芯片上晶片对准传感器的制作方法

芯片上晶片对准传感器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年7月24日递交的美国临时专利申请号62/877,964的优先权，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
3.本公开涉及例如用于光刻设备和系统的传感器设备和系统。


背景技术：

4.光刻设备是被构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(ic)制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如掩模、掩模版)的图案投影至设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
5.为了将图案投影至衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定了可以在所述衬底上形成的特征的最小大小。相比于使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备，使用具有介于4至20nm(例如6.7nm或13.5nm)范围内的波长的极紫外(euv)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小特征。
6.为了控制所述光刻过程以将器件特征准确地放置在所述衬底上，通常在例如所述衬底上设置一个或更多个衍射目标(即，对准标记)，并且所述光刻设备包括一个或更多个对准传感器，可以通过所述一个或更多个对准传感器准确地测量所述衍射目标的位置。现有对准系统和技术受制于特定缺点和局限性。例如，现有对准系统和技术通常无法测量对准标记场内的变形(即，场内变形)。这些系统通常相对较大。这些系统也不支持较精细的对准光栅间距，例如小于约1微米的光栅间距。
7.由于在同一共同平台上可以实施数百个传感器，因此自对准的且紧凑的系统可以提供改善的准确度、成本效率、和可扩展性。部件(例如照射源、光纤、反射镜、透镜、波导、检测器、处理器，等等)的集成可以提供用于测量在衬底上的对准标记的特定特性(例如，对准位置，等等)的微型化传感器。另外，相同衬底的多个对准标记可以由多个传感器(例如传感器阵列)来研究且不同测量可以被同步地或实时地执行。
8.因此，需要补偿传感器设备和系统中的变化，并且提供可调的即可扩展的且能够测量场内变形的覆盖区减小且自对准的紧凑传感器。


技术实现要素：

9.在一些实施例中，一种传感器设备包括照射系统、检测器系统和处理器。所述照射系统被配置成沿照射路径传输照射束。所述照射系统包括可调式光学器件。所述可调式光学器件被配置成朝向被设置为与所述照射系统相邻的衬底上的衍射目标传输所述照射束。所述传输在所述衍射目标上产生条纹图案。信号束包括由所述衍射目标衍射的衍射阶子束。所述检测器系统被配置成收集所述信号束。所述处理器被配置成基于所述信号束测量所述衍射目标的特性。所述可调式光学器件被配置成调整所述照射束在所述衍射目标上的
入射角度，以将所述条纹图案的周期性调整成匹配于所述衍射目标的周期性。
10.在一些实施例中，所述衍射目标的所述特性是对准位置。
11.在一些实施例中，所述可调式光学器件包括棱镜反射镜。所述棱镜反射镜被配置成通过调整所述棱镜反射镜相对于所述照射束的位置来调整所述照射束的位置。在一些实施例中，所述棱镜反射镜包括基于微机电系统的致动器。
12.在一些实施例中，所述可调式光学器件包括可变相位调制器。所述可变相位调制器被配置成通过调整所述可变相位调制器的传播常数来调整所述照射束的位置。在一些实施例中，所述可变相位调制器包括电光调制器、声光调制器、或液晶调制器。
13.在一些实施例中，所述照射系统包括相干照射源，并且所述照射束包括第一相干离轴照射束和第二相干离轴照射束。在一些实施例中，所述条纹图案由所述第一相干离轴照射束和所述第二相干离轴照射束的干涉产生。在一些实施例中，所述照射系统包括：第一光学器件，所述第一光学器件被配置成朝向所述衍射目标传输所述第一相干离轴照射束；以及第二光学器件，所述第二光学器件被配置成朝向所述衍射目标传输所述第二相干离轴照射束。在一些实施例中，所述第一相干离轴照射束的入射角度和所述第二相干离轴照射束的入射角度是相同的。
14.在一些实施例中，所述检测器系统包括：固定式光学器件，所述固定式光学器件被配置成收集所述信号束；以及检测器，所述检测器被配置成检测所述信号束的第一衍射阶子束、所述信号束的第二衍射阶子束、和所述信号束的第三衍射阶子束。在一些实施例中，所述检测器包括多模光纤。
15.在一些实施例中，述照射系统和所述检测器系统被间隔开约1度至约3度的角度。
16.在一些实施例中，所述传感器设备的纵向面积不超过约10mm乘10mm。在一些实施例中，所述照射束的波长是约500nm至约2000nm。在一些实施例中，所述照射束包括第一相干离轴照射束和第二相干离轴照射束，并且所述检测器系统被设置于所述第一相干离轴照射束与所述第二相干离轴照射束之间。
