635nm的光，所述光学位置标记(100)具有标记高度(MH)、标记长度(ML)以及在所述基板(12，513)上的预确定已知位置，所述光学位置标记(100)沿纵向方向(x)延伸并被布置成用于改变所述位置标记(100)沿所述纵向方向(x)的反射系数，其中所述光学位置标记(100)包括：
第一区域(101)，其具有第一反射系数和第一宽度(W)；
第二区域(102)，其与所述第一区域(101)相邻，并且形成第一区域对(105)，所述第二区域(102)具有第二反射系数和第二宽度(W)，并且所述第二反射系数与所述第一反射系数不同，其中所述第一区域(101)包括与所述预确定波长的光的波长相比较的次波长结构(SWS)。

2.  如权利要求1所述的基板(12，513)，其中所述次波长结构(SWS)包括多个规则的条形节段，其沿垂直于所述纵向方向(x)的另一个方向(y)延伸，其中每一个规则的节段是由第一子区域和第二子区域形成的。

3.  如权利要求1所述的基板(12，513)，其中所述次波长结构(SWS)包括多个规则的条形节段，其沿所述纵向方向(x)延伸，其中每一个规则的条形节段由第一子区域和第二区域形成。

4.  如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，进一步包括第一区域对(105)和至少第二区域对(105)，其中所述第二区域对(105)基本上等于所述第一区域对(105)。

5.  如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，其中所述第一宽度(W)和所述第二宽度(W)处于1μm和2μm之间的范围。

6.  如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，其中所述标记长度(ML)为至少100μm。

7.  如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，其中所述次波长结构(SWS)提供低于所述第二反射系数的所述第一反射系数。

8.  如权利要求4至7中任一项所述的基板(12，513)，在直接或间接地从属于权利要求4的范围内，其中所述第一区域对(105)和所述第二区域对(105)构成第一主区域(110)，并进一步包括与所述第一主区域(110)相邻的第二主区域(120)，其中所述第二主区域(120)基本无结构。

9.  如权利要求8所述的基板(12，513)，进一步包括与所述第二主区域(120)相邻的第三主区域(130)，其中，当沿所述纵向方向(x)观察时，所述第二主区域(120)嵌入所述第一主区域(110)和所述第三主区域(130)之间。

10.  如权利要求9所述的基板(12，513)，其中所述第三主区域(130)以与包括次波长结构的所述第一区域(101)相同的方式被建造。

11.  如权利要求10所述的基板(12，513)，其中所述第一主区域(110)和所述第三主区域(130)基本相同。

12.  如权利要求9至11中任一项所述的基板(12，513)，进一步包括第一端部区域(140)，其位于与所述第一主区域(110)相邻的所述光学位置标记(100)的第一端部处，所述第一端部区域(140)基本无结构。

13.  如权利要求9至12中任一项所述的基板(12，513)，进一步包括位于与所述第三主区域(130)相邻的所述光学位置标记(100)的第二端部处的第二端部区域(140)，所述第二端部区域(140)基本无结构。

14.  如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，其中所述标记高度是所述红光或红外光的所述波长的多倍。

15.  一种光刻系统，用于处理如前述权利要求中任一项所述的基板，所述系统包括被安装至所述系统的光学对准传感器(SS，500)，所述光学对准传感器(SS，500)与所述基板曝光器件(1，PO)具有基本恒定不变的距离，所述光学对准传感器(SS，500)被配置成发射光束(511)至所述基板(12，513)，并用于测量第零阶反射光束(518)的强度廓形，
其中，所述光刻系统被配置成用于执行如权利要求21至27中任一项所述的方法。

16.  如权利要求15所述的光刻系统，所述系统进一步包括:
被安装至所述系统的另一个光学对准传感器(DS，500)，，另一个光学对准传感器(DS，500)与所述基板曝光器件(1，PO)具有另一个基本上恒定不变的距离，所述光学对准传感器(DS，500)被配置成用于发射另一个光束(511)至所述基板(12，513)，并用于测量第零阶反射光束(518)的强度廓形，所述光刻系统被配置成用于使得所述光学对准传感器(SS，500)在第一方向(y)上扫描，并且所述光刻系统被配置成用于使得所述另一个光学对准传感器(DS，500)在正交于所述第一方向(y)的第二方向(x)上扫描。

17.  如权利要求16所述的所述光刻系统，其中所述第一方向(y)与所述光刻系统中操作使用的所述基板(12，513)的第一移动方向(L)一致，并且所述第二方向(x)与所述光刻系统中操作使用的所述基板(12，513)的第二移动方向(S)一致。

18.  如前述权利要求15至17中任一项所述的光刻系统，进一步包括用于相对于所述基板曝光系统(1)移动和定位所述基板载体(13)的驱动器台.

19.  如权利要求15至18中任一项所述的光刻系统，其中所述基板曝光器件(1，PO)包括适用于将一个或多个曝光光束投影至所述基板(12,513)上的光学柱体(PO)，其中所述对准传感器(SS，DS)被安装至所述光学柱体(PO)。

20.  如权利要求19所述的光刻系统，其中所述光学柱体(PO)被配置成用于将多个带电粒子曝光光束，例如电子光束，投影至所述基板(12，513)上。

21.  一种确定在光刻系统(1)中基板(12,513)的位置的方法，所述系统(1)包括光学对准传感器(SS，DS)，用于发射光束(511)至所述基板(12，513)，并且用于测量第零阶反射光束(518)的强度廓形，所述方法包括:
提供包括光学位置标记(100)的基板(12，513)，所述光学位置标记具有标记宽度(MW)、标记长度(ML)和在所述基板(12，513)上的预确定已知位置，所述光学位置标记(100)沿纵向方向(x)延伸并被布置成改变所述位置标记(100)沿所述纵向方向(x)的反射系数；
依据所述光学位置标记(100)相对于所述光学对准传感器(SS.DS)的估计位置，移动所述基板(12，513)，使得所述光学位置标记(100)基本上接近于所述光学对准传感器(SS，DS)；
使用所述光学对准传感器(100)，在所述纵向方向上沿扫描路径扫描所述光学位置标记(100)，以获得具有扫描长度的测量强度廓形，其中所述扫描长度比所述标记长度(ML)更长；
将所述测量强度廓形和与所述光学位置标记(100)相关联的期望强度廓形进行比较以确定所述光学位置标记(100)的实际位置和所述估计位置之间的差异(x)，以及
基于所述扫描路径和所述差异确定所述位置标记的所述实际位置。

22.  如权利要求21所述的方法，其中将所述测量强度廓形和所述期望强度廓形进行比较的所述步骤包括:计算所述廓形之间的互相关函数(CRC)，并确定所述互相关函数(CRC)中最大值(TPR)的位置，其中所述位置表示所述差异。

23.  如权利要求21或22所述的方法，其中，在提供所述基板(21，513)的所述步骤中，所述基板(12，513)包括另一个光学位置标记(100)，其 具有另一个标记宽度(MW)、另一个标记长度(ML)和在基板(12，513)上的另一个预确定已知位置，所述另一个光学位置标记(100)沿另一个纵向方向(y)延伸，并被布置成用于改变所述另一个位置标记(100)沿所述另一个纵向方向(y)的另一个反射系数，其中所述另一个纵向方向(y)正交于所述纵向方向(x)，其中所述光学位置标记(100)和所述另一个光学位置标记(100)形成位置标记对偶，在扫描所述光学位置标记的步骤之后，所述方法进一步包括以下步骤:
依据所述另一个光学位置标记(100)相对于所述光学对准传感器(SS，DS)的另一个估计位置，移动所述基板(12，513)，使得所述另一个光学位置标记(100)基本上接近于所述光学对准传感器(SS，DS)；
使用所述光学对准传感器(SS，DS)，在所述另一个纵向方向上沿另一个扫描路径扫描所述另一个光学位置标记(100)，以获得具有另一个扫描长度的另一个测量强度廓形，其中所述另一个扫描长度比所述另一个标记长度(ML)更长；
将所述另一个测量强度廓形和与所述另一个光学位置标记(100)相关联的另一个期望的强度廓形比较，以确定所述另一个光学位置标记(100)的另一个实际位置与所述另一个估计位置之间的另一个差异，以及
根据所述另一个扫描路径和所述另一个差异，确定所述另一个位置标记的所述另一个实际位置。

24.  如权利要求23所述的方法，其中将所述另一个测量强度廓形和所述另一个期望强度廓形比较的步骤包括:
计算所述廓形之间的另一个互相关函数，并确定所述另一个互相关函数的最大值的另一个位置，其中所述另一个位置表示所述差异。

