TW202008080A - 微影投影設備 - Google Patents

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Abstract

本揭露實施例提供一種提供具有不同波長的多個光源的微影投影設備中之基板量測裝置。在一些實施例中，微影投影設備包括基板量測系統，設置靠近於基板載台，基板量測系統包括：發射器，包括多個光源，配置以提供多束光束，所述多束光束中的至少一些光束中的每一者具有不同的波長，以及至少一個光纖，其中所述至少一個光纖之部分中之每一者配置以使所述多束光束中的對應之一者通過；以及接收器，定位以收集從發射器發出的光以及從設置在基板載台上之基板反射的光。

Description

微影投影設備
本揭露係關於一種微影投影設備。
半導體積體電路(integrated circuit，IC)工業經歷了指數增長。積體電路材料及設計的技術改進已產生了數個世代的積體電路，每一世代的積體電路都具有比上一世代更小及更複雜的電路。在積體電路進化過程中，功能密度(單位晶片面積的互聯裝置數量)通常隨著幾何尺寸(使用製造製程可以創建的最小元件或線)下降而增加。這種微縮化的過程通常可提高生產效率和降低相關成本。
目前已使用微影法(Photolithography)以在晶片上形成元件。隨著積體電路元件的尺寸降低，需要微影製程將更小的特徵精確地、準確地、並且無損地轉移到基板上。對高解析度微影製程的需求會造成在前幾代幾何維度較大的微影製程中可能未出現的挑戰。
在一些實施例中提供一種微影投影設備，包括基板量測系統，設置靠近於基板載台，基板量測系統包括發射器，包括多個光源，配置以提供多束光束，多束光束中之至少一些光束中的每一者具有不同的波長；以及至少一個光纖，其中至少一個光纖之多個對應部分中之每一者配置以使光束中的對應之一者通過；以及接收器，定位以收集從發射器發出的光以及從設置在基板載台上之基板反射的光。
在另一些實施例中提供一種半導體處理方法，包括從發射器提供多束光束到基板，其中所述多束光束具有多個波長；在接收器處收集所述多束光束之反射光，反射光係在基板被反射；基於所收集到之反射光，基板之高度變化；以及響應於所決定之基板之高度，使用光學聚焦模組對準基板。
在又一些實施例中提供一種半導體處理方法，包括從發射器之多個光源發射多束光束到基板，其中所述多束光束具有不同的波長；在接收器處收集所述多束光束之反射光，反射光係在基板被反射；基於所收集之反射光，測繪(mapping)基板之高度變化；根據測繪來決定基板相對於焦平面之高度位置(leveling position)；將基板對準所述高度位置；以及在對準基板後在基板上進行微影曝光製程。
以下公開了許多不同的實施方法或是範例，以實行所提供之標的之不同特徵，以下描述具體的元件及其排列的實施例以闡述本揭露。當然這些實施例僅用以例示，且不該以此來限定本揭露的範圍。舉例來說，在說明書中若提到第一特徵部件形成於第二特徵部件之上，其包括第一特徵部件與第二特徵部件是直接接觸的實施例，另外也包括於第一特徵部件與第二特徵部件之間另外有其他特徵的實施例，亦即，第一特徵部件與第二特徵部件並非直接接觸。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示，這些重複僅為了簡單清楚地敘述本揭露，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如“在…下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的” 及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。
總的來說，本揭露提供了關於微影投影設備中所使用的基板測量裝置的示例實施例。基板測量裝置包括提供多個具有不同波長的光源的發射器。基板測量裝置更包括偵測由基板所反射的具有不同波長的光的響應的接收器。從基板反射的光(具有不同波長的光)用於決定基板表面的高度及/或輪廓的變化。因此，可以更佳地預測基板的輪廓，以便決定基板相對於焦平面的垂直位置，進而在隨後的微影曝光製程改善解析度。來自多個光源的光束由形成在發射器中的一或多個光纖引導。隨後，從光纖引導的光束被發射到基板的期望位置，使得接收器可以檢測到反射光，進而可決定基板的輪廓。決定的基板輪廓可助於基板對準以用於隨後的微影曝光製程。光纖可以具有由相同或不同材料所製成的多個區域，以引導具有特定波長的各個獨立光源。此外，發射器中的多個光纖可具有用以引導具有不同波長的不同光束的不同光纖。