17.在一些实施例中，检测系统包括多个传感器。所述多个传感器相对于彼此对称地布置且设置于衬底上的多个衍射目标的上方。每个传感器包括照射系统、检测器系统和处理器。所述照射系统被配置成沿照射路径传输照射束，并且包括可调式光学器件，所述可调式光学器件被配置成朝向被设置为与所述照射系统相邻的衬底上的衍射目标传输所述照射束。所述传输在所述衍射目标上产生条纹图案。信信号束包括由所述衍射目标衍射的衍射阶子束。所述检测器系统被配置成收集所述信号束。所述处理器被配置成基于所述信号束测量所述衍射目标的特性。所述可调式光学器件被配置成调整所述照射束在所述衍射目标上的入射角度，以将所述条纹图案的周期性调整成匹配于所述衍射目标的周期性。所述检测系统还包括第二处理器，所述第二处理器耦接至每个传感器。所述第二处理器被配置成基于所述衬底上的所述多个衍射目标中的每个衍射目标的所述特性确定处理误差。
18.在一些实施例中，所述衍射目标的所述特性是对准位置。
19.在一些实施例中，每个检测器系统同时地测量所述衬底上的所述多个衍射目标的所述特性。在一些实施例中，在共同平台上集成所述多个传感器。在一些实施例中，所述第二处理器经由光纤耦接至每个传感器。
20.下文参考随附附图来详细地描述本发明的其它特征和优点，以及本发明的各个实
施例的结构和操作。应注意，本发明不限于本文中所描述的具体实施例。本文中仅出于说明性目的呈现这样的实施例。基于本文中所含的教导，相关领域技术人员将明白额外的实施例。
附图说明
21.被合并入本文中且形成本说明书的一部分的附图图示了本发明，并且连同所述描述一起进一步用以解释本发明的原理且使相关领域技术人员能够进行和使用本发明。
22.图1是根据示例性实施例的光刻设备的示意性图示。
23.图2是根据示例性实施例的传感器设备的侧视示意性图示。
24.图3是根据示例性实施例的图2的传感器设备的照射系统的俯视透视示意性图示。
25.图4是根据示例性实施例的替代的传感器设备的俯视透视示意性图示。
26.图5是根据示例性实施例的检测系统的俯视平面示意性图示。
27.根据下文结合附图所阐述的详细描述，本发明的特征和优点将变得显而易见，在所述附图中，相似的附图标记始终标识对应的元件。在所述附图中，类似附图标记通常指示相同的、功能上相似和/或结构上类似的元件。另外，通常，附图标记的最左侧数字标识首次出现附图标记的附图。除非另有指示，否则在整个本公开中提供的附图不应解释为按比例绘制。
具体实施方式
28.本说明书披露了合并有本发明的特征的一个或更多个实施例。所披露的实施例仅例示本发明。本发明的范围不限于所披露的实施例。本发明由随附于此的权利要求限定。
29.所描述的实施例和本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的参考指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可以不必包括所述特定特征、结构或特性。此外，这些短语不必指相同的实施例。另外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，应了解，无论是否明确描述，结合其它实施例实现这种特征、结构或特性都在本领域技术人员的知识范围内。
30.为易于描述的，可以在本文中使用诸如“在
……
之下”、“在
……
下方”、“下部”、“在
……
上方”、“在
……
上”、“上部”和类似术语的空间相对术语来描述如附图中所图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除附图中描绘的方向之外，空间相对术语也意图涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)且本文中所使用的空间相对描述词同样可以相应地进行解释。
31.如本文中所使用的术语“约”指示可以基于特定技术变化的给定数量的值。基于特定技术，术语“约”可以指示例如在值的上下10％至30％内(例如，所述值的
±
10％、
±
20％或
±
30％)变化的给定数量的值。
32.本公开的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实施。本公开的实施例也可以被实施为储存在机器可读介质上的指令，所述指令可以由一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于储存或传输呈可以由机器(例如，计算装置)读取的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(rom)；随机存取存储器(ram)；磁盘储存介质；光学储存介质；闪存装置；电学、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)；等等。另外，固件、软件、例程和/或指令可以在本文中经描述为执行某些动作。然而，应了解，这样的描述仅仅出于方便起见，并且这样的动作实际上由计算装置、处理器、控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其它装置引起。
33.然而，在更详细地描述这些实施例之前，有指导性的为呈现可以用于实施本公开的实施例的示例环境。
34.示例性光刻系统
35.图1示出包括辐射源so和光刻设备la的光刻系统。所述辐射源so被配置成产生euv辐射束b且将euv辐射束b供应至所述光刻设备la。所述光刻设备la包括照射系统il、被配置成支撑所述图案形成装置ma(例如，掩模)的支撑结构mt、投影系统ps、和被配置成支撑所述衬底w的衬底台wt。