25.  如权利要求23或24所述的方法，其中所述光刻系统包括另一个光学对准传感器(DS)，其用于发射另一个光束至所述基板(12，513)，并用于测量第零阶反射光束的强度廓形，所述光刻系统被配置成用于使得所述光学对准传感器仅在第一方向(y)上扫描，并且所述光刻系统被配置成用于使得所述另一个光学对准传感器(DS)仅在正交于所述第一方向(y)的第二方向(x)上扫描，
其中，在提供所述基板(12，513)的步骤中，所述光学位置标记(100)的所述纵向方向(x)与所述第一方向(y)一致，并且所述另一个光学位置标记(100)的所述另一个纵向方向(x)与所述第二方向(x)一致，
其中，在所述各个扫描步骤中，所述光学对准传感器(DS)被用于扫描所述光学位置标记(100)，并且所述另一个光学对准传感器(DS)被用于扫描所述另一个光学位置标记(100)。

26.  如权利要求25所述的方法，其中所述第一方向(y)与所述光刻系统中操作使用的所述基板(12，513)的第一移动方向(L)一致，并且所述第二方向(x)与所述光刻系统中操作使用的所述基板(12，513)的第二移动方向(S)一致。

27.  如权利要求21至26中任一项所述的方法，其中，在提供所述基板(12，513)的步骤中，所述基板(12，513)包括第二光学位置标记对偶，其被置于所述基板(12，513)上的不同位置处，其中所述第二光学位置标记对偶类似于第一光学位置标记对偶，并且其中针对所述第二光学位置标记对偶重复所述方法。

28.  如权利要求15至20所述的光刻系统，进一步包括用于接收所述基板(12，513)的基板载体(13)，其中所述基板载体(13)相对于所述基板曝光器件(1，PO)可移动，用于使得所述基板(12，513)的不同部分曝光。

