TW201937306A - 圖案化一半導體裝置之至少一層之方法 - Google Patents

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Abstract

一種圖案化一半導體裝置中之至少一層之方法，其包含藉由圖案化構件進行之一圖案化步驟，其中該經圖案化層包含感測光透射部分及感測光阻擋部分。

Description

圖案化一半導體裝置之至少一層之方法
本發明係關於一種用於微影製程中之圖案化方法。本發明亦關於一種用於微影製程中之圖案化方法中的設備。
微影設備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)之機器。微影設備可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在此狀況下，圖案化裝置(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。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)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。習知微影設備包括：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裝置轉印至基板。
隨著半導體製造過程繼續進步，幾十年來，電路元件之尺寸已不斷地減小，而每裝置的諸如電晶體之功能元件之量已在穩固地增加，此遵循通常被稱作「莫耳定律(Moore's law)」之趨勢。為了跟上莫耳定律，半導體行業正追逐使得能夠產生愈來愈小特徵之技術。為了將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長判定圖案化於基板上之特徵之最小大小。當前在使用中之典型波長為365奈米(i線)、248奈米、193奈米及13.5奈米。相比於使用例如具有193奈米之波長之輻射的微影設備，使用具有在4奈米至20奈米之範圍內之波長(例如6.7奈米或13.5奈米)之極紫外線(EUV)輻射的微影設備可用以在基板上形成較小特徵。
IC之製造因此涉及產生各自具有個別圖案的複數個重疊之圖案化層，且每一層需要相對於其他層儘可能良好地對準。一般而言，層間對準，亦即第一層與與前一層疊對的第二層之間的對準，為積體電路之功能性及效能之具決定性參數。層之間的對準，或更一般而言個別層相對於參考件之對準的量度可藉由度量衡工具來獲得，度量衡工具諸如分別在US6961116及WO 2011/012624中所揭示之晶圓對準感測器或疊對度量衡感測器。此感測器通常使用自個別層中之度量衡標記(例如對準標記)、疊對標記結構或產品結構反射及/或散射之可見光。複數個度量衡標記在個別圖案化層之微影製造過程期間形成且通常置放於產品結構周圍之區域中，該區域又名切割道。
在製造過程中利用對可見光不透明的材料層具有持續的趨勢，例如用於3D記憶體應用之金屬或碳層或新的硫族化物型之材料。此外，該等材料通常對大多數可用感測光不透明，可用感測光諸如可見光，諸如短波長光(諸如EUV或x射線)，或較長波長光(諸如紅外線)。此等不透明層之缺點為：產生於一層中之由不透明層疊對的度量衡標記或其他結構並不可藉由習知度量衡工具偵測或量測，該等習知度量衡工具利用可見光或如上文所提及的其他類型之感測光以偵測此類度量衡標記或其他結構。換言之，該等標記或結構係由疊對之不透明層遮蔽。
在微影設備中或在度量衡設備中，感測器通常經提供以量測基板之位置、定向及/或變形，以便將圖案準確地轉印至基板上之目標部分。通常，此等感測器使用提供於基板上之感測器目標，但當此等感測器目標由具有對感測器不利之屬性的層覆蓋時(例如該層對基於光學之感測器不透明)，量測會以負面方式受影響，例如接收過低信號。
當前，藉由使用額外微影及蝕刻處理步驟清除或移除不透明層之一部分而顯露此等感測器目標。此等額外處理步驟花費大量時間且花費大量機器容量且可引起良率損失。
此外，對於疊對度量衡應用，移除對感測光不透明之材料可導致並非均一、並不能夠形成或並不適合於允許可靠的疊對量測之抗蝕劑層。為了保留抗蝕劑層之屬性，可需要額外步驟使得如以上製程中所描述之已清除區域填充有1)對感測光透射及2)確保均一抗蝕劑層之材料。此額外步驟雖然允許在準確度及/或精度方面進行適當的度量衡量測，但可能過於昂貴。
本發明之一目標為描述一種圖案化一半導體裝置中之至少一層之方法，其包含藉由圖案化構件進行之一圖案化步驟以產生一經圖案化層，其中該經圖案化層包含感測光透射部分及感測光阻擋部分。
此經圖案化層允許：a)足夠的光照明任何內埋式或底層光柵，同時允許足夠的光反射回使得可執行有意義的度量衡量測；及b)對頂部抗蝕劑層良好的支撐使得該抗蝕劑層不會彎曲或屈曲或實質上變形，在此狀況下亦允許有意義的度量衡量測。當吾人準確地判定疊對或任何其他所關注微影製程參數或晶圓對準資訊時達成有意義的度量衡量測。該方法之其他優點可在於：剩餘經圖案化層防止進一步材料應力釋放，該應力可能會對疊對度量衡量測產生負面影響。由於圖案層允許形成均一的抗蝕劑層(儘管使其結構經圖案化)，故進一步重工(抗蝕劑之剝離、抗蝕劑之再沈積、再圖案化及再顯影)係可能的且不會損失良率。
根據本發明之又一實施例，提供一種適用於執行先前實施例之方法之設備，其中圖案化構件包含一雷射。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例之微影設備。該設備包含：