36.所述照射系统il被配置成在所述euv辐射束b入射到所述图案形成装置ma上之前调节所述euv辐射束b。另外，所述照射系统il可以包括琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11。所述琢面场反射镜装置10和所述琢面光瞳反射镜装置11一起向所述euv辐射束b提供期望的横截面形状和期望的强度分布。除了所述琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11以外，或代替述琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11，所述照射系统il可以包括其它反射镜或装置。
37.在如此调节之后，所述euv辐射束b与所述图案形成装置ma相互作用。由于这种相互作用，产生了经图案化的euv辐射束b'。所述投影系统ps被配置成将经图案化的euv辐射束b'投影至所述衬底w上。出于该目的，所述投影系统ps可以包括被配置成将经图案化的euv辐射束b'投影至由所述衬底台wt所保持的所述衬底w上的多个反射镜13、14。所述投影系统ps可以将减小因子应用于经图案化的euv辐射束b'，因而形成具有小于所述图案形成装置ma上的对应特征的特征的图像。例如，可以应用减小因子4或8。虽然在图1中将所述投影系统ps图示为仅具有两个反射镜13、14，但所述投影系统ps可以包括不同数目的反射镜(例如，六个或八个反射镜)。
38.所述衬底w可以包括先前形成的图案。在这样的情况下，所述光刻设备la使由经图案化的euv辐射束b'所形成的图像与先前形成在所述衬底w上的图案对准。
39.可以在所述辐射源so中、在所述照射系统il中、和/或在投影系统ps中提供相对真空，即，处于充分地低于大气压力的压力的少量气体(例如，氢气)。所述辐射源so可以是激光产生等离子体(lpp)源、放电产生等离子体(dpp)源、自由电子激光器(fel)、或能够产生euv辐射的任何其它辐射源。
40.示例性传感器设备
41.如上文所论述的，为了控制所述光刻过程以将器件特征准确地放置在所述衬底上，通常在例如所述衬底上设置一个或更多个衍射目标(即，对准标记)，并且所述光刻设备可以包括一个或更多个对准传感器，可以通过所述一个或更多个对准传感器准确地测量所述衍射目标的位置。另外，条纹图案可以由对准传感器的两个离轴相干束形成以提供结构化照射，所述结构化照射用作投影参考光栅以研究对准标记不对称性且消除对于分立的实体参考光栅的需求。
42.现有对准系统和技术受制于特定缺点和局限性。例如，现有对准系统和技术通常无法测量对准标记场内的变形(即，场内变形)。此外，这些系统通常相对较大。另外，这些系
统也不支持较精细的对准光栅间距，例如小于约1微米的光栅间距。
43.过程引发的晶片误差是产品上重叠(opo)误差的主要贡献因素。opo误差是由于图案的复杂性以及经图案化层的数量所导致的。opo误差具有相对较高的空间变化，晶片至晶片以及每个晶片内的空间变化可能不同。对场内的若干对准标记的相对位置的测量可以减少且有助于校正opo误差。所述场内的对准误差变化可以用于例如回归模型，以校正所述场内的opo误差。多个对准标记的测量可以使得能够建模并且校正场内变形。例如，为能够在不影响总吞吐量的情况下校正场内变形，可以实施平行晶片对准传感器。
44.基于干涉测量法和多模干涉(mmi)的平行晶片对准传感器描述于2018年8月29日所提交的且名称为“compact alignment sensor arrangements”的美国临时申请号62/724,198中，所述申请以全文引用的方式并入本文中。然而，mmi设计需要用于精确且一致的晶片对准的较高稳定性和相位准确度。此外，对于mmi设计，耦合损失较大，并且期望更直接的测量。
45.自对准的且紧凑的直接测量传感器系统提供改善的准确度、成本效率、和可扩展性。例如实施于同一共同平台上的约10mm
×
10mm的紧凑传感器可以形成数百个传感器的传感器阵列。这些小型化的传感器(例如，10mm
×
10mm)可以测量衬底上的对准标记的特定特性(例如，对准位置等)。此外，单个“芯片上”传感器中的部件(例如，照射源、光纤、反射镜、透镜、波导、检测器、处理器等)的集成可以改善小型化。另外，相同衬底的多个对准标记可以由多个传感器(例如传感器阵列)研究且不同测量可以同时地或实时地执行。如下文所论述的自对准的且紧凑的传感器系统可以提供减小的覆盖区且可以改善对场内变形的测量。
46.图2和图3图示了根据各种示例性实施例的传感器设备200。传感器设备200可以被配置成测量衬底202上的衍射目标204的特性(例如对准位置等)，并且改善例如光刻设备la中的对准和场内变形。虽然传感器设备200在图2和图3中被示出为独立的设备，但本公开的实施例不限于这种示例，并且本公开的传感器设备200实施例可以用于其它光学系统，诸如但不限于光刻设备la和/或其它光学系统。
47.图2图示了根据示例性实施例的传感器设备200的侧视示意图。传感器设备200可以包括照射系统220、检测器系统270、和处理器298。图3图示根据示例性实施例的如图3中示出的传感器设备200的照射系统220的俯视透视示意图。