第1圖繪示了可在微影曝光製程期間向設置在基板上的光阻材料提供光束能量的微影投影設備100。在一些實施例中，微影投影設備100包括設置在光罩罩幕(photomask reticle)102上方的輻射源101。輻射源101可以提供具有期望波長的輻射光束110。在一些範例中，輻射源101提供並發射具有約10nm至約2000nm波長(例如約13.5nm、135nm、157nm、193nm、248nm或365nm)的輻射光束110。輻射光束110穿過光罩罩幕102而抵達光學聚焦模組104。光學聚焦模組104使用光學聚焦模組104中的至少一個透鏡(未示出)將由輻射源101發射的輻射光束110變換為線、點或其他合適的光束配置，以進一步導向設置在載台112上的半導體基板106上的光阻材料。光學聚焦模組104中的透鏡包括能夠將輻射聚焦成線或點的任何合適的單個透鏡或一系列透鏡。在一些實施例中，光學聚焦模組104包括柱面透鏡(cylindrical lens)。在一些實施例中，光學聚焦模組104包括一或多個凹透鏡、凸透鏡、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、折射透鏡、繞射透鏡、菲涅耳透鏡(Fresnel lenses)、梯度折射率透鏡(gradient index lenses)等。
輻射光束110被選擇性地施加到基板106的特定區域，以向基板106之離散的預定區域(discrete predetermined regions)提供輻射能量。載台112配置以支撐基板106，並且傳送機構124配置以控制載台112的垂直和橫向移動。
基板量測裝置150設置在基板106附近。基板量測裝置150包括發射器116和接收器118。發射器116設置在載台112上方。發射器116提供具有不同波長的光束120(如訊號)，並發射到基板106的表面。然後光束120被基板106反射並由接收器118收集。接收器118基於由接收器118收集的光束120來生成資料或資訊。舉例來說，上述資料或資訊可為與接收器118收集的光束120的強度及/或位置對應的數位資料。舉例來說，接收器118可為圖像感測器(例如CMOS圖像感測器)、電荷耦合裝置(charged coupled device、CCD)等。接收器118可包括一或多個濾光器(light filters)，以區分不同波長的光。由接收器118基於所收集的光束120生成的資料或資訊被發送到控制器108和資料計算系統190。資料計算系統190分析上述資料或資訊，以獲得關於位於載台112上的半導體基板106的表面形貌和輪廓的資訊，並決定基板106的最上表面。
基板量測裝置150(具有提供不同波長的光源的發射器116和能夠收集不同波長的光的相應的接收器118)可用於決定例如半導體基板106上之膜層的各種性質或特性。舉例來說，可以分析由接收器118產生的資料或資訊，以決定膜層對不同波長的入射光的不同響應。因此，基板量測裝置150被配置以區分對不同波長的光的響應。舉例來說，發射器116可以連續發射具有單一波長或窄波長光譜的光(依次發射不同波長的光)，因此接收器118可以連續地收集不同波長的光以分析膜層對具有上述波長之光的響應。在其他範例中，發射器116可以同時或平行地發射具有多個波長的光，並且接收器118可以具有濾波器以減弱或排除相應濾波器的波長帶之外的光，使得接收器118可以將給定波長的響應分離。利用由接收器118產生的對應於給定波長或窄波長光譜的資料或資訊，可在執行微影曝光製程之前檢測基板106上不同的膜層屬性或特性，例如局部厚度、應力、折射率和消光係數(refractive index and extinction coefficient，n&k)、表面粗糙度、高度變化、表面輪廓、表面形貌或電阻率。
