CN1495540B - 利用至少两个波长的光刻系统的对准系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于光刻装置的利用至少两个波长的对准系统，包括：具有第一波长和第二波长的对准辐射源；具有第一波长通道和第二波长通道的检测系统，第一波长通道接收所述对准标记第一波长处的对准辐射，第二波长通道接收来自所述对准标记第二波长处的对准辐射；以及与所述检测系统相联系的定位单元，所述定位单元处理来自所述第一及第二波长通道的组合信息，从而以来自所述第一波长通道的信息，来自所述第二波长通道的信息以及来自所述第一和第二波长通道的组合信息中之一为基础，根据在所述第一波长处检测到的所述对准辐射相对于在所述第二波长处检测到的对准辐射的相对强度来确定所述对准标记的位置。还包括其对准方法。

Description

利用至少两个波长的光刻系统的对准系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于光刻装置的对准系统，以及具有这种对准系统的光刻装置，尤其涉及可以利用至少两个单独的波长信号检测对准标记位置的对准系统。

背景技术

光刻装置是制造集成电路和/或其他微型设备的主要部件。借助于这种装置，不同的掩膜图案顺次成像到基底上精确对准的位置，如半导体晶片或LCD板。基底可以在已经彼此对准的连续图像之间经历物理和化学变化。在基底用至少一个掩膜图案的像曝光之后从装置中移开，并且在基底经历理想的加工步骤之后，为了用另外的掩膜图案的像对其进行曝光而将其放回，等等，但必须确保另外的掩膜图案和随后的掩膜图案的像相对于基底上至少一个已经曝光的像精确定位。为此，光刻装置配有对准系统，利用该对准系统，使基底上的对准标记相对于掩膜上的对准标记来对准。

光刻装置不仅可以用于制造IC，而且可以用于制造具有细节尺寸为1微米或更小数量级的其他结构。例如磁畴存储器的集成的或总体的光学系统或者导向和检测图形结构、微机电系统(MEMS)结构，以及液晶显示板结构。在制造这些结构中，必须使掩膜图案的像相对于已经曝光到基底上的像非常精确地对准。

光刻装置可以是步进装置或者分步-扫描装置。在步进(stepping)装置中，掩膜图案一次曝光成像在一个基底的曝光区域。随后，基底如此相对于掩膜移动：将下一个曝光区域置于掩膜图案和投影透镜系统下面，掩膜图案成像于该下一曝光区域上。重复这一过程直到基底的所有曝光区域都有掩膜图案成像。在分步-扫描(step-and-scan)装置中，也进行上述步进过程，但是掩膜图案不是一次曝光成像，而是经过扫描移动成像。在掩膜图案成像的过程中，基底与掩膜同时相对于投影系统和投射束移动，同时考虑投影系统的放大率。掩膜图案连续曝光部分的一系列并置的部分图像成像在一个曝光区域中。掩膜图案在曝光区域完全成像之后，对下一个曝光区域进行这一步骤。可能的扫描过程在1986年5月的杂志“Semiconducors International”中第137-142页，由D.AMarkle撰写的论文：“Sub-micron 1∶1 Optical Lithography”中记载。

美国专利5,243,195公开了一种配有对准系统并用于制造IC的光学光刻装置。该对准系统包括用于使基底对准标记相对于该对准单元对准的偏轴对准单元。此外，该对准系统包括用于使基底标记经投影透镜(TTL)相对于掩膜标记对准的第二对准单元。经投影透镜的对准(轴上对准：on-axis alignment)经常用于许多当代光学光刻装置中，并提供以下优势，基底和掩膜可以直接彼此对准。当使用偏轴对准方法时，必须考虑美国专利5,243,195中所述的基线位移量。然而，随着IC部件尺寸的不断减小和复杂性的提高，已经证实轴上对准系统难以得到改进以实现所需的精密度和准确度。

基底每单位表面积的电子元件的数量增长以及这些元件的尺寸合成越来越小，对制造集成电路的精度有的要求日益严格。因此依次掩膜成像在基底上的位置必须越来越准确地固定。在制造具有更小线宽的新一代IC时，必须提高对准精度，或者换句话说，必须可以检测更小的偏差，从而使对准系统的分辨能力得以提高。另一方面，由于在减小线宽的情况下需要投影透镜系统更大的数值孔径(NA)，因此也必须对基底的平面度有更严格的要求。该系统的焦深随NA增大而减小。由于某些像场弯曲出现在投影透镜系统中所希望的相对较大的像场处，因此基底上几乎不会有不均匀。为了得到基底的理想平面度，已经提出在光刻装置中通过化学机械抛光(CMP)方法，在用不同掩膜图案进行两个连续曝光之间对基底进行抛光。然而，该抛光过程影响轴上对准方法的精度。在轴上对准方法中，光栅用作基底对准标记，由该光栅衍射的第一级子光束用于将基底标记成像在掩膜标记上。在该方法中，当基底光栅标记的重力点相对于掩膜对准标记的重力点对准时，假定基底相对于掩膜准确对准。在这种情况下，假定每个光栅标记的重力点与光栅的几何中心重合。然而，CMP方法使基底光栅标记不对称，从而使该对准方法不再可靠。此外，各种工艺步骤使对准标记发生变化，包括引入不对称性和基底光栅标记的沟槽有效深度的变化。由于从这种相位光栅反射的单色光的信号强度随沟槽深度周期性变化，因此某些情况下该工艺检测不到光栅标记，或者在其他情况下仅提供微弱的信号。这会导致对准系统稳定性的降低，在该对准系统中，存在因信号强度损耗而不能进行预计的对准检测的情况。如果使用微弱信号确定对准标记的位置，还会导致对准精确度的降低。减轻该问题的一种方案是使用两个独立的波长来照射和检测基底上对准标记的位置。然而，在这种系统中使用的光源在光谱的可见区，例如，红色和绿色激光，导致在两个波长处的信号均很弱的情况，由此带来基底上对准标记的稳定性和检测精确度的问题。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种用于光刻装置的对准系统，其具有改进的对准精度(或准确度)和/或稳定性。

为了实现本发明的这个和其他目的，用于光刻装置的对准系统配有第一波长和第二波长处的对准辐射源；检测系统，具有第一波长通道和第二波长通道，其中设置第一波长通道接收来自第一波长的对准标记的对准辐射，设置第二波长通道接收来自第二波长的对准标记的对准辐射；以及与检测系统相联系的定位单元。定位单元处理来自第一波长通道或第二波长通道或组合第一及第二波长通道的信息，从而根据组合信息，相对于第二物体标上基准位置确定第一物体上对准标记位置。根据本发明的另一方面，光刻装置具有照射辐射源；基底台部件，设置在来自所述照射源的照射辐射的辐射路径上；分化板台部件，设置在所述照射源和所述基底台部件之间所述照射辐射的所述辐射路径上；投影系统，设置在所述分化板台部件和所述基底台部件之间；以及对准系统，设置在所述基底台部件和所述分化板台部件中至少一个附近。该对准系统包括第一波长和第二波长处的对准辐射源；检测系统，具有第一波长通道和第二波长通道，其中设置第一波长通道接收来自第一波长处的对准标记的对准辐射，设置第二波长通道接收来自第二波长通道处的对准标记的对准辐射；以及与检测系统相联系的定位单元。定位单元处理来自第一和第二波长通有组合信息，从而根据组合信息相对于第二目标上基准位置确定第一目标上对准标记位置。对准系统可以位于远离照射辐射的辐射路径。需要来自对准系统的对准辐射能到达基底台部件。本发明的另一方面提供一种检测基底上对准标记的方法，该方法包括：用具有至少两个不同照射波长的照射辐射束来照射对准标记；检测来自至少两个不同照射波长中的第一波长处对准标记的照射辐射，并输出第一波长信号；检测来自至少两个不同照射波长中的第二波长处对准标记的照射辐射，并输出第二波长信号；根据第一和第二波长信号确定对准标记的位置。

附图说明

图1光刻装置描绘根据本发明一个实施例的光刻装置；

图2示出了基底对准标记的实施例；

图3示出了使掩膜标记和相应的基底标记彼此对准的双对准单元的实施例；

图4示意性地示出了根据本发明实施例的具有偏轴对准系统的光刻装置；

图5示出了根据本发明的偏轴对准单元的实施例；

图6示出了用于本发明实施例的具有参考光栅的板；

图7示出了本发明实施例中通过楔块元件的偏转；

图8示出了根据本发明实施例的第一和第二透镜系统在对准单元中的排列；

图9示出了在对准单元的第二实施例中用作偏转元件结构的一组楔形板；

图10示出了这组楔形板如何偏转子光束；

图11示出了在应用两个波长对准辐射的对准单元的实施例中，子光束在这种楔形板平面上的位置；

图12示出了使用两个波长的对准单元的实施例；

图13示出了在该实施例中使用的优选分束器；

图14示出了对准单元相对于投影透镜和基底的位置；

图15示出了对于红色(633nm)和绿色(532nm)对准辐射，对准信号强度作为标记深度函数的例子；

图16示出使用对准信号强度数字波长切换和对准信号强度变量波长切换方案，不对称标记的对准位置对比标记深度的变化；

图17示出对于几个MRT因数(可选择的阈值)值的对准信号强度变量波长切换权重因数。

具体实施方式

现在在参考作为特定实施例的实例描述根据本发明的方法和器件。本发明的广义原理不仅限于这些特定描述的实施例中。本发明将参考用于光刻系统的对准系统进行描述，该系统包括两种对准系统：轴上(on-axis)(也称为“轴上的”)和偏轴(off-axis)(“偏轴的”)对准系统，它们可以结合使用以获得掩膜相对于基底(“工件”)的最终的对准。轴上对准系统可以具有独立于照明对准标记辐射源的单独辐射源，如在透过镜头(TTL)或透过分化板(TTR)系统中，或者可以采用曝光辐射同一辐射源。下面的实例描述与偏轴系统(OAS)结合的TTL系统作为本发明的实施例。此外，本发明展望了应用于具有折射投影系统的光刻系统，以及使用比当前采用的波长更短的电磁辐射的其它类型光刻系统，使用反射和/或衍射成像光学器件的系统，和/或使用磁，电磁和/或静电成像光学的其它类型辐射，其它类型的辐射如带电粒子束，例如电子束或离子束。

我们现在描述具有轴上对准单元和其他测量系统的光刻装置，作为结合本发明实施例的系统的例子。

图1概略地示出将掩膜图案分步-扫描成像到基底上的装置中的实施例的光学元件。该装置包括作为其主要部件的、结合投影系统PL的投影柱。位于投影系统一端的是其上要来成像的掩膜MA的掩膜支架MH。掩膜支架是掩膜台MT的一部分。基底台WT设置在投影透镜系统PL的另一端。该工作台包括用于支撑配有光敏层的基底W的基底支架WH。掩膜图案C必须在光敏层上多次成像，每一次成像在不同的区域，基底区域W_d。基底台可沿X和Y方向移动，从而使掩膜图案在第一基底区域成像之后，可将随后的基底区域置于掩膜图案之下。

装置还包括配有辐射源LA的照明系统，例如氪-氟(Krypton-Fluoride)准分子激光器或汞灯，透镜系统LS，反射镜RE以及聚光透镜CO。照明系统提供的投影束PB照射掩膜图案C。该图案被投影透镜系统PL成像在基底W的基底区域上。投影透镜系统具有例如M＝1/4的放大率，NA＝0.6的数值孔径，以及直径22mm的衍射受限像场。