● 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EUV輻射)；
● 支撐結構(例如，光罩台) MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，光罩) MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化裝置之第一定位器PM；
● 基板台(例如晶圓台) WTa或WTb，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某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及
● 投影系統(例如折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化裝置MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於導向、塑形及/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。
a) 支撐結構MT支撐圖案化裝置MA，亦即承載圖案化裝置MA之重量。支撐結構MT以取決於圖案化裝置MA之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如，圖案化裝置MA是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化裝置MA。支撐結構MT可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化裝置MA。支撐結構MT可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。支撐結構MT可確保圖案化裝置MA (例如)相對於投影系統PS處於所要位置。可認為本文對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化裝置」同義。
b) 本文中所使用之術語「圖案化裝置」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板W之目標部分C中產生圖案的任何裝置。應注意，舉例而言，若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，則該圖案可不確切地對應於基板W之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之裝置(諸如積體電路)中的特定功能層。
c) 圖案化裝置MA可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、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，以及各種混合式光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
d) 本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如具有為或約為365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
e) 本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」同義。
f) 如此處所描繪，設備屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，設備可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
g) 微影設備可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台(及/或兩個或多於兩個光罩台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可對一或多個台進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。圖1之實例中之兩個基板台WTa及WTb為此情形之說明。可以單機方式來使用本文所揭示之本發明，但詳言之，本發明可在單載物台設備或多載物台設備之曝光前量測階段中提供額外功能。
h) 微影設備亦可屬於如下類型：其中基板W之至少一部分可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PS與基板W之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影設備中之其他空間，例如，圖案化裝置MA與投影系統PS之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增大投影系統之數值孔徑。本文所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板W之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統PS與基板W之間。
i) 參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源SO為準分子雷射時，輻射源SO及微影設備可為單獨實體。在此等狀況下，不認為輻射源SO形成微影設備LA之部件，且輻射光束係憑藉包含(例如)合適導向鏡及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當源為水銀燈時，源可為微影設備之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD在需要時可被稱作輻射系統。
