TW201142236A - Lithographic apparatus and device manufacturing method - Google Patents

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201142236 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種位階感測器、一種微影裳置，及一種 用於判定用於微影程序中之基板之高度圖的方法。 【先前技術】 微影裝置為將所要圖案施加至基板上（通常施加至基板 之目標部分上）的機器。微影裝置可用於（例如）積體電路 (ic)之製造中。在此情況下，圖案化元件（其或者被稱作光 罩或比例光罩）可用以產生待形成於IC之個別層上的電路 圖案。可將此圖案轉印至基板（例如，矽晶圓）上之目標部 分（例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒）上。通 常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料（抗蝕劑）層上 而進仃圖案之轉印。一般而t，單一基板將含有經順次圖 案化之鄰近目標部分的網路。習知微影裝置包括：所謂的 步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來 輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方 向（掃描」方向）上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或 反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。 亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化元件 轉印至基板。 應被投影有圖案的基板之表面通常不完全平坦。此外， 基板可展示若干微米之厚度變化。基板表面之此平坦度及 厚度變化可導致（例如）歸因於聚焦誤差或成像誤差的圖案 之不正確投影。 153969.doc 201142236 為了校正晶圓之不平坦度及厚度變化，已提議提供一種 較佳地整合於微影裝置中之位階感測器。此位階感測器可 用以在將圖案投影於基板上之前判定基板之高度圖。隨 後，可使用此高度圖以在將圖案投影於基板上期間校正基 板之位置。 在一已知實施<列中，提供一種使用光(學三角量測（叩㈣ triangu丨ation)之多光點位階感測器以判定基板之高度圖。相 對於位階感測器移動基板以判定在橫越基板之表面之不同 量測部位處的高度位階以獲得基板之高度圖。 已知位階感測器之一缺點在於：可獲得可靠量測結果所 在的位階感測器之量測範圍相對較小（通常在約丨微米之高 度範圍内此量測範圍小於基板之正常平坦度及高度變 化。 因此，在基板上之不同量測部位處量測高度位階期間需 要閉路南度控制，以使各別量測部位維持於位階感測器之 可靠量測範圍内。以此方式，最佳地使用位階感測器提供 準確結果所在之小咼度範圍。然而，由於必須連續地重新 定位基板以使後續量測部位維持於位階感測器之可靠量測 範圍内，故閉路高度控制之要求限制位階感測器之量測速 度。 此外’由於多個S'測部位不能同時地配置於位階感測器 之相同有限量測範圍内’故閉路高度控制之要求使在該多 個量測部位處之同時高度量測實務上困難（若並非不可 153969.doc 201142236 有可能使用線性化技術來增加位階感測器之量測範圍。 此外，可提議具有較大量測範圍的其他類型之位階感測器 及位階感測技術以消除針對基板之閉路高度控制之需要。 然而，增加量测範圍可在基板之高度量測中引入另—缺 點。為了量測基板之高度位階，通常使用在基板上被反射 之量測光束。當不使用閉路高度控制時，將位階感測器之 聚焦高度調整至預期或平均基板高度（亦即，完全平坦且 均勻之基板之高度）。歸因於基板之厚度及平坦度變化， 此預期或平均高度位階並非在所有量測部位處與實際基板 高度對應。 在預期或平均基板高度與實際基板高度之間的高度差增 加的情況下，量測光束相對於基板表面之聚焦可變得對於 正確量測日益重要。 【發明内容】 需要提供一種用於微影裝置中之替代位階感測器，該位 階感測器較佳地對於歸因於該位階感測器之量測光束之聚 焦高度的效應較不敏感》 具有在量測部位處相對於局域基板高度離焦之量測光束 的位階感測器可變得對於基板之傾角更敏感。因此，進一 步需要提供一種對於基板之傾角較不敏感的位階感測器。 根據本發明之一實施例’提供一種經組態以量測一基板 之一高度位階之位階感測器，該位階感測器包含： -一投影單元，該投影單元用以將一量測光束投影於該基 板上； 153969.doc -6- 201142236 -一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之後 的該量測光束； _ 一處理單元，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接收 之該經反射量測光束來計算—高度位階， 其中該位階感測器進一步包含一傾角量測元件，其中該傾 . 角量測元件經配置以至少部分地接收該經反射量測光束， 且經組態以提供表示該基板相對於一標稱平面之一傾角的 一傾角信號。 根據本發明之一實施例，提供一種微影裝置，該微影裝 置包含： 一照明系統，該照明系統經組態以調節一輻射光束； 一支撐件，該支撐件經建構以支撐一圖案化元件，該圖 案化7C件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予 一圖案以形成一經圖案化輻射光束； 一基板台，該基板台經建構以固持一基板；及 一投影系統，該投影系統經組態以將該經圖案化輻射光 束投影至該基板之一目標部分上， 其t該微影裝置包含一位階感測器，該位階感測器經組 態以量測該基板台上之一基板之一高度位階，該位階感測 * 器包含： -一投影單元，該投影單元用以將一量測光束投影於該基 板上； _ 一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之後 的該量測光束； 153969.doc 201142236 -一處理單元，該處理單元用以其 乂基於藉由該偵測單元接收 之該經反射量測光束來計算一高度位階， 其中該位階感測器進一步包含一傾自 甘士 ★ 鸬置測件，其中該傾 角量測元件經配置以至少部分地接收該經反射量測光束， 提供表 傾角信號。 —標稱平面之一傾角的 根據本發明之-實施例’提供一種用於判定用於一微影 程序中之一基板之一高度圖的方法，該方法包含以下步 驟： -提供一位階感測器，該位階感測器經組態以量測一基板 之一高度位階，該位階感測器包含： -一投影單元，该投影單元用以將一量測光束投影於該 基板上； -一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之 後的該量測光束； -一處理單元，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接 收之該經反射量測光束來計算一高度位階， 其中該位階感測器進一步包含一傾角量測元件，其中 該傾角量測元件經配置以至少部分地接收該經反射量測 光束，且經組態以提供表示該基板相對於一標稱平面之 一傾角的一傾角信號； _提供一基板； •藉由該投影單元將一量測光束投影於該基板上、藉由該 偵測單元接收該經反射光束且在該處理單元中判定—高度 153969.doc 201142236 位1¾而在-量測部位處量測該基板之該高度； -針對該基板上之多個量測部位重複該量測步驟；及 -基於該等高度位階來判定該基板之—高度圖， -中i方法$步包含藉由該傾角量測元件判定該基板之 一傾角，且其中判定—古麻& μ ^ ^ _ 、τ到疋円度位階之該步驟包含基於該基板 之該經判定傾角來校正該高度位階。 