48.照射系统220可以被配置成沿照射路径232朝向衍射目标204传输照射束226以形成条纹图案242。条纹图案242(例如，摩尔(moir
é
)图案)可以被配置成提供结构化照射且用作投影参考光栅，以通过利用摩尔效应研究衍射目标204不对称性。摩尔效应是在具有透明间隙的不透光图案(例如平行线)重叠于另一类似图案上时出现的大规模干涉效应。
49.如图3中示出的，照射系统220可以包括相干照射源222、照射耦合件224、照射束226、第一相干离轴照射束228、第二相干离轴照射束230、照射路径232、第一入射角度238、第二入射角度240、条纹图案242、和可调式光学器件250。照射源222可以产生照射束226且被耦接至照射耦合件224，例如光纤端口或波导。在一些实施例中，照射系统220可以包括一个或更多个波导或光栅，以使照射束226朝向衍射目标204耦合。例如，如图4中示出的，照射系统220可以包括第一照射波导234和第二照射波导236，其可以是例如亚波长结构或光栅且被配置成使来自照射系统220中的相干照射源222的光朝向衍射目标204耦合。
50.照射系统220可以被配置成提供具有一个或更多个通频带的相干电磁宽带照射束
226。在示例中，所述一个或更多个通频带可以处于约500nm至约2000nm之间的波长的光谱内。照射系统220还可以被配置成提供在长时间段内(例如，在照射系统220的寿命内)具有大致恒定的中心波长(cwl)值的一个或更多个通频带。
51.照射耦合件224可以将照射束226沿照射路径232引导至衍射目标204。照射耦合件224(例如波导)将来自相干照射源222的所述照射束226拆分为第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230。照射路径232可以包括第一照射路径232a和第二照射路径232b，例如图3中示出的。第一相干离轴照射束228可以沿第一照射路径232a被引导至衍射目标204。第二相干离轴照射束230可以沿第二照射路径232b被引导至衍射目标204。朝向被设置为与照射系统220相邻的衬底202上的衍射目标204引导第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230。
52.如图2和图3中示出的，第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230可以在衍射目标204上产生条纹图案242。第一相干离轴照射束228能够以第一入射角度238被引导至衍射目标204，并且第二相干离轴照射束230能够以第二入射角度240引导至衍射目标204。第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230可叠置和干涉以形成结构化照射、条纹图案242，这是因为束是相干的。条纹图案242(例如，摩尔图案)可以作为衍射目标204上的投影参考光栅而操作。
53.可调式光学器件250可以被配置成朝向衬底202上的衍射目标204传输第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230，并且分别调整第一入射角度238和第二入射角度240来调整条纹图案242的周期性。条纹图案242的周期性可以与第一入射角度238和第二入射角度240成比例。可调式光学器件250可以被配置成通过调整第一入射角度238和第二入射角度240以改变条纹图案242的周期性来使衍射目标204的周期性与条纹图案242的周期性匹配。在条纹图案242的周期性与衍射目标204的周期性对准(例如匹配)时，传感器设备200中的像差并未更改由检测器系统270所检测的信号束290。
54.可调式光学器件250可以是能够更改第一相干离轴照射束228的第一入射角度238和第二相干离轴照射束230的第二入射角度240的任何光学器件(例如，反射镜、透镜、棱镜、波导、光学调制器等)。例如，如下文参考图3详细描述的，可调式光学器件250可以包括可调式棱镜反射镜252以及第一离轴反射镜256和第二离轴反射镜258。例如，如下文参考图4详细描述的，可调式光学器件250可以分别包括第一可变相位调制器254a和第二可变相位调制器254b和/或第一照射波导234和第二照射波导236。
55.如图3中示出的，可调式光学器件250可以包括可调式棱镜反射镜252、第一离轴反射镜256、和第二离轴反射镜258。可调式棱镜反射镜252可以被配置成通过调整可调式棱镜反射镜252的相对于照射束226的位置来调整第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230的位置。例如，可调式棱镜反射镜252可朝向或远离照射耦合件224平移或相对于照射耦合件224旋转或倾斜，以分别更改第一相干离轴反射镜256上的第一相干离轴照射束228和第二相干离轴反射镜258上的第二相干离轴照射束230的斑位置。通过调整可调式棱镜反射镜252的相对于照射束226的位置，第一相干离轴照射束228的第一入射角度238和第二相干离轴照射束230的第二入射角度240可以分别被改变以使得条纹图案242的周期性成比例地改变。可以调整(例如平移、旋转、倾斜等)可调式棱镜反射镜252，以调整条纹图案242的周期性以匹配于衍射目标204的周期性。第一离轴反射镜256和第二离轴反射镜258可以被