由資料計算系統190響應於由基板量測裝置150產生的資料而產生的資料還可助於識別基板106的座標、對準度(alignment)或方位，以便增強基板106的對準度，以用於隨後的微影曝光製程。發射器116和接收器118可以耦接到控制器108，以便控制載台112的移動和從接收器118傳輸來的資料。
控制器108可為與資料計算系統190進行通訊的高速電腦。由基板量測裝置150產生的資料點被傳輸到控制器108，然後傳輸到資料計算系統190以決定基板106的輪廓/結構。在決定基板106的輪廓/結構的情況下，可決定基板106的適當位置或高度位置(leveling position)，進而執行微影製程中的對準製程。舉例來說，利用基板106的輪廓/結構，控制器108可以決定在什麼位置(例如包括在垂直方向上)將基板106最佳地定位在微影製程的焦平面內或附近。在對準製程之後，基板106便準備好在微影投影設備100中進行微影曝光製程。
在一些實施例中，傳送機構124可以配置以垂直地及/或橫向地移動載台112。傳送機構124可以配置以沿不同方向移動載台112。在一些實施例中，傳送機構124耦接到載台112並且適於相對於發射器116及/或接收器118以及相對於光學聚焦模組104移動載台112。在另一個實施例中，傳送機構124還可以控制輻射源101及/或光學聚焦模組104的移動，以相對於設置在載台112上的基板106移動輻射光束110的焦平面。可以使用任何合適的傳送機構124，例如輸送帶系統、齒輪齒條系統、x/y致動器、機器人或其他合適的機械或機電機構。額外地及/或替代地，可將載台112配置為靜止的，而多個檢流頭(galvanometric heads，未示出)可以設置在基板邊緣的周圍，以將來自輻射光束110的輻射引導到基板106。
傳送機構124可以耦接到控制器108，以控制載台112相對於發射器116、接收器118、輻射源101及/或光學聚焦模組104移動的速度。控制器108可以從接收器118或從資料計算系統190接收資料，以產生用於控制微影投影設備100的優化焦平面。
基板量測裝置150用於決定基板106的高度、斜率、表面形貌、輪廓、最上表面及/或一般結構。基於所決定的基板106的輪廓/結構來升高或降低載台112，以確保基板106的最上表面位於或接近由光學聚焦模組104定義的焦平面。基板量測裝置150有助於決定在微影曝光製程期間可在基板106上形成的具有不同材料層的輪廓/結構的基板106的位置，從而提高後續微影曝光製程的精度和解析度。一個可影響微影投影設備100的成像品質的因素是來自光罩罩幕102的圖像聚焦在基板106上的精度。然而，可以限制用於調整光學聚焦模組104的焦平面位置的範圍，並且微影投影設備100也可具有小的焦距深度，從而為基板106的曝光面積提供相對緊密的製程窗口。存在來自先前製程步驟的結構也可能影響基板的高度和基板表面的平坦度。因此，精確測量或決定相對於基板106的最上表面的焦平面可影響在微影曝光製程中從光罩罩幕102轉移到設置在基板上的光阻材料的圖像的解析度和精度。
第2圖繪示了微影投影設備200的另一個範例，其類似於第1圖中的微影投影設備100，但具有鄰接發射器116的偏光鏡222(polarizer)或分光鏡(beam splitter)。偏光鏡222允許具有特定波長的一部份光束120通過並到達基板106。當需要使用特定波長來進行檢測時便可使用偏光鏡222。可旋轉偏光鏡222以調節光束120的入射角，以允許具有特定波長或極性的光束120的特定部分通過。可以根據需要並基於所選擇的不同類型的偏光鏡222而使用儲存在控制器108及/或資料計算系統190中的不同演算法或計算方法。
第3A圖至第3D圖繪示了由基板測量裝置測量的基板輪廓。基板測量裝置包括提供不同波長的發射器116a、116b、116c、116d。在一些實施例中，發射器116a、116b、116c、116d提供多個光源。上述多個光源提供具有不同波長的光束，並且基板上的材料會響應於不同的波長而具有不同的透射率和反射率。因此，藉由利用包括多個具有不同波長的光源的發射器116a、116b、116c、116d，可以獲得波長範圍更寬的光譜。波長範圍更寬的光譜可允許更好地預測和決定基板106上的表面輪廓和焦平面302的位置。當使用多個光源時，每個光源可以掃描基板以決定基板的輪廓。光源可以藉由移動基板所在的載台112或者藉由致動發射器116a、116b、116c、116d以掃描基板。每個發射器116a、116b、116c、116d可以掃描基板上的相同或不同的資料收集點。
