TW202121076A - 感測對準標記之設備及方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種感測對準標記之設備及方法，其中一以自參考干涉計為基礎之感測器輸出該等對準標記之靜止影像，且攝影機裝置用以捕捉如由該感測器輸出之該等影像，且一偵測器用以獲得如由該感測器輸出之該等影像中有關該等對準標記的相位資訊。
Description
本發明係關於使用微影技術進行之裝置之製造。特定言之，本發明係關於感測及分析基板上之對準標記以特性化及控制半導體光微影程序。
微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。在彼應用中，被替代地稱作光罩或倍縮光罩之圖案化裝置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，包含晶粒之部分、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。
已知微影設備包括：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。
IC被逐層地建置，且現代IC可具有30個或多於30個層。產品上疊對(OPO)為將此等層準確地印刷於彼此之頂部上之系統之能力的量度。順次層或同一層上之多個程序必須與前一層準確地對準。否則，結構之間的電接觸將會不良且所得裝置將不能按照規格來執行。良好疊對改良了裝置良率且使得能夠印刷較小產品圖案。形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的疊對誤差受到微影設備之曝光設備之各個部件控制。
程序誘發之晶圓誤差為對OPO效能之顯著障礙。程序誘發之晶圓誤差可歸因於經印刷圖案之複雜度以及經印刷層之數目增加。此誤差具有相對較高空間變化，該空間變化在不同晶圓之間及在給定晶圓內係不同的。
為了控制微影程序以將裝置特徵準確地置放於基板上，通常將一或多個對準標記提供於(例如)基板上，且微影設備包括可藉以準確地量測標記之位置之一或多個對準感測器。對準感測器實際上可為位置量測設備。不同類型之標記及不同類型之對準感測器係自不同時間及不同製造商為吾人所知。對場內之若干對準標記之相對位置的量測可校正程序誘發之晶圓誤差。場內之對準誤差變化可用以擬合模型以校正場內之OPO。
已知微影設備使用多個對準系統以相對於微影設備對準基板。舉例而言，可運用任何類型之對準感測器來獲得資料，例如智慧型對準感測器混合式(SMart Alignment Sensor Hybrid，SMASH)感測器，如全文特此係以引用方式併入本文中的於2005年11月1日發佈且標題為「Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby」之美國專利第6,961,116號中所描述，該SMASH感測器使用具有單一偵測器及四個不同波長之自參考干涉計且以軟體提取對準信號；或使用對準之高階增強之先進技術(Advanced Technology using High order ENhancement of Alignment，ATHENA)，如全文特此係以引用方式併入的於2001年10月2日發佈且標題為「Lithographic Projection Apparatus with an Alignment System for Aligning Substrate on Mask」的美國專利第6,297,876號中所描述，該ATHENA將七個繞射階中之每一者引導至一專用偵測器，或每可用信號(顏色)使用多個偏振的ORION感測器。
特別參看2008年3月5日授予且標題為「Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method」之歐洲申請案第EP 1 372 040 A1號，該申請案之文件之全文特此係以引用方式併入。EP 1 372 040 A1描述一種使用產生對準標記物之兩個重疊影像的自參考干涉計之對準系統。使此兩個影像相對於彼此旋轉達180°。EP 1 372 040 A1進一步描述在光瞳平面中對此兩個影像之干涉傅立葉變換之強度變化的偵測。此等強度變化對應於該兩個影像之不同繞射階之間的相位差，且自此相位差導出位置資訊，該位置資訊為對準程序所需。亦參考2013年12月17日發佈之美國專利第8,610,898號「Self-Referencing Interferometer, Alignment System, and Lithographic Apparatus」，該專利之全部內容之全文特此係以引用方式併入。
現有對準系統及技術可產生不完美的量測，此係由於無法區分源自對準標記之信號與來自基板之雜散輸入(被稱作產品串擾)。換言之，現有感測器系統通常具有單一偵測器，該單一偵測器收集所有光且並不知曉哪一信號為來自產品之異常光且哪一信號來自對準標記。
亦需要具有量測較小對準標記之系統。用於習知對準標記之典型尺寸可為例如38 μm乘80 μm。然而，晶圓上之佔據面積係寶貴的，且能夠使用較小對準標記使得可將更多晶圓轉成產品將係有益的。使用較小對準標記亦准許使用較大數目個標記，該等標記使得能夠校正場內對準誤差。
下文呈現一或多個實施例之簡化概述以便提供對實施例之基本理解。此概述並非所有預期實施例之廣泛綜述，且既不意欲識別所有實施例之關鍵或重要要素，亦不意欲描繪任何或所有實施例之範疇。其唯一目的為將一或多個實施例之一些概念以簡化形式呈現為稍後呈現之更詳細描述的序言。
根據一實施例之一態樣，一種包含偵測器類型之一組合之系統用以獲得對準標記之狀態的更完整知識。來自該對準標記之信號經分裂使得該信號之部分到達一偵測器且該信號之另一部分到達一攝影機。因此，該系統之部件(例如一單一像素偵測器)實際上「感覺到」該標記，而該系統之另一部件(該攝影機)實際上「看到」該標記。來自此兩個部件之資料使得能夠識別及捨棄來自基板之偽信號。