【實施方式】 現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之 實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分。 ▲圖1示意性地騎根據本發明之—實施例的微影裝置。 該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射 光束B(例如，UV輻射或任何其他適當輻射）；光罩支撐結 構（例如，光罩台）MT，其經建構以支撐圖案化元件（例 光罩）MA且連接至經組態以根據特定參數來準確地 定位該圖案化元件之第一定位元件ΡΜβ該裝置亦包括基 板台（例如，晶圓台）WT或「基板支標件」，其經建構以固 持基板（例如，抗蝕劑塗佈晶圓）w，且連接至經組態以根 據特定參數來準確地定位該基板之第二定位元件pw。該 裝置進-步包括投影系統（例如，折射投影透鏡系統）ps， 其經組態以將藉由圖案化元件]^八賦予至輻射光束B之圖案 投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒）上。 照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型 之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他 類型之光學組件，或其任何組合。 I53969.doc 201142236 社光罩支撐結構支樓（亦即，承載）圖案化元件。光罩支樓 、:構：取決於圖案化元件之定向、微影裝置之設計及其他 U(诸如圖案化元件是否被固持於真空環境中）的方式來 固持圖案化元件。光罩支樓結構可使用機械、真空、靜電 或其他夾持技術來固持圖案化元件。光罩支I结構可為 (例如)框架或台’其可根據需要而係固定或可移動的。光 罩支樓 構可確保圖案化元件（例如）相對於投影系統處於 所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」 之任何使用均與更通用之術語「圖案化元件」同義。 t本文中所使用之術語「圖案化元件」應被廣泛地解釋為 指代可用以在輕射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以 便在基板之目標部分中產生圖案的任何元件。應注意，例 右被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔 助特徵，則圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中 ，圖案。通常’被賦予至輻射光束之圖案將對應於目 k 分中所產生之元件（諸如積體電路）中的特定功能層。 圖案化7〇件可為透射或反射的。圖案化元件之實例包括 光罩、可程式化鏡面陣列’及可程式化LCD面板。光罩在 微影中係熟知的，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移 之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列 之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面_之每一者 可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輕射光束。傾 斜鏡面將圖案賦予於藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中。 本文中所使用之術言吾「投影系統」應被歧地解釋為涵 I53969.doc -10· 201142236 蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁 電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用 之曝光輪射，或適合於諸如浸沒液體之使用或真空之使用 的其他因素。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使 用均與更通用之術語「投影系統」同義。 如此處所彳曰緣’裝置為透射類型（例如，使用透射光 罩）。或者，裝置可為反射類型（例如，使用上文所提及之 類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩）。 微衫裝置可為具有兩個（雙載物台）或兩個以上基板台或 基板支撐件」（及/或兩個或兩個以上光罩台或「光罩支 撐件」）的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地 使用額外台或支撑件，或可在-或多個台或支標件上進行 預備步驟’同時將一或多個其他台或支撐件用於曝光。 微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可藉 由具有相對較高折射率之液體（例如，水）覆蓋，以便填充 投影系統與基板之間的空間。亦可將浸沒液體施加至微影 裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。 次沒技術可用以增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使 用之術語「浸沒」不意謂諸如基板之結構必須浸潰於液體 中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之 間。 參看圓1 ’照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而 言’當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置可為分 離實體。在此等情況下，不認為輻射源形成微影裝置之部 I53969.doc 11 201142236 为’且輻射光束係憑藉包括（例如）適當引導鏡面及/或光束 擴展器之光束傳送系統BD而自輻射源s〇傳遞至照明器 IL »在其他情況下，例如，當輻射源為水銀燈時，輻射源 可為微影裝置之整體部分。輻射源8〇及照明器比連同光束 傳送系統BD(在需要時）可被稱作輻射系統。 照明器IL可包括經組態以調整輻射光束之角強度分佈的 調整器AD。通常，可調整照明器之光曈平面中之強度分 佈的至少外部徑向範圍及/或内部徑向範圍（通常分別被稱 作σ外部及σ内部）。此外，照明器IL可包括各種其他組 件，諸如積光器IN及聚光器。照明器可用以調節輻射 光束’以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。 輻射光束B入射於被固持於光罩支撐結構（例如，光罩台 MT)上之圖案化元件（例如，光罩MA)上，且係藉由該圖案 化元件而圖案化。在橫穿光罩MA後，輻射光束B傳遞通過 投影系統PS，投影系統Ps將該光束聚焦至基板…之目標部 分c上。憑藉第二定位元件pw及位置感測器IF(例如，干 涉量測元件、線性編碼器或電容性感測器），基板台wt可 準確地移動，例如，以使不同目標部分c定位於輻射光束 B之路徑中。類似地，第一定位元件pM及另一位置感測器 (其未在圖1中被明確地描繪）可用以（例如）在自光罩庫之機 械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑而準確 地疋位光罩MA。一般而言，可憑藉形成第一定位元件pM 之部分的長衝程模組（粗略定位）及短衝程模組（精細定位） 來實現光罩台MT之移動。類似地，可使用形成第二定位 153969.doc •12· 201142236