舉例來說，如第3A圖所示，發射器116a提供具有第一波長的光束。基板106上的材料可以響應於第一波長而具有特定的反射率和透射率。具有第一波長的光束可以穿透光阻層305並從設置在基板106上的材料層304(例如介電材料或金屬材料)的頂表面306(例如最上表面)反射回來。隨後將在微影曝光製程中對光阻層305進行曝光。因此可以預測、計算及/或獲得基板106上的材料層304的最上表面的高度、位置及/或方位。
如第3B圖所示，發射器116b提供具有不同於第一波長的第二波長的光束。基於基板106上的不同材料，光束可以穿透到光阻層305的側壁308(或彎曲的底部角落)。因此，光束可被圍繞光阻層305的材料層304的側壁308反射。如第3C圖所示，發射器116c提供具有第三波長的光束，此光束可到達凹部309的底表面310並且可以被底表面310反射。如第3D圖所示，發射器116d提供具有第四波長的光束。光阻層305可對於第四波長的光束具有相對低的透射率，使得一旦上述光束入射在光阻層305上便可被反射。
在第3A圖至第3D圖中的每一者中，接收器118收集從基板106上的材料反射的光束，並基於所收集到的光束來產生資料或資訊。由接收器118產生的資料或資訊被發送到控制器108及/或資料計算系統190。資料計算系統190決定基板106的輪廓/結構。因此，藉由基於不同波長的光所收集的資料點，可以更精確地和準確地預測基板106上的輪廓、表面形貌、高度、輪廓及/或結構的變化，以更精確地定義基板106相對於焦平面302的垂直位置。此外，還可以更好地決定基板的垂直位置及/或橫向位置並且在隨後進行對準。
第4圖繪示了可以在發射器116中實施的光纖402的實施例。光纖402包括多個區域404，而每個區域404包括多束(strands)光纖。不同的區域404允許具有不同的波長的光410a、410b、410c、410d通過。第4圖中的光纖402包括四個區域404a、404b、404c、404d。在其他範例中，光纖402可包括四個以上或以下的區域。每個區域404a、404b、404c、404d分別能夠傳輸具有不同波長的光410a、410b、410c、410d。發射器116的光源可以向光纖402的不同區域提供具有不同波長的光410a、410b、410c、410d，以便通過光纖402來傳輸上述光410a、410b、410c、410d。在一些範例中，發射器116的光源是具有濾光器的廣光譜光源(broad spectrum light source)，以過濾具有不同波長的光410a、410b、410c、410d。在其他範例中，發射器116包括產生不同波長的光的多個光源。
在一些範例中，通過區域404a、404b、404c、404d的光的波長範圍為約100nm至約2000nm。在一些範例中，光纖402可以具有(i)用於傳輸具有第一波長(例如在具有大約248nm波長的紫外光範圍)的光410a的第一區域404a、(ii)用於傳輸具有第二波長(例如在具有約193nm波長的紫外光範圍)的光410b的第二區域404b、以及(iii) 用於傳輸具有第三波長(例如在具有大約365nm波長的紫外光範圍)的光410c的第三區域404c。光纖402還可以包括用於傳輸具有第四波長(例如在具有大約632nm波長的可見光範圍)的光410d的第四區域404d。據信具有較短波長的光源(例如紫外光)能用更好的解析度在較小尺寸的基板上曝光出結構。
在一些範例中，光纖402由一種、兩種或更多種材料微結構化(micro-structured)而形成，以被 分成不同的區域404a、404b、404c、404d。四個不同的區域404a、404b、404c、404d可以由相同或不同的材料製成。光纖402可以由二氧化矽、玻璃、石英、無定形碳(amorphous carbon)、高分子材料或其他合適的材料製成。應注意的是，光纖402中使用的不同材料可影響通過其中的光束的能隙(bandgap)。因此，藉由選擇光纖402的材料以及具有不同波長的光410a、410b、410c、410d的光源，可以獲得在期望波長和強度範圍內的多個光源並將其導向基板106上期望的位置。在一些範例中，光纖402由石英或光學上透明的(optically transmittable)塑膠材料所製成。
