JP2008135708A - 接合基板の接合性測定 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題の１つは、接合基板の接合性の新規な測定を提供することである。
【解決手段】下部基板の上面上に上部基板を有する接合された基板の接合特性を測定する方法であり、その方法は、上部基板内に１つまたは複数の窓をエッチングすることを含み、したがって上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが測定システムによって認識され、下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが測定システムによって認識されて、オーバレイ測定アライメントマークの位置を測定するために測定システムが使用され、上部と下部基板上の対応するオーバレイ測定アライメントマークの間の間隔が決定され、上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークと下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークの間のオフセットを考慮して確定された間隔が調整されてよい。
【選択図】図２

Description

[0001] 本発明は接合基板の接合性測定に関する。

[0002] リソグラフィ製造工程では、リソグラフィ装置が、基板の上に、通常は基板のターゲット部分の上に所望のパターンを与える。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用されてよい。その場合に、マスクまたはレチクルと二者択一的に呼ばれるパターニングデバイスが、ＩＣの個別層上に形成される回路パターンを生成するのに使用されてよい。このパターンは基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つ、または複数のダイの一部を含む）の上に転写することができる。このパターンの転写は、一般に基板上に与えた放射感応性材料（レジスト）層上への結像を介する。一般に単一の基板は、引き続いてパターン化される網目状の隣接するターゲット部分を含むことになる。既知のリソグラフィ装置は、ターゲット部分の上の全パターンを一挙に露光することによって、各ターゲット部分が照射されるステッパと、放射ビームを介して所与の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすることによって各ターゲット部分が照射され、一方これと同期的に基板をこの方向と平行に、または逆平行にスキャンするスキャナとを含む。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターンをパターニングデバイスから基板上へ転写することも可能である。

[0003] マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の製造では、本明細書で上部基板と呼ぶメカニカルデバイスを含む基板が、下部基板と呼ぶ電子デバイスを含む基板の上面に接合される。下部基板および上部基板は共にシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板であってよい。一般に、ＳＯＩ基板接合技術が、これらの基板の製造に用いられる。定性的赤外（ＩＲ）システム、両面位置確認顕微鏡または表面平坦度システムのどちらかが、剥離、および位置合わせ精度向けの試験のために基板接合特性を評価するのに使用される。これらの方法は２つとも高価であり、ほとんどの場合、定量的というよりむしろ定性的である。

[0004] 接合基板の接合性の新規な測定を提供することが望まれる。

[0005] 本発明の第１態様によれば、下部基板の上面に上部基板を有する接合基板の接合特性を測定する方法が提供されており、その方法は、上部基板内に１つまたは複数の窓をエッチングすることを含み、したがって上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが測定システムによって認識され、下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが測定システムによって認識されて、オーバレイ測定アライメントマークの位置を測定するために測定システムが使用され、上部と下部基板上の対応するオーバレイ測定アライメントマークの間の間隔が決定され、上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークと下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークの間のオフセットを考慮して決定された間隔が調整されることができる。

[0006] 本発明の第２態様によれば、下部基板の上面に上部基板を有する接合基板の接合特性を測定する方法が提供されており、その方法は、上部基板の厚さを減少させることを含み、したがって上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが測定システムによって認識され、下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが測定システムによって認識されて、オーバレイ測定アライメントマークの位置を測定するために測定システムが使用され、上部と下部基板上の相当するオーバレイ測定アライメントマークの間の間隔が決定され、上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークと下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークの間のオフセットを考慮して決定された間隔が調整されることができる。

[0007] 本発明の第３態様によれば、下部基板の上面に上部基板を含む接合された基板が提供されており、上部および下部基板には複数のオーバレイ測定アライメントマークが設けられ、上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークは下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークの鏡像であり、上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークと下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークの間にオフセットが与えられる。