器Pw之部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT 或「基板支撐件」之移動。在步進器（相對於掃描器）之情 況下’光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定 . 的 了使用光罩對準標記Μ1、M2及基板對準標記p 1、p2 來對準光罩ΜΑ及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔 " 用專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間 中（此等標記被稱為切割道對準標記）。類似地，在一個以 上晶粒提供於光罩ΜΑ上之情形中，光罩對準標記可位於 該專晶粒 < 間。 所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中·· 1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圆案一次 性投影至目標部分c上時，使光罩台Μτ或「光罩支撐件」 及基板台WT或「基板支撐件」保持基本上靜止（亦即，^

次靜態曝光）。接著，使基板台霤丁或「基板支撐件」在X 及/或Υ方向上移位，使得可曝光不同目標部分c。在步進 模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之 目標部分C的大小。 2·在掃浦式中，在將被賦予至㈣光束之㈣投影至目 標部分C上時，同步地掃描光罩*ΜΤ或「光罩支撐件」及 基板台WT或「基板支撐件」（亦即，單次動態曝光）。可藉 由投影系統PS之放大率（縮小率）及影像反轉特性來判定基 板台WT或「基板支擇件」相對於光罩台Μτ或「光罩支撐 件」之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限 制單次動態曝光中之目標部分的寬度（在非掃描方向 I53969.doc •13- 201142236 而掃描運動之長度判定目標部分之高度（在掃描方向上）。 3.在另一模式中’在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目 標部分C上時，使光罩台MT或「光罩支撐件」保持基本上 靜止’從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板 台WT或「基板支撐件」。在此模式中，通常使用脈衝式輻 射源’且在基板台WT或「基板支撐件」之每一移動之後 或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式 化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖 案化元件（諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列）之 無光罩微影。 亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或 完全不同的使用模式。 在圊1中’展示在微影裝置中根據本發明之位階感測器1 之可能部位。基板支撐件WT及被支撐於基板支撐件评丁上 之基板W係以虛線展示於該基板之量測部位中。在此量測 部位中，可判定基板w之高度位階。 位階感測器 圖2展示藉由參考數字1大體上指示之位階感測器。位階 感測器1經組態以判定基板2之高度圖。此高度圖可用以在 將圖案投影於基板2上期間校正基板之位置。位階感測器 可以獨立元件予以配置’但較佳地整合於微影裝置中（如 圖1所示）。 位階感測器1包含投影單元3、偵測單元4及處理單元5。 投影單元3包含光源6及投影光柵7。光源6可為任何適當光 153969.doc 201142236 源。光源6較佳地為寬頻帶光源，但亦可使用偏光或非偏 光雷射光束。光源6提供經引導至投影光柵7之量測光束。 投影光柵7包含週期性光柵，亦即，具有週期性結構之 圖案，該週期性結構導致量測光束之光強度具有週期性結 構。圖3之左側展示具有週期性結構之此投影光柵之實 例β具有週期性光強度之量測光束經由光學反射器9被引 導朝向量測部位8。基板位於此量測部位8處。可提供另外 光學器件以將量測光束導引朝向基板2。在量測部位8處， 量測光束在基板2上被反射且經由第二光學反射器1〇及（可 能地）另外光學器件行進至偵測單元4。偵測單元4包含一 偵測光柵11及三個偵測器12a、12b、i2c。 偵測光栅11包含如圖4所示之週期性結構。對於每一週 期，此週期性結構包含三個區段13a、nb、13c之陣列。 該區段陣列内每一區段之頂部表面具有相對於量測光束i4 之入射角的不同角度。結果，藉由該三個區段將量測光束 分裂成三個量測光束部分14a、14b、14c，三個量測光束 部分14a ' 14b、14c各自經引導至三個偵測器12a、12b、 12C(例如，能夠量測光強度之光電二極體或其他器件）中之 一者。 由於區段陣列中區段之結構係週期性的，故每區段陣列 中之每一各別區段13a、13b、13(；將藉由該區段接收的量 測光束之部分引導朝向關聯偵測器14a、14b及14c。因 此所有第一區段13a均將量測光束之光引導朝向第一偵 測器14a，且週期性結構之第二區段13b將量測光束之光引 153969.doc -15- 201142236 導朝向第二偵測器14b，且週期性結構之第三區段13c將量 測光束之光引導朝向第三摘測器14 c。 藉由處理單元5接收量測光強度，其十基於藉由不同偵 測器接收之光強度，可演釋基板2之高度位階，現將針對 一例示性實施例解釋此情形。 再次參看圖3 ’在圖3之左側處所展示之週期性結構係由 具有約30微米之長度L及約4微米之寬度w的菱形形狀組 態。歸因於在位階感測器中所使用之成像光學器件之小數 值孔徑（NA) ’不解析在投影光柵之寬度方向上之週期性， 而解析在投影光栅7之長度方向L上之週期性。應注意，在 一替代實施例中，亦可在寬度方向上解析週期性。 在圖3之右側處’展示在基板2上此週期性結構之所得投 影影像。圖3之影像展示出，該投影影像具有在投影光柵7 之長度方向上之週期性。此影像在基板2之頂部表面上被 反射朝向偵測單元4。可藉由正弦強度分佈來近似藉由偵 測單元4之偵測光栅π接收之強度分佈，其中強度取決於 長度方向變數X及由晶圓高度引起之影像之移位s。 I = A + 5cos(x + 5) 在此方程式中’正弦變化之間距經選擇為等於2π。影像之 移位S係藉由基板高度判定。判定此移位S以計算在各別量 測部位8處基板之高度’同時考量亦為未知且可變之參數a 及B。 出於說明起見，圖4展示在三個區段13a、13b、13c上方 之正弦強度分佈之空中影像AI。區段13a、13b、13c中之 153969.doc -16· 201142236 每一者接收強度分佈之另一部分。歸因於區段13a、13b、 13c之不同角度’將強度分佈之每一部分導引至偵測器 12a、12b、12c中之各別谓測器。將藉由偵測器12a、 12b、12c接收之光強度導引至處理單元5以判定在量測部 位8處基板之高度位階。 可藉由以下關係來描述藉由偵測器12a、12b、12c中之 每一者接收的光強度D1、D2及D3 : sin(-^- + 5) Σ^^—Α+Β sin — + ί d2=—a+b

f 7ζ ^ ( sin 了 + 5 -sin W ) V ---hs >in(^ +i)-sir 9τγ d3 =—a+b 自具有3個未知變數之此三個方程式，可導出兩個正交 信號。 5 COS(5·)= 5sin(i) = 2D2 - D' ~ Σ>3