不同波長的光410a、410b、410c、410d分別通過或入射的基板106的材料可以響應於不同波長的光410a、410b、410c、410d而具有不同的透射率及/或反射率。由於每個基板上可設置有特定類型的光阻材料以滿足裝置的製造要求，因此從多個光源提供具有不同波長的光410a、410b、410c、410d的光纖402可以提供寬的波長光譜以適應設置在基板上的不同光阻材料 (例如具有各種透射率和反射率)。因此可以更精確測繪(mapping)和預測在光阻材料下的基板表面的輪廓或外貌。
第5圖繪示了可以在發射器116中實施的多個光纖502。如圖所示，多個光纖502包括光纖504、506、508。每個光纖504、506、508中適於傳輸的光與其他光纖504、506、508中適於傳輸的光的波長不同。可以將光纖504、506、508捆綁在一起，以允許光穿過每個對應的光纖504、506、508，以便將光束引導到基板上的期望位置。類似於上述具有多個波長的光410a、410b、410c、410d，具有多個波長的光510a、510b、510c亦提供不同波長的光束，以通過對應的光纖504、506、508。因此具有不同波長的光束被傳輸到基板。不同波長的光可以到達基板上的結構的不同深度(例如在光阻材料表面上方、在基板上的結構上方、或在基板上的結構的底部上等)，以更佳地預測基板上結構的輪廓。因此，利用所收集的這些資料點，可以更精確地決定基板與焦平面的垂直和橫向關係，以用於隨後具有更高解析度的微影曝光製程。
在一些範例中，多個光纖502中的每個單獨的光纖504、506、508可以由特定類型的材料製造，以便最大化通過其引導並通過的光的效率和強度。在一些範例中，可以由相同類型的材料製造多個光纖502中的光纖504、506、508，以提供一致且可靠的光源穩定性。
第6圖繪示了根據一些實施例的發射到具有不同表面形貌的基板的不同位置的光束。具有第一波長的第一光束602到達設置在基板106上的材料層304的最上表面610。具有第二波長的第二光束604到達設置在基板106上的材料層304的下表面612。具有第三波長的第三光束606發射到設置在材料層304上的光阻層305，以預測光阻層305的厚度。應注意的是，第三光束606可以在光阻層305中的任何深度處停止，以基於其波長預測厚度或輪廓。具有第四波長的第四光束608從光阻層305的頂表面612反射， 因此可檢測和決定光阻層305的平整度和高度。因此，藉由使用接收器118來收集和分析來自反射光束的資訊，可以測繪、計算及/或決定跨越基板106的光阻層305的表面輪廓以及厚度、平整度和高度，以便更佳地相對於焦平面定位基板。
應注意的是，儘管在第6圖中示出四束光束，但是可以使用具有不同波長的任何數量的光束來輔助測量和測繪基板輪廓，以更佳地對準基板。
第7A圖至第7D圖繪示了根據一些實施例的發射器702、704、706、708的不同範例。發射器702、704、706、708分別包括包圍光纖722、724、726、728的外殼712、714、716、718。類似於第4圖和第5圖中所繪示的配置，由外殼712、714、716、718包圍的多個光纖722、724、726、728可包括多種材料或單一材料以提供波導(waveguide)進而引導具有不同波長的光到基板上的期望位置。外殼712、714、716、718可具有任何形狀或配置，如第7A圖至第7D圖所示。
第7B圖繪示了具有遮蔽件732的發射器704的另一個範例。遮蔽件732遮蔽穿過多個光纖724的一部分的光的光學路徑。遮蔽件732可以遮蔽穿過外殼714中的光纖724的一部分的光學路徑，以阻止具有一些特定波長的光束到達基板106。在一些可能需要檢視或檢測基板的特定位置的實施例中，遮蔽件732可用於阻擋來自光纖724的一部分的光學路徑，以允許具有特定波長的所需光束發射到基板表面。因此，可以基於基板的不同材料或裝置特性來選擇具有特定波長的光束，以更佳地決定製程參數。