[0008] 次に、本発明の実施形態が、対応する参照符号が対応する部分を指す添付の概略図面を参照して、単に例として説明されるであろう。

[0014] 図１は、例えば、接合された基板などの基板を露光するのに使用可能であるリソグラフィ装置を概略的に図示している。その装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬを含む。支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴは、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するために構成され、一定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするために構成された第１位置決めデバイスＰＭに接続されている。基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴは、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、一定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするために構成された第２位置決めデバイスＰＷに接続されている。投影システム（例えば、屈折式投影レンズシステム）ＰＳは、基板Ｗの（例えば、１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃの上にパターニングデバイスＭＡによってパターン化された放射ビームＢを投影するために構成されている。

[0015] 照明システムは、放射を誘導し、成形し、および／または制御するための屈折式、反射式、磁気的、電磁気的、静電的、または他の種類の光学要素、またはそれらの任意の組合せなどの様々な種類の光学要素を含んでよい。

[0016] 支持体は、パターニングデバイスを支持する、例えばその重量を担う。支持体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境に維持されるか否かなどの他の条件により決まる方法でパターニングデバイスを保持する。支持体は、パターニングデバイスを保持するために機械的、真空式、静電的、または他のクランプ技法を用いることができる。支持体は、例えば必要に応じて固定することも動かすこともできるフレームまたはテーブルであってよい。支持体は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに関して確実に所望の位置に至るようにすることができる。本明細書で用語「レチクル」または「マスク」を用いる場合はどれも、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義とみなされてよい。

[0017] 本明細書で用いられる用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを生成するためにその断面内にパターンを有する放射ビームを与えるために使用することができる任意のデバイスを指すものと広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられたパターンは、例えば、パターンが位相シフトフィーチャ、つまりいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しないことがあることに留意されたい。一般に放射ビームに与えられたパターンは集積回路などのターゲット部分内に生成されるデバイス中の特定の機能層に一致することになる。

[0018] パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリ、レベンソン型（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）位相シフト、およびハーフトーン型（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）位相シフトなどの種類のマスクならびに様々な種類のハイブリッドマスクを含む。プログラマブルミラーアレイの例は、それぞれが入射してくる放射ビームを別の方向に反射するように個々に傾斜可能である小さなミラーのマトリックス配列を使用する。この傾斜したミラーが、ミラーマトリックスによって反射された放射ビーム内にパターンを与える。

[0019] 本明細書で使用される用語「投影システム」は、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気的、電磁気的、および静電的光学システム、あるいは、使用される露光放射に適した、または液浸液を使用するのか、真空を使用するのかなど他の要因に適した、それらの任意の組合せをも含む、どんな種類の投影システムも包含するものと広く解釈されるべきである。本明細書で、用語「投影レンズ」を用いる場合はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義とみなされてよい。

[0020] 本明細書に図示したように、装置は透過型（例えば、透過マスクを使用する）である。代替的に装置は反射型（例えば、上で参照したプログラマブルミラーアレイ型を使用するか、反射マスクを使用する）でもよい。

[0021] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）、または、それより多い基板テーブル（および／または、２つ以上のマスクテーブル）を有する形式でもよい。このような「複数ステージ」の装置では追加のテーブルは並行して使用されてよく、つまり、予備的なステップが１つまたは複数のテーブル上で実行され、一方、他の１つまたは複数のテーブルが露光のために使用されてよい。

[0022] リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を満たすために、基板の少なくとも一部分が相対的に高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われることがある形式のものでもよい。液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムの間に与えられてもよい。液浸技法は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野では周知である。本明細書で使用される用語「液浸」は、基板など一構成が、液体中に浸漬されなければならないことを意味するのでなく、むしろ露光の間に投影システムと基板の間に液体が配置されることだけを意味する。

[0023] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射を受け取る。光源およびリソグラフィ装置は、例えば光源がエキシマレーザである場合は、別々の要素であってよい。そのような場合は、光源が、リソグラフィ装置の部分を形成するとはみなされず、放射は、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って光源ＳＯからイルミネータＩＬへ送達される。他の場合では、例えば、光源が水銀ランプである場合、光源は、一体型リソグラフィ装置の一部であってよい。光源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ばれてよい。

[0024] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを含んでよい。一般に、イルミネータの瞳面内での強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ−ｏｕｔｅｒ、およびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）が調整されてよい。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々な他の要素を含んでよい。イルミネータは、その断面内に所望の均一性と強度分布を有するように放射ビームを調整するのに使用されてよい。