该装置进一步配有许多测量系统，即用于将掩膜MA和基底W在XY平面内彼此对准的系统，用于确定基底支架而后确定基底的位置和方位的干涉仪系统，以及对焦误差检测系统，用于确定投影透镜系统PL的焦平面或像平面与基底W的表面之差。这些测量系统是伺服系统的部分，伺服系统包括电子信号处理和控制电路以及驱动器，或者传动器，利用该系统并参考测量系统提供的信号可对基底的位置和方向以及聚焦进行校正。

对准系统利用掩膜MA中的两个对准标记M₁和M₂，如图1右上方所示。如图2所示，这些标记可以是衍射光栅，但也可以是其他通常与周围环境可光学区分的如正方形或条带的标记。对准标记可以是两维的，即它们向两个互相垂直的方向延伸，例如图1中的X和Y方向，或者可以与其它标记一起使用向两个互相垂直的方向延伸，例如X和Y方向。基底W例如是半导体基底，有至少两个对准标记，对准标记是两维衍射光栅，图1示出了其中的两个，P₁和P₂。标记P₁和P₂位于基底W上的设备区域以外。光栅标记P₁和P₂优选为相位光栅，光栅标记M₁和M₂优选为振幅光栅。其它类型的对准标记可以沿邻近电路之间的刻划线提供。

图1示出轴上对准单元的特定实施例，即一个双对准单元，其中所用的两个对准光束b和b’分别用于对准在掩膜对准标记M₂上的基底对准标记P₂，以及用于对准在掩膜对准标记M₁上的基底对准标记P₁。光束b由反射元件30，例如反射镜，向棱镜26的反射面27反射。反射面27向基底对准标记P₂反射光束b，标记P₂将一部分辐射b₁发送到相关联的掩膜标记M，在该处形成标记P₂的像。反射元件11，例如棱镜，将经过标记M₂的辐射引向辐射敏感检测器13。

第二对准光束b′通过反射镜31向投影透镜系统PL中的反射器29反射。反射器将光束b′传送到棱镜26的第二反射面28，该表面将光束b′导向基底对准标记P₁上。该标记将光束b′的一部分辐射b₁′反射到掩膜对准标记M₁，标记P₁的像在对准标记M₁上形成。穿过标记M₁的光束b₁′的辐射通过反射器11′导向辐射敏感检测器13′。

图2以放大的比例示出了相位光栅形式的两个相同基底标记之一的实施例。这种光栅包括四个子光栅P_1，a，P_1，b，P_1，c，P_1，d，其中的两个P_1，b和P_1，d用于沿X方向对准，另两个P_1，a和P_1，c用于沿Y方向对准。两个子光栅P_1，b和P_1，c具有例如16μm的光栅周期，子光栅P_1，a和P_1，d具有例如17.6μm的光栅周期。每个子光栅具有例如200×200μm的尺寸。原则上小于0.1μm的对准精度可以利用该光栅标记和适当的光学系统来实现。通过选择不同的光栅周期，可以扩大对准单元的捕获范围(capture range)。该范围例如是44μm。

图3更详细地示出稍做修改的对准单元的光学元件。双对准单元包括两个分开且相同的对准系统AS₁和AS₂，它们关于投影透镜系统PL的光轴AA’对称放置。对准系统AS₁与掩膜对准标记M₂相关联，对准系统AS₂与掩膜对准标记M₁相关联。两个对准系统中对应的元件用相同的参考数字表示，系统AS₂中的参考数字加了撇，从而区别于系统AS₁对应元件的参考数字。

现在描述系统AS₁的结构以及一种方法，在该方法中利用该系统来确定掩膜标记M₂和例如基底标记P₂相互之间的位置。

对准系统AS₁包括辐射源1，例如氦-氖激光器，射出对准光束b。该光束由分束器2反射到基底W。分束器可包括半透镜或者半透棱镜，但是优选由位于λ/4板3之前的偏振敏感分光棱镜2构成，其中λ是光束b的波长。投影透镜系统PL将光束b在基底W上聚焦成直径1mm数量级的小辐射斑V。基底将光束的一部分b1向掩膜MA反射。光束b1穿过投影透镜系统PL，该系统将辐射斑V成像在掩膜上。在基底布置在光刻装置中以前，就已经在与装置相耦合的预对准位置进行预对准，所述预对准位置例如在EP专利申请0164165中所公开的，使得辐射斑V位于基底标记P₂上。该标记随后由光束b₁成像在掩膜标记M₂上。由于考虑到投影透镜系统的放大率M，掩膜标记M₂的尺寸适合于基底标记P₂的尺寸，使得两个标记相互准确的定位时，标记P₂的像与标记M₂的像精确地重合。

在光束b和b₁沿路径到达基底W并由此射出时，两个光束两次穿过λ/4板3，该板的光轴与来自光源1的线性偏振光束b的偏振方向成45°角。然后光束b₁穿过λ/4板后其偏振方向相对光束b旋转90°，使光束b₁可以通过偏振分光棱镜。利用偏振分光棱镜和λ/4板的组合在将对准光束耦合到对准系统的辐射路径时提供了最小辐射损耗的优点。

经过对准标记M₂的光束b₁被棱镜11反射，并由例如另一个反射棱镜12导向辐射敏感检测器13。所述检测器，例如可以是合成的光敏二极管，包括例如与图2所示子光栅数目一致的四个独立的辐射敏感区域子光栅。检测器区域的输出信号是标记M₂与基底标记P₂的像重合的尺寸。这些信号可以进行电子处理，并通过驱动系统(未示出)彼此相对地移动掩膜和基底，使标记P的像与标记M重合。这样就获得了自动对准系统。

分束器14例如以部分透明棱镜的形式设置在棱镜11和检测器13之间，将光束b₁的一部分分为b₂。分开的光束例如通过两个透镜15和16入射到连接到监视器(未示出)的电视摄像机17上，光刻装置的操作人员可在监视器上看到对准标记P₂和M₂。然后操作人员可以确定两个标记是否重合，并且通过操纵者移动基底W使标记重合。

与前述标记P₂和M₂相类似，标记M₁和P₂以及标记M₁和P₁可以相互对准。对准系统AS₂用在最后提及的两个对准。

关于双对准单元的结构和对准程序方面进一步的细节，参考美国专利US4,778,275，该专利在这里引入作为参考。

图1所示轴上对准单元的实施例特别适合于下面的装置，在该装置中，使用例如为248nm的短波长的投射束PB，以及例如为633nm的相对大波长的对准光束。

由于投影透镜系统是为投射束PB的波长设计的，因此当系统PL用于借助对准光束将对准标记P₁，P₂和M₁和M₂在彼此上成像时发生差异。例如，基底对准标记不在掩膜对准标记所位于的掩膜图案的平面内，而是成像在距离该平面给定的距离处，该距离取决于投射光束和对准光束的波长差以及投射透镜元件材料相对于两个波长的折射率之差。如果投射束具有例如为248nm的波长，并且对准光束的波长为633nm，那么所述距离为2mm。此外，由于所述的波长差，基底对准标记以一定的放大率成像在掩膜对准标记上，所述放大率不同于理想放大率，并随着波长差的增长而增长。

为了校正所述差值，投影透镜系统PL包括额外的透镜，即校正透镜25。该校正透镜安排在投影透镜中这样的高度处，使得一方面，在校正透镜的平面中，将对准光束不同衍射级的子光束充分分离，从而能够分别影响这些子光束，所述的子光束源自基底对准标记并且也由基底对准标记的衍射产生，另一方面，可忽略校正透镜对投射束和由此形成的掩膜图案像的影响。校正透镜优选设置在投影透镜系统的傅立叶平面(Fourier Plane)上。如图3所示，如果校正透镜25位于对准光束b和b′的主光线彼此相交的平面上，那么该透镜可以校正上述两个对准光束。

如果需要，光楔或如衍射元件的其他偏转元件可以设置在对准光束路径上接近对准标记的位置。利用这样的没有在图3示出的偏转元件，可以防止在由检测器13或13′接收到的选定对准光束部分中的无意识相位差检测所引起的对准误差，如果来自基底对准标记的对准光束部分的对称轴不垂直于掩膜板则会产生上述相位差，从而导致在该板上发生伪反射。配有这种偏转元件的对准单元在EP专利申请0467445中披露。

除了整体对准标记P₁和P₂，如图1所示，该标记用于将整个基底与掩膜对准，这被称为整体对准，基底还可以具有更多的到每一个设备区域的对准标记用来将每个设备区域分别与掩膜图案对准。掩膜还可以包括两个以上的对准标记，其他对准标记可以用来例如测量掩膜相对于Z轴的旋转从而校正该旋转。

光刻装置进一步包括对焦误差检测系统，用于确定投影透镜系统PL的焦平面和基底W的表面之间的偏离，从而校正该偏离，例如沿其轴，Z轴移动投射透镜。所述聚焦误差检测系统可以包括元件40，41，42，43，44，45和46，这些元件位于固定连接到投影透镜系统的支架上(未示出)。参考数字40表示辐射源，例如二极管激光器，该辐射源射出对焦光束b₃。该光束通过反射棱镜42以小角度引导至基底上。由基底反射的光束通过棱镜43导向回射器44。元件44本身反射光束，使光束(b′₃)沿棱镜43，基底W和棱镜42的反射再一次通过相同的路径。

光束b′₃经部分反射元件41和反射元件45到达辐射敏感检测系统46。检测系统包括，例如位置相关检测器，或两个独立的检测器。由光束b′₃在系统上形成的辐射光斑的位置取决于投影透镜系统的焦平面与基底W平面重合的程度。对对焦误差检测系统的详细描述，参见美国专利US4,356,392。

为了精确地确定基底支架的X和Y位置，提供具有多轴干涉仪系统的步进光刻装置。美国专利US4,251,160公开了具有两个测量轴的系统，而美国专利US4,737,283公开了具有三个测量轴的系统。在图1中，所述干涉仪系统由元件50，51，52，和53概略地示出，但是仅仅示出了一个测量轴，X轴。由激光器形式的辐射源50射出的光束b₄通过分束器51分成测量光束b_4，m和参考光束b_4，r。测量光束到达基底支架WH的反射侧面54，被反射的测量光束通过分束器51与固定回射器例如是直角棱镜所反射的参考光束混合。混合光束的强度由检测器53测量，而基底支撑架WH的位移，此处是沿X方向，可以从检测器的输出信号中获得，还可以确定支架的瞬时位置。

如图1概略性地示出，干涉仪的信号为了简单起见用一个信号S₅₃表示，双对准单元的信号S₁₃和S′₁₃施加于信号处理单元SPU中，例如微型计算机，该信号处理单元将所述信号处理为适用于传动器AC的控制信号S_AC，利用该控制信号基底支架通过基底台WT在XY平面内移动。

凭借所述干涉仪系统，该系统不仅具有如图1所示的X测量轴，而且可以具有Y测量轴或者第三测量轴，对准标记P₁，P₂和M₁，M₂的位置和相互之间的距离可以在坐标系统中固定，该坐标系统同样在掩膜和基底彼此最初，或整体对准的过程中通过固定的干涉仪系统来确定。所述干涉仪系统也用来精确地移动基底台，这样的移动对于步进光刻装置是必须的，从而可以非常精确地从第一IC区域步进到第二IC区域。