根據一實施例之一個態樣，揭示一種用於感測一對準圖案之設備，該設備包含：一感測器，其經配置以接收由該對準圖案繞射之光且經調適以在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出；一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。該光學裝置可經調適以同時將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。該光學裝置可包含一光束分裂器。該光學裝置經調適以交替地將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。該光學裝置可包含一翻轉鏡。該感測器可包含一自參考干涉計。該設備可進一步包含經配置以照明該對準圖案之一空間上相干輻射源，該對準圖案繞射該空間上相干輻射以產生由該對準圖案繞射之該光。該設備可進一步包含一處理器，該處理器經配置以自該攝影機接收資料且經調適以對該資料執行影像操控。該影像操控可包括設定一數位孔徑。該數位孔徑可具有一任意形狀，及或經切趾。該感測器可輸出該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且該影像操控可包括對該第一靜止影像與該第二靜止影像進行求和。該感測器可輸出該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且該影像操控可包括獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。該感測器可輸出該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且該影像操控可包括對該第一靜止影像及該第二靜止影像進行求和且獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。
根據一實施例之另一態樣，揭示一種感測一對準圖案之方法，該方法包含以下步驟：感測由該對準圖案繞射之光且在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出；在一偵測器與一攝影機之間分裂該輸出；使用該偵測器偵測該輸出中之一相位信號；及使用該攝影機捕捉該輸出之一影像。
根據一實施例之又一態樣，揭示一種感測一對準圖案之方法，該方法包含以下步驟：感測由該對準圖案繞射之光且在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出；將該輸出引導至一偵測器；使用該偵測器偵測該輸出中之一相位信號；將該輸出引導至一攝影機；及使用該攝影機捕捉該輸出之一影像。可同時或交替執行將該輸出引導至一偵測器之該步驟及將該輸出引導至一攝影機之該步驟。感測由該對準圖案繞射之光且在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出的該步驟可由一自參考干涉計來執行。該方法可進一步包含與感測由該對準圖案繞射之光且在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出的該步驟同時地，運用空間上相干輻射照明該對準圖案的一步驟。該方法可進一步包含對由該攝影機捕捉之該影像執行影像操控的一步驟。該影像操控可包括設定一數位孔徑。該數位孔徑可具有一任意形狀、經調變及/或經切趾。該輸出可包含該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且該影像操控可包括對該第一靜止影像與該第二靜止影像進行求和。該輸出可包含該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且該影像操控可包括獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。該輸出可包含該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且該影像操控可包括對該第一靜止影像及該第二靜止影像進行求和且獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。
根據一實施例之又一態樣，揭示一種用於對準具有一對準標記之一基板之設備，該設備包含：一感測器，其在該基板處具有大於該對準標記的一視場，該感測器經配置以接收由該對準標記繞射之光且經調適以在該對準標記經掃描時產生包含該對準標記之至少一個靜止輸出影像之一輸出；一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
根據一實施例之又一態樣，揭示一種用於對準具有至少兩個對準標記之一基板之設備，該設備包含：一感測器，其在該基板處具有足夠大以涵蓋該至少兩個對準標記兩者的一視場，且經配置以接收由該等對準標記繞射之光且經調適以在該等對準標記經掃描時產生包含該等對準標記之至少一個靜止輸出影像之一輸出；一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
根據一實施例之又一態樣，揭示一種用於對準具有一對準標記之一基板之設備，該設備包含：一感測器，其經配置以接收由該對準標記之一邊緣繞射之光且經調適以在該對準標記經掃描時產生包含該邊緣之至少一個靜止輸出影像之一輸出；一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
根據一實施例之又一態樣，揭示一種微影設備，其包括用於感測一對準圖案之一配置，該配置包含：一感測器，其經配置以接收由該對準圖案繞射之光且經調適以在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出；一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
根據一實施例之又一態樣，揭示一種微影設備，其包括用於感測一基板上之一對準標記之一配置，該配置包含：一感測器，其在該基板處具有大於該對準標記的一視場，該感測器經配置以接收由該對準標記繞射之光且經調適以在該對準標記經掃描時產生包含該對準標記之至少一個靜止輸出影像之一輸出；一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
