TW389936B - Lithographic projection apparatus comprising an alignment system for aligning a substrate on a mask, and provided with an off-axis alignment unit - Google Patents

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經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 _____ B7____ 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一種微影投射裝置（lithographic projection apparatus)該裝置包含供給一投影波束之輻射源，一光軍 支架，一基體支架及配置於光罩支架與基體支架間之一投 影系統，該裝置另包含一對準:系統，用以最後使設於革體 支架中之基體與設於光罩支架中之光軍對準，該對準系統 包含一離轴對準單元，用以使設於基體上之對準標記與一 基準。 經瞭解最後對準之意義爲雖然在第一實例中，該對準單 元係0以使一基體與一基準對正，該對準步驟之結果則用 於與其他使基體與光罩對準之方法配合。 微影投射裝置爲使用擴散與掩蔽技術製造積體電路之一 主要组件，藉該裝置之助，具有不同光罩圖型之若干光罩 乃在一半導體基體上之一同一位置予以連續映像，該基體 必須在同一位置之連續映像間進行所要之物理與化學變 化，爲達此目的，該基體必須在其已以一光罩圖型曝光後 自咸裝置移除。及在其已接受所要之處理步驟後，必須將 基體再放回同一位置，使其以第二光罩圖型曝光等等，而 且必須確保第二光罩圖型與爾後各光罩圖型之影像乃精確 地以基體爲準放置之爲達此目的，微影投射裝置係設有— 光學對準系統，使用該系統，在基體上之對準標記可與光 罩上之對準標記排成一線。 微影投射裝置不僅使用於IC之槊诰二為亦用於具有j千 公尺等級細部面積之其他構造之製造。此等磚構之實例爲 積體及全面之結構，光學系統或磁域記憶體之：引導及檢測 _______ -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS.) A4規格（21()><297公兹）~~ ~~~~— --- (锖先閱讀背面之注意事項存填荇本頁)

..1T 啐： 經濟部中央椟準局員工消費合作社印製 A7 --：___ ____B7 五、發明説明（2 ) ~ 圖型及液晶顯示面&，亦在此等結構之製造中，光罩圖型 之影像必須與一基體有非常精確之對準。 微影投射裝置可爲-步進式裝置或—步進與掃描裝置。 在步進裝置中’光罩圖型係在_次操作中被映像於基體之 ic區域上，其後該基體以下列方式針對光罩移動，即爾後 (1C區域將位於光罩圖型及投影透鏡系統之下方，及光罩 圖型被映像於㈣後之1C區域上。此㈣重複實施直至基 體（所有1C區域設有光罩圖型影像爲止。在步進及掃描裝 置中’仍遵循上述之步進程序’但光罩圖型並非在一次操 作中而係經由掃描移動予以映像，於光罩圖型之映像期 中’棊趙係與光罩對投影系統與投射波束作同步式移動， 並對投影系統之放大加以考慮。將光罩圖型之連續曝光部 分之-連串並列局部影像映射於一IC區域内，在光罩圖型 已完全映射於1C區域中後，即對其後之IC區域作_措置。 一種可能之掃描程序係敘述於D.A Marlde發表於198\年5 月之半導體國際"雜誌1S7 · 頁之"次一微米^ :工光學 石印術"一文中。 美國專利案第5,243,195號揭露-種光學微影投射裝置乃 設有一對準系統及旨在供製造1(：之用者，該對準系統包含 一離軸對準單元用以將—基體.對準標記與該對準單元; 正。此外，該對準系統包含一第二對準單元，用以將一基 體標記經由投射透鏡（TTL)與一光罩標記對準。經由投^ 透鏡（軸上對準）之對準爲現時生產微影投射裝置中最^用/ 之方法，且有基體與光罩能直接及因而互相非常精確對 (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

-5- 五、發明説明（3 ) A7 B7 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 心優點。當使用離軸對準法時，必須對美國專利案第 5,243，195號中所述之基線偏移（baseHne咐叫加以考慮。 線上對丨法在使用上迄今令人完全滿意。纟預期此種對 準法於新穎技術使用於1(：之製造及1(：圖型之細部尺寸或線 寬減少時可有正確與可靠性之問題發生。 與基體表面區域之每一單位中電子組件増加數及此等組 件結果所得之車父小尺寸有關，對於積體電路製造所需之準 確性賦予不斷增加之更嚴格要求。將連續之光罩映射於基 體上之位置因而須以更精確之方式固定之，在具有更小線 寬I新一代I C之製造中，對準之正確性必須加強，或必須 能偵測更小之偏差，是以必須增加對準系統之鑑別力。在 另一方面，由於投射透鏡系統在線寬減少之情況中所需之 較高數孔徑（NA)，對於基體之平坦性亦有更嚴格之要求。 此系統之聚焦深度隨N A之增加而減少。因爲若干像場曲率 發生於投影透鏡系統之所要較大像場處，幾乎無餘地可留 有基體之凹凸不平。爲獲致所要之基體平坦度，經提議在 投影裝置中用不同之光罩圖型作兩次連續曝光之間，使用 化學機械磨光（CMP)法打磨基體，不過此種磨光法影響軸 上對準法之正確性。在該方法中，使用一光柵作爲基體對 準標記，及使用由此光柵在第一級中繞射之波束將該基體 標記映射於光軍標記上。在此法之過程中，假定當基體光 柵標記之重力點與光罩對準標記之重力點對正時，基體即 正確與光罩對準。此時，已假定者爲每一光柵標記之重力 點係與光柵之幾何中心符合。不過，該（：]^1>方法可使基體 C (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --- 6 -

經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 A7 --— __B7 五、發明説明（4 ) ~ 光柵標記不對稱，是故此種對準法$不再可靠。 又新一代ic之製造方法變成越益複雜，處理步驟數及基 體上<處理層數不斷增加。若干上述之層數亦在基體光栅 標記中介入不對稱及對準之誤差。 . 再者，當使用已知之軸上對準法時，嚴格之要求必須加 於基體標圮之光柵槽深度，該標記乃係一相位光栅。 本發明之目的在提供一種用於微影投射裝置之對準系 統，其中上述之對準信號上各項效應之影響大爲減低，且 較已知之各對準系統更準確及可靠。爲達此目的，根據本 發明系統之特點爲對準標記係—繞射標記及該對準單元係 適於分開偵測由繞射標記以不同繞射級所繞射之至少三個 副波束，該繞射級數係高於〇，每一副波束則包含有關該 基體標記對基準之位置之指示。