[0025] 放射ビームＢは、支持体（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。マスクＭＡを横断して、放射ビームＢは、基板Ｗのターゲット部分Ｃの上にビームを投影する投影システムＰＳを通過する。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使って、基板テーブルＷＴが、例えば放射ビームＢの経路内に別のターゲット部分Ｃを位置合わせするために、正確に移動されてよい。同様に、第１位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示してないが、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサでよい）が、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャンの間に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めするために使用されてよい。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って実現されてよい。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２位置決めデバイスＰＷの部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを用いて実現されてよい。ステッパの場合には（スキャナとは違って）マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続され、あるいは固定されてもよい。マスクＭＡと基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせ可能である。図示したように基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めているが、それらはターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい（これらは、スクライブレーンアライメントマークとして知られている）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイが提供される場合には、マスクアライメントマークがダイの間に配置されてもよい。

[0026] 図示した装置は以下のモードの少なくとも１つで使用されてよい。
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは本質的に静止状態に維持され、一方、放射ビームに与えられた全パターンが一挙にターゲット部分Ｃ上に投影（すなわち、単一静止露光）される。次いで、基板テーブルＷＴが、別のターゲット部分Ｃが露光可能となるようにＸおよび／またはＹ方向に位置を変えられる。ステップモードでは、露光フィールドの最大寸法が、単一静止露光で結像されるターゲット部分Ｃの寸法を制限する。
２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、同期してスキャンされ、一方、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率およびイメージ反転特性によって決定されてよい。スキャンモードでは、露光フィールドの最大寸法が、単一動的露光内のターゲット部分の幅（非スキャン方向の）を制限し、一方、スキャン動作の長さが、ターゲット部分の高さ（スキャン方向の）を決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを本質的に静止状態に保持し続け、基板テーブルＷＴが移動され、またはスキャンされ、一方、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃの上に投影される。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴの各移動後、あるいはスキャンの間の連続する放射パルスの合間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上述した形式のプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用可能である。

[0027] 前述の使用モードについての組合せ、および／または変形形態、あるいは全く異なる使用モードが利用されてもよい。

[0028] マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の製造では、本明細書で上部基板と呼ぶメカニカルデバイスを含む基板が、下部基板と呼ぶ電子デバイスを含む基板の上面に接合される。上部基板と下部基板が互いに位置合わせされる精度が重要なパラメータである。

[0029] 一般的な基板接合装置では、２つの基板は、通常、１つの基板が他方の上を覆って互いに向き合うように配置されている。基板は、例えば基板上のアライメントマークを観察するカメラを用いて高精度に位置決めされる。次いで、基板を表面が接触するようになるまで互いの方に移動し、互いに接合させる。接合装置は、基板を寄せ合わせる場合、ｚ方向だけ（ここでｚは基板の面に垂直な方向である）の動きを伴うように設計されている。しかし場合によっては、ｘおよび／またはｙ方向に少量の移動が可能であることがあり、したがって、接触するようになる前に互いに相対的に平行移動されてよい。このため、基板が許容し難い程の悪い精度で互いに接合されることになり、例えば、精度が悪すぎて、最終的なＭＥＭＳデバイスの動作が実行できなかったり、あるいは損なわれたりする。

[0030] 利用者は、接合装置を使用して作製されたＭＥＭＳデバイスが正確に機能することになると多少は確信できるように、特定の接合装置によって得られる接合精度を決定したいと思うことがある。本発明の実施形態では、接合装置によって互いに接合された２つの基板が有する、精度の測定が提供される。本実施形態では、図２および図３に図示した２つの基板を使用する。

[0031] 先ず図２を参照すると、第１基板２と第２基板４が、断面で示されている。第１基板２は、第２基板４の下に配置され、下部基板と呼ぶ。第２基板４は上部基板と呼ぶ。基板２、４は、シリコン製である。アライメントマークの配列６が各基板２内にエッチングされる。低温酸化物（ＬＴＯ）層１０がそれぞれの基板上に提供され、層は通常、約１〜２ミクロンの厚さである。ＬＴＯ層１０は接合性能を向上させるために平坦に研磨される。研磨の後、ＬＴＯ層１０は、わずか０．５ミクロン程の厚さでよい。ＬＴＯ層とは別の絶縁体が層１０を提供するのに用いられてもよい。