根據一實施例之又一態樣，揭示一種微影設備，其包括用於對準具有至少兩個對準標記之一基板之一配置，該配置包含：一感測器，其在該基板處具有足夠大以涵蓋該至少兩個對準標記兩者的一視場，且經配置以接收由該等對準標記繞射之光且經調適以在該等對準標記經掃描時產生包含該等對準標記之至少一個靜止輸出影像之一輸出；一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
根據一實施例之又一態樣，揭示一種微影設備，其包括用於對準具有一對準標記之一基板之一配置，該設備包含：一感測器，其經配置以接收由該對準標記之一邊緣繞射之光且經調適以在該對準標記經掃描時產生包含該邊緣之至少一個靜止輸出影像之一輸出；一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外實施例、特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。
現在參看圖式描述各種實施例，在該等圖式中類似元件符號始終用以係指類似元件。在以下描述中，出於解釋之目的，闡述許多特定細節以便增進對一或多個實施例之透徹理解。然而，在一些或所有情況下可明顯的是，可在不採用下文所描述之特定設計細節的情況下實踐下文所描述之任何實施例。在其他情況下，以方塊圖之形式展示熟知結構及裝置以便促進對一或多個實施例之描述。下文呈現一或多個實施例之簡化概述以便提供對實施例之基本理解。此概述並非所有預期實施例之廣泛綜述，且既不意欲識別所有實施例之關鍵或重要要素，亦不意欲描繪任何或所有實施例之範疇。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合來實施。本發明之實施例亦可被實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸以可由機器(例如運算裝置)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括固態記憶體、唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置；電形式、光形式、聲形式或其他形式的傳播信號(例如載波、紅外線信號、數位信號等)，及其他者。另外，韌體、軟體、常式及指令可在本文中被描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此等描述僅僅係出於方便起見，且此等動作事實上係由運算裝置、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他裝置引起。
圖1示意性地描繪微影設備。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輻射或其他合適輻射)；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) WT，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)PL，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引導、塑形或控制輻射之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。
支撐結構支撐圖案化裝置，亦即，承載圖案化裝置之重量。支撐結構以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如(例如)圖案化裝置是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化裝置。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置。支撐結構可為例如框架或台，其可視需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化裝置(例如)相對於投影系統處於所要位置。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術語「圖案化裝置」同義。
本文所使用之術語「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之目標部分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。
圖案化裝置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。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋經調適以所使用之曝光輻射或經調適以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。
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)。
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。
微影設備亦可屬於以下類型：其中基板之至少部分可由具有相對較高折射率之液體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影設備中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板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與基板之間。
再次參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源及微影設備可為單獨實體。在此類狀況下，不認為源形成微影設備之部分，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。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。