將該對準單元修改爲可用不同繞射級分開檢測至少三個 副波束並不意指必須同時檢測三個或更多之副波束，而係 意指提供分開檢測所有此等副波束之可能性。實作上可檢 測或不檢測及同時或不同時檢測各副波束J 繞射標記爲一種將一電磁輻射波束分裂爲若干不同繞射 等級之副波束之標記。此種標記可由一繞射光柵或另外之 繞射元件組成之。 本發明係基於下列之認識，即如若繞射對準標記不再與 軸上對準單元合用而與離軸對準單元聯合使用，則繞射對 準標記可作較佳之應用。如美國專利案第4 251 160號中所 述者.，具有基體光柵本身期間—半期間之基體光柵之影像 本纸張尺度通用中國國家標準（CMS ) A4規括（210X297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :裳------1T—-----嶂----------------- Α7 Β7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五'發明説明（5 ) — 7以軸上對準單元獲得，其中一繞射光柵係用作基體對 準‘》己，及其中僅有基體先柵之第一級副波束乃用以將此 標記映射於一對應之光柵對準標記上。結果，對準之正確 性爲下列實例中之兩倍，即零級副波束與較高級副波束乃 係聯合使用於此影像者。在美國專利案第4 251 160號中所 述之#準單元中，第一級副波束係由加入於投影透鏡中之 等級膜片予以選擇。此種膜片使S已複雜之投影透鏡之設 計大爲複雜，以及將通過較高級即高於丨之等級膜片提供 技影透鏡實非完全可能之事。在_^離軸對準單元中設以一 繞射對準標記，對選擇此對準標之較高級副波束可有極大 权度之自由。當選擇一較高之級次時，該對準單元之析像 能力即告増強之事實，遂可作有利之運用。 本發明亦基於下列之認識，及較高級次之副波束係由光 柵棣δ己之邊緣決定而非由其中心決定，以及與該中心比較 時’此等邊緣對於C Μ ρ方法或影響光柵不對稱之其他措施 可少焚損荅。使用較高級次之副夜束不僅可排除非對稱對 準光栅之問題，且亦增強該對準單元之準確性。 應注意者已從美國專利案第4,828 392號獲悉可利用來自 基體標記之眾多較高階次副波束作基體與非對稱之對準標 記之對準。然而非對稱標記爲其光柵槽與此等槽之中心線 不對稱之標記。不過可利用必須加入投影透鏡系統中及必 須設有大量隙孔之等級膜片，因而基體上之光罩圖型本身 之影像品質無疑地受到影響。 美國專利案第5,477,057號亦敘述一種用於掃描微影裝置 _____ - 8 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

IX.C ，1Τ ,·1- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公犮）、 五、發明説明（ 6 A7 B7 經濟部中央榡準局員工消费合作社印製 之一之離柏對準單元。一分開之對準感測頭用於基髏標記 與一裝置基準對正者係配置於投影透鏡系統之旁邊並緊抵 該系統。使用一離軸對準單元之理由爲希望使用不能由單 色投影透鏡系統適切透射之寬頻帶對準輻射。該專利案未 敌述一繞射對準標記或説及對準期中對較高等級之副波束 之使用。 美國專利案第4,8 70,45 2號敘述一種用於基體之離轴對準 裝置’其中一平面/平行板係配置於投式透鏡系統與基體 之間。該板對投射波束係完全透明，但具有對準波束之不 同反射與傳輸係數。該板必須確使對準波束以一銳角入射 於基體對準標記’且在反射之後，由該標記以既定之角度 導向檢測系統。基體標記可爲例如―光柵標記及可對由此 標記以不同繞射等級嗲成之各副波束設以分開之檢測器。 不過僅0級，1級，及2級副波束用於檢測，不知爲何除^級 外，亦使用0級及2級副波束。實作上殊宜在投影式透鏡系 統與基體間不設置一平面/平行板，及該板是否能充分分 隔不同之等級尚屬疑問。 根據本發明之投影裝置較佳實例所另具之特點爲該基準 係由等於所用繞射級數目之若干分開基準元件之結構组成 及此等元件乃具有與基體對準標記相同之形狀；以及一分 離之檢測器係與每一所述元件結合，以將來自基體標記及 由相關繞射基準元件予以通過之副波束轉換成—電信號。 該裝置之另一特點爲上述之基準元件係光柵。 然後對準檢測係以光柵至光柵之影像爲基礎，經已證明 9 木紙伕尺唐抽用Φ®!®宕柃A， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

- 干 - § 雜 A7 五、發明説明（7 該項檢測在過去乃屬可靠者。 爲能以完全分雜士女4 對準單元τ ^ w凋不同繞射等級之副波束而使 對羊單疋不致體積過大，該 各基準元件間之尨舢故—人.，乃具特點爲基體“记興 之結構部署來自第一透系統’各偏轉元件 離之各副波束具有不同之路徑’以使分 偏轉元件後面以使各副波第-透鏡系統配置於各 上。 皮朿集中於結合之繞射基準元件 之特點爲基體標記之平面與第—透鏡系統 第—透鏡系統之焦距，第二透鏡系統與各 ΐ::::之距離係等於第二透鏡系統之焦距，及 絲 '隹命統與第二透鏡系統間之距離係等於第一透鏡系 、’U與第二透鏡系妹焦距之和。 元件社構兩2鏡系統一起構成—遠心透鏡系統，及各偏轉 件，σ構又軸向位置不再成爲緊要。 、較佳者該裝置之另一特點爲偏轉元件之結構包含—對用 、：π射級疋偏轉兀件’俾用相反之繞射級符號偏 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 以繞射級之副波束而使第二透鏡系統將此等副波束聚合於 配合之基準元件上。 後使用基體標i己之正等級與負等級將此標記映於各甚 準元件上，並對可用之對準輻射作最佳之使用。 '、 可有偏轉7L件〈結構之若干實例4 —實例之特點爲諸 結構，含若干分離之光學埃形物，其數目等於副波束數Γ 此等模形物可製成分開之元件，錢固定於—公共之透 -10- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度·巾關 A7 B7 五、發明説明（8 ) ' 月托板。較佳者此等分立之楔形物係以光學技藝中熟知之 複製技術在-次處理步驟中製成。然後將此等樓形物之整 個結構存在於模中之負片印於一層例如設於一石英板上之 UV可固化物料之人造物中。 對於用以使同一繞射級之正與負等級副波束偏向之兩楔 形物的挺面斜度之相互準確性設定數項要求。此等要求乃 更易I偏轉元件結構之第二實例中予以滿足。該實例之特 點爲包含若干換形透明板，此等透明板係兩者前後配置於 副波束之路徑中並具有不同楔形角度及若干通過不偏向輻 射t開口’各開口之數量及其位置可使11板2„繞射級之组合 说以二進方式在不同方向偏轉。 此等楔开;?物具有能相當容易製成所要精密度之優點。 基體對準標記可爲一線性光柵，當設計此種光柵時須能 考慮到輻射在不同繞射級間之所要分配。 經濟部中央標準局身工消费合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-、1T 爲能在兩互相垂直之方向上對準，該裝置之另一特點爲 基肢掭6己包含兩光柵部分，其中第一光柵部分之光柵片方 向乃與第二光柵部分之光栅片方向垂直，而使偏轉元件之 結構成爲兩次元之結構，及該基準爲兩次元之基準。 較佳者爲該裝置另具下列之特點，即離軸對，準單元包含 兩輻射源用以供给不同波長的波束，及一波束分裂器，用 以組合在其至基體標記路徑上之兩波束及分裂該標記反射 义波束：以及每一波束乃具有偏轉元件與基準元件之一分 開結構。 疋以對基準標記之槽深不必作嚴格之要求。 本紙張尺度適用中國 11 千 r Μ. 公 7 9 2 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 __B7 五、發明説明（9 ) ^ ~ 該裝置之一實用具體實例另具之特點爲疑有第二離軸對 準單元’以及首先提及之對準單元與第二對準單元乃係對 投射季統作正向對之配置。 離軸對準系統亦可用以將在基準支架上之另一對準標記 與該基準對正。然後可確定基體標記與基體支架標記之對 準。 爲能實現光罩圖型與基體之最終對準，該裳置之另—特 點爲該對準系統亦包含一軸上對準單元，用以使基體支架 與光軍圖型對準。 該抽上對準單元可爲包含一輻射源之型式，該輻射源發 射具有與投影波束不同波長之一波束，但可另以投影輕射 操作之一影像感測器構成之》 本發明亦可用於下述之微影投射裝置，即該裝置包含用 以投射一光罩圖型於第一基體上之一投影站及用以測定第 二基體位置之一測量站，具有在測量站與投影站間交換之 兩基體級之此種裝置之實例顯示於US-A 4,861,162中，此 ，種裝置所有之優點爲其生產率即一小時内能處理之晶片數 遠大於僅具有一投影站而無測量站之相當裝置。 將本發明予以實施之雙站微影投射裝置之特點爲測量站 包含如上所述之一離軸對準單元。 本發明之此等及其他特色可由參考後文所述之各實例獲 致瞭解並予以闡述。 圖式之簡單説明 在附圖中： -12- ____ - ' — - _ 本紙乐尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（2lOX：297公釐） ' l·-— 0 - | - - 1 - II - I ,^^, - I . -Γ (諳先閱讀背面之注$項再填寫本頁)