[0032] 図３は、上から見た下部基板２を示す。下部基板２の表面の広い部分が、概略的に十字で表されたアライメントマーク６で覆われているのが分かる。アライメントマークは、例えば概略的に６ａで示した種類でよい。これは、リソグラフィ業界でしばしば用いられる標準的なアライメントマークであり、十字の周りに配置された２対の回折格子を含む。図３には示されてないが、十字型の中にさらなる１つの十字が与えられ、十字型が１つの十字の輪郭を含むことがある。一般的に回折格子のピッチは約８ミクロンである。場合によっては、アライメントマークの有効範囲を増加させるように干渉効果を使用可能とするためにアライメント格子のピッチが互いに少し異なることがある（所与の回折格子方向に対して）。

[0033] 以後アライメントマーク６はオーバレイ測定アライメントマークと呼ぶことにする。

[0034] 下部基板２上には、他のアライメントマーク６と離して置かれている２つのアライメントマーク８も与えられている。これらのアライメントマーク８は接合の間、基板１、２を位置合わせするのに用いられ、以後、接合アライメントマークと呼ぶことにする。接合アライメントマーク８はボックスで表されているが、それらは概略的に６ａで示した種類でもよい。

[0035] 上部基板４は、概略、下部基板２と同じ構成でアライメントマーク６、８を備えている。しかし、上部基板４上のオーバレイ測定アライメントマーク６は、下部基板２上のオーバレイ測定アライメントマークに対しオフセットされている。オフセットは、例えば約６４０ミクロンであり、例えばＹ方向であってよい（他のオフセット寸法および方向が使用されてよいことも理解されたい）。オフセットされていることに加えて、上部基板４上のオーバレイ測定アライメントマーク６のそれぞれは逆転している（ｘ軸の周りに鏡で映されている）。これは、オーバレイ測定アライメントマーク６が下部基板上に与えられたオーバレイ測定アライメントマークの鏡像であることを意味する。これは、上部基板４上のオーバレイ測定アライメントマーク６を上から見た場合、それらが下部基板２上のオーバレイ測定アライメントマークと同様の外観を有するようにするためである。

[0036] 本発明を実施する一方法において、下部基板２は、基板接合装置内で、（つまり図２に概略的に示したように）上部基板４の真下に配置される。接合アライメントマーク８が、基板２、４を互いに位置合わせするために接合装置によって使用される。オーバレイ測定アライメントマーク６とは違い、接合アライメントマーク８は互いに対しオフセットされてない。代わりに、それらはそれぞれの基板上で同じ配置を有する。したがって、基板が図２に示した配置である場合、接合アライメントマーク８を互いに位置合わせすることによって基板は互いに対し位置合わせされる。先に言及したように、接合アライメントマーク８は、オーバレイ測定アライメントマーク６と同じ形を有してよい（より詳細に６ａで示した）。各接合アライメントマーク８の中心の所で十字が使用され、基板を位置合わせできる。

[0037] 基板２、４が、位置合わせされると、それらの基板は接合装置により寄せ合わされ、図４に概略的に示した接合構造１２を形成するために互いに接触させられるようになる。ウェーハは、熱、圧力、電荷、または接着剤のいずれかによって接合されてよい。大部分の接合適用例では、いわゆる「陽極接合」が用いられ、そこではファンデルワールス力が基板を互いにひき付けている。

[0038] 基板接合装置は当業者には周知であるので、基板接合装置の図示は必要ない。基板を互いに接合するのに用いることができる適切な基板接合装置は、ドイツ、ミュンヘンのＳＵＳＳ ＭｉｃｒｏＴｅｃ社製ＳＵＳＳ基板接合装置である。本発明の実施形態は、基板接合装置自体よりむしろ基板接合装置のオーバレイ性能の測定に関する。