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。
輻射光束B入射於被固持於光罩支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化裝置(例如，光罩MA)上，且係藉由該圖案化裝置而圖案化。在已橫穿光罩MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PL，該投影系統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、2D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT，例如以便將不同目標部分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之路徑來準確地定位光罩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)來實現光罩台MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部分之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，光罩台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來對準光罩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光罩MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。晶圓亦可包括額外標記，諸如(例如)對用作晶圓製作中之步驟的化學機械平坦化(CMP)程序中之變化敏感的標記。
基板W上之目標P1及/或P2可例如為：(a)抗蝕劑層光柵，其經印刷使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成；或(b)產品層光柵；或(c)疊對目標結構中之複合光柵堆疊，其包含經疊對或交錯於產品層光柵上之抗蝕劑光柵。該等長條可替代地經蝕刻至基板中。
圖2展示已知對準系統10之示意性綜述。光源11發射照明基板(例如晶圓)上之對準標記物WM之空間上相干輻射光束，該對準標記物WM將該輻射反射成正繞射階+n及負繞射階-n。此等繞射階係由物鏡12準直且進入自參考干涉計(SRI) 13。自參考干涉計輸出相對旋轉為180°且重疊且可因此被致使干涉的輸入之兩個影像。在光瞳平面14中，可看到此等影像之重疊傅立葉變換，其中不同繞射階被分離，且可使該等重疊傅立葉變換干涉。光瞳平面中之偵測器15偵測經干涉繞射階以提供位置資訊。基於此位置資訊，基板可相對於微影設備準確地對準。圖2之右側部分展示在光瞳平面14中兩個重疊影像之形成；對於一個影像，+n'及-n'相對於輸入繞射階+n及-n旋轉+90°；對於另一影像，+n''及-n''相對於輸入繞射階+n及-n旋轉-90°。在光瞳平面中，分別(+n'及-n'')及(+n''及-n')之階進行干涉。
諸如剛剛所描述之感測器的感測器之輸出通常經中繼至偵測器，該偵測器偵測該感測器輸出中之強度之圖案。在對準感測器中，輸出感測器(單一像素偵測器)偵測由+階與-階之間的干涉所引起的強度變化。此干涉產生兩個通道：其中添加電場之和(SUM)通道及其中減去電場之差(DIFF)通道。此兩個通道彼此異相180度。標記之對準位置係藉由量測差(DIFF)或和(SUM)或該兩個通道之組合處的信號之相位來運算。
在此類系統中，所有光皆被引導至偵測器，且偵測器無法區分來自標記之光與來自晶圓之作為晶圓異常之假影的光。根據一實施例之一態樣，引入光學件以拾取來自偵測器之信號之一部分且將其引導至攝影機。攝影機上之影像為晶圓處之場之影像。在偵測器為SRI之狀況下，將存在已相對於彼此旋轉180度的兩個影像。如本文中所使用，術語「攝影機」意謂用於捕捉影像之任何裝置或系統，無論以何種方式組態。
圖3中展示此系統。如該圖中可看到，光源100產生空間上相干輻射光束，該空間上相干輻射光束穿過光束分裂器110且照明晶圓W上之晶圓標記WM。來自晶圓標記WM之光接著通過光束分裂器110傳遞至感測器120。接著由光束分裂器130劃分感測器120之輸出。感測器120之輸出之一部分經傳遞至偵測器140。感測器120之輸出之另一部分經傳遞至攝影機150。
光學元件之此配置並非唯一可能配置。舉例而言，如圖4中所展示，翻轉鏡160可用以替代地將感測器120之輸出引導至偵測器140或攝影機150。因此，雖然圖3之配置空間上劃分感測器輸出，但圖4之配置在時間上劃分感測器輸出。舉例而言，在圖4中，當僅量測場內標記時，翻轉鏡160可用以將信號引導至攝影機150。
圖5A展示以微繞射為基礎之疊對(µDBO或微DBO)標記之模擬。圖5B展示獲取來自感測器之信號之間的差(差(diff)通道，亦即，已相對於彼此旋轉180度之兩個影像之間的差)之結果，且圖5C展示對來自感測器之信號求和(和(sum)通道)之結果。隨著標記移動(在此狀況下在y方向上)，來自干涉計之靜止影像在總強度方面進行調變。和(sum)及差(diff)通道可以電子方式組合以在攝影機處始終具有良好信號。
標記之節距可能很小使得來自標記圖案之繞射之信號超出了用以搜集光之物鏡之數值孔徑。然而，來自標記之邊緣之繞射仍可被捕捉盜且將接著展示標記。
在捕捉影像時，可將被識別為來自產品之光的所有像素(亦即，作為產品干涉像素)自用於對準之影像處理中消除。實際上，此係可主動定址孔徑或數位孔徑。有可能以電子方式調變(例如切趾)此孔徑以使得相對於標記之傾斜或散焦或此兩者更穩固地感測。
根據一實施例之另一態樣，可根據圖6中所展示之流程圖進行用於分析對準標記之方法。如圖6中所展示，在步驟S100中，照明標記。在步驟S110中，將自標記反射之光引導至感測器。此處，使用術語「反射」以包括由標記繞射之光。接著，將此光發送至步驟S120中之偵測器及/或步驟S130中之攝影機。可同時或交替地執行步驟120及S130，如上文所描述。