A-A 此兩個正交信號允許針對s之任何值得到值s，因此，不存 在線性誤差且不存在具有針對基板高度改變之零敏感性之 零值區（dead-zone)。結果，位階感測器1適於在大於+/- 5微 米或甚至+/- 10微米之相對較大高度範圍内判定基板之高 度。因此，消除在量測高度位階期間對閉路高度控制之需 要。 153969.doc •17- 201142236 在一替代實施例中，對於量測光束之每—週期偵測光 柵可包含四個或四個以上區段。在圖4所示之實施例中， 區段13a、m、13c各自具有相同長度lse在一替代實施例 中，遠等區段可具有不同長度，只要完整區段陣列之長度 對應於投影於谓測光柵！ i上之量測光束之影像的週期即 "5J" 〇 區段之頂部表面之角度相對於偵測光栅11之主平面為 約-15、0。及15。。任何其他適當角度亦可適用於該等區段 中之每一者。料角度之間的差應足夠大以將4測光束分 裂成可經引導至三個相異偵測器12a、12b、i2c2三個可 區分光束部分，使得可判定該三個光束部分之間的強度 差。 由於可開路地且在相對較大高度範圍内量測基板2之高 度位階之量測，故位階感測器丨適於在多個量測部位8處同 時地量測高度位階。為了使位階感測器1之量測部位8位於 基板2上之不同位置處，可應用不同方法。 在一實施例中，可在掃描移動中沿著位階感測器丨移動 基板2。由於無需閉路高度控制，故與此可以恆定速度進 行此移動，從而避免在判定基板之高度位階期間對使支撐 基板2之基板支撐件加速的需要。在一替代實施例中，可 遍及基板2移動位階感測器丨，而該基板靜止。在另一實施 例中，可移動位階感測器〗及基板兩者以獲得用以遍及基 板之表面移動量測部位之最佳路徑。 在一有利實施例中，位階感測器可具備可移動光導引構 153969.doc • 18 - 201142236 件，該可移動光導引構件經組態以將量測光束引導於基板 上之不同部位處，而不移動完整位階感測器及/或基板。 在使用此位階感測器的情況下，可量測基板之一部分（例 如，一行量測部位.）之至少高度，而無需移動完整位階感 測器及/或基板。在此實施例中，基板相對於位階感測器 之較少移動或較不複雜移動可為獲得完整基板之高度圖所 必要。 圖5展示位階感測器1 〇 1之另一實施例。在圖5之位階感 測器101中’使用相同參考數字來指示圖2之實施例之相同 或類似特徵。 位階感測器101經組態以在跨越基板2之寬度之行上所間 隔的不同量測部位108處量測基板之高度。對於每一量測 部位10 8，位階感測器丨〇〖包含圖2所示之位階感測器之組 件。因此，每一量測部位108係與包含光源6及投影光柵7 之投影單元以及包含偵測光柵u &數個摘測器（圖中未緣 示）之债測單元相關聯。此外，提供光學器件9及ι〇以^ 測光束自投影單元導引至量測部位，且在基板2上反射: 後，將量測光束自量測部位導引幻貞測單元。 在所展示實施例中，對於每一量測部位ι〇8，提供一^ 光源6、-個偵測光栅U’及三個或三個以上㈣器之i 。對於所有$測部位，存在—個投影光柵7以及光學】 件9及1G之-個f合。j 沿著量測部位108延伸。 …柵7及光學… 在替代貫施例中 可提供一個偵測光柵11以用於所有量 153969.doc -19· 201142236 測部位8。此外’可提供—或多個部件（例如，投影光橋、 偵測光柵，等等）以用於多個（而非所有）量測部位。 圖5所示之位階感；則器經組態以在十二個量测部"處量 測基板之高度。基板之全部寬度可藉由此行量測部位_ 蓋。在需要時，可提供更多或更少量測部位8。量測部位8 亦可以不用於沿著-行（如圖5之實施例中所展示）之其他組 態予以配置。 由於如圖2所示之位階感測器丨能夠在相對較大高度範圍 内量測基板2之表面之高度，故該位階感測器之構造特別 適合用於多量測部位位階感測器中。通常，此較大高度量 測範圍大於基板之正常厚度及平坦度變化。此較大量測範 圍消除如存在於先前技術之位階感測器中的閉路高度控制 之要求。結果，圖5之位階感測器可用以在多個量測部位8 處同時地量測基板高度，而無需歸因於在不同量測部位處 基板之向度之間的高度差而校正基板之位置。 可沿著基板移動多個量測部位8以獲得基板2上之較大數 目個部位之高度資訊。此移動可藉由位階感測器1〇1之移 動、基板2之移動及/或位階感測器1〇1之光導引器件之移 動（例如’光學器件8及9之移動）而獲得。此外，可使用此 專移動之組合來獲得基板2之高度圖以用於在實際微影程 序期間基板之校正移動。 