[0039] 基板が互いに接合されると接合構造１２の上部基板４が図５に概略的に示したように研削して厚さを減少させる。通常、減少させる厚さは１００ミクロン未満である。それは、例えば５０ミクロン、１０ミクロン、５ミクロン、または、わずか２ミクロン程（例えば、シリコンオンインシュレータが使用された場合）でよい。

[0040] 次いで、オーバレイ測定アライメントマーク６の上で窓がエッチングされ、オーバレイ測定アライメントマークを測定システムにより観察可能とする。これは図６に概略的に示されている。上部基板４は、全てが互いにかなり接近して配置された多数のオーバレイ測定アライメントマーク６を備えているので、測定されるべきオーバレイ測定アライメントマークの全てを露出する単一の大きな窓がエッチング可能である。エッチングは、ＬＴＯ上が「終点」であってよく、すなわちエッチングは、それがＬＴＯに到達したとき停止する。このようにして、窓内で上部基板４のシリコンの全てが除去される。その結果が、ＬＴＯ１０ａの上部層である。

[0041] 上部ＬＴＯ層１０ａは、その中に、シリコンが除去される前にシリコンによって形成されたオーバレイ測定アライメントマーク６の配列を有する。エッチングされていない下部基板２は、オーバレイ測定アライメントマーク６の配列を維持している。したがって接合構造１２は、下部基板６ｂのシリコン中に提供されたオーバレイ測定アライメントマーク６の第１セットと、ＬＴＯ１０ａの上部層中にインプリントされたオーバレイ測定アライメントマーク６ａのセットとを含む。

[0042] 接合構造１２は、例えばアライメントマークによって生じた回折縞の位置を検出するように配置されたディテクタのセットを含むか、または別にある種のイメージングディテクタでもよい測定装置に通される。使用可能な１つの適切な測定システムが、欧州特許公報第０９０６５９０号に説明されており、アライメントマークによって生じた回折パターンの多数の次数の位置を測定するように配置されたいわゆる「オフアクシス」測定システムを備える。別の測定システムが、欧州特許公報第０９６３５７３号に説明されており、投影システムを介して観察されるアライメントマークの位置を測定するいわゆる「ＴＴＬ（スルーザレンズ）」測定システムを備える。使用可能な他の測定システムが当業者には明らかであろう。

[0043] オーバレイ測定アライメントマーク６の上部セットの位置が測定装置を使用して測定され、オーバレイ測定アライメントマークの下部セットの位置も測定される。それらのマークの位置の間の間隔が計算され、これが上部および下部基板２、４を作製するときに考慮して組み込んだオフセットと比較される。例えば、前に言及したように６４０ミクロンのオフセットが、基板２、４を作製するときに組み込まれていてよい。もし６６０ミクロンの間隔が、測定装置を使用して測定された場合、これは、接合装置がある特定の方向に２０ミクロンの誤差を有することを示す。もし測定された間隔が６２０ミクロンであった場合、これは、接合装置が逆方向に２０ミクロンの誤差を有することを示すことになる。このオフセットは、一方向、例えばＹ方向内でよい。この場合には横方向（この場合Ｘ方向）に測定されたこれらオーバレイ測定アライメントマークの間の任意の間隔が、接合装置における誤差を示している。

[0044] 本発明の実施形態では、２つの基板が互いに接合される精度（以後、オーバレイ精度と呼ぶ）を測定することにより接合装置を評価することを可能にする。一般的に所与の接合装置では、基板が接合される毎に同様のオーバレイ誤差を出現させることになる。したがって、この誤差の較正により、誤差を考慮して修正された接合装置の動作が可能になる（例えば、接合の間、基板を位置合わせする時に逆の方向に相当するオフセットを取り入れ、その後基板を寄せ合わせる）。

[0045] 測定システムは、装置の専用部分に設けられてよい。代わりに、測定システムをリソグラフィ装置内に配置することもできる。例えば、図１にボックスＭＳで概略的に表したように測定システムが、投影システムＰＬに隣接して設けられてよい。