、1T -^- A7 B7 10 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（ 圖1顯示具有各種測量系統之一步進與掃描式投影裝置之 實例； 圖2顯示一基體對準標記之實例； 圖3顯示使一光罩標記與一基體標記互相對準之雙重對準 單元之實例； 圖4顯示根據本發明之—離軸對準單元之實例； 圖5顯示具有該實例中所用基準光柵之一板； 圖6顯示該實例中楔形元件達成之偏向； 圏7顯不第一及第二透鏡系統在該對準元件中之較佳配 置； 圖8顯示-系列棋形板用作對準單元之第二實施例中各偏 轉元件之結構； 圖9舉例説明該系列爲何使一副波束偏轉； 圖1〇顯示於該對準單元之一實例中在該板平面中各副波 束之位置’該對準單元中乃使用具有兩種波長之輻射者； 圖1.1顯示其中使用兩種波長之一對準單先之實例： 圖12顯示使用於此實例中之一較佳波束分裂器； 圖13顯示該對準單元與投影透鏡及基體之相關位置及 圖“顯示-雙重對準單元之子單元與一投影裝置之影像 感測器及一聚焦與調整器之相關位置。 發明之詳細説明 爲對本發明有較佳之瞭解，將首先敘述其中可應用本發 明之設有轴上冑準單Α及其他測量系统之已知光學微影^ 射裝置。 . w •13- 本紙張尺度適用t國國家梯準（CNS ) A4规招i (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標牟局貝工消費合作社印製 A7 B7 _ 丨 __ — _ 五、發明説明（11 ) 圖1以圖解方式顯示用以步進與掃描映射一光罩圖型於基 體上之此種裝置實例之光學元件，該裝置包含成爲其主要 组件之併合一投影系統P L之一投影縱列，位於該系統上方 者爲光栗MA之光罩支架MH，光罩中設有擬予映像之光罩 圖型C。該光罩支架爲光罩台MT之一部分，一基體sWT 係配置於投影透鏡系統P L之下方。此台包含供設有感光層 之一基體W用之基體支架WH。光罩圖型c必須經若干次映 射於感光層中，每次一不同區域（一 1C區域Wd)，基體台可 在X及Y方向移動，故在光罩圖型映像於第一 Ic區域後， 接著之1C區域可置於光罩圖型之下面。 菽装置另包含一照明系統，其中設以一輻射源LA，例如 氣一氟化合物激發雷射或一水銀燈；一透鏡系統L S，_反 射鏡RE及一電容器式透鏡co。由該照明系統供給之投射 光束PB照明光罩圖型c ^此圖型係由投影透鏡系統pL映像 於基體W之一 I C區域上。該投影透鏡系統具有例如放大率 M=1/4 ’數値孔徑na = 0.6及直徑爲22 mm之繞射限制影 像場。 该裝置另設有若干測量系統，即用以將光罩μ a與基體w 在XY平面中互相對準之系統；用以確定基體支架及基體之 位置與方位之干涉儀系統：及用以確定投影透鏡系統PL之 焦點或影像平面與基體W之表面間差異之焦點誤差探測系 統，此等測樣系統爲各伺服系統之部分，各該伺服系统包 含電子信號處理與控制電路及驅動器或激發器，使用上述 組件可使基體與聚焦之位置及方位得以參照各測量系統供 . -14 - 本紙张尺度適用中圉6家標準（〇^γ^ϋχ 297公疫） ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

發明説明（ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印掣 應之信號校正之。 該對準系統利用I中右上方所示光革MA中之兩 及M2,如圖2中所示，此兩標記宜由繞射光柵組成，、 但可另由在^上與其環境有區別之方塊或條片之其他標 記構成之。此等對準標記宜爲二次元者，即乃在兩互相垂 直之万向即圖1中之x與γ方向上伸展者。基體W例如一半 導體基體具有至少兩對準標記’亦宜爲兩次域射光柵， 其中之兩個P”p2顯示於^中。標記PAP2係位於基體 W(I.C區域义外面。光栅標記Ρι&ρ2宜以相位光柵付諸實 施，及光栅標記MiKM〗則宜用振幅光柵。 圖1顯示轴上對準單元之特定實例，即其中兩對準波束 b及b’係分別用以使基體對準標記pa對正於光罩對準標記 Μ 2上及將基體對準標記p ι對正光罩對準標記M !之一雙重 對準單元。波束b係由—反射元件3()例如—反射鏡轉向— 稜鏡26ι反射表面27反射。該表面27將波束b轉向基準對 準標記P2反射，基體對準標記Pa將一部分輻射作爲波束匕 达至配合t光罩標記M，標記j>2之影像乃在該處形成。位 於標記M2上万者爲—反射元件u例如一棱鏡，該反射元件 將標記M2所通過之輻射導向一輻射靈敏感測器13。 第一對準波束b ·係由一反射鏡3 1反射轉向投影透鏡系統 PL中之反射器29。此反射器將波束b.送至稜鏡26之第二 反射表面28，而由該表面將波束b，引導至基體對準標記ρι 上。此標記將波束b'之一部分作爲波束反射至光罩對準 標記Μ丨，標兄P ,之影像在該處形成。通過標記M I之波束 -15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公& ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，展 訂 4 13 經濟部中央標準局負工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（ b 1之輕射係由反射器11，導向—餐射靈敏感測器m 圖2顯不兩相同基體標記之一以較大比例尺表示爲相位光 栅形成〈-實例。此_光柵可由四個次光柵p 1 a，p丨b， p1:c及P1>d組成，其中兩個次光柵Pib&p^用於χ方向之 對準’另兩個Pl a&Pl，』於γ方向之對準。兩個次光拇