在一些實施例中，遮蔽件732可為具有高反射率和低透射率的金屬板，以有效地阻擋通過光纖724的光束的光學路徑。遮蔽件732可以位於發射器704中的任何合適的位置。在一些實施例中，遮蔽件732具有矩形的形狀，覆蓋光纖724所在的水平及/或垂直方向上的一側(如第7B圖所示)或多側(如第7C圖所示)。在一些實施例中，遮蔽件736可以作為覆蓋光纖728的外周邊的框架，此框架具有中心開口，以露出位於發射器708的中心的光纖728，如第7D圖所示。
第8圖繪示了另一實施例，其中發射器800具有圓柱形的配置。遮蔽件802可為環形，以覆蓋光纖804的外部，並且藉由穿過遮蔽件802的中心開口露出光纖804的中心部分。應注意的是，遮蔽件802、732、736可具有任何配置，以適合於用來進行基板測繪製程的發射器的形狀、配置和設計。
第9圖繪示了利用上述基板測量裝置的基板對準製程900的示例性流程圖。基板對準製程900從操作902開始，藉由在微影投影設備(例如第1圖中所示的微影投影設備100)的載台上提供如基板106的基板。微影投影設備100包括基板量測裝置150(具有發射器116和接收器118)，用於預測和測繪基板上的輪廓和結構。應注意的是，微影投影設備100可包括多於一個載台，以分別在基板上執行基板對準製程和微影曝光製程。
如上所述，基板包括設置在材料層上的光阻材料。材料層可以包括結構、多層、膜層堆疊、或用於製造裝置結構的其他合適材料。在對準製程之後，將光阻材料設置在材料層上以進行曝光。
在操作904，在將基板放置在微影投影設備中的載台上之後，從基板測量設備的發射器提供具有多個波長的光。如上所述，發射器提供具有多個波長的光源，上述光源向基板發射具有不同波長的光束。可將具有不同波長的光束發射到基板的多個位置。基板上的不同材料可以對具有不同波長的光具有各種透射率和反射率，因此當光入射到上述材料上及/或穿過上述材料時，上述材料對不同波長的光可以具有不同的響應。在一些實施例中，基板通常包括位於基板表面的至少兩個相對側的物理參考(例如:或稱為對準標記)，以允許發射器瞄準並測量它們相對於基板表面的垂直及/或水平位置。
在操作906，由基板測量裝置的接收器來收集從基板反射的光，並且接收器產生與反射光有關的資料或資訊。基板測量裝置可以相對於基板的X-Y平面垂直地、水平地及/或對角地移動，以便於收集從基板反射的光。亦可將基板測量裝置旋轉一定的角度，以檢測基板是否傾斜。設置在載台上的基板可以相對於基板測量裝置在某些方向上移動或平移，以便掃描基板的表面。
在操作908，在接收器收集從基板反射的光並且生成資料或資訊之後，分析由接收器生成的資料點以測繪基板上光阻層的輪廓、高度及/或形貌，或可選地決定基板上的光阻層的厚度。由於具有不同波長的光束可以到達設置在基板上的光阻材料以及材料層的不同深度，因此可以測量和獲得基板高度的變化，從而決定基板表面的更精確的輪廓。基於所決定的基板高度圖，可以決定基板的X-Y平面相對於焦平面的垂直位置，以更佳地調整基板的垂直位置。因此，可以更高的精度和圖像解析度來決定基板的X-Y平面相對於光學聚焦模組104的投影的焦平面的位置。
在操作910，在測繪完基板的輪廓並決定相對於焦平面的垂直位置之後，基於測繪的結果來對準基板以用於微影曝光製程。可基於測繪的結果，在控制器的控制下來移動載台和平移機構以對準基板。
在操作912，在基板上執行微影曝光製程。來自輻射源101的光輻射穿過光罩罩幕102，並藉由光學聚焦模組104的輔助而聚焦在焦平面上。因此，來自光罩罩幕102的罩幕圖案被投影並曝光在設置在基板上的光阻材料上。
本文描述的實施例提供微影投影設備中的基板測量裝置，上述基板測量裝置包括提供具有不同波長的多個光源的發射器。具有多個光源的基板測量裝置可用於在微影曝光製程期間更好地對準基板。多個光源可以提供具有不同波長的光束以發射到基板表面。具有不同波長的光束可以提供寬範圍的波長，並且基板上的材料可以對於不同的波長具有不同的透射率和反射率，使得在基板的表面上形成的結構的高度的變化可以被檢測和測繪。在一些範例中，發射器利用光纖將來自多個光源的光束引導到基板上的期望位置。光纖可包括用來引導具有不同波長的光束的多個區域。可以由不同或相同的材料來製成光纖中的多個區域。發射器可以包括多個光纖，並且其中一些光纖可以由相同或不同的材料製成，以引導具有不同波長的光束。