[0046] 場合によっては、上部基板４が研削され十分薄い厚さになれば、上部基板４のシリコン中に窓をエッチングする必要なしにオーバレイ測定アライメントマーク６を観察できる可能性がある。例えば、前述した「オフアクシス」および「ＴＴＬ」測定システムは、約１０ミクロンのシリコンを介してオーバレイ測定アライメントマークを観察できる可能性がある。したがって上部基板４が研削され１０ミクロン以下の厚さになれば、窓のエッチングをすることなくオーバレイ測定アライメントマーク６の位置を測定できる可能性がある。

[0047] 上述では、１対の専用の基板２、４が接合装置の誤差を較正するために用いられている。しかし本発明の実施形態は、ＭＥＭＳデバイスを作製するために使用している基板を使って接合オーバレイ精度を測定することも可能にする。例えば、図７を参照すると、基板１４が、ここで網掛け領域１６として概略的に示したＭＥＭＳデバイスを形成することになる機能特徴を備えていることがある。したがってオーバレイ測定アライメントマーク６は、例えば機能特徴１６を備えていない基板領域内の適切な位置に提供されてよい。接合アライメントマーク８も提供されてよい。

[0048] 適切な機能フィーチャ、接合アライメントマーク８、およびオフセット、さらに逆転したオーバレイ測定アライメントマーク６を有する第２基板（示されてない）が、前記基板に接合されてよい。接合が行われた後、基板の１つが研削され厚さを減少させる。通常、減らす厚さは１００ミクロン未満である。減らす厚さは、例えば、シリコンオンインシュレータ基板が使用される場合は、わずか２〜４ミクロンでよい。基板が十分薄く、例えば１０ミクロン未満の厚さである場合は、接合構造のオーバレイ精度を測定するために測定装置が使用できる。これは例えば接合構造の上にパターンをリソグラフィ投影する前に為されてよい。オーバレイ精度が事前設定された許容精度未満であることが分かれば接合構造を廃棄することが可能である。これは、後になってようやく接合構造が正常に動作しないことが分かることで、その上に追加した層の形成費用がかかるのを防止する。

[0049] 測定装置は専用装置でよい。代わりに、測定装置をリソグラフィ装置内に設けることもできる。例えば、図１にボックスＭＳで概略的に表したように測定システムが、投影システムＰＬに隣接して設けられてよい。この場合は、接合のオーバレイ精度は、接合構造がリソグラフィ装置に持ち込まれる毎に測定できる。測定の結果は、基板を不合格にするのに用いることもでき、また／あるいはメモリまたは他のストレッジデバイスに保存しておくこともできる。これは接合のオーバレイに関して有用な統計情報を提供することができる。それぞれの基板を識別する何らかの方法が提供されれば（例えば、識別番号を介して、または基板を特定の順序に保つことによって）、接合のオーバレイに関する情報を特定の基板と結びつけることができる。

[0050] 研削する基板が厚すぎて測定システムがオーバレイ測定アライメントマークを観察可能でない場合は、前述した窓が基板中にエッチングされてよい。

[0051] 前述の説明において、測定システムでは、観察可能である、例えば１０ミクロンのシリコンを使用可能であることに言及した。この厚さは単なる例であり、観察可能である他の測定システムでは１０ミクロン以上のシリコンを使用可能であることも理解されたい。例えば、測定システムがアライメントマークを照射するのにレーザを使用する場合は、より厚いシリコンの透過を可能にする、より強力なレーザが使用できる。

[0052] 測定システムは、アライメントマークを照射するために放射を用いることもできる。放射は任意の適切なスペクトル内にあってよい。放射は、可視スペクトル内の、例えば５３４ｎｍまたは６３３ｎｍでよい。可視スペクトル内の放射を使用することにより良好な精度で測定が取得可能となる（例えば、１ミクロンよりよい、１００ｎｍよりよい、または１０ｎｍよりよい）。放射は紫外放射でもよい。しかし基板がフォトレジストの層で覆われている場合、紫外放射は、フォトレジストを露光させない波長の十分長いものでなければならない。