傾角量測元件 圖2展示能夠以相對較高準確性量測基板之高度的位階 感測器1。該位階感測器可提供在+/_ 5微米或甚至+/· 1〇微 153969.doc -20· 201142236 米或（可能地）甚至更大之高度範圍内之可靠量測。然而， 當投影光柵之影像變得相對於偵測光柵散焦時，位階感測 器可變得對基板圍繞X軸之傾角敏感。儘管此效應較小， 但可量測基板2之傾角，且可在判定基板之高度圖時考量 基板2之傾角。藉由考量基板之傾角來校正經判定高度可 甚至進一步改良高度圖之準確性。現將論述能夠量測基板 之傾角之位階感測器之實例。 圖6展示圖2之位階感測器，其進一步包含傾角量測元件 20。傾角量測元件20經配置以至少部分地接收經反射量測 光束’且經組態以提供表示基板圍繞X軸（Rx)相對於標稱 平面21之傾角的傾角信號。傾角量測元件2〇連接至.處理單 元5以將傾角信號饋送至處理單元5，以便在需要時校正藉 由位階感測器1量測之高度位階。 在位階感測器1中，藉由光學器件10接收在基板2上所反 射之量測光束，光學器件1 〇為將量測光束之主要部分（例 如’光強度之80%)反射朝向偵測單元4的部分鏡面。 將量測光束之其餘部分透射通過部分鏡面，且使用量測 光束之其餘部分以在傾角量測元件2〇中偵測基板之傾角。 量測光束之此其餘部分在圖6中被指示為傾角量測光束 22 ° 藉由光束分裂元件23接收傾角量測光束22 β光束分裂元 件23經組態以將傾角量測光束劃分成兩個部分，每一部分 經引導至兩個傾角偵測器24、25中之一者。光束分裂元件 23包含經置放成彼此抵靠之兩個楔狀物。藉由下部模狀物 153969.doc -21- 201142236 接收的傾角量測光束之部分經導引至傾角谓測器24，且藉 由上部楔狀物接收的傾角量測光束之部分經導引至傾角偵 測器25 »光束分裂元件23之兩個楔狀物係在傾角敏感方向 上間隔。 藉由兩個傾角偵測器24、25接收之光之相對量之間的比 率之比較表示基板之傾角。舉例而言，當基板傾斜（如藉 由圖6中之箭頭T所指示）時，藉由上部楔狀物接收的傾角 量測光束22之部分將增加，而藉由下部楔狀物接收之部分 將縮減。可正規化藉由兩個傾角偵測器24、25接收之光之 里之間的差以判定藉由傾角偵測器24、25接收之光之間的 小強度差。藉由傾角偵測器24、25接收之光之量的此比較 導致偵測基板2之小傾角變化。 圖6之傾角量測元件僅為可用以量測基板之傾角以校正 藉由傾角量測元件20判定之高度之傾角感測器之實例。亦 可應用能夠量測基板之傾角的任何其他傾角量測元件2〇。 通常，將需要量測圍繞垂直於位階感測器之量測光束行進 所在之平面之軸線的傾角。在所展示實施例中，量測光束 在y-z平面中行進；因此，待量測傾角為基板圍繞乂軸（Rx) 之傾角》 如圖6所示之傾角量測元件2〇可經建構為極緊密，且因 此適於應用於如圖5所示的用於多個量測部位之位階感測 器系統中。在此位階感測器中，對於多個量測部位中之每 一量測部位，可提供傾角量測元件20以針對每一量測部位 8量測基板之傾角變數，使得對於每一量測部位8，可針對 153969.doc -22- 201142236 基板2之傾角校正藉由位階感測器1 〇丨判定之高度。 量測光束傳送系統 在圖5中，展示位階感測器101之俯視圖，位階感測器 101經組態以在多個量測部位8處量測基板2之高度位階。 此位階感測器101提供在不同量測部位8處同時地量測基板 2之高度的可能性。此位階感測器進一步提供開路地掃描 沿著基板2之表面之量測部位的可能性。在需要時，可藉 由一或多個傾角量測元件量測基板2之傾角以校正藉由位 階感測器1量測之高度’以針對歸因於基板2之傾角的任何 效應而校正經量測高度。 儘管此位階感測器提供快速且準確地判定基板2之高度 圖的可能性，但如圖5所示之位階感測器需要在基板上方 之實質空間。此空間在微影裝置中可能不總是可用於基板 上方。 為了更有效率地使用可用於微影裝置中之空間，圖7展 示用以在基板處之多個量測部位處提供量測光束之替代光 束傳送方法，該基板之多個量測部位8係配置於一行上。 基板2係配置於一量測位置中，亦即，位階感測器之量測 部位8中之至少一者位於基板2上之某處，使得可進行基板 2之高度量測。 對於每一量測部位8 ’提供一光源6、一投影光柵7、一 偵測光柵11及三個偵測器（圖中未繪示）。因而，位階感測 器之此等組件對應於用於圖2及圖5所示之位階感測器中的 組件。然而，光源6及投影光柵7係提供於緊接於基板2之 153969.doc -23- 201142236 一側處，而偵測光柵11及偵測器係提供於緊接於基板2之 另一側處。