说明书确定光刻中基板的位置
技术领域
本发明涉及确定光刻系统中的基板的位置的方法，该系统包括光学对准传感器，用于将光束发射至基板并用于测量第零阶反射光束的强度轮廓。本发明还涉及用于这样的方法的光学位置标记。本发明进一步涉及用于处理基板并被配置成用于执行这样的方法的光刻系统。
背景技术
在光刻系统中的位置确定一般是已知的，其通常使用对在若干个衍射级上反射的光的检测，例如在第4,967,088号美国专利中说明的。使用多个衍射级上反射的光来进行位置测定的缺点在于，必须在系统中准确地定位用于不同衍射级的光检测器，因此提高了系统的成本。而且，这样的系统对于光束焦点的细微误差或者基板相对于光束的倾斜度极为敏感。
第US5,827,629号美国专利揭示了类似的系统，其中部署有具有曝光表面和曝光掩模的晶片。该曝光表面指向曝光掩模，并在其间插入间隙。晶片具有形成于该曝光表面上对准晶片标记的位置。该晶片标记具有用于散射入射光的线性或点状散射源，并且曝光掩模具有对准掩模标记的位置，该掩模标记具有用于散射入射光的线性或点状散射源。通过将照射光施加至晶片标记和掩模标记，以及通过观察来自晶片标记和掩模标记的散射源吸的光，来检测晶片掩模和曝光掩模的相对位置。为了至少部分地克服以上提及的现有技术的问题，发明人建议提供一种基板，该基板包括具有最大反射系数的反射性方格以及具有最小反射系数的非反射性方格的检查板图案，其中所述方格的宽度对应于被投影在所述图案上的光束的截面的直径。通过测量经反射的零阶强度，可确定该光束相对于基板的位置变化，而不必测量多个衍射级。理想地，当光束的光束斑点在该图案上移动时，经反射的信号的强度为在该图案上具有高光束斑点位置对比度的正弦函数。但是，在实践中，光束斑点的强度分布通常并不对应于均匀且尖锐地截断的盘形廓形，而是遵守高斯廓形，所得到的反射强度信号并不密切近似于正弦函数，而是按照光束在基板上的位置的函数。结果，基于反射光束的强度确定光束斑点在基板上的位置 的准确度低。
第US 7,418,125 B2号美国专利揭示了一种用于在图像数据中检测对应于标记的区域的位置作为标记位置的设备，该标记包括周期性布置的图案。第一单元获得真实空间能量分布，其对应于图像数据中每一个部分的能量谱分布。概率分布获取单元可基于该真实空间能量分布获得概率分布，该概率分布指示了周期性布置图案的重复性位置以及在此位置处的周期性强度。第二单元可由该概率分布获得由概率分布获取单元获得的每一个概率分布和标记的预登记概率分布之间的相关度，以及，第三单元基于由第二单元获得的该相关度获得标记位置。
所有以上提及的确定光刻系统中的基板的位置的方法都很繁琐、复杂，并且具有缺点，例如不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在光刻系统中确定基板的位置的的方法，其具有简便性并准确度非常高(包括高度可重制性以及可重复性)。
本发明的进一步的目的在于提供一种用于用在这样的方法的光学位置标记，以及被配置成用于执行这样的方法的光刻系统。
本发明是通过独立权利要求定义的。从属权利要求定义了具有优势的实施例。
为此，依据第一方面，本发明提供了包括光学位置标记的基板，该光学位置标记可通过光学记录头读出以发射光，优选地为红色或红外光，该光学位置标记具有标记高度、标记长度以及在基板上的预确定的已知位置，该光学位置标记沿纵向方向延伸并被布置成用于改变位置标记沿纵向方向的反射系数，其中该光学位置标记包括：具有第一反射系数和第一宽度的第一区域；与该第一区域相邻且构成第一区域对的第二区域，该第二区域具有第二反射系数和第二宽度，第一宽度等于沿纵向方向测量的第二宽度，并且第二反射系数不同于第一反射系数，其中第一区域包括与该光的波长(例如635nm)相比较的次波长结构。
本发明的基板的优势在于在第一区域内提供次波长结构，以提高位置标记的处理容限。这可向以下说明这样地理解。可使用常规的光刻或处理技术制造次波长结构。假设所述次波长结构中的一个没有被正确地制造或甚至可 能缺失，仍可使用该标记而不会损失太多准确性。第二效果在于次波长特征，在用在本发明中时，可对光学位置标记中的高度变化具有较低敏感度。而且，依据本发明的基板具有非常规则的结构，即，整个位置标记上的一个宽度和一个间隔，这样大型的规则性导致对该位置标记的设计容易得多并且从而大大将少了设计误差的风险(换言之，将简单的光学位置标记设计错误的几率比复杂光学位置标记要低得多)。而且，这种设计校验度更高。因此，依据本发明所述的使用节段化标记设计，则系统可重制性将更佳。
在一实施例中，第一宽度等于沿纵向方向测量的第二宽度。这种结构提供了甚至更大的规则性。
在一实施例中，次波长结构包括多个规则的条形节段，其沿垂直于纵向方向的另一个的方向延伸，其中每一个规则的节段是由第一子区域和第二子区域构成。这是制作规则性次波长结构的第一变体，并且实验显示出使用这些标记的结果是非常好的。
在一实施例中，该次波长结构包括多个规则的条形节段，其沿纵向方向延伸，其中每一个规则的条状节段是由第一子区域和第二子区域构成的。这是制作规则的次波长结构的第二变体，并且实验显示出使用这些标记的结果是非常好的，且甚至稍好于第一变体。
一个实施例进一步包括多个额外的区域对，其中每一个额外区域对基本上等于第一区域对，这样的结构的规则性非常具有优势，如以前讨论的那样。而且，区域对越多，其特征就越多。这在将互相关用于测量位置标记相对于期望位置的位移的情况下(即通过将测量的强度图形与期望的强度图形进行比较)是具有优势的。在一实施例中，第一宽度和第二宽度在1μm到2μm之间的范围内。该范围的优点在于其大于传统光学读取头的光斑大小，其通常是在1μm至2μm的范围内。该效果在于第一和第二区域之间的反射光束强度的对比度更高。
在一实施例中，该标记长度为至少100μm。标记长度越长，就越能使用互相关测量准确地确定标记位置，即对较大的区域进行互相关则导致互相关曲线中的较高尖峰。
在一实施例中，次波长结构提供第一反射系数，其低于第二反射系数。在该实施例中次波长结构从光学读取头有效地吸收光束，这严重降低了第一区域的反射系数。
在一实施例中，第一区域对和多个额外区域对构成第一主区域。基板进一步包括与该第一主区域相邻的第二主区域，其中，第二主区域为基本上无结构。额外增加的基本无结构的第二区域提高了光学位置标记的处理容限并改进了互相关测量，即，互相关函数示出了更高的且更尖锐的尖峰。
在一实施例中，第三主区域与第二主区域相邻，其中当沿纵向方向观看时，该第二主区域被嵌入第一主区域和第三主区域之间。该实施例的优点在于位置标记可非常容易地被光学检测到，这归因于两个分开的区域。这样可在当使用例如显微镜时能够快速地估计出光学位置标记的位置。
在一实施例中，第三主区域是以与包括次波长结构的第一区域类似的方式建立的。该实施例提供了更大的规则性，并且从而处理相关性更低，并且具有更高的可校验度。
在一实施例中，第一主区域和第三主区域是基本上相同的。该实施例提供了更大的规则性，并且从而处理相关性更低，并且具有更高的可校验度。
在一实施例中，第一区域和第三区域是不同的(长度、间距、结构数量，等)。使第一和第二区域彼此不同提供了额外的信息，也就是标记相对于光学头的扫描方向的定向，即左侧和右侧是可区别的。
一个实施例进一步包括第一端部区域，其位于与第一主区域相邻的光学位置标记的第一端部，该第一端部区域基本上无结构。该基本上无结构的端部区域的增加可提高光学位置标记的处理容限，并改进互相关测量，即，互相关函数示出了更高的且更尖锐的尖峰。
在一实施例中进一步包括第二端部区域，其位于与第三主区域相邻的光学位置标记的第二端部处，该第二端部区域基本上无结构。增加基本上无结构的端部区域提高了光学位置标记的处理容限，并改进了互相关测量，即，互相关函数示出了更高的且更尖锐的尖峰。
在一实施例中，标记高度为红光或红外光波长的若干倍。在一实施例中，标记高度尽可能更大，以尽可能为沿该方向的位置误差提供最高容限。但是，标记高度优选地小于40μm，使得其拟合入通常具有此宽度的切割线内。
为了这个目的，依据第二方面，本发明提供了一种用于处理依据本发明如权利要求1至14所限定的基板的光刻系统，该系统包括：
-基板曝光器件，用于曝光该基板；
-基板载体，用于接收所述基板，其中，该基板载体可相对于该基板曝 光器件移动，以能够曝光所述基板的不同部分，以及
-光学对准传感器，其被安装至该系统使得其与基板曝光器件具有基本上恒定不变的距离，该光学对准传感器被配置成用于发射光束至基板并且用于测量第零阶反射光束的强度廓形，
其中该光刻系统被配置成执行本发明如权利要求22至31所限定的方法。
本发明的光刻系统使用测量第零阶反射光束的强度，而不是现有技术中已知的第一和更高阶测量。本发明的基板可以被方便地用于本发明的方法。然而在现有技术方案中，反射光束的强度需要有一些廓形或正弦变化，而在本发明中完全没有这样的要求。正如将对于本发明的方法进行的解释，本发明仅需要改变反射性，其导致反射光束强度的变化。一旦位置标记的强度图形已知，则本发明中唯一需要的就是将测量的强度图形与已知的强度图形相比较以确定光学位置标记的实际位置。