如图1所示，如果光刻装置为分步-扫描装置，其中在掩膜图案投射到设备区域的期间掩膜和基底必须同时移动，那么掩膜也必须向一个方向移动，即扫描方向。由于考虑到投影透镜系统的放大率M，掩膜的运动必须与基底的相应运动保持同步。接着，在投射期间，掩膜和基底必须彼此相对静止而必须相对于投影透镜系统和投射束运动。为了测量掩膜的运动，必须为该装置配备第二干涉仪系统。所述干涉仪系统包括元件60，61，62，63和64，它们具有与元件50，51，52，53和54类似的功能。来自掩膜干涉仪系统的信号为了简单起见由图1中的信号S₆₃表示，该信号作用于信号处理单元SPU，与来自基底干涉仪系统的相应信号进行比较。这样就可以确定掩膜和基底是否相互具有正确的位置和/或同步移动。

如果沿着的X和Y方向的位置，掩膜用X_r，Y_r表示，基底用X_w，Y_w表示，围绕Z轴的旋转用φ_r，r和φ_z，w表示，那么当掩膜和基底相对于彼此为正确的位置时，满足以下条件：

X_w-M.X_r＝0         (1)

Y_w-M.Y_r＝0         (2)

Ф_z，w-φ_z，r＝0   (3)

其中M为投影透镜系统的放大率。假定掩膜和基底向相反的方向移动。如果所述元件向相同的方向移动，上述公式中M前的减号应该改为加号。

为了确定是否满足上述条件，基底和掩膜的两个干涉仪系统均具有三个测量轴就足够了。

然而，基底干涉仪系统优选不仅应测得X_w，Y_w和φ_z，w，而且还应测得φ_x，w和φ_y，w，即可以测得相对于X轴和Y轴的倾斜。

与基底干涉仪系统类似，掩膜干涉仪系统不仅应测得X_r，Y_r和φ_z，r’而且应测得φ_x，r，和φ_y。为了可以测得掩膜的这种倾斜，可以使用五轴掩膜干涉仪系统，或者使用确定X_r，Y_r和φ_z，r的三轴干涉仪系统与用于φ_x，r和φ_y，r测量的诸如电容传感器等其他传感器的组合。

如果通过焦距误差检测系统的帮助，可以测得X_w，Y_w，φ_x，w和φ_y，w，X_r，Y_r，φ_z，r，φ_x，r和φ_y，r以及检测Z_w和Z_r，其中Z_w和Z_r是沿基底和掩膜的Z轴的位置，那么可以确定是否不仅满足条件(1)，(2)和(3)，而且也满足以下条件：

M².Z_w-Z_r＝0             (4)

M.φ_x，w-φ_x，r＝0      (5)

M.φ_y，w-φ_y，r＝0      (6)

参考图3所述的轴上对准单元，用来使掩膜对准标记和基底对准标记彼此相互对准，该轴上对准单元被发现特别适合步进及分步-扫描光刻装置，利用该装置可形成线宽达到给定最小值的图像。然而，在IC制造中应用新的技术以及减少图像的线宽，会导致有关已有对准单元的精度和可靠性方面的问题。当减小线宽时，对准精度必须被提高。当应用所述CMP处理时，不对称性将引入基底光栅标记使得应用第一阶子光束的对准过程变得不可靠。此外，当使用具有一个波长的对准光束时，对准标记的光栅沟槽深度必须满足严格的要求，只能通过提高制造难度而满足该要求。

所有这些问题可以通过在对准过程中使用对准基底标记的偏轴对准单元以及通过使用高阶子光束，即具有高于1的衍射阶的子光束来解决。应该知道，这里提到的衍射级大于1的子光束可以在某些情况下包括具有对应负衍射级(例如-3^nd级和-5^th级)的子光束。既然基底标记的对准不再通过投影透镜系统而进行，那么就可以更自由地使用更多子光束，特别是使用高级子光束。由于对准单元的分辨能力随子光束阶数的提高而提高，因此对准精度可以大大提高。因为高阶子光束显著地由基底光栅标记的边缘确定，与光栅中心相比，并且因为这些光栅边缘受所述的CMP处理和其他影响光栅对称性的测量数据影响较少，因而极大地消减了光栅标记中非对称性的问题。此外，还可以使用多于一个波长的对准辐射，从而对光栅沟槽深度的要求可以大大降低。

将在下文中说明的是，所述衍射阶通过本发明对准单元中的光学元件彼此分开。因此，可以不必测量信号振幅而是应用这些种技术中更常规的相位测量。

图4示意性地示出了具有偏轴对准系统的光刻系统。所述偏轴对准系统具有两个辐射源70，用于以两个不同的波长照射对准标记，例如是红色激光和绿色激光。两激光基本上同时照射对准标记，反射光被导向各自的检测器通道(例如，红色通道和绿色通道)。当然波长之间的转换，特别是在高频，基本上可以实现同样的效果。这样的修改被认为包括在本发明的范围内。两波长通道的信号基本上平行地获取。定位单元PDU与检测器通信连接，所述检测器为至少两个不同的波长包括至少一个波长通道，例如至少一个红色通道和至少一个绿色通道。定位单元PDU可以是用于执行特定功能的硬件实现的专用设备或者可以包括可编程计算机，其编程来执行所需要的功能。另外，其还可以是独立于图1所示SPU的单元或其可以通过SPU中的软件来实现。定位单元PDU处理来自两个波长中的一个或另一个波长通道的信号，或者是一起处理来自两个波长通道的信号以确定被检测的对准标记的位置。

图5示意性地示出了根据本发明一个实施例的偏轴对准系统。这里所描述的对准系统的很多结构特征与美国专利US6,297,876中描述的相似或相同，该专利的全部内容在这里引入作为参考。光栅形式的基底标记用P₁表示。具有波长λ且入射到该光栅上的平行对准光束b分成很多子光束，这些子光束以相对光栅法线成不同角度α_n(未示出)的方向延伸，其中所述角度由已知的光栅方程定义：

${\mathrm{Sin\α}}_n=\frac{\mathrm{N\λ}}{P}---\left(7\right)$

其中N为衍射级数，P为光栅周期。

光栅反射的子光束的路径与透镜系统L₁合并，该透镜系统将以角度α_n的子光束的不同方向转变为平面73中这些子光束的不同位置u_n：

u_n＝f₁·α_n          (8)

其中f₁是透镜系统L₁的焦距。

在该平面中，为了进一步分开不同的子光束而设置装置。为此，可以在该平面内设置一个板，该板配有例如多个楔部形式的偏转元件。图5中，楔板用WEP表示。楔部位于例如板的后侧。那么棱镜72可以配备在板的前侧，利用该棱镜可使来自辐射源70，例如氦-氖激光器的对准光束耦合到对准单元中。所述棱镜还可以防止0级子光束到达检测器。楔部的数量对应于所用子光束的数量。在示出的实施例中，对于正级来说每维有六个楔块，从而为了对准可以使用多达并包括7级的子光束。所有的楔块具有不同的楔角，从而得到不同子光束的最佳间距。

第二透镜系统L₂设置在楔板之后。该透镜系统将标记P₁成像在基准板RGP的平面内。当没有楔板时，所有的子光束重叠在基准面中。由于通过楔板的不同子光束以不同角度偏转，因此子光束形成的像到达基准面内的不同位置。这些位置X_n由下式给出：

X_n＝f₂·γ_n    (9)

其中γ_n是子光束被楔板偏转的角度。

在这些位置处，可以提供参考光栅G₉₀-G₉₆，如图6所示。在每个参考光栅后面设置各自的检测器90-96。每个检测器的输出信号取决于基底光栅P₁的像与相应的参考光栅重合的程度。因此，基底光栅的对准程度以及因此基底的对准程度可以通过每个检测器90-96进行测量。然而，测量所依据的精度取决于所用子光束的级数；级数越大，精度越高。图6中，为了简单起见假定参考光栅G₉₀-G₉₆具有相同的光栅周期。然而实际上，每个光栅的光栅周期都适合于相关子光束的级数。级数越大，则光栅周期越小，并且可以检测到越小的对准误差。

到目前为止，仅考虑一套衍射级。已知，衍射光栅除了形成+1，+2，+3等衍射级子光束以外，还形成-1，-2，-3等衍射级子光束。正级和负级子光束均可用于形成光栅图像，即光栅标记的第一图像由+1和-1级子光束共同形成，第二图像由+2和-2级子光束共同形成，等等。对于+1和-1阶子光束不需要使用楔块，但是补偿光程差(path-length differences)的平行平板可以设置在楔板平面内这些子光束的位置处。因此对于2-7级来说需要六个楔块，正级和负级都要用到。

图7更清楚地示出了图5实施例的楔块的功能。在更简略的图6中，第一透镜系统L₁和第二透镜系统L₂用波形线表示。为了清楚起见，仅示出第一级b(+1)和b(-1)子光束，第七级b(+7)和b(-7)子光束，以及另一级如第五级b(+i)和b(-i)子光束。如图7所示，楔部80和80’的楔角，即楔部的斜面与楔板WEP的平面所成的角，使子光束b(+7)和b(-7)沿平行方向偏转，并通过第二透镜系统会聚于一参考光栅G₉₆上。子光束b(+i)和b(-i)也通过相应的楔块82和82’沿平行方向偏转，并会聚于一参考光栅G₉₁上。第一级子光束不偏转，通过第二透镜系统会聚于参考光栅G₉₃上。通过使用每个衍射级的正级和负级，基底光栅标记P₁的实像形成在相应的参考光栅上，并最大限度的使用了可利用的辐射。

图8示出透镜系统L₁和L₂以及这些透镜系统的焦距相对于标记P₁的平面以及参考光栅板RGP的优选位置。透镜系统具有焦距f₁，该系统放置在距离标记P₁的平面f₁处。透镜系统L₁将子光束的主光线向平行于光轴OO’的方向偏转。第一透镜系统和第二透镜系统之间的距离等于f₁+f₂，f₂是第二透镜系统的焦距。参考光栅板放置在距离第二透镜系统f₂处。由于在两个透镜系统之间的光路中，子光束的主光线平行于光轴OO’，因此楔板的位置不太重要。

为了在图5实施例中偏转相同衍射级的正级和负级子光束，使它们可以通过第二透镜系统准确重叠在相应的参考光栅上，那么对于相互关联的两个楔板的质量有严格的要求。这些质量要求涉及楔块斜面的质量以及楔角。

为了降低所述要求，并放松对准单元的公差，优选使用图9所示偏转元件的结构。使用对于所有子光束是公共的多个，例如3个楔板190，191，192而不是为每个子光束使用一个独立的楔块。图9示出楔板的透视图，图9是楔板的侧视图。三个板的楔角不同，所述楔角即板的上表面和下表面之间的角度，对于板192是面192a和面192b之间的角度。三个板之一，例如板190，其楔角与其他两板的楔角相反。板配有许多开口200，图8中只示出其中的几个。这些开口设置在子光束入射到相应板上的位置处。然而，不是每一个这样的位置都有开口。如果子光束入射到板的开口处，那么该子光束不会被该板偏转。

在通过这些板的过程中，子光束遇到零个，一个或两个开口。只有第一级子光束不会遇到开口，并且不会被任何板偏转。图10中示出了一个子光束穿过这些板的路径。该子光束由第一板190向右偏转。随后，该子光束以较小的角度向左偏转。最后该子光束穿过板192上的开口200，从而不发生进一步的偏转。对于每个子光束来说，开口数量和存在上述开口的板的顺序与其他子光束不同，使得子光束全都朝不同方向偏转。很明显，利用三个板的组合可以获得2³＝8个不同的偏转方向。由于相同衍射级的一对子光束由同样的两楔板偏转，因此这对子光束不沿平行方向偏转的风险降为最低。