固定，并且可以被配置成分别朝向衍射目标204反射第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230。
56.在一些实施例中，可调式棱镜反射镜252可以包括基于微机电系统(mems)的致动器，并且可以被配置成分别调整第一相干离轴照射束228的第一照射路径232a和调整第二相干离轴照射束230的第二照射路径232b，并且分别调整第一相干离轴照射束228的第一入射角度238和第二相干离轴照射束230的第二入射角度240。例如，可调式棱镜反射镜252的基于mems的致动器可以控制衍射目标204上的第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230的聚焦斑。在一些实施例中，第一离轴反射镜256和/或第二离轴反射镜258可以是平坦的、成角度的、拋物线型的、或椭圆的反射镜。例如，如图3中示出的，第一离轴反射镜256和第二离轴反射镜258可以是拋物线型的。在一些实施例中，第一离轴反射镜256和/或第二离轴反射镜258可以是可调整的。例如，第一离轴反射镜256和/或第二离轴反射镜258每个都可以包括基于mems的致动器。
57.在一些实施例中，第一入射角度238和第二入射角度240可以是相同的。在一些实施例中，第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230可以是衍射目标204上的聚焦束。例如，可调式光学器件250可以包括聚焦光学器件，例如针对约1毫米或更小的焦距优化的第一离轴反射镜256和第二离轴反射镜258。在一些实施例中，第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230可以是衍射目标204上的散焦束。
58.来自相干照射源222的第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230朝向被设置为与照射系统220相邻的衬底202上的衍射目标204传输，并且产生信号束290。信号束290可以包括从衍射目标204衍射的衍射阶子束。例如，如图2和图3中示出，信号束290可以包括第一衍射阶子束292、第二衍射阶子束294、和第三衍射阶子束296。
59.在一些实施例中，第一衍射阶子束292可以是负衍射阶子束(例如-1)、第二衍射阶子束294可以是正衍射阶子束(例如 1)，并且第三衍射阶子束296可以是零衍射阶子束(例如0)。如图2和图3中示出，可以将第一衍射阶子束292、第二衍射阶子束294和第三衍射阶子束296朝向检测器系统270(例如，朝向固定式光学器件216和检测器218)传输。
60.检测器系统270可以被配置成收集信号束290。如图2和图3中示出，检测器系统270可以包括固定式光学器件216和检测器218。固定式光学器件216可以被配置成收集信号束290且朝向检测器218传输信号束290。检测器218可以被配置成检测信号束290的第一衍射阶子束292、第二衍射阶子束294、和/或第三衍射阶子束296。在一些实施例中，固定式光学器件216可以是低数值孔径(na)透镜。例如，固定式光学器件216可以具有约0.1至约0.4的na。在一些实施例中，固定式光学器件216可以是消色差透镜。例如，固定式光学器件216可以是消色差双合透镜。在一些实施例中，检测器系统270可以被配置成基于信号束290测量衍射目标204的特性。在一些实施例中，由检测器系统270所测量的衍射目标204的特性是对准位置。在一些实施例中，检测器218可以是光电检测器、光电二极管、电荷耦合器件(ccd)、雪崩光电二极管(apd)、相机、pin检测器、多模光纤、单模光纤、或任何其它合适的光学检测器。
61.在实施例中，衍射目标204可以是对准标记。在实施例中，衬底202可以由平台支持且沿对准轴对中。在一些实施例中，衬底202上的衍射目标204可以是1-d光栅，其被印制以使得在显影之后，栅条由实体抗蚀剂线形成。在一些实施例中，衍射目标204可以是2-d阵列
或光栅，其被印制以使得在显影之后，光栅由抗蚀剂中的实体抗蚀剂导柱或通孔形成。例如，栅条、导柱或通孔可被可替代地被蚀刻至衬底202中。
62.处理器298可以被配置成基于信号束290来测量衍射目标204的特性。处理器298可以与检测器系统270、照射系统220集成，或在检测器系统270和照射系统220外部。例如，如图2中示出的，处理器298可以被设置于照射系统220的顶部表面上。如图2中示出的，处理器298可以包括第一控制信号299a和/或第二控制信号299b。第一控制信号299a可以被配置成发送和接收相干照射源222与处理器298之间的数据。第二控制信号299b可以被配置成发送和接收检测器218与处理器298之间的数据。处理器298可以经由第一控制信号299a耦接至照射系统220。处理器298可以由第二控制信号299b耦接至检测器系统270。控制信号299a、299b可以由光纤耦接至照射系统220和/或检测器系统270。
63.在一些实施例中，处理器298可以被配置成基于信号束290测量衍射目标204的特性。例如，由处理器298测量的衍射目标204的特性可以是对准位置。