不同組件可位於相對於基板2之不同高度處， 但在所展示實施例中’所有組件均配置於高於基板2之高 度位階處。 此配置之優點在於：組件不配置於基板2上方，且在基 板2之一側處之所有組件均經配置成彼此相對接近，從而 導致在微影裝置中所有組件均需要相對較小空間。 應注意’術語「緊接於」用以指示在基板之主平面上垂 直地投影時位於基板外部的部位。術語「上方」或「下 方」指示在基板之主平面上垂直地投影時位於基板内的部 位。 圖8、圖9及圖1〇展示一另外實施例，其中可進一步減小 位階感測器之量測光束所需要之空間。在圖8、圖9及圖1〇 之貫靶例中’反射棒3 〇、3 1係提供於基板2上方。反射棒 30、 31各自具備一傾斜反射表面3〇a、3 la(見圖9)。 傾斜表面30a、31 a之角度相對於水平平面較佳地相等且 指向基板之表面。該等角度經選擇成使得在實質水平平面 中藉由反射棒30接收之量測光束經反射朝向基板2上之量 測部位8。在量測部位8處，量測光束經反射回朝向反射棒 31。 經反射光束係在反射棒31上與該光束在反射棒3〇上被 反射之高度實質上相同的高度處被接收。自反射棒31，將 量測光束在實質上水平方向上導引至偵測單元4。 在偵測單元4中，可提供另外光學器件以偵測表示基板2 之高度的信號。可在一處理單元中使用此等信號來判定在 153969.doc • 24 - 201142236 量測部位處基板2之高度，該處理單元可配置於偵測單元4 中或任何其他適當部位處。位階感測器之組件可對應於上 述實施例之組件，但亦可使用任何其他適當位階感測器元 件。 該等感測器組件係藉由投影單元3及偵測單元4描繪。投 影單元4經組態以提供多個量測光束以在基板2上之不同量 測部位8處量測高度位階。將所有量測光束均提供於相同 间度上且引導至反射棒30。藉由反射光束31在實質上相同 局度處接收所有經反射量測光束，且將所有經反射量測光 束均引導朝向偵測單元4。 圖8、圖9及圖10所示之實施例之量測光束傳送元件之優 點在於：量測光束可保持於相對於基板2之相對較低高度 位階處，而同時，投影單元3及偵測單元4經配置成緊接於 基板’其中更多空間可用於提供此等單元3、4。 在圖8、圖9及圖10所示之實施例中，僅展示三個量測部 位8。貫務上，更多量測部位8 (例如，5 〇個以上量測部位） 可位於一行處或呈任何其他適當組態。此外，可移動基板 2以遍及基板表面移動量測部位8以判定遍及基板之完整表 面的基板之高度位階’從而判定基板之高度圖。該移動可 藉由位階感測器之移動及/或基板之移動而實現，或藉由 任何其他適當方法而實現。 應注意，圖7、圖8、圖9及圖1〇之實施例之投影單元3及/ 或偵測單元4可包含補償元件，該等補償元件用以在必要 時補償不同直測光束之間的任何量測光束路徑長度差。 153969.doc •25- 201142236 儘管在本文中可特定地參考微影裝置在ic製造中之使 用，但應理解’本文中所描述之微影裝置可具有其他應 用’諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵 測圖案、平板顯示器、液晶顯示器（LCD)、薄膜磁頭，等 等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之内容背景 中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用 分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在 曝光之前或之後在（例如）塗佈顯影系統（通常將抗蝕劑層施 加至基板且顯影經曝光抗钮劑之工具）、度量衡工具及/或 檢測工具中處理本文中所提及之基板。適用時，可將本文 中之揭示内容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可 將基板處理一次以上，（例如）以便產生多層IC，使得本文 中所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層 之基板。 儘管上文可特定地參考在光學微影之内容背景中對本 明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應 (例如’壓印微影）中’且在内容背景允許時不限於光學 在壓印微影中，圖案化元件中之構形㈤卿响)