j) 照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。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。
k) 輻射光束B入射於被固持於支撐結構MT (例如光罩台)上之圖案化裝置MA (例如光罩)上，且係由該圖案化裝置MA而圖案化。在已橫穿圖案化裝置MA之情況下，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W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF (例如干涉裝置、線性編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa/WTb，例如以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)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之路徑來準確地定位圖案化裝置MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WTa/WTb之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等基板對準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)。相似地，在多於一個晶粒提供於圖案化裝置MA上之情形中，光罩對準標記M1、M2可位於該等晶粒之間。
l) 所描繪設備可至少用於掃描模式中，在該掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構MT及基板台WTa/WTb (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WTa/WTb相對於支撐結構MT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之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
m) 除了掃描模式以外，所描繪設備亦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圖案一次性投影至目標部分C上時，將支撐結構MT及基板台WTa/WTb保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WTa/WTb在X及/或Y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之大小。
2. 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，使支撐結構MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化裝置，且移動或掃描基板台WTa/WTb。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WTa/WTb之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
n) 亦可使用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。
o) 微影設備LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa及WTb以及兩個站--曝光站及量測站--在該兩個站之間可交換基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記物之位置。此情形實現設備之產出率之相當大增加。若在基板台處於量測站處以及處於曝光站處時位置感測器IF不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。
該設備進一步包括微影設備控制單元LACU，該微影設備控制單元控制所描述之各種致動器及感測器之所有移動及量測。控制單元LACU亦包括用以實施與設備之操作相關之所要計算的信號處理及資料處理能力。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，每一子單元處置設備內之一子系統或組件之即時資料獲取、處理及控制。舉例而言，一個處理子系統可專用於基板定位器PW之伺服控制。單獨單元甚至可處置粗略致動器及精細致動器，或不同軸線。另一單元可能專用於位置感測器IF之讀出。設備之總控制可受到中央處理單元控制，中央處理單元與此等子系統處理單元通信、與操作者通信，且與微影製造過程中涉及之其他設備通信。