在一实施例中，进一步包括另一个的光学对准传感器，其被安装至系统使得其与基板曝光器件具有另一个基本上恒定不变的距离，光学对准传感器被配置成用于发射另一个光束至基板并且被用于测量第零阶反射光束的强度廓形，该光刻系统被配置成用于使得所述光对准传感器沿第一方向扫描，并且该光刻系统被配置成使得所述另一个光学对准传感器沿着与所述第一方向正交的第二方向扫描。该实施例在系统中提供了第二对准传感器并且这些传感器分别专用于扫描所述方向中的特定的一个方向。其优势在于所述传感器中的每一个仅确定一个坐标并且同时提供对于其它坐标(未被测量)的容限(这是因为1-D光学位置标记仅沿纵向方向延伸，也就是说其它维度可同时提供位置容限)。
在一实施例中，该第一方向与光刻系统中操作使用的基板的第一移动方向一致，并且第二方向与光刻系统中操作使用的基板的第二移动方向一致。在将两个对准传感器都定位在跨越基板曝光系统中心的正交的轴上的情况下，对两个光学对准传感器这样划分测量特别具有优势。
一个实施例包括用于相对于基板曝光器件移动和定位所述基板载体的驱动器台。该驱动器台有效完善了光刻系统，其可以是光电光刻系统、电子光束光刻系统，或者离子光束光刻系统。
在一实施例中，该基板曝光器件包括适用于将一个或多个曝光光束投影 在基板上的光学柱体，其中所述对准传感器被安装至光学柱体上。
在一实施例中，光学柱体被配置成用于将多个带电离子曝光光束，例如电子光束，投影在基板上。
为了这个目的，依据第三方面，本发明提供了一种在光刻系统中确定基板位置的方法，该系统包括光学对准传感器，其用于将光束发射至基板并用于测量第零阶反射光束的强度廓形，该方法包括：
-提供包括光学位置标记的基板，该光学位置标记具有标记宽度、标记长度以及在该基板上的预确定已知位置，该光学位置标记沿纵向方向延伸并被布置成用于改变位置标记的沿纵向方向的反射系数；
-依据对光学位置标记相对于光学对准传感器的估计位置，移动基板使得光学位置标记基本靠近光学对准传感器；
-使用光学对准传感器沿纵向方向的扫描路径扫描光学位置标记，以获得测量的强度廓形，其具有扫描长度，其中该扫描长度比标记长度更长；
-将测量的强度廓形和与光学位置标记相关联的期望的强度廓形比较，以确定该光学位置标记的实际位置与估计的位置之间的差异，以及
-根据扫描路径和所述差异确定位置标记的实际位置。
本方法提供了确定基板位置(确定一个坐标，例如x坐标或者y坐标)的快速且有效的方式。在光刻系统中，可使用干涉仪来确定卡盘或卡盘上的基板相对于投射光学元件的位置。而且，该光刻系统配备有至少一个光学对准传感器，其中，在当前的方法中，该光学对准传感器相对于光刻系统中的基板曝光器件优选地具有恒定不变的且已知的距离。一旦光学位置标记已知，可测量或模拟该标记的强度廓形，其提供了期望的强度廓形。本发明的一个有趣的方面在于，首先仅需要估计基板相对于光学对准传感器的位置，即需要以例如±20μm的有限准确度来得知。不准确度的容限主要通过沿横向方向的标记宽度来确定。使用该估算的位置，移动基板使得光学位置标记大体上接近于光学对准传感器。然后该光学对准传感器以比标记长度更长的扫描长度扫描光学位置标记，以获得测量的强度廓形。后者产生对于沿纵向方向估算的位置的不准确度的容限。在下一步中，将测量的强度廓形与期望的强度廓形比较。在大多数情况下，测量的强度廓形将是期望强度廓形的某种程度的位移(但可能稍有变形)版本，其中，该位移表示光学位置标记相对于光学对准传感器的实际位置。该位移结合扫描的开始位置提供了位置标记 的一端的实际位置。在实施例中，该光学位置标记的中心的位置将被认为是该光学位置标记的位置。
第WO 2012/144904号未公开的国际申请说明了一种用于光刻系统中的基板。所述基板配备有至少部分为反射性的位置标记，其包括结构阵列。该阵列沿标记的纵向方向延伸。所述结构被布置用于改变沿纵向方向的标记的反射系数，其中，所述反射系数针对预设定的波长而被确定。本申请提供了基于WO 2012/144904的改进。
在本方法的实施例中，将测量的强度廓形与期望的强度廓形进行比较的步骤包括：
-计算所述廓形之间的互相关函数，以及
-确定该互相关函数的最大值的位置，其中所述位置表示所述差异。该实施例的第一优势在于，只要已知标记以及与该标记相关联的期望强度廓形已知，则其标记容限更高得多。即使是依据本发明的简单标记也可使用，然而现有技术的技术方案对于标记则存在更多的要求。而且，本方法对于期望强度廓形的准确性具有更高的容限。当将期望强度廓形与测量的强度廓形进行比较时，互相关是一种确定所述强度廓形之间的位移的非常具有优势的方法，尤其是在强度廓形存在大的“变形”或不匹配的时候。
在本方法的一实施例中，在提供基板的步骤中，基板包括另一个光学位置标记，其具有另一个标记宽度，另一个标记长度以及在该基板上的另一个预确定已知位置，该另一个光学位置标记沿另一个纵向方向延伸并且被布置成用于改变该另一个位置标记沿所述另一个纵向方向的另一个的反射系数，其中，所述另一个纵向方向与所述纵向方向正交，其中，该光学位置标记和另一个光学位置标记形成位置标记对偶，在扫描光学位置标记的步骤之后，该方法进一步包括以下步骤：
-依照另一个光学位置标记相对于光学对准传感器的另一个估计的位置，移动基板，使得另一个光学位置标记基本上接近光学对准传感器；
-使用光学对准传感器沿另一个纵向方向另一个扫描路径扫描另一个光学位置标记，以获得另一个测量强度廓形，其具有另一个扫描长度，其中该另一个扫描长度比另一个标记长度更长。
-将另一个测量强度廓形和与另一个光学位置标记相关联的另一个期望强度廓形进行比较，以确定该另一个光学标记的另一个实际位置与另一个 估计位置之间的另一个差异，以及
根据另一个扫描路径和所述另一个差异确定另一个位置标记的另一个实际位置。依据本发明的光学位置标记仅提供了光学位置标记的一个坐标(也就是在沿光学位置标记的纵向方向延伸的第一轴线上)。该实施例提供了该位置的第二坐标，该第二坐标对应于第二方向上的轴，其正交于第一坐标的第一轴。
在本方法的一实施例中，将另一个测量强度廓形与另一个期望强度廓形进行比较的步骤包括：
计算所述廓形之间的另一个互相关函数，以及
确定所述另一个互相关函数中的最大值的另一个位置，其中所述另一个位置表示所述差异。
该实施例的第一优势在于，只要标记和与该标记相关联的期望强度廓形已知，标记容限就大得多。即使依据本发明的简单标记也可被使用，然而现有技术的方案针对标记具有更多得多的要求。而且，该方法对于期望强度廓形的准确性容限更高。当将期望强度廓形与测量强度廓形进行比较时，互相关是一种确定所述强度廓形之间位移的非常具有优势的方法，尤其是当强度廓形存在较大“变形”或不匹配的时候。
在本方法的实施例中，光刻系统包括另一个光学对准传感器，用于发射另一个光束至基板并且用于测量第零阶反射光束的强度廓形，该光刻系统被配置成用于使得所述光学对准传感器能够仅沿第一方向扫描，并且该光刻系统被配置成用于使得所述另一个光学对准传感器仅沿正交于所述第一方向的第二方向扫描，
其中，在提供基板的步骤中，光学位置标记的纵向方向与第一方向一致并且另一个光学位置标记的另一个纵向方向与第二方向一致，
其中，在各个扫描步骤中，光学对准传感器被用于扫描光学位置标记并且另一个光学对准传感器被用于扫描另一个光学位置标记。其优点在于每一个所述传感器仅确定一个坐标，并且同时提供对于其它坐标(未测量)的容限(这归因于实际上1-D光学位置标记仅沿纵向方向延伸，即其它维度同时提供了位置容限)。
在本方法的一实施例中，第一方向与光刻系统操作使用中的基板的第一移动方向一致，并且第二方向与该光刻系统中操作使用的第二移动方向一 致。在两个对准传感器都被定位在跨越基板曝光系统的中心的正交轴上的情况下，对两个光学对准传感器的这种划分测量尤其具有优势。
在本方法的一实施例中，在提供基板的步骤中，基板包括第二光学位置标记对偶，其被置于基板上的不同位置处，其中第二光学位置标记对偶与第一光学位置标记对偶类似，并且其中对于第二光学位置标记对偶重复本方法。该实施例能够测量基板的旋转定向。
在无论何种可能性下，在本说明书中所描述并示出的各种方面和特征都可被独立地应用。这些独立的方面，尤其是在随附的独立权利要求中说明的方面和特征，可作为专利申请分案的主题。
附图说明
本发明将基于在附图中示出的示例性实施例进行阐述，其中：
图1示出了现有技术的光刻系统，其中可使用依据本发明的基板。
图2示出了现有技术的定位系统，用于确定目标相对于光学柱体的位置。
图3示意性地示出了定位装置，适用于提供光束以与本发明的基板配合，并且用于检测所述光束在所述基板上的反射强度。
图4示出了依据本发明的定位装置的示意性细节图。
图5示出了本发明的光刻系统的一部分。
图6示出了属于包括本发明的光学位置标记的基板的模拟强度廓形。
图7示出了使用本发明的光刻系统的测量强度廓形。
图8示出了所计算出的图6和图7的图示之间的互相关函数。
图9示意性地示出了包括依据本发明的光学位置标记的基板。
图10示出了依据本发明的光学位置标记的另一个实施例，其结合针对不同掩模堆叠的这样的标记的测量强度廓形。
图11示出了图10中廓形的放大区域视图，其中该放大区域在图10中以虚线矩形框为边界。
图12示出了依据本发明的光学位置标记的另一个实施例，其结合针对不同掩模堆叠的这种标记的测量强度廓形的放大区域视图。
图13示出了依据本发明的光学位置标记的另一个实施例，其结合针对不同掩模堆叠的这种标记的测量强度廓形。