定產生於基板上之圖案。可蔣圇安儿一 /iL ^』將圖案化兀件之構形壓入被 應至基板之抗韻劑層中，在其把μ ^ Τ在基板上，抗蝕劑係藉由施加 磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗餘劑固化之後 將圖案化元件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。 本文中所使用之術語「輕射」及「光束」涵蓋所有類 之電磁輕射’包括紫外線（UV)輻射（例如，具有為或為 153969.doc •26· 201142236 365奈米、248奈米、193奈米、i57奈米或i26奈米之波長） ㈣紫外線（EUV)輻射（例如，具有在為5奈米至20奈米之 範圍内的波長）；以及粒子束（諸如離子束或電子束）。 街語「透鏡」在内容背景允許時可指代各種類型之光學 組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性 及靜電光學組件。 雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以 與所描述之方式；^的其他方式來實踐本發明。舉例而 =，本發明可採取如下形式：電腦程式，該電腦程式含有 描述如上文所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序 列；或資料儲存媒體（例如，半導體記憶體、磁碟或光 碟）’該資料儲存媒體具有儲存於其中之此電腦程式。 以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習 此項技術者將顯而易見，可在不脫離以下所闡明之申請專 利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。" 【圖式簡單說明】 圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置； 圖2描緣根據本發明之位階感測器之實施例的側視圖； 圖3描繪投影光柵（左側）及所得影像（右側）之示意圖； 圖4a描繪偵測光柵之實施例的側視圖； 圖4b描繪圖4a之偵測光栅之細節； 圖5描繪具有多個量測部位之位階感測器之實施例的俯 視圖； 圖6描繪包含傾角量測元件之位階感測器之實施例的側 153969.doc •27- 201142236 視圖； 圖7描繪用於多量測部位位階感測器之光束傳送系統之 第一實施例的俯視圖；及 圖8、圖9及圖10描繪用於多量測部位位階感測器之光束 傳送系統之第二實施例的俯視圖、橫截面及側視圖。 【主要元件符號說明】 1 位階感測器 2 基板 3 投影單元 4 彳貞測單元 5 處理單元 6 光源 7 投影光柵 8 量測部位 9 光學反射器/光學器件 10 第二光學反射器/光學器件 11 偵測光栅 12a 偵測器 12b 偵測器 12c 偵測器 13a 週期性結構之第一區段 13b 週期性結構之第二區段 13c 週期性結構之第三區段 14 量測光束 153969.doc -28- 201142236 14a 14b 14c 20 * 21 22 23 24 25 30 30a