Pi，b及P丨，c具有例如16" m之光柵期間，及次光柵Pia及 1，d則具有例如1 7.6 " m之光柵期間。每__次光柵可有例如 200X200 "m之尺寸原則上小於仏…之對準正確性可用 此種光栅標記及適當之光學系統獲致，藉不同光栅期間之 選用，可擴大該對準單元之截獲範圍。此·爲例如4〇 u m ° 圖3顯不較詳細之—稍予修正之對準單元之光學元件。該 雙重對準單以含兩個分開之相同對準系統ASim， 乃係對投影透鏡系統PL之綠AAi成對稱之方式配置之對 準系統AS,與光料準標記⑷結合及對準系統a與光罩 對準標記W結合。兩對準系統之相當元件係以相同之參考 編號表示之，唯系統AS2之各元件乃予以加註俾與系统 A S !之各元件有別。 兹説明系統ASl之結構及其中確定光罩標記⑷與例如基 體標δ己P 2之相互位置之方式。 對準系統A S ,包含輻射源i ’例如一氦，氖雷射用以放射 對準波㈣。該波束係由波束分裂器2反射至基體W。該 波束分裂器可由-半透明反射鏡或—半透明梭鏡組成，但 較佳者係由在-Λ /4板3(其中λ爲波束b之波長）前面之極 -16- 本紙張尺度適財關家料（CNS ) ( 210X 297$ (銪先閱讀背面之注意事項再填轉本頁j

A7 B7 輕濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（14) 化靈敏分裂稜鏡2構成。投透鏡系統PL將波束b聚焦於一小 輕射點V中，該輻射點乃在基體w上及具有1mm左右之直 徑。該基體反射波束之一部分成爲波束b i轉向光罩ΜA行 進。波束b !橫過投影透鏡系統p L，該系統遂將輻射點V映 像於光軍上。在基體配置於該投影裝置中之前，已在耦合 於該裝置之預對準站’例如歐洲專利申請案第〇 164 165號 听述之站中予以預行對準，而使輻射點V位於基體標記p2 上。然後該標記由波束b丨映射於光罩標記m2上。於考慮投 〜透鏡系統之放大率Μ後，使光罩標記μ 2之尺寸適合基體 標記Ρ2之尺寸，是以當此兩標記互相正確放置時，標記 之影像遂與標記Μ 2確實吻合。 在其至基體w及來自該基體之路徑上，波束b&bi已橫過 凡/4板4兩次，其光軸乃係與來自輻射源】之線性極化波束 b之極化方向成45。之角。當時通過"4板之波束卜具有 :波束b旋轉90。之偏振方向，故波束b丨乃由極化分裂棱 =以通過。極化分裂棱鏡與λ/4板之聯合使用可有於對 :波束镇合於對準系統之輕射路徑時輕射料爲最小之利 itri 0 由^·對準標記M2通過之波束bi係由-稜鏡11予以反射，並 :如另-反射梭鏡12導向_海射靈敏檢測器13。此檢測 ::種例如複合之光電二極體，具有與圖2中所示次光 栅數目相符之四個分開輕射靈敏 出信髀7?机t β 各仏測杂區域I輸 ’乃對k 4 Μ2與基體標記p之影 λ 伶秘-τ· 2 <办诼知ϋ測量。此等 。唬可予以電處理，並用以 元單與基體猎驅動系統（未圖 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

X .1Τ 用 一適 f度 尺 張 紙 本 準 一螵 I家 -國 一國 公 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（15 ) 一 示）作相互間之移動，而使標記p之影像與標記M相合。因 而獲得一自動對準系統。 —波束分裂器14採用分裂波束bl< —部分成爲波束匕之 部分透明棱鏡之形式者可配置於稜鏡丨丨與檢測器丨3之間。 該分裂波束係經由例如爲二個透鏡丨5及〗6入射於一電視攝 像機17上，該攝像機則係耦合於—監測器（未圖示），該投 射裝置之操作員可在該監測器上看見對準標記。然 後操作員能確定該兩標記是否相合’並用控制器移動基體 W以使該兩標記符合。 與前文中迄今對標記M2及P2所述者類似，標記Mi^P2 及標記^^與匕能相互彼此對準。對準系統a%係用於最後 提及之兩項對準。 關於雙重對準單元之構造與對準程序之進一步細節，可 參閱美國專利案第4,778,275號》 顯示於圖1中之軸上對準單元之具體實例特別適用於一種 裝置，其中使用具有短波長例如248 nm之投射波束pB及具 有相當更大波長例如63 3 nm之對準波束者。 因爲4 又;透統系統係爲投射波束p b之波長而設計，當此 系統PL用於以該對準波束使對準標記Ρι，匕與？41及]^2互 相映像時，各項差異發生。例如基體對準標記將不位於光 罩對準標記所在之光軍圖型之平面中，而被映像於距該平 面有既定距離之處，此距離乃視投射波束與對準波束之波 長間差異及投影透鏡元件物料對該兩波長之折射奉間差異 而疋。如若投射波束具有例如248 nm (毫微米)'之波長及對 -18- 表紙張尺度剌f關家料（CNS )以賴（2丨。χ297公沒 ---：--LI n I I n Λ-- - -c (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