可使用以下條項進一步描述實施例：
1. 一種用於感測一對準圖案之設備，該設備包含：
一感測器，其經配置以接收由該對準圖案繞射之光且經調適以在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；
一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及
一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
2. 如條項1之設備，其中該光學裝置經調適以同時將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
3. 如條項2之設備，其中該光學裝置包含一光束分裂器。
4. 如條項1之設備，其中該光學裝置經調適以交替地將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
5. 如條項4之設備，其中該光學裝置包含一翻轉鏡。
6. 如條項1至5中任一項之設備，其中該感測器包含一自參考干涉計。
7. 如條項1至6中任一項之設備，其進一步包含經配置以照明該對準圖案之一空間上相干輻射源，該對準圖案繞射該空間上相干輻射以產生由該對準圖案繞射之該光。
8. 如條項1之設備，其進一步包含一處理器，該處理器經配置以自該攝影機接收資料且經調適以對該資料執行影像操控。
9. 如條項8之設備，其中該影像操控包括設定一數位孔徑。
10. 如條項9之設備，其中該數位孔徑具有一任意形狀。
11. 如條項9之設備，其中該數位孔徑經調變。
12. 如條項9之設備，其中該數位孔徑經切趾。
13. 如條項8之設備，其中該感測器輸出該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且其中該影像操控包括對該第一靜止影像與該第二靜止影像進行求和。
14. 如條項8之設備，其中該感測器輸出該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且其中該影像操控包括獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。
15. 如條項8之設備，其中該感測器輸出該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且其中該影像操控包括對該第一靜止影像與該第二靜止影像進行求和且獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。
16. 一種感測一對準圖案之方法，該方法包含以下步驟：
感測由該對準圖案繞射之光且在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
在一偵測器與一攝影機之間分裂該輸出；
使用該偵測器偵測該輸出中之一相位信號；及
使用該攝影機捕捉該輸出之一影像。
17. 一種感測一對準圖案之方法，該方法包含以下步驟：
感測由該對準圖案繞射之光且在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
將該輸出引導至一偵測器；
使用該偵測器偵測該輸出中之一相位信號；
將該輸出引導至一攝影機；及
使用該攝影機捕捉該輸出之一影像。
18. 如條項17之方法，其中同時執行將該輸出引導至一偵測器之該步驟及將該輸出引導至一攝影機之該步驟。
19. 如條項17之方法，其中交替執行將該輸出引導至一偵測器之該步驟及將該輸出引導至一攝影機之該步驟。
20. 如條項17之方法，其中感測由該對準圖案繞射之光且在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出的該步驟係由一自參考干涉計來執行。
21. 如條項17之方法，其進一步包含與感測由該對準圖案繞射之光且在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出的該步驟同時地，運用空間上相干輻射照明該對準圖案的一步驟。
22. 如條項17之方法，其進一步包含對由該攝影機捕捉之該影像執行影像操控的一步驟。
23. 如條項22之方法，其中該影像操控包括設定一數位孔徑。
24. 如條項22之方法，其中該數位孔徑具有一任意形狀。
25. 如條項22之方法，其中該數位孔徑經調變。
26. 如條項22之方法，其中該數位孔徑經切趾。
27. 如條項21之方法，其中該輸出包含該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且其中該影像操控包括對該第一靜止影像與該第二靜止影像進行求和。
28. 如條項21之方法，其中該輸出包含該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且其中該影像操控包括獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。
29. 如條項21之方法，其中該輸出包含該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且其中該影像操控包括對該第一靜止影像與該第二靜止影像進行求和且獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。
30. 一種用於對準具有一對準標記之一基板之設備，該設備包含：
一感測器，其在該基板處具有大於該對準標記的一視場，該感測器經配置以接收由該對準標記繞射之光且經調適以在該對準標記經掃描時產生包含該對準標記之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；
一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及