[0053] 下部基板４は、その底面上にアライメントマークを備えることがある。適切なアライメントシステムは、これらのマークの位置を測定するために使用可能であり、オーバレイ測定アライメントマーク６の予測される位置を決定するためにこの情報を用いることもできる。こうするためには、基板の底面上のアライメントマークが、その基板上に提供されたオーバレイ測定アライメントマークに関して分かる位置関係になければならない。基板の底面上のアライメントマークとオーバレイ測定アライメントマークの位置を測定するために使用可能である一アライメントシステムは、ＦＴＢＡ（「表・裏側アライメント」Ｆｒｏｎｔ ｔｏ Ｂａｃｋｓｉｄｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）システムとして既知であり、米国特許第６，７６８，５３９号に説明されている。

[0054] オーバレイ測定アライメントマークを観察するために基板内に窓をエッチングする必要がある場合には、エッチングされる窓の数が、取得可能であるオーバレイ情報に影響することがある。例えば、５つの窓があれば、十分に基板の回転と合わせて、ｘ、ｙ平行移動を測定することが可能になる。もっと窓があれば、追加情報、例えば１つの基板の歪みを取得することを可能にすることになる。複数のオーバレイ測定アライメントマークを含む窓がエッチングされる場合、その分必要とされる窓が少なくなることは理解されたい。確かに、図６に関連して前に説明したように、１つの大きな窓が、多数のオーバレイ測定アライメントマークを観察するために使用されてよい。

[0055] 前の説明では、十字の周りに配置された２対の回折格子を含むアライメントマークについて言及したが、任意の適切なアライメントマークが使用されてよい。同様に、また適切なアライメントマーク測定装置が使用されてよい。

[0056] 本明細書では、ＩＣ製造でのリソグラフィ装置の使用に対し特定の参照が為されてよいが、本明細書で説明したリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスおよびディテクションパターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の適用例も有してよいことを理解されたい。そのような代替の適用例の文脈においては、本明細書で用語「ウェーハ」または「ダイ」を使用する場合はいずれもより一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義とみなされてよいことを理解されたい。ここで言う「基板」は、露光前にまたはその後に、例えばトラック（ｔｒａｃｋ）（一般的に基板にレジスト層を付け、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツール内で処理されてよい。適用可能である場合には、本発明の開示は、そのようなおよび他の基板処理ツールに適用されてよい。さらに、基板は２回以上、例えば多層ＩＣを生成するために処理されてよく、したがって本明細書で使用される用語、基板は、複数の処理された層を既に含む基板を指すこともある。

[0057] 特定の参照が、光リソグラフィの文脈で、本発明の実施形態の使用に対し上で為されたかもしれないが、本発明は他の適用分野、例えばインプリントリソグラフィに使用可能であり、また文脈が許せば光リソグラフィに限られていないことも理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に生成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に供給したレジスト層中に押し付けられ、基板上のレジストは電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せを加えることによって硬化させることができる。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、そこにパターンを残してレジストから取り外される。

[0058] 本明細書で使用される用語「放射」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、それぞれ３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、あるいはおよそこれらの波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含する。

[0059] 用語「レンズ」は、文脈が許せば、屈折式、反射式、磁気的、電磁気的および静電的光学要素を含む任意の１つまたは様々な種類の光学要素の組合せを指すことがある。

[0060] 本発明の特定の実施形態が前述されてきたが、本発明は説明したのとは別の方法で実施可能であることを理解されるであろう。例えば、本発明は、前記の開示した方法を実施する装置の扱いを指示するために実行可能な機械読取可能な命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、あるいはそうしたコンピュータプログラムが中に記憶されているデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形をとることがある。

[0061] 前述の説明は、例示を意図したものであって、限定するものでない。したがって、別に詳述される特許請求の範囲を逸脱することなく、説明した本発明に対して変更形態が為され得ることは当業者には明らかであろう。

[0009]本発明の実施形態による、例えば接合された基板などの基板を露光するのに使用できるリソグラフィ装置の概略図である。 [0010]本発明の一実施形態による上部および下部基板の断面の例を示す図である。 [0011]接合する前に図２に示した下部基板を上から見た図である。 [0012]本発明の一実施形態による方法に関係する例示的な接合と後続のエッチングステップを図示している断面図である。 [0012]本発明の一実施形態による方法に関係する例示的な接合と後続のエッチングステップを図示している断面図である。 [0012]本発明の一実施形態による方法に関係する例示的な接合と後続のエッチングステップを図示している断面図である。 [0013]使用可能である別の基板を上から見た図である。