图14示出了依据本发明的光学位置标记的另一个实施例，其结合针对 不同掩模堆叠的标记的测量强度廓形的放大区域视图。
图15示出了包括依据本发明的次波长特征的光学标记的另一个实施例，其结合针对不同掩模堆叠的标记的测量强度廓形的放大区域视图。
图16示出了包括依据本发明的次波长特征的光学位置标记的另一个实施例，其结合针对不同掩模堆叠的这种标记的测量强度廓形的放大区域视图。
图17示出了依据本发明的包括次波长特征的光学位置标记的实施例的另一个实施例，其结合了针对不同掩模堆叠的这种标记所测量的强度廓形的放大区域视图。
图18示出了，对于该光刻系统中的每一个光学对准传感器，图10、图12、图13、图14、图15、图16和图17的光学位置标记的可重制性结果。
图19示出了，对于该光刻系统中的每一个光学对准传感器，图10、图12、图13、图14、图15、图16和图17的光学位置标记的准确度结果，以及
图20示出了图9中光学位置标记的更详细视图。
参考编号列表
2  源
3  带电粒子束
4  准直器
5  孔径阵列
6  多个带电粒子子束
7  聚光器阵列
8  光束阻断器阵列
9  光束停止阵列
10 扫描偏转器
11 聚焦透镜阵列
12 目标(即晶片)
13 可移动目标载体
14 光学柱体
L  长行程方向
S  短行程方向
15，16  直边缘或镜
21a，21b，
23a，23b  一个或多个光束
20，22  干涉仪
P1，P2，P3  目标的各自的点
500  定位装置
550  光束斑点
513  基板(＝目标12)
571  光束吸收结构
511  光束
536  光束分离器
512  聚焦透镜
519  光束强度检测器(发光二极管)
560  图形
531  光束源
534  激光
532  光纤
533  光学系统
535  校准透镜
518  反射光束
536'  偏光光束分光器
511'  偏光光束
538  偏光镜
539  四分之一波片
PO  投射光学元件
SMRK  第一位置标记(仅用于测量一个坐标)
DMRK  第二位置标记(仅用于测量一个坐标)
Xw  基板的x坐标
Yw  基板的y坐标
SS  第一光学对准传感器
DS  第二光学对准传感器
OO  投射光学元件的中心(原点)
Rz  卡盘在z轴附近的角度误差
LN  光道
I  光强度
CRC  互相关系数
TPR  互相关曲线的上方区域
100  光学位置标记
101  具有第一反射率的第一区域
102  具有第二反射率的第二区域
105  区域对
110  第一主区域
120  第二主区域
130  第三主区域
140  端部区域
ML  标记长度
MH  标记高度
W  第一区域的宽度
SWS  次波长结构
PSW  间距次波长结构
P  区域对的间距
100-1  无次波长结构的光学位置标记
100-2  具有有纵向节段的次波长结构的光学位置标记
100-3  具有有横向节段的次波长结构的光学位置标记
WFR1  第一晶片(基板)，无掩模层堆叠
WFR2  第二晶片(基板)，具有薄掩模层堆叠
WFR3  第三晶片(基板)，具有较厚掩模层堆叠
WFR4  第四晶片(基板)，具有更厚掩模层堆叠
WFR5  第五晶片(基板)，具有最厚掩模层堆叠
MRK1  第一光学位置标记(间距1μm，无节段化)
MRK2  第二光学位置标记(间距2μm，无节段化)
MRK3第三光学位置标记(间距3μm，无节段化)
MRK4第四光学位置标记(间距4μm，无节段化)
MRK5第五光学位置标记(间距2μm，纵向节段化)
MRK6第六光学位置标记(间距2μm，横向节段化)
MRK7第七光学位置标记(间距2μm，纵向且横向都节段化)
具体实施方式
在图1中示出了一种已知的光刻系统。该光刻系统1包括带电粒子束源2，其发射带电粒子束3。带电粒子束3在撞击到孔径阵列5上之前横穿准直器4。该孔径阵列将该光束分裂成多个带电粒子子束6，这些带电粒子子束通过聚光器阵列7被聚集起来。在光束阻断器阵列8处可将各个子束阻断，即各个子束可单独地被偏转使得稍后在它们的投射路线上遭遇到光束停止阵列9，而不是通过光束停止阵列9上孔径。尚未被阻断的子束则通过扫描偏转器10，扫描偏转器10适于对所述子束提供扫描偏转。在它们的投射路线的末端处，尚未被阻断的该子束通过聚焦透镜阵列11，该聚焦透镜阵列11适用于将所述子束聚焦至例如晶片的目标12的表面上。该目标被放置在可移动目标载体13上，该可移动目标载体13适用于使用长行程致动器沿长行程方向L将该目标相对于光学柱体14移动。该目标载体进一步适用于通过使用短行程致动器沿短行程方向S移动目标。该短行程致动器可进一步包括6个自由度致动器，用于在三个正交方向上对目标平移进行微调，并且沿三条正交轴线对目标的旋转进行微调。一般地，当通过扫描偏转器10将目标12曝光于可沿短行程方向条带的宽度偏转的子束时，通过使用长行程致动器使目标在光学柱体14下方移动，则目标12以逐条的方式被曝光。因此，当整个条带已经被图案化时，短行程致动器可被用于移动目标一段距离，该段距离对应于条带在S方向上的宽度，并可处理下一个条带。
当这些结构跨度超过一个条带时，或者当该目标的一个条带需多次通过才能被处理时，例如当对半导体装置的不同层进行图案化时，重要的是可将这些层叠的层对准成在特定的准确度以内。这样的对准可通过将目标12相对于光学柱体14进行准确定位而达到。
图2示出了现有技术中用于光刻系统中的定位测量系统的示意性俯视图，其中测量出光学柱体14相对于承载着目标12的目标载体13的位置。 该目标12在沿长行程方向L上被划分成多个条带。当目标的点p1被置于光刻系统的光学柱体14的下方时可开始对目标12的图案化。由于对子束的扫描偏转，当目标12通过光刻系统的长行程致动器在光学柱体14下方移动时，条带的任一部分都可被子束达到。当目标12的点p2在光学柱体14下方时，短行程致动器可被用于在垂直于长行程方向L的方向上移动目标，使得目标的点P3被直接置于光学柱体14的下部，并可处理下一个条带。目标载体13配备有直边缘15、16，或者镜面，其中边缘15垂直于长行程方向L，并且边缘16垂直于短行程方向S。边缘15、16适用于由干涉仪20、22分别反射一个或多个光束21a、21b、23a、23b，用于持续追踪所述干涉仪与目标载体13的相应边缘15和16之间的距离的变化。基于这些距离的任何变化，可计算出目标12相对于光学柱体14的位置，即可按照沿长或短行程方向的距离变化的函数间接地得到该位置。所述距离的任何变化将导致计算出的位置的变化，即使这些距离变化并不是系统中的长行程或短行程致动器导致的。例如，当该边缘15变形时，改变边缘的倾斜度和/或改变入射到边缘15上的干涉仪光束21a的焦点，所计算出的目标12相对于光学柱体14的位置也将改变。而且，该干涉仪20的位置或定向的任何变化也将会影响所计算出的位置。
图3示意性地示出了依据本发明的定位装置500，其用于依据本发明检测光束斑点550在基板513上的对准度和/位置。该基板513包括部分反射的表面，所述表面具有基本上恒定不变的反射系数，并配备有光束吸收结构571，该光束吸收结构571可沿纵向方向L改变基板的镜面反射系数。具有预定波长的光束511通过光束分离器536，并且由聚焦透镜512聚焦在基板513上的光斑处，并且在其中部分地反射。光束强度检测器519检测该反射光束的强度。图形560示出了，当基板在沿纵向或长行程方向L移动时，所检测到的光束强度对基板上光斑位置的绘图。该定位装置适于基板上光束斑点的对准。这在对同一目标的分别的处理过程期间将若干层图案层叠时尤其有用。一旦该目标被对准，则可使用本领域已知的其它位置测量器件，例如干涉仪，来跟踪位置。
备选地，该定位装置可被用于在对目标进行处理期间，例如在光刻系统中准备和/或曝光目标期间，基于在检测到的强度信号中所遭遇的尖峰的数量，跟踪光束在基板上的位置。基于所遭遇到的尖峰的数量以及实际检测的 强度值，可确定甚至更加准确的位置。
图4更加详细地示意性地示出了依据本发明的定位装置500。该定位装置适用于依据本发明检测光束斑点550在基板513上的位置。光束源531包括激光534，其用于提供波长在600-650nm范围内或约635nm的光束511。该光束源531进一步包括光纤532，用于将该光束511从激光534引导朝向光学系统533。离开光纤532的光束优选地具有近乎完美的高斯(Gaussian)廓形并可易于校准。该光束源包括校准透镜535，该校准透镜被布置成用于校准来自光纤532的光束511。但是，当不使用光纤并且激光生成装置或其它光束生成装置正在提供校准光束时，则可能不需要这样的校准透镜535。
该光学系统533进一步包括光束分离器536，用于使光束511指向基板513的表面。该光学系统的聚焦透镜512将光束511聚焦在表面513上。光束511在基板513的镜面反射生成反射光束518。聚焦透镜512还可被用于校准反射光束518。反射光束518通过光束分离器536指向光束强度检测器519。