在微影製程中，需要頻繁地進行所產生結構之量測，例如以用於製程控制及驗證。用以進行此類量測之工具通常被稱為度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型的度量衡工具MT為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為通用儀器，其允許藉由在光瞳或與散射計之接物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影製程之參數，量測通常被稱作以光瞳為基礎之量測，或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影製程之參數，在此狀況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。全文係以引用方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中進一步描述此類散射計及相關聯量測技術。前述散射計可使用來自軟x射線及可見光至近IR波長範圍之光來量測光柵。
在第一實施例中，散射計MT為角度解析散射計。在此散射計中，重建構方法可應用於經量測信號以重建構或計算光柵之屬性。此重建構可例如由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且比較模擬結果與量測之結果引起。調整數學模型之參數直至經模擬相互作用產生相似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
在第二實施例中，散射計MT為光譜散射計MT。在此光譜散射計MT中，由輻射源發射之輻射經導向至目標上且來自目標之反射或散射輻射經導向至光譜儀偵測器，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即依據波長而變化的強度之量測)。自此資料，可例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫比較來重建構產生經偵測到之光譜的目標之結構或剖面。
在第三實施例中，散射計MT為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對每一偏振狀態之散射輻射來判定微影製程之參數。此度量衡設備藉由在度量衡設備之照明區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、圓形或橢圓)。適合於度量衡設備之源亦可提供偏振輻射。全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110 及13/891,410中描述現有橢圓量測散射計之各種實施例。
在散射計MT之一項實施例中，散射計MT適用於藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性(該不對稱性係與疊對之範圍有關)來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對。可將兩個(通常重疊)光柵結構施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且該兩個光柵結構可形成為處於晶圓上大體上相同的位置。散射計可具有如例如共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，使得任何不對稱性可明確區分的。此提供用以量測光柵中之未對準之直接了當的方式。可在全文係以引用方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案第US 20160161863號中找到經由作為目標之週期性結構之不對稱性來量測含有該等週期性結構之兩個層之間的疊對誤差的另外實例。
其他所關注參數可為焦點及劑量。可藉由如全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案US2011-0249244中所描述之散射量測(或替代地藉由掃描電子顯微法)同時判定焦點及劑量。可使用具有針對焦點能量矩陣(FEM-亦被稱作焦點曝光矩陣)中之每一點之臨界尺寸及側壁角量測之獨特組合的單一結構。若可得到臨界尺寸及側壁角之此等獨特組合，則可根據此等量測獨特地判定焦點及劑量值。
度量衡目標可為藉由微影製程主要在抗蝕劑中形成且亦在例如蝕刻製程之後形成的複合光柵之總體。通常，光柵中之結構之節距及線寬很大程度上取決於量測光學件(尤其是光學件之NA)以能夠捕捉來自度量衡目標之繞射階。如較早所指示，繞射信號可用以判定兩個層之間的移位(亦被稱作「疊對」)或可用以重建構如藉由微影製程所產生的原始光柵之至少一部分。此重建構可用以提供微影製程之品質指導，且可用以控制微影製程之至少一部分。目標可具有經組態以模仿目標中之設計佈局之功能性部分之尺寸的較小子分段。歸因於此子分段，目標將表現得更相似於設計佈局之功能性部分，使得總體製程參數量測較佳類似於設計佈局之功能性部分。可在填充不足模式中或在填充過度模式中量測目標。在填充不足模式中，量測光束產生小於總體目標之光點。在填充過度模式中，量測光束產生大於總體目標之光點。在此填充過度模式中，亦有可能同時量測不同目標，因此同時判定不同處理參數。
使用特定目標進行之微影參數之總體量測品質至少部分由用以量測此微影參數之量測配方判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、經量測之一或多個圖案之一或多個參數，或此兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為以繞射為基礎之光學量測，則量測之參數中之一或多者可包括輻射之波長、輻射之偏振、輻射相對於基板之入射角、輻射相對於基板上之圖案之定向，等。供選擇量測配方之準則中之一者可例如為量測參數中之一者對於處理變化之敏感度。全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案US2016-0161863及美國專利申請案15/181,126中描述更多實例。