Claims (18)

1. 下部基板の上面に上部基板を有する接合基板の接合特性を測定する方法であって、
   前記上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが測定システムによって認識され、前記下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが前記測定システムによって認識されることができるように、前記上部基板内で１つまたは複数の窓をエッチングすること、
   前記オーバレイ測定アライメントマークの位置を測定するために前記測定システムを使用すること、
   前記上部および下部基板上の対応する前記オーバレイ測定アライメントマークの間の間隔を決定すること、
   前記上部基板上の前記オーバレイ測定アライメントマークと前記下部基板上の前記オーバレイ測定アライメントマークの間のオフセットを考慮して前記決定された間隔を調整すること、
   を含む、測定方法。
2. 前記エッチングに対して終点として作用する絶縁層が前記基板の間に提供され、したがって前記１つまたは複数の窓内で前記上部基板が前記絶縁体層までエッチングされて除去される、請求項１に記載の方法。
3. 前記上部基板の前記オーバレイ測定アライメントマークが、前記絶縁体層にレリーフで形成される、請求項２に記載の方法。
4. 前記測定システムが、前記オーバレイ測定アライメントマークの前記位置を測定するために可視スペクトルまたは紫外スペクトルの波長の放射を用いる、請求項１に記載の方法。
5. 前記上部基板上に提供されている前記オーバレイ測定アライメントマークが、前記下部基板上に提供されている前記オーバレイ測定アライメントマークの鏡像である、請求項１に記載の方法。
6. 前記接合基板がＭＥＭＳデバイスを形成するために用いることができるフィーチャを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記オフセットが１００ミクロンより大きい、請求項１に記載の方法。
8. 前記オーバレイ測定アライメントマークの前記位置の測定がリソグラフィ装置内で実施される、請求項１に記載の方法。
9. 下部基板の上面に上部基板を有する接合基板の接合特性を測定する方法であって、
   前記上部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが測定システムによって認識され、前記下部基板上のオーバレイ測定アライメントマークが前記測定システムによって認識されることができるように、前記上部基板の厚さを減少させること、
   前記オーバレイ測定アライメントマークの位置を測定するために前記測定システムを使用すること、
   前記上部および下部基板上の対応する前記オーバレイ測定アライメントマークの間の間隔を決定すること、
   前記上部基板上の前記オーバレイ測定アライメントマークと前記下部基板上の前記オーバレイ測定アライメントマークの間のオフセットを考慮して前記決定された間隔を調整すること、
   を含む、測定方法。
10. 前記基板の前記減少させた厚さが５０ミクロン未満である、請求項９に記載の方法。
11. 前記基板の前記減少させた厚さが１０ミクロン未満である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記測定システムが、前記オーバレイ測定アライメントマークの前記位置を測定するために可視スペクトルまたは紫外スペクトルの波長の放射を用いる、請求項９に記載の方法。
13. 前記上部基板上に提供されている前記オーバレイ測定アライメントマークが、前記下部基板上に提供されている前記オーバレイ測定アライメントマークの鏡像である、請求項９に記載の方法。
14. 前記接合基板がＭＥＭＳデバイスを形成するために用いることができるフィーチャを含む、請求項９に記載の方法。
15. 前記オフセットが１００ミクロンより大きい、請求項９に記載の方法。
16. 前記オーバレイ測定アライメントマークの前記位置の測定がリソグラフィ装置内で実施される、請求項９に記載の方法。
17. 下部基板の上面に上部基板を有する接合基板であって、
    前記上部および下部基板には複数のオーバレイ測定アライメントマークが設けられ、前記上部基板上の前記オーバレイ測定アライメントマークが前記下部基板上の前記オーバレイ測定アライメントマークの鏡像であり、前記上部基板上の前記オーバレイ測定アライメントマークと、前記下部基板上の前記オーバレイ測定アライメントマークとの間にオフセットが提供される、接合基板。
18. 前記オーバレイ測定アライメントマークに加えて前記基板が、ＭＥＭＳデバイスを形成するために用いることができるフィーチャを含む、請求項１７に記載の接合基板。

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