在图5和6的实施例中，使用级数为1至7的子光束，沿X方向的对准就需要七个参考光栅G₉₀-G₉₆。对于沿Y方向的对准，七个子光束也可和另外七个参考光栅G₉₈-G₁₀₄一起使用，如图6所示。然后第二组十二个楔部设置在图5所示实施例中沿Y方向的楔板上。然后，图9的实施例中，在第一组楔板的前面或后面，第二组三个楔板设置在子光束的光路中，第二组板将子光束向Y方向偏转。基底标记可以是图2中示出的标记，或者是其他类型的标记，例如沿刻划线设置的标记。对于第一级子光束，可以使用具有四个光栅部分的类似的参考光栅，其中两个部分具有8.0μm的光栅周期，而另两个光栅部分具有8.8μm的周期，如图6所示。其他参考光栅只有一个光栅周期，该光栅周期对应于光栅部分的相应衍射级，所述光栅部分具有基底光栅P₁的16μm周期。然后保持与图2中光栅标记P₁相关联的44μm的捕获范围。

在图5和6的实施例中，具有最高级数的子光束由偏转元件以最大角度偏转。然而，这不是必须的。在一些情况下，例如为了减小光栅图像中的光学像差，可以改变级数。这也是子光束被楔部以正角或负角偏转级数上升的原因，如图6所示。

衍射级的最小数值可以通过计算机模拟来确定，该衍射级的最小数值必须被检测到，从而能够以足够的精度在基底标记P₁给定的不对称性方面对准。这种模拟证明，例如使用第一级子光束时存在150nm的对准误差在使用第五级子光束时可减至20nm。

原则上，可检测的最大级数通过可检测的最小强度和透镜系统L₁，L₂的数值孔径来确定。已知，由衍射光栅形成的子光束的强度随着该子光束级数的增大而迅速降低；子光束的强度与该子光束级数的平方成反比。因此对于第七级子光束，强度大约为第一级子光束的1/50。然而对准光束穿过偏轴对准单元时经反射引起的强度损耗，明显小于其穿过轴上对准单元时的损耗。所述的后个单元中，对准光束遇到例如大约100个表面，在这些表面上可能发生反射损耗，而所述的前个单元中，对准光束遇到例如仅20个这样的表面。如果轴上对准单元中总反射损耗是偏轴对准单元中的4倍，那么偏轴对准单元中的第七级对准子光束的强度相当于轴上对准单元中第一级对准光束的强度。

数值孔径NA_n由下式给出，光学系统L₁，L₂必须具有这样的数值孔径以通过衍射级为N的子光束：

${\mathrm{NA}}_n=\sin (N.\frac{\mathrm{\λ}}{P})---\left(10\right)$

对于第七级子光束和光栅周期p＝16μm，波长λ＝544nm的基底光栅标记，理想的数值孔径约为0.24，这是完全容许的数值。

为了保证充分稳定的系统，在单个板RGP上设置不同的参考光栅，该板优选由石英构成，如图6实施例所示。板的尺寸，以及因此第二透镜系统的像场，由参考光栅的尺寸d₁和它们相互之间的距离d₂来确定。上述距离和尺寸例如均为0.2mm，从而使板RGP在X和Y方向上的尺寸d_x和d_y为2.8mm，理想的场直径约为3mm。

图5实施例的各楔部可以由玻璃或石英制成，并固定于石英板。这一结构显示出高度的稳定性。楔块也可以由透明的合成材料，例如可UV固化的塑料制成。在这种情况下，优选利用复制技术通过模具在材料的薄层上一次完成压制整个楔块结构，该技术本身在光学中是已知的，所述层适用于例如石英基底。如上所述，优选使用配有开口的楔板代替独立的楔块。也可以使用其他偏转元件代替独立的楔块或楔板，如只使用其中一级的衍射光栅。此外，可以使用由板的材料中折射率变化的图案所构成的偏转结构，该图案例如通过离子注入形成。

为了对基底标记的槽深度不必有太严格的要求，优选使用具有两个波长，例如633nm和532nm的对准辐射。这是基于以下事实，如从公式(7)和(8)中显而易见，对准光栅偏转子光束的角度和所述光束占据透镜系统L₁后焦面的位置取决于波长。原则上，不同波长的级可以彼此不同。然而，不通过进一步的测量，给定的级，例如第一波长(633nm)的第二级可以在例如第二波长(532nm)的第二级和第三级之间。为了使不同波长的各级彼此更好地分开，可以确保不同波长的光束以不同角度入射到基底光栅P₁上。那么对于使用七个衍射级的情况，图11所示的情况在透镜系统L₁的后焦面上形成。此时，对于第一波长的不同级存在位置110-137的第一十字形图案，对于第二波长的不同级存在位置138-165的第二十字形图案。如通过图7中间双箭头所示的，这些图案彼此偏移，这是由不同波长的对准光束入射的不同角度引起的。这些角度应尽可能地保持最小，从而防止因散焦影响而出现对准误差。使用两个波长时，具有偏转元件的板当然必须适合于图11示出的情况，这意味着，特别是，必须使用48个楔块代替24个独立的楔块，或者必须使用12个楔形板代替6个楔形板。

用两个波长进行对准的另一个较好的方案示于图12中。在该图中，参考数字160代表偏振敏感分束器。该分束器接收来自氦-氖激光器的具有第一波长λ₁例如633nm和第一偏振方向的第一对准光束b并将该光束透射到基底对准标记P₁。入射在该分束器上的还有第二对准光束b₅，该光束具有第二波长λ₂例如532nm，并来自位于倍频器之前的YAG激光器。光束b₅的偏振方向垂直于光束b的偏振方向，使光束b₅反射到基底标记P₁。已经确保光束b和b₅的主光线通过分束器重合，使这些光束作为一束光穿过而到达标记P₁。光束b和b₅由标记反射之后，再通过分束器分开。每个光束都有一个独立的对准单元170，180。每个单元射出对准光束，并通过分束器接收来自基底标记的不同衍射级的子光束。在每个单元中，利用不同的子光束将基底标记的像形成在不同的参考光栅上，如参考图5所述。为此，每个单元都配有透镜系统L₁，L₂，(L₁’，L₂’)，楔板WEP(WEP’)或图9的一系列楔形板，具有参考光栅RGP(RGP’)的板，许多检测器90-96(90’-96’)以及辐射源70(70’)，所述辐射源的光束经耦合棱镜72(72’)耦合到系统中。

图13示出对准单元的实施例的一部分，对准单元中使用特定和优选类型的分束器160。该分束器包括偏振敏感分束棱镜210，四分之一波长板211和反射器212。具有不同波长并来自源的光束b₁₀和b₁₁用粗线表示，源未示出，由光栅标记P₁反射的光束用细线表示。光束b₁₀和b₁₁具有相同的偏振方向。第一光束b₁₀由反射器215朝棱镜210中的偏振敏感分束层213反射。该层将光束b₁₀朝光栅标记P₁反射。由光栅标记反射并且分成不同衍射级子光束的辐射用单束光线b₁₅表示。光束b₁₅由层213朝偏转元件和检测器的联合结构反射，所述偏转元件和检测器没有在图13中示出。

第二光束b₁₁由反射器216朝分束层213反射，分束层213将光束朝四分之一波长板212反射。光束b₁₁穿过该板之后，由该板后部的反射层212反射，使光束第二次穿过板211。离开板211的光束b₁₂的偏振方向相对于最初光束b₁₁的偏振方向旋转了90°。光束b₁₂可以穿过分束层213到达光栅标记P₁。由标记反射的辐射也用单束光线b₁₆表示。光束首先穿过分束层213，然后两次穿过四分之一波长板211，最后由层213朝楔块和检测器的联合结构反射，楔块和检测器在图13中未示出。仅仅出于清楚的目的，图13中反射光束b₁₆和b₁₇表示为空间分离的光束；实际上这些光束重合。这同样适用于标记P₁位置处的光束b₁₀和b₁₁。

在图12和13的实施例中，第一透镜系统L₁优选设置于分束器216和光栅标记P₁之间，如图13所示。这样有一个额外的好处，即对于不同波长的两光束只需要一个这样的透镜系统。对于反射光，独立的第二透镜系统没有在图13中示出，但仍然是必需的。

在上述不同的实施例中，检测器直接设置在参考光栅后面。然而实际上，在基准光栅之后可以设置成像光纤束，光纤束将每个参考光栅和基底光栅标记的重叠图像成像在远处位置的检测器上，这对于整个装置的设计和该装置的性能来说是更适宜的。例如，不同衍射级子光束形成的图像之间的串扰降低，信号放大器和电子信息处理机产生的热可以远离对准单元和装置。辐射源也可以设置在远离对准单元的位置处，它们的辐射也可以通过照明光纤束导向该单元。因此辐射源产生的热可以远离对准单元和光刻装置。

在棱镜216和第二透镜系统L2之间，可以为光束b₁₅和b₁₇之一设置一个部分透射反射器，用以向摄像机分出一部分光束，摄像机连同监视器一起向装置的操作者提供基底标记的可视图像。

使用各种检测器信号有不同的可能性。利用第一级子光束通过处理与这些子光束对应的检测器信号进行对准而开始。随后，与第二级子光束对应的检测器信号可用于更精密的对准，然后与第三级子光束对应的检测器信号用于甚至更精密的对准，等等。只要所用的子光束仍然有足够的强度而能以可靠的方式检测，就可以继续这样的过程。

另一种可能性基于以下认识，即给定的处理层提供到基底上时，某些衍射级的强度在损耗其他衍射级的情况下而提高。在这种情况下，可以为对准直接选择优选的级。在这种情况下，所述可能性还可以组合。

到目前为止，仅仅描述了基底相对于以参考光栅形式的装置基准的对准。利用同样的对准单元还可以确定基底支架或台的位置。为此该支架或台配有与基底对准标记类似的对准标记。(参见，例如图4中示意性示出的基准标志。)对准单元中，确定基底支架标记相对于基准的位置。然后可以知道基底标记相对于基底支架标记的位置。为了能够固定掩膜图案和基底相互之间的位置，必须进行进一步的测量，即测量掩膜图案相对于基底支架或台的位置。为了这一进一步的测量，可以使用参考图1，2和3描述的轴上对准单元，利用该对准单元使掩膜标记相对于基底支架的标记对准。不仅可以使用图3所示的双对准单元，而且可以使用如美国专利4,251,160中所述的单对准单元。