圖2示意性地描繪如例如全文以引用方式併入本文中之WO 2019007590 A1中所描述的清除裝置COD。在此實施例中，該清除裝置COD為圖1之微影設備之部分且可由兩個基板台WTa/WTb中之至少一者到達以將基板W提供至該清除裝置COD。
清除裝置COD經組態以清除覆蓋有材料層之基板上之感測器目標。此藉由參考圖3A及圖3B最佳地可見。圖3A示意性地描繪覆蓋有材料層之基板W之俯視圖且圖3B描繪該基板W之橫截面圖。基板W包括感測器目標，例如基板對準標記P1或P2，例如光柵。基板W係由材料層LOM覆蓋，材料層LOM亦覆蓋感測器目標P1、P2。此材料層LOM可例如藉由對基於光學之感測器不透明從而妨礙感測器準確量測其位置，例如在例如3D NAND製程中出現之碳層。清除件至少部分地移除材料層LOM，使得可由感測器設備使用感測器目標。至少部分移除材料層LOM因此亦包括減小材料層之厚度，而不完全移除材料層的實施例。因此，材料層之厚度可減小至材料層對於基於光學之感測器設備變得足夠透明之值。至少部分移除材料層亦進一步包括完全移除該層，亦即將厚度減小為零。
為了清除感測器目標P1、P2，清除裝置包含層移除裝置LRD、特徵部位判定裝置FLDD及填充裝置FD，該裝置全部在控制單元CU之控制下或至少與該控制單元CU結合，該控制單元CU可為如關於圖1所描述之微影設備控制單元LACU之部件。
再次參看圖3A，基板W包含由元件符號「1」指示的具有生產目標部分之第一區域，及由元件符號「2」指示的具有非生產目標部分之第二區域。非生產目標部分為對於例如積體電路之製造商無用的目標部分，此係例如由於該目標部分處於基板W之邊緣處且不完整，亦即不完全的，由於此，沒有可能產生工作的積體電路。生產目標部分為對於例如積體電路之製造商有用且能夠產生工作的積體電路之目標部分。
關於第一區域1及第二區域2之預期部位之資訊通常由製造商直接地或間接地提供，此係由於其尤其取決於目標部分大小及目標部分橫越基板之分佈，目標部分大小及目標部分橫越基板之分佈皆由製造商選擇及/或設定。圖2中之清除裝置COD之控制單元CU經組態以接收及/或儲存此資訊且基於該資訊判定第一區域1及第二區域2之部位。
基板W包含參考平面RP或任何其他參考件，以允許清除裝置COD基於提供至控制單元CU及/或儲存於控制單元CU中之資訊大致判定目標部分之部位。然而，由於基板W可能變形且感測器目標P1、P2由材料層LOM覆蓋，故沒有可能足夠準確地判定感測器目標P1、P2之位置。此可引起並不足夠大到顯露整個感測器目標P1、P2，而是僅可顯露一部分的已清除區域。因此，當直接清除感測器目標時，需要清除實質上大於感測器目標之區，此可引起在產品特徵上方的第一區域中之材料層亦被移除，由於此情形，產品可不再為成品且良率降低。
因此，根據本發明，首先清除第二區域中之區以顯露第二區域中之特徵。此等區之面積足夠大以顯露整個感測器目標P1、P2。因此，控制單元CU經組態以控制層移除裝置LRD，以藉由至少部分移除覆蓋第二區域之層從而至少部分地清除第二區域,以顯露第二區域中之特徵。該等特徵之部位例如自包含基板佈局及特徵(例如感測器目標或其他類型之特徵)部位之資料庫，結合基板位置之粗糙指示係已知的。
圖4A描繪圖3A之基板W，但在層移除裝置LRD已移除第一區RE1及第二區RE2處之材料層之後的基板W，該第一區及該第二區位於第二區域中。層移除裝置可例如為雷射，例如經組態以藉由雷射切除移除材料層的切除雷射，例如雷射為超短脈衝式雷射。在此實施例中，層移除裝置LRD為靜止的，且使用基板台WTa/WTb及對應的定位器PW使基板W在層移除裝置LRD下方移動。替代地或另外，層移除裝置LRD可為可移動的。亦可藉由蝕刻製程，例如電漿蝕刻來移除該層。
圖4B更詳細地描繪第一區RE1。藉由移除第一區RE1中之材料層LOM，顯露出第一特徵FE1。如可看出，第一區RE1比特徵FE1大得多，此係由於無法足夠準確地判定第一特徵FE1之部位。第一區RE1之大小係使得在第一特徵FE1之部位判定之誤差裕度內，將始終顯露出第一特徵。第一特徵FE1可為類似於感測器目標P1、P2之感測器目標，但亦可為另一標記、目標、光柵或任何其他可辨識特徵。
圖4C更詳細地描繪第二區RE2。藉由移除第二區RE2中之材料層LOM，顯露了第二特徵FE2。如可看出，第二區RE2比特徵FE2大得多，此係由於無法足夠準確地判定第二特徵FE2之部位。第二區RE2之大小係使得在第二特徵FE2之部位判定之誤差裕度內，將始終顯露第二特徵。第二特徵可為類似於感測器目標P1、P2的感測器目標，但亦可為另一標記、目標、光柵或任何其他可辨識特徵，如此處示意性地所指示。
一旦顯露出第一特徵FE1及第二特徵FE2，特徵部位判定裝置就受控制以比最初針對清除製程更高的準確度量測所顯露特徵之部位。此量測可用以判定基板之確切定向及變形，以例如再次基於包含基板佈局及感測器目標P1、P2之部位之資料庫判定第一區域中的感測器目標P1、P2之部位。
圖5A描繪圖4A之基板W，但在基於經量測第一及第二特徵之部位判定第一區域中之感測器目標P1、P2之部位，且控制層移除裝置以清除第三區RE3且藉由基於感測器目標之經判定部位移除覆蓋感測器目標的材料層從而顯露第一區域中之感測器目標之後的基板W。