L 气 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（16) 準波束具有633 nm之波長，此項距離可爲2米。此外由於 上述之波長差異，基體對準標記係以與所要放大率不同及 隨波長差異而增加之放大率映像於光罩對準標記上。 爲改正上述之差異，對投影透鏡系統P L加入一額外之校 正透鏡2 5。該校正透鏡係以下列之高度配置於投影透鏡 中，即一方面，在該校正透鏡之平面中，對準波束之不同 繞射級之各副波束（此等副波束乃源自一基體對準標記及亦 由其產生者），係充分隔開俾能分別影響此等副波束，以及 在另一方面該校正透鏡乃具有對投射波束及以其形成之光 罩圖型影像可予忽視之影響。如若如圖3中所示，校正透 鏡25係位於其中對準波束b ，之主要射線係互相橫切之 一平面中，則此透鏡可用以校正所述之兩種對準波束。 如若需要，一楔形物或一不同之偏向元件例如一繞射元 件可配置於鄰近一對準標記之對準波束路徑中。使用此種 偏向元件（未顯示於圖3中），可預防由檢測器丨3或1 3，收到 之所選對準波束部分内非故意之相位差造成之對準誤差， 如若來自一基準對準標記之對準波束部分之對稱軸與標記 板不成垂直，則上述之相位差可能發生，而使該板内可發 生假反射，設有此種偏向元件之對準單元係敘述於歐洲專 利申請案第0 467 445號中。 除了圖1中所示之全面對準標記匕及匕用以使全部基體 與光罩對準稱爲全面對準者以外，該基體亦可設以每一… 區域之另加對準標記，以使每一1(：區域分別與光罩圖型對 準。光罩亦可包含兩個以上之對準標記，其中可使用另加 -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNsT7^T^x29^t) --------------/------灯—-----IH 1 ' -C ( (錆先閱讀背.&之诔意#項存填爲本爽> A7 ___ B7 " Λ7 " ----- 五、發明説明（） 之對準標記以例如測量光罩繞Z軸之旋轉而使該旋轉得以 校正。 該投影裝置另包含一焦點誤差探測系統，用以確定投影 透鏡系統P L之焦點平面與基體w之表面間之偏差，俾能例 如將投射透鏡系統沿其Z軸移動以改正此項偏差。該系統 可用配置在固定連接於該投影透鏡系統之一支架（未囷示） 中之元件40 ’ 41，42 ’ 43，44，45及46構成。參考編號 4 0表示一輻射源例如二極體雷射，該輻射源發射一聚焦波 束1)2。此波束由一反射稜鏡42以小角度導引於基體上。由 基體反射之該波束則由稜鏡43導向一逆向反射器44。該元 件4 4本身反射該波束，故波束（b 3，）又一次經由棱鏡4 3， 基體W及棱鏡42上之反射橫過同一之路徑。 波束b3'經由一個部份反射元件4丨及一反射元件4 5到達 輕射靈敏檢測器4 ό。此檢測系統係由例如兩分離檢測器或 一依位置決定之檢測器組成。波束b 3 I在此系統上所形成輻 射點之位置乃視投影透鏡系統之焦點平面與基體W之平面 相合之程度而定。關於焦點誤差檢測系統之廣泛説明可參 閲美國專利案第4,356,392號。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閱诮背面之注f項存填寫本頁) 爲了正確決定基體支架之X與γ位置，一步進式投影裝置 設有一多軸干涉儀系統。美國專利案第4 251 16〇號敘述一 種具有兩測量軸之系統，及美國專利案第4,737,283號敘述 一種具有三測量軸之系統。在圖丨中，此種干涉儀系統係 用元件50，51，52及53以圖解方式顯示，但僅有—測量 軸/X軸被顯示、一輻射源50以雷射形式發射之波束、係 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠) —-— 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 由一波束分裂器5 1分成爲一測量波束b4 m及一基準波束 b4，r。該測量波束到達基體支架w H之反射側面5 4，被反 射之測量波束係由波束分裂器5丨與一靜止逆向反射器例如 一角隅方體所反射之基準波束合併。經合併之波束強度 係用一檢測器53測量，及基體支架WH之位移（在此例中爲 X方向）可獲自此檢測器之輸出信號，以及亦能確定該支架 之瞬間位置。 如圖1中以圖解方式所示者，爲簡單起見所信號S53代表 之干擾儀信號及雙重對準單元之信號Si3與，係施加於信 號處理器S P U (例如一微電腦，該處理器將上述各信號處理 成爲用於致動器AC之信號sAC，應用該信號，使基體支架 經由基體台WT在XY平面中移動。 使用不僅具有圖1中所示之χ測量軸，具有一γ測量軸及 可能之一第二測量軸之干涉儀系統，對準標記p !，p 2及 ，M2之位置及其間之相互距離，可在光罩與基體相互 之最初或整體對準期間，於靜止干涉儀系統所界定之座標 系統中予以固定之。該干涉儀系統亦可用於非常精確地移 動基體台，此係一步進式投影系統所必需者，俾能以非常 精確之方式逐步自第一1C區域進至第二IC區域。 如若如圖1中所示該投影裝置係一步進掃描裝置，其中光 軍與基體須在光罩圖型投影於一1(:區域期間以同步^式移 動，光罩亦必須在一個方向即掃描方向中移動。對投影式 透鏡系統之放大率Μ加以考慮時，此項移動必須與基體之 對應移動同步。然後光罩與基體必須在投影期間互相靜止 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公t ) (請先閱禎背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 ----- 五、發明説明（） 不動，及兩者必須對著投影式透鏡系統及投射波束移動。 爲測量光軍之移動，該裝置必須設有第二干涉儀系統。此 干涉儀系統包含具有與元件5 〇，5 1，5 2，5 3及5 4相似功 能之元件60，61，62，63及64。來自光罩干涉儀系統之 各信號，爲簡化起見由圖i中之信號s㈠代表，係施加於信 號處理器SPU，此等信號係在該處理器中與來自基趙干涉 儀系统之相當信號比較。然後可確定光罩與基體是否相互 有正確之位置及/或以同步方式移動。 如若光軍在X及γ方向中之位置以Xr，表示及基體之 此等位置以Xw，丫队表示並以^…與〜^表示繞之軸之旋 轉’當光罩與基體係在其正確之相對位置時，當可滿足下 列之條件

Xx-M.Xr = 0 ⑴ Y'v-M. Yr = 0 ⑺ Φ ζ , η - φ z , r = 0 (3) 其中Μ爲投影式透鏡系統之放大率，業經假定者爲光罩及 基體係在相反之方向中移動。如若此等元件係在同一方向 中移動，在上列各條件中Μ前之負號應以正號取代。 爲嘩疋是否符合此等條件，基體之干涉儀系統及光罩之 干涉儀系統具有三個測量軸已是足夠。 -22- 本紙張尺度_ ίϊϋ標準（CNS) Α_ (210><297讀） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) α· 、1Τ 五 、發明説明（2〇 A7 B7 不過’基體干涉儀系統宜具有五個測量轴。然後不僅 X'V Y、V與φ Z，'、，而且I，w與Ψ >.，w，亦即可對X軸與γ軸之 傾斜予以測量。 爲了能測量光罩之此項傾斜，可使用—種 % S. ii. ^ 至立釉九軍干涉 或-種用以確定Xr，Yr及U三抽干涉儀系统與 ' X，r及測量之其他感測器例如電容性感測器之組 合0 ’’ ^ 吨'則量 Xw，Yvv，（px,w，(py w 與 \， φζ^φ^·φ：^及藉焦點誤差檢測系統之助，I即 基體與光罩之沿z軸之各位置，則可確定不僅條件（i)， (2 )’（3)能滿足，且可符合下列之條件： M . Z w - Z r = 0 ⑷ M · Φ X , vv - φ x , r = 〇 (5) Μ · Φ - φ y, r = 0 (6) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ri 11 I. I I ^ 1^11. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印掣 經發現參照圖3所述用以使光罩對準標記與基體對準標記 互相對正之轴上對準單元係顯著適用於步進式及步進與掃 私技心裝置，應用該裝置可形成具有線寬達既定最低數値 I影像。然而所預期者爲對1C製造之新穎技藝之使用以及 減> tM象中之線寬將導致有關已知對準單元之準確性與可 靠〖生之各項問題。當減少線條之寬度時，對準之精確性必 本紙張尺度適财ϋ 23 (210X297公茇） • -1 »^^1 HI - -I 111 HI · 'i A7 ____B7 _ 五、發明説明（21) — ' — 須加強當使用所述之C Μ P方法一方面使基體變平時，不對 稱被引入基體光柵標記中而使其中使用第一級副波束之對 準步驟變爲不可靠。此外當使用具有—種波長之對準波束 時’對於對準標記之光柵深度必須加以嚴格之要求，而此 、 等要求僅能以益増之困難達成。 所有此等·問題可藉利用一離軸對準單元以對準基體標纪 及使用較高級副波束’即具有高於1之繞射級之副波束於 碉準予以解決。因爲基體標記之對準不再在整個投影透鏡 系統中奋生’可有較大之自.由使用更多之副波束，特別是 較高等級之副波束’由於對準單元之鑑別力隨副波束之増 加級數而增加。對準之正確性能大爲加強。因爲特別是較 高級之副波束係由基體光柵標記之邊緣決定，與該光栅之 中心比較，邊緣受到上述之CMP方法及影響光栅對稱之其 他方法之較少影響，光柵標記中之不對稱問題得以大爲排 除。此外，亦屬可能者爲使用一種波長以上之對準輕射， 俾使力〇于光柵槽深度之需求能大爲減輕。 如後文中所説明者，各繞射級係由根據本發明之對準單 元中各光學元件予以相互分別，而非由電子裝置及/或結 合之軟醴達成。因而不必測量信號振幅，但可使用此種技 術中更便利之相位測量。 圖4顯7F新穎之離軸對準單元之路線圖β具光柵形式之基 體標記係以Ρ丨表示。入射於此光柵及具有波長λ之平行對 準波束b被分裂成若干副波束，以不同之角度π η(未圖示） 延伸至該光柵上之法線，上述之各角度乃以邑知之光柵公 _____ · 24 _ 本紙關家標準（CNS ) Α4規格（21()>< 297公兹） -- (請先閲讀背面之注項再填寫本頁} 訂 -% 麵濟部中央樣準局員工消費合作社印褽 A7