在一些實施例中提供一種微影投影設備，包括基板量測系統，設置靠近於基板載台，基板量測系統包括發射器，包括多個光源，配置以提供多束光束，光束之一部分各自具有不同的波長；以及至少一個光纖，其中光纖之對應部分之每一者配置以使光束對應之一者通過；以及接收器，以收集從發射器發出的光以及從設置在基板載台上之基板反射的光。
在另一些實施例中提供一種半導體處理方法，包括從發射器提供多束光束到基板，其中所述多束光束具有多個波長；在接收器處收集所述多束光束之反射光，反射光係在基板被反射；基於所收集到之反射光，判斷基板之高度變化；以及響應於所決定之基板之高度，使用光學聚焦模組對準基板。
在又一些實施例中提供一種半導體處理方法，包括從發射器之多個光源發射多束光束到基板，其中所述多束光束具有不同的波長；在接收器處收集所述多束光束之反射光，反射光係在基板被反射；基於所收集之反射光，測繪基板之高度變化；根據測繪來決定基板相對於焦平面之高度位置；將基板對準所述高度位置；以及在對準基板後在基板上進行微影曝光製程。
在一些實施例中，不同的波長係介於10nm至2000nm的範圍內。在一些實施例中，所述光束包括紫外光或可見光。在一些實施例中，所述至少一個光纖係包括多個區域之單一光纖，區域中之每一者係所述至少一個光纖之對應部分。在一些實施例中，在單一光纖中之所述多個區域包括多個光纖束(strands)，對應區域其中一者之光纖束與其他對應區域之光纖束的材料不同。在一些實施例中，其中所述至少一個光纖包括多個光纖，所述多個光纖之每一者係所述至少一個光纖之對應部分。在一些實施例中，所述多個光纖一者之材料與其他光纖之材料不同。在一些實施例中，發射器更包括遮蔽件，位於發射器一端，遮蔽件配置以阻擋所述多個光束中的至少一些光束之光學路徑。在一些實施例中，遮蔽件係為金屬材料。
在一些實施例中，發射器包括多個光源，以提供具有上述多個波長的光束。在一些實施例中，上述波長係介於10nm至2000nm的範圍內。在一些實施例中，基板包括設置在材料層上之光阻層。在一些實施例中，提供光束更包括將光束引導向基板上之對準標記。在一些實施例中，決定基板之高度變化更包括決定基板相對於焦平面之垂直位置，焦平面係由在微影投影設備中之光學對焦模組所定義。在一些實施例中，更包括在將基板與光學對焦模組對準之後，在微影投影設備中進行微影曝光製程。在一些實施例中，發射器及接收器係設置在微影投影設備中。在一些實施例中，所述光束通過設置在發射器中之至少一個光纖。在一些實施例中，所述至少一個光纖係為包括多個區域之單一光纖。
雖然本揭露的實施例以及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本揭露之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，而任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同的結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露之保護範圍亦包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。
100、200‧‧‧微影投影設備 101‧‧‧輻射源 102‧‧‧光罩罩幕 104‧‧‧光學聚焦模組 106‧‧‧基板(半導體基板) 108‧‧‧控制器 110‧‧‧輻射光束 112‧‧‧載台 116、116a、116b、116c、116d‧‧‧發射器 118‧‧‧接收器 120‧‧‧光束 124‧‧‧傳送機構 150‧‧‧基板量測裝置 190‧‧‧資料計算系統 222‧‧‧偏光鏡 302‧‧‧焦平面 304‧‧‧材料層 305‧‧‧光阻層 306‧‧‧頂表面 308‧‧‧側壁 309‧‧‧凹部 310‧‧‧底表面 402、502、504、506、508、722、724、726、728、804‧‧‧光纖 404、404a、404b、404c、404d‧‧‧區域 410、410a、410b、410c、410d、510a、510b、510c‧‧‧光 602‧‧‧第一光束 604‧‧‧第二光束 606‧‧‧第三光束 608‧‧‧第四光束 610‧‧‧最上表面 612‧‧‧表面 702、704、706、708、800‧‧‧發射器 712、714、716、718‧‧‧外殼 732、736、802‧‧‧遮蔽件 900‧‧‧基板對準製程 902、904、906、908、910、912‧‧‧操作