光束强度检测器519包括光电二极管。备选地可包括工作在光伏模式下的非偏置硅PIN二极管。这种模式相对于光电二极管的偏置模式操作可降低所生成的热量。该光束强度检测器可还包括运算放大器，以将来自光电二极管的电流转换成可被过滤的电压。经过滤的电压被转换成数字信号，该数字信号可由处理器使用以确定表面513相对于光学系统533的位置或位移。
光束强度检测器519的作用面积大于离开光束分离器的反射光束的直径，使得可检测到离开光束分离器的基本上所有的能量。但是，位于光束分离器536和光束强度检测器519之间的另一个聚焦透镜(未示出)可被用于使反射光束聚焦在光束强度检测器519上。通过这种方式，该光束强度检测器的有效面积可小于离开光束分离器536的反射光束的直径。
在非偏光光束分离器536中，有可能是将50％的光束511导向基板513，而其它50％被损失。该被反射的光束仅50％可被引导至光束强度检测器519，而其它50％则可被损失。这意味着75％的光束511被损失，即未被用于位置和/或对准检测。
因此，偏光光束分离器536'可被用在依据本发明的标记位置检测器装置的实施例中。在该情况下，光束源531可提供偏光光束511'。该光束源可包括偏光镜538，其被布置成将非偏光光束转换成偏光光束511。光束511可 以是S偏光光束，其在该图中由圆点表示。
偏光光束分离器536'可被布置成将S偏光光束导向基板的表面。该光学系统可进一步包括四分之一波片539，其可被置于光束分离器536'和聚焦透镜512之间。当光束511'行进通过四分之一波片539时，其偏光状态从S偏光变成右圆形偏光，如图中由弯曲箭头示出的。当光束511'被表面513反射时，偏光状态可能再次改变：反射光束可具有左圆形偏光，如图中另一个弯曲箭头示出的。当反射的光束518行进通过四分之一波片539时，其偏光状态从左圆形偏光变为P偏光，其在图中由直箭头示出。偏光光束分离器536'被配置成将P偏光反射光束导向该光强度检测器519。
偏光光束511'和反射光束518以及偏光光束分离器536'的使用导致在该光束分离器536'中的杂散光、反向反射和能量损耗的减少。
图5示出了本发明的光刻系统的一部分。该部分包括可移动目标载体(或卡盘)。如早前所讨论的，卡盘的位置是通过使用来自干涉仪(未示出)的一个或多个光束21a、21b、23a、23b而被确定的。此位置相对于光刻系统的投射光学元件PO而被确定。但是，尽管实际上卡盘13的位置已知，目标12(基板或晶片)相对于投射光学元件PO的确切位置仍是未知的。可采取特殊的钳夹方式使得基板12在卡盘13上的位置和定向成为已知的，但相对于后面粗略位置，其准确度有限，例如在+-20μm。基板12配备有光学位置标记SMRK、DMRK，其相对于晶片的坐标框架来说位置已知。确切的位置，即该光学位置标记相对于投射光学元件PO的晶片坐标Xw、Yw是通过使用光学位置标记SMRK、DMRK的粗略的位置知识而被确定。这些位置是通过使用两个光学对准传感器SS、DS利用权利要求书中说明的本发明的方法(但是其也可备选地使用单个光学对准传感器完成)而被确定的。光学对准传感器SS、DS相对于投射光学元件PO分别具有固定的和已知的相对位置。在该实施例中，每一个光学对准传感器SMRK、DMRK专门用于仅在一个方向上测量(因此仅确定相对于一个轴的位置)。这是通过以下方式完成的，即：将第一光学对准传感器SS沿X轴方向相对于投射光学元件PO移位，测量符合X轴Xw的方向上的第二位置标记DMRK。将第二光学对准传感器DS沿Y轴方向相对于投射光学元件PO移置，测量符合Y轴Yw的方向上的第一位置标记SMRK。其结果是可容许卡盘13围绕z轴的旋转误差Rz到一定程度，即光学位置标记SMRK、DMRK的宽度。基板(或 晶片)12一般包括多个通道(lane)LN，每一个包括多个小方块(die)(未示出)。所有小方块由切割线彼此分离，即保留这些区域是为了通过切开切割线以分隔小方块。光学对准标记优选地置于这样的切割线内，使得不会损失不必要的区域。
下面的图进一步示出了依据本发明确定基板位置的方法。图6示出了属于包括本发明的光学位置标记的基板的模型化强度廓形。图7示出了使用本发明的光刻系统的测量出的强度廓形。图8示出了图6和图7中图表之间的计算出的互相关函数。正如已经说明的，依据本发明的基板513包括光学位置标记SMRK、DMRK，其由光学记录头500读出以发射具有预定波长的光，该波长优选地为红光或红外光，特别是635nm的光。光学位置标记DMRK、SMRK具有标记宽度、标记长度以及在该基板513上的预定的已知的位置。光学位置标记SMRK、DMRK沿纵向方向X、Y延伸并被布置成用于改变位置标记沿所述纵向方向的反射系数。当相对于纵向位置X描绘光强度I时，则可获得如图6中所示的强度廓形。图6中的廓形已经被模拟并是基于后面在本说明书中参考图9、图15至图17，以及图20所说明的光学位置标记的。对该廓形进行模拟并不是关键。其可备选地在包括这样的光学位置标记的测试基板上进行测量。对于本发明重要的是，在实施该方法之前，获得至少一个所期望的强度廓形。然后，使用该粗略的(非准确的)位置，使用光学对准传感器扫描光学位置标记并测量强度廓形。该扫描路径特意选得比标记长度更长，使得能够将粗略位置的所有不准确性考虑在内，因为至少能够确定该条扫描路径能够完整地覆盖该光学位置标记。图7示出了测量的强度廓形。当将图6和图7中的廓形进行比较时可观察到一些差异。第一，具有周期性变化的反射率的区域之间的中心会移位。正是该位移给出光学位置标记相对于投射光学元件的确切位置的测量值。第二，所测量出的强度廓形是该测量出的强度廓形的稍有变形的版本。第三，两个廓形的比例明显不同。在现有技术的方案中，这样的变形和比例差异会造成难以基于测量结果确定位置。但是，本发明可通过使用非常简单的位置标记，并且结合互相关的方法来确定测量出的强度廓形和期望的(模拟的或测量的)强度廓形之间的位移。图8示出了由图6和图7中的互相关获得的可能的互相关曲线。像这样的互相关计算被认为是本领域技术人员所熟知的，在各种教科书上都有对此课题的说明。图8示出了作为一个所述强度廓形的位移的函数的互相关系数 CRC。该图清楚地示出，如果图7被移位约0.15μm的距离，则该互相关系数为最高(在顶部区域TPR内)，即在此情况下，两个强度廓形彼此最为近似。此图中0.15μm为校正因子，其将被添加至早前提及的粗略位置以获得基板相对于投射光学元件的准确的位置。
除该曲线中可清楚看到的尖峰以外，还可观察到该曲线上具有一些周期性变化的成份。这样变化的成分可导致误差，因为由于尖峰会相对于测量出的曲线的真实位移而稍微位移，因此可能扭曲互相关的测量结果。可导致所确定的位置的准确性甚至更高的重要改进在于，首先在该曲线的顶部区域TPR附近进行内插和过滤，使得这种变化的成分至少被显著移除。然后可从互相关曲线来确定位移。
图9示意性地示出了具有依据本发明的光学位置标记的基板。该实施例包括第一主区域110、与第一主区域110相邻的第二主区域120，以及与第二主区域120相邻的第三主区域130。这些区域被定位成使得光学位置标记沿纵向方向X延伸。在该光学位置标记140的两个端部设置有端部区域140。第二主区域120和端部区域140为空置区域，即无结构，从而提供较高的反射系数。第一主区域110和该第三主区域130包括吸收结构，从而提供比空置区域120、140的反射系数更低的反射系数。光学位置标记在中间处具有空置区域并非关键。这样的区域仅强化位置标记的光学可见度，使得其在试验的过程中能够被快速地找到。这些端部区域140空置也不是关键。但是，这些空置区域对于互相关系数曲线的形状有着积极的影响，即该尖峰将变得更高，因为该光学位置标记可从其环境中更容易地被区别出。在该示例中，第一和第三区域110、130的长度为100μm，且第二主区域120的长度为50μm。在该示例中端部区域140具有不同的长度，即100μm和50μm。但是，这些区域具有不同的长度也不是关键。该光学位置标记的高度MH优选地小于40μm，这是可配入传统切割线的最大维度。在本说明书中讨论的实施例中一般该标记高度MH稍小于40μm。选择该值为最大维度的原因是要获得在该方向上位置准确度的最大容限，即+-20μm。总标记长度ML为450μm。
在第一主区域110和第二主区域130内，具有多个区域对105。每一个区域对105包括具有第一反射系数(通常为低系数)的第一区域(或子区域)101和具有不同于该第一反射系数的第二反射系数(通常为高系数)的第二区域102。第一区域101的宽度W等于第二区域102的宽度。结果，每一个 区域对105的间距为所述宽度W的两倍。取决于所选定的间距P，可使预定义个数的区域对配入主区域110、130内。如可在图9中所观察到的，本发明的光学位置标记具有非常规则的结构，其如本权利要求书中早前所讨论的那样是具有优势的。
图9进一步示出了依据本发明的第三级节段，即具有低系数的(黑色)区域101包括次波长结构SWS，其中次波长是相对于被用在用于扫描所述光学位置标记的光学读取装置中的光波长而被定义的。在当前的示例中，次波长结构具有为20nm(宽度为100nm且间距为100nm)的次波长间距PSW。在使用DVD读取头的情况下，光的波长一般为635nm(红光)。为了保持较高规则性，该节段可为垂直的、水平的或者是点式的(即垂直又水平的节段)，如图中所示。图20示出了图9中的光学位置标记的三种不同情况，即不具有此波长结构100-1、具有纵向方向的节段100-2，以及具有横向方向的节段100-3的更为详细的视图。