将掩膜图案相对于基底台对准的另一种可能是使用例如美国专利4,540,277中所述的图像传感器单元。在这种单元中，掩膜对准标记通过投影辐射成像在基底台中对应和透射的参考标记上。在所述台中，检测器可以设置在参考标记后面，用于将参考标记传递的辐射转变为电信号。在第一种情况下，图像传感器单元是用于例如校准轴上对准单元，对准单元利用对准辐射工作，而对准辐射的波长明显不同于投影辐射的波长，或者图像传感器单元是用于检验投影透镜系统形成的图像的图像质量，并用于测量可能出现的失真和像差，但是图像传感器单元也特别适合于使掩膜图案相对于基底台对准。可以使用以反射方式工作的图像传感器单元取代美国专利4,540,277中描述的透射图像传感器单元，用以使掩膜标记相对于基底台标记对准。美国专利5,144,363中描述的这种单元，利用台上的反射标记工作，并包括相对较多的检测器，这些检测器以不同角度观察标记，并和相关的光学系统一起提供到传感器板中，所述传感器板设置于投影透镜系统和基底台之间。根据本发明的偏轴对准单元也必须设置在该空间中。该单元必须位于尽可能接近基底台中心的位置，并需要带有例如0.3的孔径的锥形组装空间。实际上，基底台Y端的长度近似于为光刻装置设计的基底的半径，正因为此，例如相对于8英寸基底，基底台Y端长度为102mm，从而具有沿该方向组装到对准单元中的小空间。然而基底台的X端，例如比Y端长25mm，使得处理8英寸基底的对准单元可以置于距离投影透镜系统光轴25mm处。这在图14中非常概略地示出，该图示出投影透镜系统PL的一部分和其光轴OO’。投影透镜系统和基底之间的部分是投射束占据的空间，有标记b的箭头表示对准辐射的子光束。对准光束入射到基底上距离轴OO’的dx处，这样该距离例如是25mm。参考CS表示可用的组装空间的临界位置。在该位置处，锥体的直径等于到基底的距离乘两倍的数值孔径值，不同衍射级的子光束位于锥体中。对于0.25的数值孔径，所述距离的值为32mm，则所述直径，即CS位置处所需的垂直空间是16mm。这在实际当中是合理的要求。然而，该垂直空间可以不完全利用。在这种情况下，可以使用两个偏轴对准单元，它们彼此沿直径方向设置，并且每一个都覆盖一部分基底。

如目前所述，偏轴对准单元设置在投影柱中，包括光刻装置的掩膜支架，投影系统和基底支架。随着对具有更小细节的较大IC的需求增加，以及由此包括更多电子元件，对准过程变得越来越耗时。因此在不做进一步测量时这些装置的生产量倾向于降低。已经提出向这种装置中增加独立的测量站。在测量站中，在晶片带入投影柱或投影站之前，测量基底沿例如X-，Y-，和Z-方向的位置。在测量站中，可以相对于基底支架或台上的对准标记来对准基底标记。在基底和支架放置于投影系统中以后，只需要相对于基底支架标记来对准掩膜对准标记，这只花很短的时间。当在包括独立的测量站和投影站的装置中，对投影站中的第一基底进行照射的过程中，测量位于测量站中的第二基底，这种装置的生产量大大高于没有独立测量站的装置的生产量。用于测量站中使基底标记相对于基底支架标记对准的对准单元优选是这里所述的偏轴对准系统。

根据本发明，可以利用来自检测系统中两个波长通道的信息来确定对准标记的位置。如上所注，在制造过程中基底的对准经常通过确定对准标记的位置来进行，对准标记经常是在基底中或基底上形成的一组槽。例如，对准标记可以是相位光栅，在相位光栅中，从槽底部反射的对准光束相对于从槽顶部反射的光有相位差，这是由于两光路之间的光程长度差引起的。这样的对准标记在基底上的设备进行加工的过程中经历变化。这种加工可以导致因加工步骤，如CMP和/或光栅上材料层的沉积而引起的相位光栅有效深度的变化。当槽深度是抗蚀剂中有效波长的二分之一的倍数时，来自这种标记的光的强度具有最小值。这可能导致在加工设备的某些阶段，对于给定对准标记的对准信号的损耗或衰减。解决这一问题的方法是用具有至少两个波长(参见图12)的对准光束照射基底上的对准标记。例如，可以用波长为633nm的红色激光和波长为532nm的绿色激光照射对准标记。

图15示出对于这种红色和绿色激光波长，对准信号强度作为对准标记深度的函数。注意有一些区域，在这些区域中，一个波长处的信号强度基本上强于另一波长处的信号强度。例如，在150nm或稍小一点附近，红色信号强度与绿色信号强度相比相对较强。相反，在大约210至220nm处的绿色信号强度相对于红色信号强度较强。在一个方案中，可以建立对准方法，根据该方法无论那个信号强度都会加强。从对应一个照射波长的信号切换到对应另一个照射波长的信号的方案被称为对准信号强度数字波长切换或者ASSDWS。在一个实施例中，方案在上面图1和4示出的SPU和/或定位单元中实施。对准信号强度数字波长切换导致在标记深度的有效范围内改进的对准结果。在该实施例中，信号强度是相对于基准的相对信号强度。在本发明的范围内，信号强度也可以是绝对信号强度，或者是信号的调制深度或者信号的物理振幅。根据本发明，通过组合来自两个不同波长处的信号的信息而获得对准精度和精确度方面的进一步改进可。尽管图15示出了红色和绿色照射波长的例子，所述红色合绿色照射波长来自方便可用的激光器，但是本发明的广义原理不限于波长的特定值。

图16示出不对称对准标记的对准位置的移动作为对准标记深度的函数。所述不对称可通过晶片加工如CMP，蚀刻，抗蚀剂旋压，STI引入。对准信号强度数字波长切换或者ASSDWS可用于深度范围在150和200nm之间的标记，但是在150和200nm之间存在不连续性，在该范围中对准位置的变化经历从最大正值到负的最小值的不连续，突然变化。图16还示出了来自两个波长的信号一起用于确定对准标记的位置的实施例。为了提高标记深度在150和200nm之间变化的不对称标记的对准性能和精度，将来自两个不同波长处的信号的信息进行组合。信号强度可以用作权重因数，以减小对准位置移动的范围，但是这也联合使用实际上没有信号强度的波长的一部分对准位置信息，这对于组合的对准位置的不准确性有明显的影响。为了能够结合位置信息用于改进的定位性能而不损失准确度方面的性能，可以在计算中使用额外的参数。

在本发明的范围内，来自两个不同波长的信号可以按照许多方式混合。通常，定位单元使用基本上平行地获得的来自两个波长通道的信号的信息。在本发明的实施例中，定位单元还使用可选择的参数。在一些情况下，可以认为一个波长通道内的信号相对于另一通道是不可靠的或者是不准确的，使系统选择只使用最可靠或者最准确的信号。在其他情况下，可以将信号组合以确定对准标记的位置。

在本发明的实施例中，用于混合两个波长处的信号的权重因数用在第一波长处测得信号强度和第二波长处测得信号强度的函数。此外，根据本发明的该实施例，被称为对准信号强度变量波长切换或者ASSVWS的权重因数还取决于可由用户选择的最大相对阈限MRT因数。在该实施例中，对于绿色信号的权重因数(WeightFactor_Green)和红色信号的权重因数(WeightFactor_Red)由下式表示：

${\mathrm{WeightFactor}}_{\mathrm{Green}}=\frac{(\mathrm{MRT}+1)\·\left(\frac{{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Green}}}{{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Green}}+{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Red}}}\right)-1}{\mathrm{MRT}-1}---\left(11\right)$

${\mathrm{WeightFactor}}_{\mathrm{Red}}=\frac{(\mathrm{MRT}+1)\·\left(\frac{{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Red}}}{{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Green}}+{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Red}}}\right)-1}{\mathrm{MRT}-1}$

在该实施例的扩展部分，为晶片表面上材料的(相对)反射率而校正信号强度，以确保波长通道的优化组合，如下式表示：

${\mathrm{WeightFactor}}_{\mathrm{Green}}=\frac{(\mathrm{MRT}+1)\·\left(\frac{{\mathrm{WR}}_{\mathrm{Green}}\·{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Green}}}{{\mathrm{WR}}_{\mathrm{Green}}\·{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Green}}+{\mathrm{WR}}_{\mathrm{Red}}\·{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Red}}}\right)-1}{\mathrm{MRT}-1}---\left(12\right)$

${\mathrm{WeightFactor}}_{\mathrm{Red}}=\frac{(\mathrm{MRT}+1)\·\left(\frac{{\mathrm{WR}}_{\mathrm{Red}}\·{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Red}}}{{\mathrm{WR}}_{\mathrm{Green}}\·{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Green}}+{\mathrm{WR}}_{\mathrm{Red}}\·{\mathrm{SS}}_{\mathrm{Red}}}\right)-1}{\mathrm{MRT}-1}$

此外，权重因数在其值超过1时可更改。如果其值超过1，那么它们设为等于1。此外，权重因数不允许为负值。换句话说，如果哪个权重因数根据方程式11计算为小于0，那么它被设为等于0。在方程式11或12中，最大相对阈限因数MRT可以由用户选择(MRT＞1)。变量SS_green是绿色信号的信号强度，变量SS_red是红色信号的信号强度。变量WR_green是对应绿色波长相对于基准的相对晶片反射率，变量WR_red是对应红色波长相对于基准的相对晶片反射率。

图17示出根据本发明的该实施例，对应最大相对阈限因数MRT的几个不同值的权重因数。注意当一个波长通道的权重因数达到1时，只有该波长用于确定对准标记的位置，而其他波长对应的权重因数为0。在最大相对阈限因数趋于无穷的情况下，两个波长均用于确定对准标记的位置。然而，对于最大相对阈限因数的有限值，存在仅使用一个波长处的信号来确定对准标记的区域，以及仅使用另一信号来确定对准标记位置的区域。此外，存在中间区域，在该区域中组合来自两个波长的信号，以便确定对准标记的位置。最大相对阈限因数MRT是信号强度比的最大值，信号强度比是指具有最高信号强度的波长通道的信号强度与使用两波长通道组合以确定对准标记位置的信号强度的比值。如果比值大于MRT(阈值)，那么具有最低信号的通道忽略不计。在使用两个通道和仅使用一个通道来确定对准标记位置的区域之间存在一个逐渐的过渡。注意根据方程式11，红色和绿色权重因数的和总是等于1，除了当一个信号强度为零时，在这种情况下，只使用具有最高信号强度的波长。用公式11计算权重因数之前，还可以将信号强度比值与MRT因数比较，以确定两个波长通道仅用一个来确定对准标记位置的情况。例如，当红色信号的信号强度除以绿色信号的信号强度大于或等于MRT因数时，那么对应红色信号的权重因数选定为等于1，对应绿色信号的权重因数选定为等于0。类似地，当绿色信号的信号强度除以红色信号的信号强度大于或等于MRT因数时，那么对应红色信号的权重因数等于0，对应绿色信号的权重因数等于1。可以使用绝对阈值代替讨论的相对阈值，但是为了更加确保对准标记上的低反射率，优选使用绝对阈值与相对阈值的结合。在低反射率的标记上，波长的相对信号强度仍然在指定的最大相对阈限中，但是具有最低信号强度的波长的绝对信号强度可以表明，该波长通道的对准位置不可靠，不适合用于确定对准标记位置。

图16示出对准位置的移动作为对准标记深度的函数在基于本发明实施例的对准信号强度变量波长切换与对准信号强度数字波长切换的情况下相比较的例子，在对准信号强度数字波长切换的情况下，从一个波长处的信号到另一波长处的另一信号时仅出现一个突然的变化。注意，图16例子中示出对准信号强度变量波长切换(ASSVWS)相对于对准信号强度数字波长切换(ASSDWS)比较，在对准位置偏移范围和150和200nm之间的区间逐渐过度都减小了。注意信号强度(几乎)为0的波长通道的不可靠位置不会用于确定对准标记的位置。对准信号强度变量波长切换对于不对称对准标记给出良好的结果，但其使用并不限于此。在改变标记深度的对称对准标记上对性能的改进也是显而易见的。这是因为ASSVWS比ASSDWS的情况使用更多的可靠信息，而不使用不可靠的信息的效果。使用更多可靠的信息得到统计方面的利益。