五、發明説明（22 ) 式界定之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Ν. λ

Sin a „ = _- (7)

P 式中N爲繞射級數及p爲光栅週期。 光柵所反射之副波束路徑中加入一透鏡系統L !，該系、统 將副凌束之不同方向轉換爲此等副波束在平面73中之不同 位置"n : 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在此平面中設有再分開不同之副波束之裝置。爲達此目 的，可將一板配置於此平面中’該板上設有成例如楔形物 开> 式之偏轉元件。在圖4中，該楔形板以WEP表示之。各 楔形物係設於例如該板之後壁上。然後一稜鏡7 2可設於該 板之前壁，使用該棱鏡’來自輻射源7 〇例如氦-氖雷射之 對準波束，可耦合進入該對準單元，該稜鏡亦可阻止〇級 副波束到達各檢測器。各楔形物之數目相當於所使用之副 波束數目。在所示之實例中，用於正等級者有每因次六個 楔形物’是以可將各副波束多達（及包括）7級者用於對準， 所有楔形物具有不同之楔形角度，故可獲得各不同副波束 之最佳分隔。 第二透鏡系統L2係配置於該楔形板後面，此透鏡系統將 __ - 25 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公t ) " 一 -- 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 ___ __B7 五、發明説明（23 ) 一 〜 標記P i映射於平面基準板R G P。缺乏該楔形板時，所有副 波束可能均加在該基準平面上，因爲通過該楔形板之不同 副波束乃以不同之角度偏轉，此等副波束所形成之影像到 達該基準平面中之不同位置。此等位置Xn#以下式表示之 ^n = f2. ϊ η (9) 其中7*係一副波束由該楔形板予以偏轉之角度。 基準光拇Gqq-G96可設於此等位置，如.圖5中所示，一分 開之檢測器9 0 - 9 6係配置於此等基準光柵之每一光柵後面 每一檢測器之輸出乃視基體光柵P ,之影像與相關之基準光 柵符合之程度而定。因此，基體光柵及基體之對準程度可 用每一檢測器90-96測量之。不過，使用此等檢測器所作 測量之準確性乃視所用副波束之等級數而定，等級數較 大，準確性亦愈大，在圖5中’爲簡化起見，已假定所有 基準光柵Ggo-G96均具有相同之光柵周期，不過實際上每 一光柵之光柵周期乃與結合之副波束等級數配合。等級數 愈大，光柵周期愈小及可檢測到更小之對準誤差。 迄今僅有一組繞射級數已予以考慮，如所知者，一繞射 光柵形成除+ 1 ’ +2，+3等級數之副波束外亦形成繞射級 數-1，-2，-3等之副波束。正級數及負級數副波束兩者均 能用以形光柵影像，即光柵標記之第一影像係由+ 1與_丨級 數之副波束共同形成，第二影像係由+ 2與_ 2級數之副波束 共同形成，依此類推。就+ 1及-1級數之副波束而言，不需 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公f ] '~~~~~~----- Γ靖先閲讀背面之注項再填寫本頁} .X ·

•訂-T 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 、發明説明（24 2楔t物，但可將補償路徑長度差異之各平面平行板設 义此寺副波束在楔形板平面中之各位置處。因此對於級 2 7，而有用於正級數及負級數之楔形物各六個。 日圖6更明確説明圖4之實例中各楔形物之功能。在此更簡 主？巾第透鏡系統L 1及第二透鏡系統L 2係由波狀 丁之。爲清晰起見，僅有第一級數b ( + 1 )及b (- 1 )之副 ^束第七級b + (7)及b-(7)之副波束以及另一級b( + i)及 (-1)例如第五級之副波束被顯示。如第6圖所示，楔形物 〇及80疋楔角度，即楔形物之傾斜面與楔形板WEP之平 面表面所成（角度乃使副波束以⑺及以巧）被偏轉於平行 〈方向上，並由第二透鏡系統予以聚合於—基準光柵 :田丨波束b (+1)及b (·1)亦由配合之楔形物8 2及8 2 1偏轉 w行方向及聚合於基準光柵G”。帛—級副波束並不偏 。而係由弟二透鏡系統會聚於-基準光栅G93上。藉使用 + —繞射級之正級數與負級數，將基體光柵Pi之具正影像 形成於聯合之基準光栅上’並對可用之輻射作最大之利 用。 圖7顯7F透鈑系統l i及乙2與標記p !之平面及基準光柵板 RGP有關之較佳位置及此兩透鏡系統之焦距。該透鏡系統 L 1 ^有焦距f】及配置於距標記p丨之平面達距離f 1之處。該 透鏡系統1^使副波束之主要射線在平行於光轴〇〇,之方向 偏轉f—透鏡系統與第二透鏡系統之距離係等別外其中 f2爲第—迻|兄系統之焦聚，基準光柵板乃配置於距第二透 鏡系統之距離爲h之處，因爲在此兩透鏡系.統間之路徑 -27- 1 — 1 — — —-10-------’IT—一-：---C------r — _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - , B7 OC ------—______ 五、發明説明（5) 中，各副波束之主要射線係平行於光軸Ο Ο，，楔形板之位 置並不緊要。 爲期在圖4之實例中，.同一繞射級數之正與負級數之副波 束被偏轉而，由第二透鏡系統正確置於聯合之基準光柵 上’對於兩結合之楔形物之共同性質須有嚴格之要求。此 等性質要求係與楔形物傾斜面及楔形角度之特質有關。 爲降低上述之要求及放鬆對準單元之容許偏差起見，較 佳者爲使用圖8中所示偏轉元件之結構。代替用於每一副 波束之一分立楔形物，可使用所有副波束共用之若干例如 二塊楔形板190，191，192。圖8顯示楔形板之透視圖， 圖9則係其側面圖。楔形角度，即一板之上表面與下表面 間之角度，就板192而言，乃表面192a與表面192b間之角 度，在二塊板中均係不同。各板中之一例如板丨9〇具有與 其他板相反之楔形角。此種板乃設有若干開口 2〇〇，僅少 數此種開口顯示於圖8中，此等開口係配置於各副波束入 射於相關板上之位置處.不過，並非在每一此種位置上有 開口 . ’如右一副波束入射於板中之一開口，該副波束將 不爲此板所偏轉。 經濟部中央梯隼局貞工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在其通過此等板之路程中，一副波束將遭遇零，一或二 個開口祇有第一級數之副波束遭遇零開口，且不爲任何一 板所偏轉。在圖9中，所顯示者爲副波束之一通過各板之 路徑。此副波束係由第一板19〇偏轉至右方。接著該波束 被偏轉—小角度於左邊。最後該副波束通過板192中之開 口 200 ’而無偏轉發生。就每一副波束而言，‘開口之數目 __ -28- 本紙張尺度適用中關家標準（CNS ) A4規格（2丨G X 297公楚） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ------—____B7 五、發明説明（26 ) "~ -- 與此種開口所在之該板次序乃與其他之副波束之此種狀況 不同’故各副波束全在不同之方向上偏轉。可明瞭者爲使 用三塊板之組合時，可有2 3=8個不同之偏轉方向。由於同 一繞射級之一對副波束係由相同之楔形板偏轉，此等副波 束不在平行之方向上偏轉之危險得以減至最小。 在圖4及5之實例中，使用具有級數j至7之副波束，故須 有七個基準光柵Gm-G96用於X方向之對準，至於γ方向上 之對準，七副波束亦與七個另外基準先柵G93_Gi〇4使用在 一起，如圖5中所示。然後將第二系列之十二個楔形物配 置在圖4之實例中γ方向之楔形板上。在圖8之實例中，第 二系列I三塊楔形板係配置於第一系列楔形板前面或後面 之副波束路徑中，此第二系列之楔形板使副波束在γ方向 偏轉。基體標記可爲圖2中所示之標記。就、第—級數之副 波束而言，乃以四光柵部分與一相似之基準光柵合用，其 中二部分具有8.0" m之光栅周期，而其他之二光柵部分則 具有8.8 之周期，如圖5中所示。另外之基準光柵僅具 有一光栅周期該周期乃相當於具有基體光周 期之光柵部份之有關繞射級數。於是與圖2之光撕標記h 結合之4 4 "m之截獲範圍得以保持。 在圖4及5之實例中，具有最高級數之各副波束係由各偏 轉元件以最大角度偏轉。不過，此非必要者，在若干情兄 下’此，級數可修改以使*柵影像中之光學錯失^至= 限。此亦可能爲具有彳高級數之副波束爲何由各换形物交 替以正角度及負角度予以偏轉之理由，如圖5中所示者。 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項#填寫本页) 訂 f ’ 五、 發明説明（ 27 A7 B7 ^須施以㈣俾能以充料確之^料於基體標記P1 q疋非.對稱處之最低繞射級數可用電腦模擬予以確定 <。、此等模擬已證明例如使用第―級副波束時仍留在150 ⑽疋對準誤差可在使用第十五級副波束時減至疆。 原則上可檢測之最大級數係由仍可檢測之最低強度及透 £系統L,，L2之數値孔徑確定之。如所知纟，由—繞射光 柵所形成之副波束強度隨該副波束之級數增加而迅速降 ^ -副波束之強度係與該副波束之級數平方成反比。就 第七級副波束而言，強度乃係第五級副波束之約1/5〇。 不過在通過離軸對準單元時由於一對準波束之反射所導致 〈強度損失乃遠小於其通過一軸上對準單元時所受之損 ，。在最後提及之單元中，對準波束接觸壯反射損失可 旎發生之一百處表面，而在首先提及之單元中，對準波束 僅接觸例如此等表面之二十處。如若總反射損失爲離抽對 準單疋中之一因數4，7級對準副波束可有與軸上對準單元 中1級對準波束同樣強之強度。 ‘光學系統L ,，La必須以一繞射級數N通過一副波束之數 値孔徑N A η係如下式所列： 請 先 閲 讀 背 ι6 之 注 意 事 項 再 t 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