图10示出了依据本发明的光学位置标记MRK1的另一个实施例，其结合了该标记对于不同掩模堆叠所测量的强度廓形。在本实施例中，间距P为1μm。在第一区域101中没有其它的节段。因此，第一区域101的宽度为500nm，在使用红色可见光以读取该光学位置标记的强度廓形的情况下，其为次波长维度。在操作性使用例如电子光束设备的光刻设备的过程中，在基板顶部上设置有掩模层。这样的掩模层包括至少电子光束抗蚀，但可包括更多的层。而且，已经对分别具有不同掩模层堆叠的五个不同的晶片WFR1、WFR2、WFR3、WFR4、WFR5进行测试以确定那些层对本发明的方法的位置确定的影响。在第一晶片WFR1中，基板并不具有任何掩模层。在第二至第五晶片中，基板包括掩模层堆叠，其包括电子光束抗蚀层，其结合有硬掩模层(例如自旋碳(spin-on-carbon))，从第二晶片WFR2至第五晶片WFR5，其厚度增加。在硬掩模层和抗蚀层之间，可具有其它的层，例如抗反反射涂层和/或粘贴层。从图10可观察到，第二晶片WFR2和第三晶片WFR3在强度值方面具有最大的动态范围。从图10可清楚看出光学位置标记的主区域和端部区域，即第一主区域110和第三主区域130的光强度最低，因为这些区域包括可至少部分地吸收或散射入射光的结构。
图11示出了图10中廓形的放大视图，其中，放大视图由图10中的虚线矩形框作为边界。必须注意到的是，在这些实验中，光斑的大小为约1.5μm， 其大于间距P。放大视图示出了从端部区域140平移至第一主区域110中的光强度廓形。第一观察结果是光强度从较高值(该端部区域中的最大反射)降至较低值，并且在其上有变化。这种变化的发生是由于从结构转换至空置或者相反情况造成。这些变化的时段为1μm，由于光斑(当在表面上沿纵向方向扫描时)以交替的方式覆盖一个和两个结构之间。而且，随着该掩模层堆叠而增加(包括自旋碳)，该光强度下降并且主区域和端部区域以及中间区域之间的差异缩小。
图12示出了依据本发明的光学位置标记MRK2的另一个实施例，其结合了该标记对于不同掩模堆叠所测量的强度廓形的放大视图。在该实施例中间距P为2μm。在第一区域101中没有其它节段。在第一区域101中没有其它的节段。在该实施例中，发现了另一个现象，即，在每一次转换时光强度具有最小值。因此，这种变化的时段为1μm(间距P的一半)。令人印象深刻的观察结果是，在缺少掩模层堆叠时，端部区域140和主区域110、130之间的光强度的差异相当低。
图13示出了依据本发明的光学位置标记MRK3的另一个实施例，其结合了该标记对于不同掩模堆叠所测量的强度廓形的放大视图。在该实施例中间距P为3μm。在第一区域101内没有另外的节段。在第一区域101中没有另外的节段。在每一次转换时光强度具有最小值，因此该变化的时段为1.5μm(间距P的一半)。
图14示出了依据本发明的光学位置标记MRK4的另一个实施例，其结合了该标记对于不同掩模堆叠所测量的强度廓形的放大视图。在该实施例中间距P为4μm。在该第一区域101里没有另外的节段。在该第一区域101里没有另外的节段。在每一次转换时光强度有最小值。因此，该变化的时段为2μm(间距P的一半)。
图15示出了依据本发明的包括次波长特征的光学位置标记MRK5的另一个实施例，其结合了这样的标记对于不同掩模堆叠所测量的强度廓形的放大视图。在该实施例中间距P为2μm。在第一区域101里具有纵向节段。在该实施例中可得到令人印象深刻的观察结果。在该(节段化)特征的中间观察到光强度的最小值，而不是在转换时。而且，该变化的持续时间等于间距P。进一步令人印象深刻的观察结果在于以上对于所有测试的掩模层堆叠均有效。换言之，该次波长特征提供了额外的优点，也就是本发明的(使用光 学位置标记)确定位置的方法对于用于基板顶部上的掩模层堆叠的敏感度大大降低。该次波长特征的间距为200nm。
图16示出了依据本发明的包括次波长特征的光学位置标记MRK6的另一个实施例，其结合了这样的标记对于不同掩模堆叠所测量出的强度廓形的放大视图。在该实施例中间距P为2μm。在第一区域101里具有横向节段。可将该位置标记MRK6的结果与图15中的第五位置标记的结果相比较。同样地，该实施例具有与图15中的相同的额外优势，即，对于被用于基板顶部上的掩模层堆叠的敏感度较低。该次波长特征的间距为200nm。
图17示出了依据本发明的包括次波长特征的光学位置标记MRK7的另一个实施例，其结合了这样的标记对于不同掩模堆叠所测量出的强度廓形的放大视图。在该实施例中间距P为2μm。在第一区域101里沿纵向和横向方向均具有节段。该位置标记MRK7的结果稍劣于图15和图16中的第五和第六位置标记MRK5、MRK6的结果。同样地，该实施例具有与图15和图16相同的额外优势，即对于被用于基板顶部上的掩模层堆叠的敏感度较低。可观察到的是，强度廓形的曲线形状与图15和图16中不同。不受任何理论局限，假设这可依照以下事实来说明，即图17中的双节段化(因此将次波长结构有效地转换成柱状)确保在两个偏光方向上的光都被这些结构吸收，然而在图15和图16中，该吸收主要是对于偏光方向中的一个方向的。次波长特征的间距为200nm。
从图10至图17中的实施例可得到以下一般性结论：
a)所有光学位置标记都是可观察到的。
b)对于特定掩模层堆叠厚度而言，强度信号的振幅会降低，并且似乎与位置标记类型无关。
c)提供次波长特征的节段化光学位置标记，提供了较高的可重制性。
图18示出了对于光刻系统内的各个光学对准传感器，图10、图12、图3、图14、图15、图16及图17的光学位置标记的可重制性结果。在位置或对准测量方面，可重制性是一项重要的性能指示符。对于这五个晶片WFR1、WFR2、WFR3、WFR4、WFR5中的每一个(分别具有早前说明的不同的掩模层堆叠)，已经测量了可重制性。可重制性可按以下方法测量：对于各个晶片，在晶片上5个不同位置处测量光学位置标记的位置，并且将该测量重复30次，并且对于第一光学对准传感器SS以及第二光学对准传感器DS 均重复测量。图18中的柱状指示了全部5个位置(或场地)上的平均可重制性。误差柱给出了所述5个地点中最佳的和最差的可重制性之间的范围。由图18得出的最重要的结论在于节段化的标记示出了系统性更佳的可重制性。
图19示出了对于光刻系统中的每一个光学对准传感器，图10、图12、图13、图14、图15、图16和图17中光学位置标记的准确性结果。在这些实验中，每一个光学位置标记是按照一排三个的方式摆放的。在这些准确度测量中，对于每一个晶片每一个场地计算相对于外部标记的平均偏移标记。图19示出了5个场地的平均(绝对)偏移。对于每一个晶片每一个标记类型示出结果。而且，这些实验是已经针对第一光学对准传感器SS以及第二光学对准传感器DS完成的。由图19得出的重要结论在于节段化标记示出了系统性更佳的准确性。
本发明大体上涉及一种在光刻系统中确定基板位置的方法、用于这样的方法的基板，以及用于这样的方法的光刻系统。本发明可应用于各种应用领域，例如：
-在基板上用于对准基板的光学位置标记；
-在基板载体上用于对准基板载体的光学位置标记；
-在卡盘上用于对准卡盘的光学位置标记；
-在掩模上的光学位置标记；
-在辅助基板(例如在电子光束机中的光束测量基板)上的光学位置标记。
应该理解的是，以上说明被包括以示出对优选实施的操作，而并不意味着限制本发明的范围。从以上讨论中，对于一个本领域技术人员来说许多变化将是显而易见的，但是这些仍属于本发明的精神和范围内。
此外，应该理解的是，当在以上说明和随附的权利要求书中使用短语“多倍”时，其表示包括两倍或更多倍。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种基板(12，513)，其包括光学位置标记(100)，所述光学位置标记(100)具有标记高度(MH)、标记长度(ML)以及在所述基板(12，513)上的预确定已知位置，所述光学位置标记(100)沿纵向方向(x)延伸并被布置成用于改变所述位置标记(100)沿所述纵向方向(x)的反射系数，其中所述光学位置标记(100)包括：
第一区域(101)，其具有第一反射系数和第一宽度(W)；
第二区域(102)，其与所述第一区域(101)相邻，并且形成第一区域对(105)，所述第二区域(102)具有第二反射系数和第二宽度(W)，并且所述第二反射系数与所述第一反射系数不同，其中所述第一区域(101)包括与所述预确定波长的光的波长相比较的次波长结构(SWS)并且所述第二区域(102)无次波长结构(SWS)。
2.如权利要求1所述的基板(12，513)，其中所述次波长结构(SWS)包括多个规则的条形节段，其沿垂直于所述纵向方向(x)的另一个方向(y)延伸，其中每一个规则的节段是由第一子区域和第二子区域形成的。
3.如权利要求1所述的基板(12，513)，其中所述次波长结构(SWS)包括多个规则的条形节段，其沿所述纵向方向(x)延伸，其中每一个规则的条形节段由第一子区域和第二区域形成。
4.如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，进一步包括第一区域对(105)和至少第二区域对(105)，其中所述第二区域对(105)基本上等于所述第一区域对(105)。