圖5B更詳細地描繪第三區RE3。藉由移除第三區RE3中之材料層LOM，顯露出感測器目標P1、P2。如可看出，第三區僅稍微大於感測器目標P1、P2，此係由於可基於第一及第二特徵之經量測部位較準確地判定感測器目標之部位。結果，清除第三區將不會對任何相鄰目標部分產生負面影響，使得在清除感測器目標的同時，良率並不會降低。
儘管圖5A及圖5B僅展示第三區RE3之清除部分，亦即第一區域中之單一區，但對於熟習此項技術者將顯而易見的是，使用此方法，可清除第一區域中之任何數目個感測器目標。
圖6描繪圖5A之基板W之第三區RE3的橫截面圖。可明確看到，感測器目標P1、P2上方之材料層LOM被移除，使得微影設備之感測器能夠與感測器目標P1、P2相互作用，以在後續處理期間準確地判定感測器目標P1、P2之位置。然而，歸因於清除製程，在感測器目標周圍存在階梯狀結構，使得當抗蝕劑層旋塗於基板上時，獲得抗蝕劑層之非均一厚度。
為了改良此情形，可首先使用填充裝置FD用另一材料ANO填充第三區RE3，如圖7中所描繪，該另一材料較佳經選擇為使得其並不妨礙感測器目標P1、P2之部位量測，而是提供基板W之扁平上表面以允許抗蝕劑層待旋塗於基板上且獲得大體上均一厚度。
基板W可例如藉由相對應地定位基板固持器而被帶入填充裝置FD下方，如以圖2中之虛線所描繪。材料ANO可例如以與抗蝕劑施加至基板相似之方式旋塗於基板W上。
儘管具有填充有材料ANO之開口RE3存在優點，但此製程當用於疊對度量衡時可能過於昂貴。本發明之另一目的為提供填充材料ANO之圖案化步驟使得不透明材料變得對感測光透射，同時維持可沈積於頂部上之任何其他層之結構穩定性及均一性。
本發明之目標為描述圖案化半導體裝置中之至少一層之方法，其包含藉由圖案化構件進行之圖案化步驟以產生經圖案化層，其中該圖案層包含感測光透射部分及感測光阻擋部分。在一實施例中，圖案化構件為雷射或基於LED之光源或諸如蝕刻之製程。在圖案化構件為雷射或基於LED之光源之情形下，圖案化係藉由切除材料來達成。感測光為用於度量衡製程，諸如疊對度量衡或位置度量衡中之輻射。
圖8描繪較佳實施例，其中圖8A為俯視圖且圖8B為沿著來自圖8A之線AA'之橫截面。圖8A描繪元件702之頂部上之經圖案化抗蝕劑線，諸如元件701。元件702係藉由圖案化構件在對度量衡工具之感測光不透明的材料中形成。元件701係藉由微影製程在抗蝕劑中形成，且可形成度量衡疊對目標之部分。本發明之一目的為：用於圖案化步驟中之圖案化構件可形成感測光透射區域702x。在圖8之例示性實施例中，其描繪1D配置，其包含由不透明層之材料形成之元件702，及作為元件702之間的距離且可允許感測光透射之元件702x。圖案化構件，例如雷射光束之經圖案化光點可切除不透明層之材料，從而產生間距702x。另外，元件702可為感測光阻擋部分且元件702x可為感測光透射部分。元件703可為以繞射為基礎之目標中之底部光柵。
在一實施例中，感測光透射部分702x與感測光阻擋部分702之間的比率為30%。該比率被定義為感測光透射部分之面積除以總經圖案化面積。該比率亦可被定義為諸如702x之感測光透射部分之單個元件的面積，與由感測光透射部分702x之單個元件及感測光阻擋部分702之單個元件形成的面積的比率。在一實施例中，感測光透射部分元件中之一者之尺寸為100奈米且感測光阻擋部分元件之尺寸為200奈米。在一實施例中，元件702x為200奈米且元件702為100奈米，在此狀況下，感測光透射部分與感測光阻擋部分之間的比率為67%。
在一實施例中，感測光透射部分與感測光阻擋部分之間的比率為50%。另外，感測光透射部分元件中之一者之尺寸為100奈米且感測光阻擋部分元件之尺寸為100奈米。在又一實施例中，感測光透射部分與感測光阻擋部分之間的比率為70%。在一實施例中，感測光透射部分元件中之一者之尺寸為70奈米且感測光阻擋部分元件之尺寸為30奈米。在一實施例中，感測光透射部分元件中之一者之尺寸為140奈米且感測光阻擋部分元件之尺寸為60奈米。在一實施例中，元件702x為200奈米且元件702為100奈米。
在一實施例中，比率為50%，其中元件702x之尺寸為300奈米且元件702之尺寸為300奈米。
在一實施例中，感測光透射部分與感測光阻擋部分之間的比率為50%。
在一實施例中，感測光透射部分與感測光阻擋部分之間的比率為33%。
在一實施例中，感測光透射部分具有幾何對稱性，諸如點對稱性(圓形、橢球等)或軸對稱性(矩形等)，且可為2維(2 dimensional; 2D)圖案之部分。
在一實施例中，感測光透射部分具有隨機對稱性。
在一實施例中，感測光透射部分及感測光阻擋部分之配置為隨機的。
在一較佳實施例中，硬式光罩中之圖案為3D圖案。在此狀況下，圖案化步驟包含：1)藉由例如化學蝕刻或雷射切除產生清除區域，使得該清除區域清除底層目標；及2)沈積多孔或包含開口之材料使得其允許感測光透射。3D圖案之優點在於：其本質上對沈積於頂部上之抗蝕劑層之均一性有益。
在一實施例中，圖案化構件為具有0.5 J/cm2 之通量之雷射。在一實施例中，圖案化構件為具有0.1 J/cm2 之通量之雷射。
藉由當前在此項技術中已知的干涉法或全像法調適雷射光束，以產生與在圖案化步驟之後之所得圖案相似的圖案。舉例而言，若圖案化步驟產生1D圖案，則雷射光束剖面可包含強度之1D剖面。舉例而言，若圖案化步驟產生2D圖案，則雷射光束剖面可包含光束強度之2D剖面。
在一實例中，雷射光點具有5微米之直徑。當雷射光點用以產生感測光透射部分與總經圖案化區域部分(其中填充部分具有各自為300奈米的感測光透射元件及感測光阻擋元件)之間的比率為30%的1D圖案時，雷射光點之剖面在一實施例中具有通量之正弦剖面，週期為300奈米。
用以產生具有足夠的光通量使得光束可圖案化硬式光罩之圖案照明剖面之已知方法為例如：包含勞埃鏡(Lloyd's mirror)之雷射切除、繞射光學元件、全像光學元件、空間光調變器、LED、半導體雷射。