Λ N A„ = sin(N. ) P (10) 沈具有光柵周期p = 16 " m與波長又=544 之7級副波束及 與一基體光柵標記而言，所要之數値孔徑約爲〇 24，此爲 ____ -30- 本紙張尺度通财關家轉（ 五 、發明説明（28 A7 B7 經濟部中央榇準局員工消費合作衽印製 非常可接受之一數値。 爲保說有充分穩定之系統起見，在單一之板RGp上設有 不同之基準光柵，該板宜由石英製成。該板之尺寸及因而 第一透知_之影像場係由各基準光栅之尺寸d I及其相互間之 距離d2確定之。所述之距離及尺寸均爲例如0 2 mm，故在 該板RGP之X及γ方向上之尺寸dx&d^28 mm及所要之 場直徑爲約3 mm。 圖4實例中之各分互楔形物可由玻璃或石英製成及固定於 石英板。此結構顯示高度之穩定，各楔形物亦可由透明 又合成物料例如U V可固化塑料製成。設若如此，宜使用光 學中熟知之複製技術以此物料之薄層在一次操作中模印整 個楔形物，該薄層乃施加於例如一石英基體。如業已述及 者，代替分離之各楔形物，較佳者使用設有開口之楔形 板，又代替分離之楔形物或楔形板，亦可另用其他之偏轉 疋件例如使用僅屬一級之繞射光柵。再者，使用在一板之 物料中折射率變化之圖型構成之偏轉結構亦屬可能，該圖 型乃用例如離子植入法設置之。 爲了必須將不過於嚴格之要求加於基體標記之槽深度 上’宜用具有兩種波長例如633 nm及532 nm之對準插射， 可利用下列之事實，即對準光栅偏轉各副波束之角度及此 等波束在透鏡系統L i之後焦點平面中所佔之位置乃視波長 而走’如程式（7 )及（8 )所明示者’原則上，不同波長之等 級能互相區別。不過如無他法，一指定級例如第一波長 (633 nm)之第二級可在例如第二波長（532 nm)之第二與第 (請先閲iA背面之注意事項再填寫本頁) .1H I - - - -- .I! 1*. I I ? 11 -I - .