如果由第一波长通道确定的位置和第二波长通道确定的位置之间存在任何偏移，可能是通过传感器的漂移或者不精确的校准或者以其他任何方式引起的，那么当从一个波长变为另一波长时ASSVWS提供逐渐的转变，而ASSDWS示出不希望的突然跃迁。

在另一个实施例中，取代在多个波长通道之间切换时提供逐渐的位置转变，波长切换的频率降低，因此使用检测系统更稳定而依然保持切换性。这对于自动适应IC制造过程中的缓慢变化特别有用，如部件的老化或者层厚度的调节。在一个实施例中，一个波长被标为优选波长，只有在另一波长的信号强度与优选波长的信号强度的比值超过相对切换阈限比RSTR的情况下，才被切换为另一波长。该实施例总是保持一个波长为优选波长，取决于用户确定的RSTR值，大多数或者实际上所有对准位置用优选波长来确定。在本发明的扩展部分，引入滞后现象，使得采用优选的第一波长，直到第二波长的信号强度与优选第一波长的信号强度的比值超过相对切换阈限比RSTR。在那时，优先选择从第一波长变为第二波长，使第二波长为优选波长。这减少了在下一对准中切换复位为第一波长的可能性，因此滞后帮助减少了波长切换数量的进一步增大。优先选择也可以从一个波长转变为其他范围内的其他波长，例如基于历史数据。

尽管在ASSVWS实施例中权重因数由方程式11和12给出，并限制为最大值为1，最小值为0，但本发明的广义原理并不仅限于这些实施例。本发明展望以各种方式组合来自多个波长通道的信息。方程式11和12中的权重因数取决于信号强度，并包括可选择的最大相对阈限因数。可以选择取决于其他可测量而不背离本发明范围的权重因数。优选波长实施例也取决于信号强度，并包括可选择的相对切换阈限比。可以选择取决于其他可测量而不背离本发明范围的转变要求。

例如，其他输入参数的使用，如“多重相关系数(mcc)”，“微型复制(minirepro)”，“信噪比(signal to noise ratio)”，“信号形状(signal shape)”，“信号包络(signal envelope)”，“焦距(focus)”，“倾斜(tilt)”，“级通道位置偏移(order channels position offset)”，“波长通道位置偏移(wavelength channelsposition offset)”，“段间移动(shift between segments)”和/或“粗-精位置偏差(coarse-fine position deviation)”，可以与用户输入参数结合起来使用而提高性能。

很多这样的参数与对准位置确定的精度相关。所述参数“mcc”是多重相关系数，表示测得信号与理想对准标记所预期的信号的相似程度；“微型复制”是对准测量的不同区域或部分的对准位置的标准偏差，表示对准位置的精度；“信噪比”是合格信号除以横过所测信号光谱的相对噪讯水平，而“信号形状”是所述光谱中数个离散频率的相对级，通常是基频的倍数；“信号包络”是测量过程中信号强度的方差；“焦距”是测量过程中晶片的高度偏移；“倾斜”是测量过程中晶片角度和探测器角度之间的角度；“级通道位置偏移”是一个波长的不同通道的对准位置的测量差。“波长通道位置偏移”是不同波长通道的对准位置的测量差；“段间移动”是多个分段对准标记的不同段的对准位置的测量差；“粗-精位置偏移”是在精确相位处的对准标记位置相对于以粗略相位处的对准标记测量值为基础的理想位置之间的差。

根据本发明的对准系统可以在不同的对准装置中实现。在特定的实例中，可以作为图3，5，7，12和13所示的对准系统而实现。在该实例中，所述对准系统具有定位单元。总体上讲，定位单元可以是硬件实现的专用部件，也可以是可编程部件。在可编程单元中，定位单元包括CPU，内存和数据存储区域。此外，定位单元还要具有与其他设备或用户接口通信的I/O端口。

在该实施例中，可以为X和Y位置，以及对准辐射中两个波长的每一个检测七个衍射级的信号。根据本发明，可以组合来自相同衍射级而具有不同波长的信号的信息，单衍射级或多衍射级用于确定标记的最终位置。如果使用多衍射级，那么最好分别确定每个衍射级的权重因数。

当进行测量时，可以在逐个标记的基础上确定对准标记的位置，每个对准标记产生一个对准位置。另外，对于晶片上所有对准标记可以得到如上述的输入参数，然后进行网格计算，而不计算每个对准标记的对准位置。这允许从多个对准标记中收集数据，从而使晶片上不同对准标记之间的相对信号强度，或其他输入参数可以被考虑。对准位置在网格计算中进行加权，使得所计算的网格更精确地表示晶片位置，因为具有较高信号强度的对准标记更精确地测量，并在网格计算中进行更重地加权。网格计算可以为各个波长或者波长组合而进行。权重因数通过晶片上不同对准标记之间的相对信号强度，或者任何其他输入参数而确定。

额外的输入参数也可以用于网格计算中，如“网格残差(grid residuals)”，“非正交性”，“X-Y伸展差(expansion difference)”和“晶片膨胀”。所有这些参数表示确定对准位置的精度，并因此对于网格计算中的权重因数是有价值的输入参数。网格残差是从测得的对准标记位置到合格的晶片网格的偏差，因此是用于确定对准标记位置的精确度的测量；非正交性和X-Y伸展差都是对晶片变形的测量，但是像网格残差一样可以用作确定对准标记位置的精确度的测量，因为这些变形通常小于对准标记位置偏差；晶片膨胀是对膨胀的测量，并且因此是对晶片温度的测量，适当地控制该温度，因此晶片膨胀可以用作确定对准标记位置的精确度的测量。此外，该方案允许在一个步骤中计算最优网格，而不是计算每个对准标记的各个对准位置，在将晶片上测得对准标记的各种输入参数与上述额外的网格参数进行组合时提供更大的灵活性。

在本发明的扩展部分中，确定每个晶片的最优网格和每个对准标记的输入参数变化是非常有用的，每个晶片的输入参数可以用作额外的输入参数。使用历史数据表示加工变化是临时的波动或长期趋势。在一批中这种参数的变化是通常存储于当前光刻装置的数据，而成批(batch to batch)的变化可以通过与自动加工控制(APC)装置连接而获得。可以为各个波长或波长组合而存储历史数据。

由于上述许多系统使用相干性对准辐射源，因此美国专利US6,384,899中公开的相位调制技术可被用于结合上述系统。美国专利US6,384,899的全部内容在这里整体引入作为参考。本发明参考在制造IC的基底上的标记图案的分步扫描成像装置中的应用进行描述，但并不意味就局限于此。本发明可选择的用在以下装置中，所述装置用于制造集成的或完整的光学系统，磁畴存储器的引导和检测图案或液晶显示板，薄膜磁头，MEMS设备等。所述投影装置不仅可以是投射束为电磁辐射束并且投影系统为光学投影透镜系统的光学装置，而且可以是以下装置，所述装置中投射束为如电子束，离子束或X射线束的带电粒子束，其中使用相关的投影系统，如电子透镜系统。通常，本发明可以用在成像系统中，利用该成像系统一定形成具有非常小的细节的像。

Claims (93)

1.一种用于光刻装置的对准系统，包括：

具有第一波长和第二波长的对准辐射源；

检测系统，包括第一波长通道和第二波长通道，设置第一波长通道接收对准标记在第一波长处的对准辐射，设置第二波长通道接收来自所述对准标记第二波长处的对准辐射；以及

定位单元，与所述检测系统相联系，

其中所述定位单元处理来自所述第一及第二波长通道的组合信息，从而以来自所述第一波长通道的信息，来自所述第二波长通道的信息以及来自所述第一和第二波长通道的组合信息中之一为基础，根据在所述第一波长处检测到的所述对准辐射相对于在所述第二波长处检测到的对准辐射的相对强度来确定所述对准标记的位置，其中所述定位单元用于通过用权重因数加权来自所述第一和第二波长通道的第一和第二波长信号而处理来自所述第一和第二波长通道的所述信息，所述权重因数取决于所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的相对强度；

其中分配给所述第一和第二波长信号的取决于所述第一和第二波长信号的强度的所述权重因数进一步取决于可选择的阈值，所述权重因数限制为在从零到一的范围内，包括零和一；

其中所述权重因数由z以下公式确定：

其中权重因数_{第一波长信号}表示第一波长信号的权重因数，权重因数_{第二波长信号}表示第二波长信号的权重因数，SS_{第一波长信号}表示第一波长信号的强度，SS_{第二波长信号}表示第二波长信号的强度，MRT作为所述可选择的阈值、表示可由用户选择的最大相对阈限因数，其中MRT大于1。

2.根据权利要求1的对准系统，其中当所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的强度大于或等于MRT时，所述第二波长信号的权重因数设为零，所述第一波长信号的权重因数设为1。

3.根据权利要求1的对准系统，其中所述对准辐射源包括在所述第一波长处产生辐射的第一激光器和在所述第二波长处产生辐射的第二激光器。

4.根据权利要求1的对准系统，其中所述定位单元用于向所述第一和第二波长信号分配权重因数。

5.根据权利要求1的对准系统，其中所述检测系统的所述第一波长通道对应于在所述第一波长处的第一衍射级子光束，

所述检测系统的所述第二波长通道对应于在所述第二波长处的第一衍射级子光束，以及

所述定位单元根据所述第一和第二波长信号以第一精度确定所述对准标记的所述位置。

6.根据权利要求5的对准系统，其中所述检测系统进一步包括在所述第一波长处的第三信号通道和在所述第一波长处的第二衍射级子光束，以及在所述第二波长处的第四信号通道和在所述第二波长处的第二衍射级子光束，以及

所述定位单元根据所述第一和第二波长信号以第二精度确定所述对准标记的所述位置，其中第二精度比所述第一精度更精确。

7.根据权利要求1的对准系统，其中所述检测系统的所述第一波长通道对应于在所述第一波长处的第一衍射级子光束，在所述第一波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对基底的加工而动态选择，以及

所述检测系统的所述第二波长通道对应于在所述第二波长处的第一衍射级子光束，在所述第二波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对所述基底的加工而动态选择。

8.根据权利要求1的对准系统，其中所述定位单元通过进一步向来自所述第一和第二波长通道的组合信息分配可选择的参数而处理来自所述第一和第二波长通道的所述信息。

9.根据权利要求8的对准系统，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的可靠程度时，所述可选择的参数从所述位置确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

10.根据权利要求8的对准系统，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的精度级时，所述可选择的参数从所述位置确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

11.根据权利要求8的对准系统，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之前被确定。

12.根据权利要求8的对准系统，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之后被确定。

13.根据权利要求1的对准系统，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数还取决于在所述第一和第二波长处基底或所述基底上材料的反射率。

14.根据权利要求1的对准系统，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数这样分配，使所述第一波长信号优先于所述第二波长信号。

15.根据权利要求14的对准系统，其中当所述权重因数预先分配为所述第一被长信号优先于所述第二波长信号时，在所述第二波长信号比所述第一波长信号占优势之后，所述第一和第二波长信号的所述权重因数重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号，导致滞后效应。

16.根据权利要求14的对准系统，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数根据预定的标准重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号。