在另一實施例中，圖案化構件包含奈米壓印步驟，之後是硬式光罩之化學蝕刻。
在另一實施例中，圖案化構件為之前是圖案化製程的蝕刻製程，圖案化其可包含微影步驟、奈米壓印步驟。
儘管在本文中可特定地參考微影設備在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影設備可具有其他應用，諸如製造整合式光學系統、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。熟習此項技術者將瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「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蝕劑之工具)、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，可將本文中之揭示內容應用於此類及其他基板處理工具。另外，可將基板處理多於一次，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內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如壓印微影)中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化裝置中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化裝置移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如半導體記憶體、磁碟或光碟)，其中儲存有此電腦程式。
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而言將顯而易見，可在不脫離下文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。
1‧‧‧第一區域
2‧‧‧第二區域
701‧‧‧元件
702‧‧‧元件/感測光阻擋部分
702x‧‧‧感測光透射區域/元件/間距/感測光透射部分
703‧‧‧元件
AA'‧‧‧線
AD‧‧‧調整器
ANO‧‧‧材料
AS‧‧‧對準感測器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
COD‧‧‧清除裝置
CU‧‧‧控制單元
FD‧‧‧填充裝置
FE1‧‧‧第一特徵
FE2‧‧‧第二特徵
FLDD‧‧‧特徵部位判定裝置
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧微影設備控制單元
LOM‧‧‧材料層
LRD‧‧‧層移除裝置
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化裝置
MT‧‧‧支撐結構/散射計度量衡工具
P1‧‧‧基板對準標記/感測器目標
P2‧‧‧基板對準標記/感測器目標
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
RE1‧‧‧第一區
RE2‧‧‧第二區
RE3‧‧‧第三區
RP‧‧‧參考平面
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
現在將參考隨附示意性圖式而僅作為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，且在該等圖式中：
圖1描繪根據本發明之一實施例之微影設備；
圖2示意性地描繪根據本發明之清除裝置；
圖3A描繪覆蓋有材料層之基板的俯視圖；
圖3B描繪圖3A之基板的橫截面圖；
圖4A描繪在清除第二區域中之特徵之後的圖3A之基板之俯視圖；
圖4B更詳細地描繪圖4A之基板之第一區；
圖4C更詳細地描繪圖4A之基板之第二區；
圖5A描繪在清除第一區域中之感測器目標之後的圖4A之基板之俯視圖；
圖5B更詳細地描繪圖5A之基板之第三區；
圖6描繪圖5A之基板之第三區的橫截面圖；及
圖7描繪在填充有另一材料之後的圖5A之基板之第三區的橫截面圖；
圖8A及圖8B描繪根據本發明之一實施例之疊對度量衡目標的配置，其中8A為俯視圖且8B為沿著線AA'之橫截面。

Claims (11)

  1. 一種圖案化一半導體裝置中之至少一層之方法，其包含 藉由一圖案化構件進行之一圖案化步驟以產生一經圖案化層， 其中該經圖案化層包含 感測光透射部分及感測光阻擋部分。
  2. 如請求項1之方法，其中該經圖案化層包含一1D圖案。
  3. 如請求項2之方法，其中該等感測光透射部分與該等感測光阻擋部分之間的比率係介於25%與50%之間。
  4. 如請求項3之方法，其中該比率為30%。
  5. 如請求項3之方法，其中該比率為50%。
  6. 如請求項3之方法，其中該比率為70%。
  7. 如請求項1之方法，其中該經圖案化層包含一2D圖案。
  8. 如請求項1之方法，其中該經圖案化層包含一3D圖案。
  9. 如請求項8之方法，其中在一多孔材料之沈積期間形成該經圖案化層。
  10. 如請求項1之方法，其中該圖案化構件為一雷射或一基於LED之光源或諸如蝕刻之一製程。
  11. 一種適用於執行如請求項1之方法之設備，其中該圖案化構件包含一雷射。
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