31 31a 101 108 AD AI B

' BD

C

CO

IF

IL

IN 量測光束部分 量測光束部分 量測光束部分 傾角量測元件 標稱平面 傾角量測光束 光束分裂元件 傾角偵測器 傾角偵測器 反射棒 傾斜反射表面 反射棒 傾斜反射表面 位階感測器 量測部位 調整器 空中影像 輻射光束 光束傳送系統 目標部分 聚光器 位置感測器 照明系統/照明器 積光器 -29- 153969.doc 201142236

Ml 光罩對準標記 M2 光罩對準標記 MA 圖案化元件/光罩 MT 光罩支撐結構/光罩台 P1 基板對準標記 P2 基板對準標記 PM 第一定位元件 PS 投影系統 PW 第二定位元件/第二定位器 SO 輻射源 T 基板傾斜 W 基板 WT 基板支撐件/基板台 153969.doc •30-

Claims (1)

1. 201142236 七、申請專利範圍： 1. 一種經組態以量測一基板之一高度位階之位階感測器， 該位階感測器包含： 一投影單兀，该投影單元用以將一量測光束投影於該 • 基板上； - 一偵測單元，该偵測單元用以接收在該基板上反射之 後的該量測光束； 一處理單70，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接 收之該經反射量測光束來計算一高度位階， 其中該位階感測器進一步包含一傾角量測元件，其中 該傾角量測元件經配置以至少部分地接收該經反射量測 光束，且經組態以提供表示該基板相對於一標稱平面之 一傾角的一傾角信號。 2. 如請求項1之位階感測器，其中該傾角量測元件連接至 該處理單元以將該傾角信號饋送至該處理單元，以便基 於該基板之該傾角來校正藉由該量測元件量測之該高度 位階。 3. 如請求項1之位階感測器，其中該傾角量測元件包含用 . 以接收該經反射量測光束之至少兩個傾角偵測器，其中 • 該至少兩個傾角偵測器係在一傾角敏感方向上間隔，且 其中藉由s玄兩個傾角價測器接收之光之相對量之間的一 比率之一比較表示該基板之該傾角。 4. 如請求項3之位階感測器，其中該處理單元經組態以進 行該比較。 153969.doc 201142236 5. 如請求項1之位階感測器，其中該傾角量測元件包含用 以將該量測光束分裂成兩個部分之一光束分裂元件，該 兩個部分各自經引導至兩個傾角偵測器中之一者，其中 藉由該兩個傾角偵測器接收之光之相對量之間的一比率 之—比較表示該基板之該傾角。 6. 如請求項5之位階感測器，其中該處理單元經組態以進 行該比較。 7. 如請求項1之位階感測器，其中該位階感測器包含一部 分反射鏡面，其中該部分反射鏡面經配置以接收該經反 射量測光束，且將該經反射量測光束分裂成待藉由該偵 測單元接收之一第一部分及待藉由該傾角量測元件接收 之一第二部分。 8. 如請求項7之位階感測器，其中該部分反射鏡面之反射 性大於透射性。 9·如請求項1之位階感測器，其中該投影單元包含用以提 供一量測光束之一光源，及經配置以接收該量測光束且 向該量測光束賦予一週期性光強度之一投影光栅，且其 中該偵測單元包含經配置以接收該經反射量測光束之一 谓測光柵，及經配置以接收該量測光束之至少一偵測 器。 10·如請求項1之位階感測器，其中該傾角量測元件經組態 以判定該基板圍繞垂直於該量測光束行進所在之平面之 一軸線的一傾角。 11.如請求項1之位階感測器，其中該量測光束在一y_z平面 153969.doc 201142236

   中行進， 軸（Rx)之一傾角。 12. —種微影裝置，其包含：

   圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截 —圖案化元件，該 面中向該輻射光束 賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束； 一基板台，該基板台經建構以固持一基板；及

   光束投影至該基板之一目標部分上，

   組態以量測該基板台上之一基板之一 ’該位階感測器經 高度位階，該位階 感測器包含： 才又衫單元，該投影單元用以將一量測光束投影於該 基板上； 一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之 後的該量測光束； 一處理單元，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接 收之該經反射量測光束來計算一高度位階， 八中。玄位1¾感測益進一步包含一傾角量測元件，其中 s亥傾角量測元件經配置以至少部分地接收該經反射量測 光束’且經組態以提供表示該基板相對於一標稱平面之 一傾角的一傾角信號。 13.如請求項12之微影裝置，其中該傾角量測元件連接至該 153969.doc 201142236 處理單元以將該傾角信號饋送至該處理單元，以便基於 該基板之該傾角來校正藉由該量測元件量測之該高度位 階。 I4· 一種用以判定一基板之一高度圖之方法，該方法包含以 下步驟： 提供一如請求項1之位階感測器； 提供一基板； 藉由該投影單元將—量測光束投影於該基板上、藉由 該谓測單元接收該經反射光束且在該處理單元中判定一 高度位階而在一量測部位處量測該基板之該高度； 及 針對該基板上之多個量測部位重複該量測步驟 基於該等高度位階來判定該基板之—高度圖， 其中該方法進一步白人;, 匕3藉由該傾角量測元件判定該基 板之一傾角，且其中 A 以土 司疋—向度位階之該步驟包含基於 該基板之該經判定傾 J疋傾角來校正該高度位階。 153969.doc