17.一种光刻装置，包括：

照射系统；

基底台部件，设置在来自所述照射系统的照射辐射的辐射路径上；

分化板台部件，设置在所述照射系统和所述基底台部件之间所述照射辐射的所述辐射路径上；

投影系统，设置在所述分化板台部件和所述基底台部件之间；以及

对准系统，设置在所述基底台部件和所述分化板台中至少一个部件附近；

其中所述对准系统包括：

具有第一波长和第二波长的对准辐射源；

检测系统，包括第一波长通道和第二波长通道，设置第一波长通道接收来自所述对准标记第一波长处的对准辐射，设置第二波长通道接收来自所述对准标记第二波长通道处的对准辐射；以及

定位单元，与所述检测系统相联系，

其中所述定位单元处理来自所述第一及第二波长通道的组合信息，从而以来自所述第一波长通道的信息，来自所述第二波长通道的信息以及来自所述第一和第二波长通道的组合信息中之一为基础，根据在所述第一波长处检测到的所述对准辐射相对于在所述第二波长处检测到的对准辐射的相对强度来确定所述对准标记的位置；

其中所述定位单元用于通过用权重因数加权来自所述第一和第二波长通道的第一和第二波长信号而处理来自所述第一和第二波长通道的所述信息，所述权重因数取决于所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的相对强度；

其中分配给所述第一和第二波长信号的取决于所述第一和第二波长信号的强度的所述权重因数进一步取决于可选择的阈值，所述权重因数限制为在从零到一的范围内，包括零和一；

其中所述权重因数由以下公式确定：

其中权重因数_{第一波长信号}表示第一波长信号的权重因数，权重因数_{第二波长信号}表示第二波长信号的权重因数，SS_{第一波长信号}表示第一波长信号的强度，SS_{第二波长信号}表示第二波长信号的强度，MRT作为所述可选择的阈值、表示可由用户选择的最大相对阈限因数，其中MRT大于1。

18.根据权利要求17的光刻装置，其中当所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的强度大于或等于MRT时，所述第二波长信号的权重因数设为零，所述第一波长信号的权重因数设为1。

19.根据权利要求17的光刻装置，其中所述对准辐射源包括在第一波长处产生辐射的第一激光器和在第二波长处产生辐射的第二激光器。

20.根据权利要求17的光刻装置，其中所述定位单元用于向所述第一和第二波长信号分配权重因数。

21.根据权利要求17的光刻装置，其中所述检测系统的所述第一波长通道对应于在所述第一波长处的第一衍射级子光束，

所述检测系统的所述第二波长通道对应于在所述第二波长处的第一衍射级子光束，以及

所述定位单元根据所述第一和第二波长信号以第一精度确定所述对准标记的所述位置。

22.根据权利要求21的光刻装置，其中所述检测系统进一步包括在所述第一波长处的第三信号通道和在所述第一波长处的第二衍射级子光束，以及在所述第二波长处的第四信号通道和在所述第二波长处的第二衍射级子光束，以及

所述定位单元根据所述第一和第二波长信号以第二精度确定所述对准标记的所述位置，其中第二精度比所述第一精度更精确。

23.根据权利要求17的光刻装置，其中所述检测系统的所述第一波长通道对应于在所述第一波长处的第一衍射级子光束，在所述第一波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对基底的加工而动态选择，以及

所述检测系统的所述第二波长通道对应于在所述第二波长处的第一衍射级子光束，在所述第二波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对所述基底的加工而动态选择。

24.根据权利要求17的光刻装置，其中所述定位单元通过进一步向来自所述第一和第二波长通道的组合信息分配可选择的参数而处理来自所述第一和第二波长通道的所述信息。

25.根据权利要求24的光刻装置，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的可靠程度时，所述可选择的参数从所述位置确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

26.根据权利要求24的光刻装置，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的精度级时，所述可选择的参数从所述位置确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

27.根据权利要求24的光刻装置，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之前被确定。

28.根据权利要求24的光刻装置，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之后被确定。

29.根据权利要求17的光刻装置，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数还取决于在所述第一和第二波长处基底或所述基底上材料的反射率。

30.根据权利要求17的光刻装置，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数这样分配，使所述第一波长信号优先于所述第二波长信号。

31.根据权利要求30的光刻装置，其中当所述权重因数预先分配为所述第一波长信号优先于所述第二波长信号时，在所述第二波长信号比所述第一波长信号占优势之后，所述第一和第二波长信号的所述权重因数重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号，导致滞后效应。

32.根据权利要求30的光刻装置，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数根据预定的标准重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号。

33.一种检测基底上对准标记的方法，包括：

用具有至少两个不同照射波长的对准辐射来照射所述对准标记；

检测来自所述至少两个不同照射波长中第一波长处的所述对准标记的辐射，并输出第一波长信号；

检测采自所述至少两个不同照射波长中第二波长处的所述对准标记的辐射，并输出第二波长信号；以及

以所述第一波长信号，所述第二波长信号以及所述第一和第二波长的组合信号之一为基础，根据所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的相对强度来确定所述对准标记的位置，所述方法进一步包括：

确定所述第一波长信号的第一信号强度；以及

确定所述第二波长信号的第二信号强度，

其中根据所述第一和第二波长信号确定所述对准标记的位置包括向所述第一和第二波长信号分配权重因数；

其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数取决于所述第一和第二信号强度和可选择的阈值，所述权重因数限制为在从零到一的范围内，包括零和一；

其中所述权重因数由以下公式确定：

其中权重因数_{第一波长信号}表示第一波长信号的权重因数，权重因数_{第二波长信号}表示第二波长信号的权重因数，SS_{第一波长信号}表示第一波长信号的强度，SS_{第二波长信号}表示第二波长信号的强度，MRT作为所述可选择的阈值、表示可由用户选择的最大相对阈限因数，其中MRT大于1。

34.根据权利要求33的检测基底上对准标记的方法，其中所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第一波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第一波长处的第一衍射级子光束，

所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第二波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第二波长处的第一衍射级子光束，以及

所述根据所述第一和第二波长信号来确定所述对准标记的所述位置包括以第一精度确定所述位置。

35.根据权利要求34的检测基底上对准标记的方法，其中所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第一波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第一波长处的第二衍射级子光束，

所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第二波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第二波长处的第二衍射级子光束，以及

所述根据所述第一和第二波长信号来确定所述对准标记的所述位置包括以第二精度确定所述位置，所述第二精度比所述第一精度更精确。

36.根据权利要求33的检测基底上对准标记的方法，其中所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第一波长的所述处对准标记的辐射包括检测在所述第一波长处的衍射级子光束，在所述第一波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对所述基底的加工而动态选择，

所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第二波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第二波长处的衍射级子光束，在所述第二波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对所述基底的加工而动态选择。

37.根据权利要求33的检测基底上对准标记的方法，其中所述根据所述第一和第二波长信号来确定所述对准标记的位置进一步包括向来自所述第一和第二波长通道的组合信息分配可选择的参数。

38.根据权利要求37的检测基底上对准标记的方法，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的可靠程度时，所述可选择的参数从所述位置确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

39.根据权利要求37的检测基底上对准标记的方法，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的精度级时，所述可选择的参数从所述位置确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

40.根据权利要求37的检测基底上对准标记的方法，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之前被确定。

41.根据权利要求37的检测基底上对准标记的方法，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之后被确定。

42.根据权利要求33的检测基底上对准标记的方法，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数还取决于在所述第一和第二波长处所述基底或所述基底上材料的反射率。

43.根据权利要求33的检测基底上对准标记的方法，其中向所述第一和第二波长信号分配权重因数是这样分配，使所述第一波长信号优先于所述第二波长信号。

44.根据权利要求43的检测基底上对准标记的方法，其中当所述权重因数预先分配为所述第一波长信号优先于所述第二波长信号时，在所述第二波长信号比所述第一波长信号占优势之后，所述第一和第二波长信号的所述权重因数重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号，导致滞后效应。

45.根据权利要求43的检测基底上对准标记的方法，其中向所述第一和第二波长信号分配所述权重因数根据预定的标准重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号。

46.一种确定基底上对准网格的方法，包括

用具有至少两个不同波长的对准辐射来照射多个对准标记；

检测来自所述至少两个不同波长中第一波长处的所述多个对准标记中每一个的辐射，并对应其中一个对准标记输出第一波长信号；

检测来自所述至少两个不同波长中第二波长处的所述多个对准标记中每一个的辐射，并对应其中一个对准标记输出第二波长信号；

根据在所述第一和第二波长处检测的信息确定所述对准网格，其中至少根据所述第一和第二波长信号来确定对准网格参数；

所述方法进一步包括：

确定所述第一波长信号的第一信号强度；以及

确定所述第二波长信号的第二信号强度，

其中根据所述第一和第二波长信号确定所述对准网格参数包括向所述第一和第二波长信号分配权重因数；

其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数取决于所述第一和第二信号强度和可选择的阈值，所述权重因数限制为在从零到一的范围内，包括零和一；

其中所述权重因数由以下公式确定：

其中权重因数_{第一波长信号}表示第一波长信号的权重因数，权重因数_{第二波长信号}表示第二波长信号的权重因数，SS_{第一波长信号}表示第一波长信号的强度，SS_{第二波长信号}表示第二波长信号的强度，MRT作为所述可选择的阈值、表示可由用户选择的最大相对阈限因数，其中MRT大于1。

47.根据权利要求46的确定对准网格的方法，其中所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第一波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第一波长处的第一衍射级子光束，

所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第二波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第二波长处的第一衍射级子光束，以及

所述根据所述第一和第二波长信号来确定所述对准网格参数包括以第一精度确定所述对准网格参数。

48.根据权利要求47的确定对准网格的方法，其中所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第一波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第一波长处的第二衍射级子光束，

所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第二波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第二波长处的第二衍射级子光束，以及

所述根据所述第一和第二波长信号来确定所述对准网格参数包括以第二精度确定所述对准网格参数，所述第二精度比所述第一精度更精确。

49.根据权利要求46的确定对准网格的方法，其中所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第一波长的所述处对准标记的辐射包括检测在所述第一波长处的衍射级子光束，在所述第一波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对所述基底的加工而动态选择，

所述检测来自所述至少两个不同照射波长中所述第二波长处的所述对准标记的辐射包括检测在所述第二波长处的衍射级子光束，在所述第二波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对所述基底的加工而动态选择。

50.根据权利要求46的确定对准网格的方法，其中所述根据所述第一和第二波长信号来确定对准网格参数进一步包括向来自所述第一和第二波长通道的组合信息分配可选择的参数。

51.根据权利要求50的确定对准网格的方法，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的可靠程度时，所述可选择的参数从所述对准网格参数的所述确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

52.根据权利要求50的确定对准网格的方法，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的精度级时，所述可选择的参数从所述对准网格参数的所述确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

53.根据权利要求50的确定对准网格的方法，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之前被确定。

54.根据权利要求50的确定对准网格的方法，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之后被确定。

55.根据权利要求46的确定对准网格的方法，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数还取决于在所述第一和第二波长处所述基底或所述基底上材料的反射率。

56.根据权利要求46的确定对准网格的方法，其中向所述第一和第二波长信号分配所述权重因数是这样分配，使所述第一波长信号优先于所述第二波长信号。

57.根据权利要求56的确定对准网格的方法，其中当所述权重因数预先分配为所述第一被长信号优先于所述第二波长信号时，在所述第二波长信号比所述第一波长信号占优势之后，所述第一和第二波长信号的所述权重因数重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号，导致滞后效应。