64.在一些实施例中，如图2中示出的，处理器298可以被集成于照射系统220上。在一些实施例中，处理器298可以在检测器系统270外部且例如由光纤电缆耦接至检测器系统270。在一些实施例中，处理器298可以在照射系统220外部且例如由光纤电缆耦接至照射系统220。在一些实施例中，处理器298可以被配置成基于由检测器系统270所检测的衍射目标204的特性(例如对准位置等)来确定场内变形。
65.照射系统220和检测器系统270可以由位移角度212间隔开。位移角度212可以被配置成约1度至约3度。如图2中示出的，位移角度212可以包括照射系统220与垂直于衍射目标204的轴之间的第一位移角度212a、以及检测器系统270与垂直于衍射目标204的轴之间的第二位移角度212b。在一些实施例中，第一位移角度212a和第二位移角度212b是相等的。传感器设备200可以被配置成是自对准的且紧凑的系统。如图2中示出的，传感器设备200的纵向面积214可以小于约10mm乘10mm。
66.替代传感器设备
67.图4图示根据各个实施例的替代的传感器设备200'的俯视透视示意图。图2和图3中示出的传感器设备200的实施例与图4中示出的传感器设备200'的实施例类似。类似附图标记用于指示图2和图3中示出的传感器设备200的实施例的类似特征以及图4中示出的传感器设备200'的实施例的类似特征。图2和图3中示出的传感器设备200的实施例与图4中示出的传感器设备200'的实施例之间的主要差异在于：照射系统220'包括第一可变相位调制器254a、第二可变相位调制器254b、第一照射波导234、和第二照射波导236，并且检测器系统270被设置于耦接至第一照射波导234的第一可变相位调制器254a与耦接至第二照射波导236的第二可变相位调制器254b之间。
68.如图4中示出的，传感器设备200'包括照射系统220'和检测器系统270。虽然传感器设备200'在图4中被示出为独立的设备，但本公开的实施例不限于这种示例，并且本公开的传感器设备200'实施例可以用于其它光学系统，诸如但不限于传感器设备200、光刻设备la、和/或其它光学系统。照射系统220'可以包括可调式光学器件250。可调式光学器件250可以包括可变相位调制器254、第一照射波导234、和第二照射波导236。
69.可变相位调制器254可以包括第一可变相位调制器254a和第二可变相位调制器254b。第一可变相位调制器254a和第二可变相位调制器254b可以被配置成通过调整第一可
变相位调制器254a和第二可变相位调制器254b的传播常数来分别调整第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230的位置。例如，可以(例如通过施加热梯度、电压、压力、回填气体来改变折射率等)调整第一可变相位调制器254a和第二可变相位调制器254b的传播常数，以分别更改被耦接至第一照射波导234的第一相干离轴照射束228和被耦接至第二照射波导236的第二相干离轴照射束230的位置。通过调整第一可变相位调制器254a和第二可变相位调制器254b的传播常数，可以分别改变第一相干离轴照射束228的第一入射角度238和第二相干离轴照射束230的第二入射角度240，以使得条纹图案242的周期性成比例地改变。第一可变相位调制器254a和第二可变相位调制器254b可以被调整(例如传播常数b)，以调整条纹图案242的周期性以匹配于衍射目标204的周期性。第一照射波导234和第二照射波导236可以被固定，并且被配置成分别使来自第一可变相位调制器254a的第一相干离轴照射束228和来自第二可变相位调制器254b的第二相干离轴照射束230朝向衍射目标204耦合。
70.在一些实施例中，第一可变相位调制器254a和/或第二可变相位调制器254b可以包括电光调制器(eom)、声光调制器(aom)、或液晶调节器(lcm)。在一些实施例中，第一可变相位调制器254a和/或第二可变相位调制器254b可以被配置成分别调整第一相干离轴照射束228的第一照射路径232a和第二相干离轴照射束230的第二照射路径232b，并且分别调整第一相干离轴照射束228的第一入射角度238和第二相干离轴照射束230的第二入射角度240。例如，热梯度可施加于第一可变相位调制器254a和第二可变相位调制器254b，并且控制衍射目标204上的第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230的位置或角度。
71.第一照射波导234和第二照射波导236可以被配置成分别接收来自于第一可变相位调制器254a的第一相干离轴照射束228和来自第二可变相位调制器254b的第二相干离轴照射束230，并且朝向被设置为与照射系统220'相邻的衬底202上的衍射目标204传输照射束226，并且产生信号束290。在一些实施例中，第一照射波导234和第二照射波导236可以相对于彼此对称地布置。在一些实施例中，第一照射波导234和第二照射波导236可以是结构化平面光栅。
72.如图4中示出的，检测器系统270可以被设置于照射系统220'的第一相干离轴照射束228和第二相干离轴照射束230之间。在一些实施例中，固定式光学器件216、第一照射波导234、和第二照射波导236可以被设置于共同平面中，使得信号束290可垂直于固定式光学器件216和衍射目标204对准。
73.示例性检测系统