一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
31. 一種用於對準具有至少兩個對準標記之一基板之設備，該設備包含：
一感測器，其在該基板處具有足夠大以涵蓋該至少兩個對準標記兩者的一視場，且經配置以接收由該等對準標記繞射之光且經調適以在該等對準標記經掃描時產生包含該等對準標記之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；
一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及
一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
32. 一種用於對準具有一對準標記之一基板之設備，該設備包含：
一感測器，其經配置以接收由該對準標記之一邊緣繞射之光且經調適以在該對準標記經掃描時產生包含該邊緣之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；
一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及
一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
33. 一種微影設備，其包括用於感測一對準圖案之一配置，該配置包含：
一感測器，其經配置以接收由該對準圖案繞射之光且經調適以在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；
一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及
一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
34. 一種微影設備，其包括用於感測一基板上之一對準標記之一配置，該配置包含：
一感測器，其在該基板處具有大於該對準標記的一視場，該感測器經配置以接收由該對準標記繞射之光且經調適以在該對準標記經掃描時產生包含該對準標記之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；
一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及
一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
35. 一種微影設備，其包括用於對準具有至少兩個對準標記之一基板之一配置，該配置包含：
一感測器，其在該基板處具有足夠大以涵蓋該至少兩個對準標記兩者的一視場，且經配置以接收由該等對準標記繞射之光且經調適以在該等對準標記經掃描時產生包含該等對準標記之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；
一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及
一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
36. 一種微影設備，其包括用於對準具有一對準標記之一基板之一配置，該設備包含：
一感測器，其經配置以接收由該對準標記之一邊緣繞射之光且經調適以在該對準標記經掃描時產生包含該邊緣之至少一個靜止輸出影像之一輸出；
一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號；
一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及
一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
本文中所揭示之系統及方法捕捉自參考干涉感測器下游的標記之影像且使得有可能組合來自彼影像之資訊與來自由偵測器量測之相位信號之資訊。與必須暫停掃描以獲得影像相對地，由自參考感測器輸出之靜止影像圖案允許在收集影像的同時掃描標記。組合差(diff)及和(sum)通道可用以確保用於影像足夠的信號。在運用或不運用調變/切趾的情況下能夠應用任意形狀之數位孔徑會允許量測小於20微米之特徵且有助於區分來自標記之信號與源自產品的作為背景、洩漏或串擾之信號。本文中所揭示之主題提供用以檢查標記之完整性之方法且可減小由於所損壞標記引起的疊對誤差。
根據如本文所描述之實施例之態樣所配置之系統是能夠實現若干潛在的益處。舉例而言，其賦予能夠量測對晶圓處之視場填充不足的小標記之能力。其亦賦予使用由實施例之態樣可用之數位孔徑及影像操控技術的同時量測視場內之多個小標記的能力。其亦產生或增強在標記之邊緣繞射上對準的能力。
如上文所描述之系統可不僅用以改良疊對對準，而且一般而言可用以診斷、監測及/或調整掃描器效能。可分析掃描信號以與用於與步進器/掃描器之關鍵效能指示符相關。可以任何若干方式呈現及/或儲存分析之結果，例如將其瞬時展示於監測裝置上或編譯於報告中。
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，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般術語「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，本發明之實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。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至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。
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365 nm、355 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在5 nm至20 nm範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