58.根据权利要求56的确定对准网格的方法，其中向所述第一和第二波长信号分配所述权重因数根据预定的标准重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号。

59.根据权利要求46的确定对准网格的方法，进一步包括在所述对准网格的所述确定中使用网格残差，非正交性，X-Y伸展差和晶片膨胀中之一，

其中网格残差是从测得的对准标记位置到配合的晶片网格的偏差，非正交性和X-Y伸展差都是对晶片变形的测量，晶片膨胀是对晶片的膨胀的测量。

60.根据权利要求46的确定对准网格的方法，进一步包括存储第一基底获得的所述对准网格参数的信息。

61.根据权利要求60的确定对难网格的方法，进一步包括在第二基底的所述确定对准网格参数中，重新得到第一基底获得的所述对准网格参数的所述信息。

62.一种用于光刻装置的对准系统，包括

具有第一波长和第二波长的对准辐射源；

检测系统，包括第一波长通道和第二波长通道，设置第一波长通道接收来自所述对准标记第一波长处的对准辐射，设置第二波长通道接收来自所述对准标记第二波长处的对准辐射；以及

定位单元，与所述检测系统相联系，

其中所述定位单元处理来自所述第一及第二波长通道的组合信息，从而以来自所述第一波长通道的信息，来自所述第二波长通道的信息以及来自所述第一和第二波长通道的组合信息中至少一个信息为基础，根据在所述第一波长处检测到的所述对准辐射相对于在所述第二波长处检测到的对准辐射的相对强度来确定对准网格，其中所述定位单元用于通过用权重因数加权来自所述第一和第二波长通道的第一和第二波长信号而处理来自所述第一和第二波长通道的所述信息，所述权重因数取决于所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的相对强度；

其中分配给所述第一和第二波长信号的取决于所述第一和第二波长信号的强度的所述权重因数进一步取决于可选择的阈值，所述权重因数限制为在从零到一的范围内，包括零和一；

其中所述权重因数由以下公式确定：

其中权重因数_{第一波长信号}表示第一波长信号的权重因数，权重因数_{第二波长信号}表示第二波长信号的权重因数，SS_{第一波长信号}表示第一波长信号的强度，SS_{第二波长信号}表示第二波长信号的强度，MRT作为所述可选择的阈值、表示可由用户选择的最大相对阈限因数，其中MRT大于1。

63.根据权利要求62的对准系统，其中当所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的强度大于或等于MRT时，所述第二波长信号的权重因数设为零，所述第一波长信号的权重因数设为1。

64.根据权利要求62的对准系统，其中所述对准辐射源包括在所述第一波长处产生辐射的第一激光器和在所述第二波长处产生辐射的第二激光器。

65.根据权利要求62的对准系统，其中所述定位单元用于向所述第一和第二波长信号分配权重因数。

66.根据权利要求62的对准系统，其中所述检测系统的所述第一波长通道对应于在所述第一波长处的第一衍射级子光束，

所述检测系统的所述第二波长通道对应于在所述第二波长处的第一衍射级子光束，以及

所述定位单元根据所述第一和第二波长信号以第一精度确定所述对准网格。

67.根据权利要求66的对准系统，其中所述检测系统进一步包括在所述第一波长处的第三信号通道和在所述第一波长处的第二衍射级子光束，以及在所述第二波长处的第四信号通道和在所述第二波长处的第二衍射级子光束，以及

所述定位单元根据所述第一和第二波长信号以第二精度确定所述对准网格，其中第二精度比所述第一精度更精确。

68.根据权利要求62的对准系统，其中所述检测系统的所述第一波长通道对应于在所述第一波长处的第一衍射级子光束，在所述第一波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对基底的加工而动态选择，以及

所述检测系统的所述第二波长通道对应于在所述第二波长处的第一衍射级子光束，在所述第二波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对所述基底的加工而动态选择。

69.根据权利要求62的对准系统，其中所述定位单元通过进一步向来自所述第一和第二波长通道的组合信息分配可选择的参数而处理来自所述第一和第二波长通道的所述信息。

70.根据权利要求69的对准系统，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的可靠程度时，所述可选择的参数从所述位置确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

71.根据权利要求69的对准系统，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的精度级时，所述可选择的参数从所述位置确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

72.根据权利要求69的对准系统，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之前被确定。

73.根据权利要求69的对准系统，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之后被确定。

74.根据权利要求62的对准系统，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数还取决于在所述第一和第二波长处基底或所述基底上材料的反射率。

75.根据权利要求62的对准系统，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数这样分配，使所述第一波长信号优先于所述第二波长信号。

76.根据权利要求75的对准系统，其中当所述权重因数预先分配为所述第一波长信号优先于所述第二波长信号时，在所述第二波长信号比所述第一波长信号占优势之后，所述第一和第二波长信号的所述权重因数重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号，导致滞后效应。

77.根据权利要求75的对准系统，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数根据预定的标准重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号。

78.一种光刻装置，包括：

照射系统；

基底台部件，设置在所述照射辐射源的辐射路径上；

分化板台部件，设置在所述源和所述基底台部件之间所述照射辐射源的所述辐射路径上；

投影系统，设置在所述分化板台部件和所述基底台部件之间；以及

对准系统，设置在靠近所述投影系统并最接近所述基底台部件，

其中所述对准系统包括：

具有第一波长和第二波长的对准辐射源；

检测系统，包括第一波长通道和第二波长通道，设置第一波长通道接收来自所述对准标记第一被长处的对准辐射，设置第二波长通道接收来自所述对准标记第二波长通道处的对准辐射；以及

定位单元，与所述检测系统相联系，

其中所述定位单元处理来自所述第一及第二波长通道的组合信息，从而以来自所述第一波长通道的信息，来自所述第二波长通道的信息以及来自所述第一和第二波长通道的组合信息中之一为基础，根据在所述第一波长处检测到的所述对准辐射相对于在所述第二波长处检测到的对准辐射的相对强度来确定对准网格，其中所述定位单元用于通过权重因数加权来自所述第一和第二波长通道的第一和第二波长信号而处理来自所述第一和第二波长通道的所述信息，所述权重因数取决于所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的相对强度；

其中分配给所述第一和第二波长信号的取决于所述第一和第二波长信号的强度的所述权重因数进一步取决于可选择的阈值，所述权重因数限制为在从零到一的范围内，包括零和一；

其中所述权重因数由以下公式确定：

其中权重因数_{第一波长信号}表示第一波长信号的权重因数，权重因数_{第二波长信号}表示第二波长信号的权重因数，SS_{第一波长信号}表示第一波长信号的强度，SS_{第二波长信号}表示第二波长信号的强度，MRT作为所述可选择的阈值、表示可由用户选择的最大相对阈限因数，其中MRT大于1。

79.根据权利要求78的光刻装置，其中当所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的强度大于或等于MRT时，所述第二波长信号的权重因数设为零，所述第一波长信号的权重因数设为1。

80.根据权利要求78的光刻装置，其中所述对准辐射源包括在第一波长处产生辐射的第一激光器和在第二波长处产生辐射的第二激光器。

81.根据权利要求78的光刻装置，其中所述检测系统的所述第一波长通道对应于在所述第一波长处的第一衍射级子光束，

所述检测系统的所述第二波长通道对应于在所述第二波长处的第一衍射级子光束，以及

所述定位单元根据所述第一和第二波长信号以第一精度确定所述对准网格。

82.根据权利要求81的光刻装置，其中所述检测系统进一步包括在所述第一波长处的第三信号通道和在所述第一波长处的第二衍射级子光束，以及在所述第二波长处的第四信号通道和在所述第二波长处的第二衍射级子光束，以及

所述定位单元根据所述第一和第二波长信号以第二精度确定所述对准网格，其中第二精度比所述第一精度更精确。

83.根权利要求78的光刻装置，其中所述检测系统的所述第一波长通道对应于在所述第一波长处的第一衍射级子光束，在所述第一波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对基底的加工而动态选择，以及

所述检测系统的所述第二波长通道对应于在所述第二波长处的第一衍射级子光束，在所述第二波长处的子光束的所述衍射级数值根据已经对所述基底的加工而动态选择。

84.根据权利要求78的光刻装置，其中所述定位单元通过进一步向来自所述第一和第二波长通道的组合信息分配可选择的参数而处理来自所述第一和第二波长通道的所述信息。

85.根权利要求84的光刻装置，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的可靠程度时，所述可选择的参数从所述位置确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

86.根据权利要求84的光刻装置，其中当所述第一波长信号不能满足可选择的精度级时，所述可选择的参数从所述对准网格的所述确定中除去来自所述第一波长通道的信息。

87.根据权利要求84的光刻装置，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之前被确定。

88.根据权利要求84的光刻装置，其中所述可选择的参数在所述分配权重因数之后被确定。

89.根据权利要求78的对准系统，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数还取决于在所述第一和第二波长处基底或所述基底上材料的反射率。

90.根据权利要求78的对准系统，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数这样分配，使所述第一波长信号优先于所述第二波长信号。

91.根据权利要求90的对准系统，其中当所述权重因数预先分配为所述第一波长信号优先于所述第二波长信号时，在所述第二波长信号比所述第一波长信号占优势之后，所述第一和第二波长信号的所述权重因数重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号，导致滞后效应。

92.根据权利要求90的对准系统，其中分配给所述第一和第二波长信号的所述权重因数根据预定的标准重新分配为使所述第二波长信号优先于所述第一波长信号。

93.一种光刻装置，包括：

照射系统；

基底台部件，可在所述照射系统的照射辐射的辐射路径与测量位置之间移动；

分化板台部件，设置在所述照射系统和所述基底台部件之间所述照射辐射的所述辐射路径上；

投影系统，设置在所述分化板台部件和所述基底台部件之间；以及

对准系统，位于所述测量位置，以便当所述基底台部件在所述测量位置时最接近所述基底台部件，

其中所述对准系统包括：

具有第一波长和第二波长的对准辐射源；

检测系统，包括第一波长通道和第二波长通道，设置第一波长通道接收来自所述对准标记第一波长处的对准辐射，设置第二波长通道接收来自所述对推标记第二波长通道处的对准辐射；以及

定位单元，与所述检测系统相联系，

其中所述定位单元处理来自所述第一及第二波长通道的组合信息，从而以来自所述第一波长通道的信息，来自所述第二波长通道的信息以及来自所述第一和第二波长通道的组合信息中之一为基础，根据在所述第一波长处检测到的所述对准辐射相对于在所述第二波长处检测到的对准辐射的相对强度来确定所述对准标记的位置；

其中所述定位单元用于通过用权重因数加权来自所述第一和第二波长通道的第一和第二波长信号而处理来自所述第一和第二波长通道的所述信息，所述权重因数取决于所述第一波长信号相对于所述第二波长信号的相对强度；

其中分配给所述第一和第二波长信号的取决于所述第一和第二波长信号的强度的所述权重因数进一步取决于可选择的阈值，所述权重因数限制为在从零到一的范围内，包括零和一；

其中所述权重因数由以下公式确定：

其中权重因数_{第一波长信号}表示第一波长信号的权重因数，权重因数_{第二波长信号}表示第二波长信号的权重因数，SS_{第一波长信号}表示第一波长信号的强度，SS_{第二波长信号}表示第二波长信号的强度，MRT作为所述可选择的阈值、表示可由用户选择的最大相对阈限因数，其中MRT大于1。

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