74.图5图示根据示例性实施例的检测系统500的俯视平面示意图。检测系统500可以被配置成测量衬底202上的多个衍射目标204(类似于衍射目标204)的特性(例如，对准位置等)，并且基于衬底202上的多个衍射目标204中的每个衍射目标204的特性确定场内变形。检测系统500可以校正场内变形且改善例如在光刻设备la中的对准。检测系统500可以包括多个传感器200(每个传感器200类似于传感器设备200或传感器设备200')和第二处理器580。如图5中示出的，每个传感器设备200可以被设置于共同平台502上且耦接至第二处理器580。例如，如图5中示出的，每个传感器设备200可以经由光纤504连接至第二处理器580。共同平台502和多个传感器200可以设置于多个衍射目标204上方。虽然检测系统500在图5中示出为独立的设备，但本公开的实施例不限于这种示例，并且本公开的检测系统500实施
例可以用于其它光学系统，诸如但不限于光刻设备la和/或其它光学系统。
75.在一些实施例中，如图5中示出的，传感器阵列可以由设置在共同平台502上的多个传感器200形成。在一些实施例中，多个传感器200可以在共同平台502上相对于彼此对称地布置。在一些实施例中，衍射目标204的特性是对准位置。在一些实施例中，多个传感器200的每个处理器298或检测器系统270可以同时或实时地测量设置于衬底202上的每个传感器200下方的多个衍射目标204的特性。例如，由多个传感器200测量的多个衍射目标204的多个特性可以在0.2秒内出现。
76.可以使用以下方面来进一步描述实施例：
77.1.一种传感器设备，包括：
78.照射系统，所述照射系统被配置成沿照射路径传输照射束，所述照射系统包括可调式光学器件，所述可调式光学器件被配置成朝向被设置为与所述照射系统相邻的衬底上的衍射目标传输所述照射束，其中所述传输在所述衍射目标上产生条纹图案并且产生信号束，信号束包括由所述衍射目标衍射的衍射阶子束；
79.检测器系统，所述检测器系统被配置成收集所述信号束；以及
80.处理器，所述处理器被配置成基于所述信号束测量所述衍射目标的特性，
81.其中所述可调式光学器件被配置成调整所述照射束在所述衍射目标上的入射角度，以将所述条纹图案的周期性调整成匹配于所述衍射目标的周期性。
82.2.根据方面1所述的传感器设备，其中所述衍射目标的所述特性是对准位置。
83.3.根据方面1所述的传感器设备，其中所述可调式光学器件包括棱镜反射镜，所述棱镜反射镜被配置成通过调整所述棱镜反射镜相对于所述照射束的位置来调整所述照射束的位置。
84.4.根据方面3所述的传感器设备，其中所述棱镜反射镜包括基于微机电系统的致动器。
85.5.根据方面1所述的传感器设备，其中所述可调式光学器件包括可变相位调制器，所述可变相位调制器被配置成通过调整所述可变相位调制器的传播常数来调整所述照射束的位置。
86.6.根据方面5所述的传感器设备，其中所述可变相位调制器包括电光调制器、声光调制器、或液晶调制器。
87.7.根据方面1所述的传感器设备，其中所述照射系统包括相干照射源，并且所述照射束包括第一相干离轴照射束和第二相干离轴照射束。
88.8.根据方面7所述的传感器设备，其中所述条纹图案由所述第一相干离轴照射束和所述第二相干离轴照射束的干涉产生。
89.9.根据方面7所述的传感器设备，其中所述照射系统包括：第一光学器件，所述第一光学器件被配置成朝向所述衍射目标传输所述第一相干离轴照射束；以及第二光学器件，所述第二光学器件被配置成朝向所述衍射目标传输所述第二相干离轴照射束。
90.10.根据方面7所述的传感器设备，其中所述第一相干离轴照射束的入射角度和所述第二相干离轴照射束的入射角度是相同的。
91.11.根据方面1所述的传感器设备，其中所述检测器系统包括：固定式光学器件，所述固定式光学器件被配置成收集所述信号束；以及检测器，所述检测器被配置成检测所述
信号束的第一衍射阶子束、所述信号束的第二衍射阶子束、和所述信号束的第三衍射阶子束。
92.12.根据方面11所述的传感器设备，其中所述检测器包括多模光纤。
93.13.根据方面1所述的传感器设备，其中所述照射系统和所述检测器系统被间隔开约1度至约3度的角度。
94.14.根据方面1所述的传感器设备，其中：
95.所述传感器设备的纵向面积不超过约10mm乘10mm；并且
96.所述照射束的波长是约500nm至约2000nm。
97.15.根据方面1所述的传感器设备，其中所述照射束包括第一相干离轴照射束和第二相干离轴照射束，并且所述检测器系统被设置于所述第一相干离轴照射束与所述第二相干离轴照射束之间。
98.16.一种检测系统，包括：
99.多个传感器，所述多个传感器相对于彼此对称地布置且设置于衬底上的多个衍射目标的上方，每个传感器包括：
100.照射系统，所述照射系统被配置成沿照射路径传输照射束，所述照射系统包括可调式光学器件，所述可调式光学器件被配置成朝向被设置为与所述照射系统相邻的衬底上的衍射目标传输所述照射束，其中所述传输在所述衍射目标上产生条纹图案并且产生信号束，信号束包括由所述衍射目标衍射的衍射阶子束；
101.检测器系统，所述检测器系统被配置成收集所述信号束；以及
102.处理器，所述处理器被配置成基于所述信号束测量所述衍射目标的特性，
103.其中所述可调式光学器件被配置成调整所述照射束在所述衍射目标上的入射角度，以将所述条纹图案的周期性调整成匹配于所述衍射目标的周期性；以及