儘管可在本文中特定地參考根據本發明之設備在IC之製造中之使用，但應明確理解，此類設備具有多種其他可能的應用。舉例而言，該等實施例可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示面板、薄膜磁頭等。一般熟習此項技術者應瞭解，在此類替代應用之內容背景下，在本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被認為分別由更一般之術語「光罩」、「基板」及「目標部分」替換。
上文已憑藉說明特定功能及該等功能之關係之實施的功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述，本文已任意地界定此等功能建置區塊之邊界。只要恰當地執行指定功能及該等功能之關係，就可界定替代邊界。
特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用此項技術之技能範圍內之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於(例如)描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。
因此，本發明之廣度及範疇不應受上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者來界定。
10:對準系統
11:光源
12:物鏡
13:自參考干涉計(SRI)
14:光瞳平面
15:偵測器
100:光源
110:光束分裂器
120:感測器
130:光束分裂器
140:偵測器
150:攝影機
160:翻轉鏡
AD:調整器
B:輻射光束
BD:光束遞送系統
C:目標部分
CO:聚光器
IF:位置感測器
IL:照明系統/照明器
IN:激光器
M1:光罩對準標記
M2:光罩對準標記
MA:圖案化裝置/光罩
MT:支撐結構/光罩台
P1:基板對準標記/目標
P2:基板對準標記/目標
PM:第一定位器
PL:投影系統
PW:第二定位器
SO:輻射源
S100:步驟
S110:步驟
S120:步驟
S130:步驟
W:基板/晶圓
WM:對準標記物/晶圓標記
WT:基板台
+n:正繞射階
-n:負繞射階
併入本文中且形成本說明書之部分的隨附圖式作為實例而非作為限制來說明本發明之實施例的方法及系統。該等圖式連同實施方式一起進一步用以解釋本文中所呈現之方法及系統之原理且使熟習相關技術者能夠製造及使用該等方法及系統。在該等圖式中，類似元件符號指示相同或功能上相似之元件。
圖1描繪諸如可根據本文中所揭示之實施例之態樣而使用的光微影系統之所選擇部件。
圖2描繪用於解釋已知對準系統之操作原理的該對準系統之所選擇部件。
圖3描繪根據一實施例之一態樣的用於分析對準標記之系統。
圖4描繪根據一實施例之一態樣的用於分析對準標記之系統。
圖5A展示經模擬對準標記。
圖5B及圖5C展示根據一實施例之一態樣的系統之經模擬輸出之實例。
圖6為展示根據一實施例之一態樣的分析對準標記之方法的流程圖。
下文參看隨附圖式詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此類實施例。基於本文中含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
100:光源
110:光束分裂器
120:感測器
130:光束分裂器
140:偵測器
150:攝影機
W:基板/晶圓
WM:對準標記物/晶圓標記
Claims (15)
- 一種用於感測一對準圖案之設備，該設備包含： 一感測器，其經配置以接收由該對準圖案繞射之光且經調適以在該對準圖案經掃描時產生包含該對準圖案之至少一個靜止輸出影像之一輸出； 一偵測器，其經調適以偵測該輸出中之一相位信號； 一攝影機，其經調適以捕捉該輸出之一影像；及 一光學裝置，其經配置以接收該輸出且經調適以將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
- 如請求項1之設備，其中該光學裝置經調適以同時將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
- 如請求項2之設備，其中該光學裝置包含一光束分裂器。
- 如請求項1之設備，其中該光學裝置經調適以交替地將該輸出傳送至該偵測器及該攝影機。
- 如請求項4之設備，其中該光學裝置包含一翻轉鏡。
- 如請求項1至5中任一項之設備，其中該感測器包含一自參考干涉計。
- 如請求項1至5中任一項之設備，其進一步包含經配置以照明該對準圖案之一空間上相干輻射源，該對準圖案繞射該空間上相干輻射以產生由該對準圖案繞射之該光。
- 如請求項1之設備，其進一步包含一處理器，該處理器經配置以自該攝影機接收資料且經調適以對該資料執行影像操控。
- 如請求項8之設備，其中該影像操控包括設定一數位孔徑。
- 如請求項9之設備，其中該數位孔徑具有一任意形狀。
- 如請求項9之設備，其中該數位孔徑經調變。
- 如請求項9之設備，其中該數位孔徑經切趾。
- 如請求項8之設備，其中該感測器輸出該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且其中該影像操控包括對該第一靜止影像與該第二靜止影像進行求和。
- 如請求項8之設備，其中該感測器輸出該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且其中該影像操控包括獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。
- 如請求項8之設備，其中該感測器輸出該對準圖案之一第一靜止輸出影像及該對準圖案之一第二靜止輸出影像，且其中該影像操控包括對該第一靜止影像與該第二靜止影像進行求和且獲取該第一靜止影像與該第二靜止影像之間的一差。
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