以下將配合所附圖式詳述本揭露之實施例。應注意的是，依據在業界的標準做法，多種特徵並未按照比例繪示且僅用以說明例示。事實上，可能任意地放大或縮小元件的尺寸，以清楚地表現出本揭露的特徵。 第1圖繪示根據一些實施例的包括基板測量裝置的示例性微影投影設備的示意圖。 第2圖繪示了根據一些實施例的包括基板測量裝置的微影投影設備的另一個範例的示意圖。 第3A圖至第3D圖繪示了根據一些實施例，來自基板測量裝置的發射器的光束入射在具有不同表面形貌的基板的不同位置上。 第4圖繪示了根據一些實施例的光纖。 第5圖繪示了根據一些實施例的多個光纖。 第6圖繪示了根據一些實施例的入射在具有不同表面形貌的基板的不同位置上的光束。 第7A圖至第7D圖繪示了根據一些實施例的在其中形成不同光纖和有屏蔽配置的發射器。 第8圖繪示了根據一些實施例的具有遮蔽件和在遮蔽件中形成的不同光纖的發射器。 第9圖繪示了根據一些實施例的執行基板對準製程的流程圖。
100‧‧‧微影投影設備
101‧‧‧輻射源
102‧‧‧光罩罩幕
104‧‧‧光學聚焦模組
106‧‧‧基板(半導體基板)
108‧‧‧控制器
110‧‧‧輻射光束
112‧‧‧載台
116‧‧‧發射器
118‧‧‧接收器
120‧‧‧光束
124‧‧‧傳送機構
150‧‧‧基板量測裝置
190‧‧‧資料計算系統

Claims (1)

  1. 一種微影投影設備，包括： 一基板量測系統，設置靠近於一基板載台，該基板量測系統包括： 一發射器，包括： 多個光源，配置以提供多束光束，該等光束中之至少一些光束中的每一者具有不同的波長； 至少一個光纖，其中該至少一個光纖之多個對應部分中之每一者配置以使該等光束中的對應之一者通過；以及 一接收器，定位以收集從該發射器發出的光以及從設置在該基板載台上之一基板反射的光。
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7460237B1 (en) * 2007-08-02 2008-12-02 Asml Netherlands B.V. Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method
NL2008936A (en) * 2011-07-28 2013-01-29 Asml Netherlands Bv Illumination source for use in inspection methods and/or lithography inspection and lithographic apparatus and inspection method.
CN105934717B (zh) * 2014-01-24 2018-06-01 Asml荷兰有限公司 可操作以对衬底执行测量操作的设备、光刻设备以及对衬底执行测量操作的方法
NL2015269A (en) * 2014-08-29 2016-07-08 Asml Holding Nv Method and apparatus for spectrally broadening radiation.
JP6524223B2 (ja) * 2015-06-01 2019-06-05 オリンパス株式会社 干渉縞投影装置及び計測装置
WO2017108404A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 Asml Netherlands B.V. Metrology methods, metrology apparatus and device manufacturing method
US11092892B2 (en) * 2018-07-30 2021-08-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Substrate measuring device and a method of using the same

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