5.如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，其中所述第一宽度(W)和所述第二宽度(W)处于1μm和2μm之间的范围。
6.如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，其中所述标记长度(ML)为至少100μm。
7.如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，其中所述次波长结构(SWS)提供低于所述第二反射系数的所述第一反射系数。
8.如权利要求4至7中任一项所述的基板(12，513)，在直接或间接地从属于权利要求4的范围内，其中所述第一区域对(105)和所述第二区域对(105)构成第一主区域(110)，并进一步包括与所述第一主区域(110)相邻的第二主区域(120)，其中所述第二主区域(120)基本无结构。
9.如权利要求8所述的基板(12，513)，进一步包括与所述第二主区域(120)相邻的第三主区域(130)，其中，当沿所述纵向方向(x)观察时，所述第二主区域(120)嵌入所述第一主区域(110)和所述第三主区域(130)之间。
10.如权利要求9所述的基板(12，513)，其中所述第三主区域(130)以与包括次波长结构的所述第一区域(101)以相似的方式被建造。
11.如权利要求10所述的基板(12，513)，其中所述第一主区域(110)和所述第三主区域(130)基本相同。
12.如权利要求9至11中任一项所述的基板(12，513)，进一步包括第一端部区域(140)，其位于与所述第一主区域(110)相邻的所述光学位置标记(100)的第一端部处，所述第一端部区域(140)基本无结构。
13.如权利要求9至12中任一项所述的基板(12，513)，进一步包括位于与所述第三主区域(130)相邻的所述光学位置标记(100)的第二端部处的第二端部区域(140)，所述第二端部区域(140)基本无结构。
14.如前述权利要求中任一项所述的基板(12，513)，其中所述标记高度是所述红光或红外光的所述波长的多倍。
15.一种光刻系统，用于处理如前述权利要求中任一项所述的基板，所述系统包括被安装至所述系统的光学对准传感器(SS，500)，所述光学对准传感器(SS，500)与所述基板曝光器件(1，PO)具有基本恒定不变的距离，所述光学对准传感器(SS，500)被配置成发射光束(511)至所述基板(12，513)，并用于测量第零阶反射光束(518)的强度廓形，
其中，所述光刻系统被配置成用于执行如权利要求21至27中任一项所述的方法。
16.如权利要求15所述的光刻系统，所述系统进一步包括:
被安装至所述系统的另一个光学对准传感器(DS，500)，，另一个光学对准传感器(DS，500)与所述基板曝光器件(1，PO)具有另一个基本上恒定不变的距离，所述光学对准传感器(DS，500)被配置成用于发射另一个光束(511)至所述基板(12，513)，并用于测量第零阶反射光束(518)的强度廓形，所述光刻系统被配置成用于使得所述光学对准传感器(SS，500)在第一方向(y)上扫描，并且所述光刻系统被配置成用于使得所述另一个光学对准传感器(DS，500)在正交于所述第一方向(y)的第二方向(x)上扫描。
17.如权利要求16所述的所述光刻系统，其中所述第一方向(y)与所述光刻系统中操作使用的所述基板(12，513)的第一移动方向(L)一致，并且所述第二方向(x)与所述光刻系统中操作使用的所述基板(12，513)的第二移动方向(S)一致。
18.如前述权利要求15至17中任一项所述的光刻系统，进一步包括用于相对于所述基板曝光系统(1)移动和定位所述基板载体(13)的驱动器台.
19.如权利要求15至18中任一项所述的光刻系统，其中所述基板曝光器件(1，PO)包括适用于将一个或多个曝光光束投影至所述基板(12,513)上的光学柱体(PO)，其中所述对准传感器(SS，DS)被安装至所述光学柱体(PO)。
20.如权利要求19所述的光刻系统，其中所述光学柱体(PO)被配置成用于将多个带电粒子曝光光束，例如电子光束，投影至所述基板(12，513)上。
21.一种方法，包括:
提供包括光学位置标记(100)的基板(12，513)，所述光学位置标记具有标记宽度(MW)、标记长度(ML)和在所述基板(12，513)上的预确定已知位置，所述光学位置标记(100)沿纵向方向(x)延伸并被布置成改变所述位置标记(100)沿所述纵向方向(x)的反射系数；
依据所述光学位置标记(100)相对于所述光学对准传感器(SS，DS)的估计位置，移动所述基板(12，513)，使得所述光学位置标记(100)基本上接近于所述光学对准传感器(SS，DS)；
使用所述光学对准传感器(100)，在所述纵向方向上沿扫描路径扫描所述光学位置标记(100)，以获得具有扫描长度的测量强度廓形，其中所述扫描长度比所述标记长度(ML)更长；
将所述测量强度廓形和与所述光学位置标记(100)相关联的期望强度廓形进行比较以确定所述光学位置标记(100)的实际位置和所述估计位置之间的差异(x)，以及
基于所述扫描路径和所述差异确定所述位置标记的所述实际位置。
22.如权利要求21所述的方法，其中将所述测量强度廓形和所述期望强度廓形进行比较的所述步骤包括:计算所述廓形之间的互相关函数(CRC)，并确定所述互相关函数(CRC)中最大值(TPR)的位置，其中所述位置表示所述差异。
23.如权利要求21或22所述的方法，其中，在提供所述基板(21，513)的所述步骤中，所述基板(12，513)包括另一个光学位置标记(100)，其具有另一个标记宽度(MW)、另一个标记长度(ML)和在基板(12，513)上的另一个预确定已知位置，所述另一个光学位置标记(100)沿另一个纵向方向(y)延伸，并被布置成用于改变所述另一个位置标记(100)沿所述另一个纵向方向(y)的另一个反射系数，其中所述另一个纵向方向(y)正交于所述纵向方向(x)，其中所述光学位置标记(100)和所述另一个光学位置标记(100)形成位置标记对偶，在扫描所述光学位置标记的步骤之后，所述方法进一步包括以下步骤:
依据所述另一个光学位置标记(100)相对于所述光学对准传感器(SS，DS)的另一个估计位置，移动所述基板(12，513)，使得所述另一个光学位置标记(100)基本上接近于所述光学对准传感器(SS，DS)；
使用所述光学对准传感器(SS，DS)，在所述另一个纵向方向上沿另一个扫描路径扫描所述另一个光学位置标记(100)，以获得具有另一个扫描长度的另一个测量强度廓形，其中所述另一个扫描长度比所述另一个标记长度(ML)更长；
将所述另一个测量强度廓形和与所述另一个光学位置标记(100)相关联的另一个期望的强度廓形比较，以确定所述另一个光学位置标记(100)的另一个实际位置与所述另一个估计位置之间的另一个差异，以及
根据所述另一个扫描路径和所述另一个差异，确定所述另一个位置标记的所述另一个实际位置。
24.如权利要求23所述的方法，其中将所述另一个测量强度廓形和所述另一个期望强度廓形比较的步骤包括:
计算所述廓形之间的另一个互相关函数，并确定所述另一个互相关函数的最大值的另一个位置，其中所述另一个位置表示所述差异。
25.如权利要求23或24所述的方法，其中所述光刻系统包括另一个光学对准传感器(DS)，其用于发射另一个光束至所述基板(12，513)，并用于测量第零阶反射光束的强度廓形，所述光刻系统被配置成用于使得所述光学对准传感器仅在第一方向(y)上扫描，并且所述光刻系统被配置成用于使得所述另一个光学对准传感器(DS)仅在正交于所述第一方向(y)的第二方向(x)上扫描，
其中，在提供所述基板(12，513)的步骤中，所述光学位置标记(100)的所述纵向方向(x)与所述第一方向(y)一致，并且所述另一个光学位置标记(100)的所述另一个纵向方向(x)与所述第二方向(x)一致，
其中，在所述各个扫描步骤中，所述光学对准传感器(DS)被用于扫描所述光学位置标记(100)，并且所述另一个光学对准传感器(DS)被用于扫描所述另一个光学位置标记(100)。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述第一方向(y)与所述光刻系统中操作使用的所述基板(12，513)的第一移动方向(L)一致，并且所述第二方向(x)与所述光刻系统中操作使用的所述基板(12，513)的第二移动方向(S)一致。
27.如权利要求21至26中任一项所述的方法，其中，在提供所述基板(12，513)的步骤中，所述基板(12，513)包括第二光学位置标记对偶，其被置于所述基板(12，513)上的不同位置处，其中所述第二光学位置标记对偶类似于第一光学位置标记对偶，并且其中针对所述第二光学位置标记对偶重复所述方法。
28.如权利要求15至20中任一项所述的光刻系统，进一步包括用于接收所述基板(12，513)的基板载体(13)，其中所述基板载体(13)相对于所述基板曝光器件(1，PO)可移动，用于使得所述基板(12，513)的不同部分曝光。