104.第二处理器，所述第二处理器耦接至每个传感器，并且被配置成基于所述衬底上的所述多个衍射目标中的每个衍射目标的所述特性确定处理误差。
105.17.根据方面16所述的检测系统，其中所述衍射目标的所述特性是对准位置。
106.18.根据方面16所述的检测系统，其中每个检测器系统同时地测量所述衬底上的所述多个衍射目标的所述特性。
107.19.根据方面16所述的检测系统，其中在共同平台上集成所述多个传感器。
108.20.根据方面16所述的检测系统，其中所述第二处理器经由光纤耦接至每个传感器。
109.虽然在本文中可以具体地参考光刻设备在ic制造中的使用，但应理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、lcd、薄膜磁头等。本领域技术人员应了解，在这些替代应用的情境下，可以认为本文中对术语“晶片”或“管芯”的任何使用分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。可以在曝光之前或之后在例如显影系统单元(通常将抗蚀剂层施加至衬底且显影曝光后的抗蚀剂的工具)、量测单元和/或检测单元中处理本文中提及的衬底。在适用情况下，可以将本文中的公开内容应用于这些和其它衬底处理工具。此外，可以将衬底处理多于一次，例如以便产生多层ic，使得本文中所使用的术语“衬底”也可以指已经包含多个处理后的层的衬底。
110.虽然上文可以具体地参考在光学光刻的情境下对本发明的实施例的使用，但应了解，本发明可以用于其它应用(例如压印光刻术)中，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产生于衬底上的图案。可以将图案形成装置的形貌压入至被供应至衬底的抗蚀剂层中，在衬底上，抗蚀剂是通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化的。在抗蚀剂固化之后将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。
111.应理解，本文中的措词或术语是出于描述而不是限制的目的，以使得本说明书的术语或措词应由相关领域技术人员鉴于本文中的教导来解释。
112.如本文中所使用的术语“衬底”描述材料层被添加至的材料。在一些实施例中，衬底自身可以被图案化，并且添加于衬底的顶部上的材料也可以被图案化，或可以保持不被图案化。
113.本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实施。本发明的实施例也可以实施为储存在机器可读介质上的指令，所述指令可以由一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于储存或传输呈可以由机器(例如，计算装置)读取的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(rom)；随机存取存储器(ram)；磁盘储存介质；光学储存介质；闪存装置；电、光学、声学或其它形式的传播信号，等等。另外，固件、软件、例程和/或指令可以在本文中被描述为执行某些动作。然而，应了解，这些描述仅出于方便起见，并且这些动作实际上由计算装置、处理器、控制器或执行固件、软件、例程和/或指令的其它装置引起。
114.以下示例是图示而不是限制本公开的实施例。通常在所述领域中遇到且相关领域技术人员将明白的多个条件和参数的其它合适的修改和调适在本公开的精神和范围内。
115.虽然可以在本文中特别参考根据本发明的设备和/或系统在ic的制造中的使用，但仍应明确理解，这样的设备和/或系统具有多种其它可能的应用。例如，其可以用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、lcd面板、薄膜磁头等中。本领域技术人员将了解，在这样的替代应用的情境下，本文中的术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”的任何使用应被认是分别由更上位的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”替代。
116.虽然上文已描述本发明的特定实施例，但应了解，可以与所描述的方式不同的其它方式来实践本发明。所述描述不意图限制本发明。
117.应了解，具体实施方式章节而不是发明内容和说明书摘要章节意图用以解释权利要求。发明内容和说明书摘要章节可以阐述如由发明者涵盖的一个或更多个但不是所有本发明的示例性实施例，因此，不意图以任何方式限制本发明和所附权利要求。
118.上文已借助于图示特定功能及其关系的实施的功能构造块来描述本发明。为便于描述的，本文中已任意地定义这些功能构造块的边界。只要适当地执行指定功能和所述功能的关系，就可以限定替代边界。
119.特定实施例之前述描述将充分地公开本发明的一般性质，使得在不背离本发明的一般概念的情况下，其它人可以通过应用本领域的技能范围内的知识针对各种应用而容易地修改和/或调适这些特定实施例，而无需进行过度实验。因此，基于本文中所呈现的教导和引导，这些调适和修改意图在所公开的实施例的等效物的涵义和范围内。
120.因此，本发明的广度和范围不应受上述示例性实施例中的任一实施例限制，而应
仅根据以下权利要求及其等效物来限定。