,1T • In I — 1— . ί - - I . 本紙張尺度通用中囤國家標準（CNS)A4規格（2丨〇X297公釐) A 7 B7 五、發明説明（29 ) 二級之間。爲使不同波長之等級有較佳之互相分別，可確 使具有不同波長之波束係以不同之角度入射於基體光栅p丨 上。就其中使用七繞射級之實例而言，如圖1 0中所示之情 況即在透鏡系統L i之後焦點平面中產生。現有屬於第一波 長之不同級數在位置1丨〇 - 137之第一個十字形圖型及屬第 二波長之不同級數在位置138 - 165之第二個十字形圖型。 如同圖6之中央以二重箭頭所示者，此等圖型係互相補 償，因爲具有不同波長之對準波束有不同入射角之故。應 將此等角度儘可能保持於最小，以防止由於散焦效應而發 生之對準誤差。當使用兩種波長時，設有偏轉元件之板當 然必須適應圖1 〇中所示之狀況，此意爲代替2 4個分離之楔 形物，必須使用4 8個楔形物，或代替6塊楔形板，必須使 用十二塊楔形板。 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印裝 (錆先閱讀背面之注意事項界填寫本頁) ' 使用兩種波長對準之另一較佳方法係例示於圖11中，在 該圖中’參考編號160表示一極化靈敏波束分裂器。此波 束分裂器接收來自氦-氖雷射具有第一波長；ί 1例如633 nm 並具有極化之第一方向之第一對準波束b，並使該波束通 過而至基體對準標記P 1。入射於以波束分裂器者亦係具有 第二波長λ 2例如532 nm及來自在一倍頻器前面之YAG雷 射之第二對準波束b5。波束b5具有與波束b之極化方向垂 直之一極化方向，故波束b 5被反射至基體標記p !。經確保 者爲波束b及b 5之主要射線係由該波束分裂器予以重合， 故此兩波束係以一股波束通過而至標記p 1 ^波束b及b 5被 該標記反射後再由波束分裂器予以分裂。設有分離之對準 -32- 本紙乐尺度適用中國國家栋準（CNS ) A4規格（2丨0'〆297公釐) A7 1 · ~"" 一—— B7五、發明説明（30 ) 一 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 單7L170，180供此等波束之每一波束之用。每一所述單元 發射一對準波束並經由波束分裂器'接受來自該基體標記之 不同繞射級之副波束。在每—所述單元中，基體標記之影 像係用不同之副波束形成於不同之基準光柵上，如參照圖 4所述者。爲達此目的，每一單元設有一透鏡系统^， LdlVL/)—楔形物板WEp(WEp，）及或如圖8之一系列楔 形板，具有基準光柵RGP(RGP·)之一板，若干檢測器9〇_ 96(90’-96’）以及一輻射源7〇(7〇，），其波束係經由—耦合 棱鏡7 2 ( 7 2 ·)核合於該系統中。 圖1 2顯示該對準單元實例之一部分，其中使用一特別宜 採用類型之波束分裂器160。該波束分裂器包含一極化靈 敏波束分裂稜鏡210，一塊四分之一波長板211及一反射器 212。來自輻射源（未顯示）及具有不同波長之波束bi〇及 b ! 1係以粗黑線表示，由光柵標記p丨反射之波束則用細黑 線表示。波束b ! 〇及b ! i具有相同之極化方向。第一波束b】〇 係由一反射器2 15反射朝向棱鏡210中之極化靈敏波束分裂 層2 13。該層將波束b 1 〇反射朝向光柵標記p 1。由光柵標記 予以反射及分裂成不同繞射級之各副波束之輻射係以單一 之波束射線b i5代表之。此波束b〗5係由該層2 13反射轉向 未顯示於圖1 2中之各偏轉元件與檢測器之聯合結構。 第二波束bu係由反射器216反射向波束分裂層213，該 層將波束反射向四分之一波長板212。在波束已通過該 板後，即由該板後邊之反射層212反射之。故該波束第二 次通過板211 ’離開板211之波束b12具有對原波束bu之極 -33- ___ __ _ ________ ______1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .V-*"· 訂 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210 X 297公t ) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 —______ B7 "〇7 ^ ' —--------—--— 五、發明説明（） 化方向旋轉90°度之極化方向。波束bll可通過波束分裂 層213而到達光柵標記p 1 ^該標記所反射之輻射亦以單一 之波束射線bi6表示之。該波束首先通過波束分裂層213， 然後橫過四分之一波長板211兩次，最後由該層213反射向 楔形物與檢測器之聯合結構（未顯示於圖1 2 )。僅爲顯明之 目的’在圖12中反射之波束b16及b17乃以分開之波束呈 現，實際上此兩波束重合在—起，在標記？1位置之波束 bi〇及bii亦是如此。 在圖1 1及1 2之實例中，第一透鏡系統L i宜配置於波束分 裂器216與光柵標記Pii間如圖12中所示。此乃有另增之 益處，即對於不同波長之兩波束僅需用一個此種透鏡系 統。至於反射之波束，仍需用分開之透鏡系統l2 (未顯示 方t圖1 2中）。 在上述各不同實例中，檢測器係直接配置於基準光栅後 面，不過實際上在基準光柵後面可能配置以一束映像纖維' 將每一基準光柵及基體光栅標記之疊加影像映射於處於遙 遠位置之一檢測器，此對整裝置之設計及該裝置之工作更 爲方便。例如不同繞射級之副波束所形成影像間之_音可 減少及信號放大器與電子處理器所產生之熱可與對準單元 及該裝置隔離。又如輻射源可配置於遠離該對準單元之位 置’及其輻射亦可由纖維之照明束導致該單元，應用此方 法，輻射源所產生之熱可與對準單元及投影裝置隔離。 在棱鏡216與用於波束b15與b17之一的第二透鏡系統l2 之間’可配置一個部分透明之反射器，以將此波東之一部 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規枱（210X297公浼） 一 ^--：—------ίτ-^---^---r , /IV (請先閱讀背面之注意亊項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 A7 ________B7 02 " ·—' 五、發明説明（) ~ 分射向-照像機，此照像機與—監控器一同提供基體標記 之目視影像於該裝置之操作員。 對於各種檢測器信號之使用，有許多不同之可能性。可 由利用第一級副波束作對準以處理與此等副波束結合之檢 測器信號開始，接著可使用與第二級副波束結合之檢測器 信號作較精密對準，然後使用與第三級副波束結合之檢測 器信號作更精密之對準等，祇要所用之副波束仍有充分之 強度能以可靠之方式檢測之，此步驟可繼續進行。 另一可能性係基於下列之認識，即基體上沒有指定之處 理層時，若干繞射級之強度乃以其他繞射級爲代價而增 加。在此狀況下，可爲對準作較佳級之直接選擇，於若干 環境中，可將各種可能性予以合併。 亦屬可能者，在一批基體以一光罩圖型照明之前或在一 生產曰開始時將對準單元校準。對於基體標記之若干位 置，測量每一繞射級之檢測器信號，將此等測量結果儲存 於圖表中，顯示對於基體標記之每—位置，每—繞射級可 有之檢測器數値。在照明基體期間，對準之測量僅以測量 較低繞射級例如最先三級之較大檢測器信號付諸實施，使 用插値法，可確定較高繞射級例爲第七級之合適値。在此 方法中’能以鬲度之鑑別及巨大信號振幅確定對準誤差。 迄今僅對基體與基準光柵形式之裝置基準之對準加以敍 述’使用同一之對準單元，亦能確定基體支架或台之位 置。爲達此目的，在基體支架或台上設以與基體對準標記 相似之一對準標記，將基體支架標記對該對準單元中基準 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（〇«)厶4規格（2丨0'/： 297公疫） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) α·

•IT A7 B7 五、發明説明（33 ) 之位置予以確定。於是可知基體標記對基體支架標記之位 置。爲能固定光軍圖型與基體之相互位置起見，需作進一 步測量’即測量光罩圖型與基體支架或台之相關位置。關 於此項測量，可使用參照圖1，2及3所述之軸上對準單 元。使光軍標記與基體支架之各標記對準不僅可用圖3中 所示之雙重對準單元，且可使用美國專利案第4,251,160號 中所埤之單—對準單元。 ,將光罩圖型與基體台對準之另一可行性爲使用例如美國 專利案第4,540,277號中所述之影像感測器單元。在此單元 中’一光罩對準標記係用投影輻射映射於基體台中之相當 與透射基準標記上。於此基體台中，可將一檢測器配置於 基準標記後面，以使該基準標記所通過之輻射轉換成電信 號。在第一實例中，此影像感測器單元係指定用於例如校 準一轴上對準單元’該對準單元乃以具有與投影輻射之波 長大爲不同之波長的對準輻射操作，或用於檢查投影透鏡 系統所形成影像之影像品質及測量可能發生之失眞與像 差’但該感測器單元亦顯然適用於使光罩圖型與基體台對 準。代替美國專利案第4,540,277號中所述透射影像感測器 單元，可另外使用操作於反射中之一影像感測器單元以使 光罩標記與基體台標記對準，敘述於美國專利案第 5’144,363號中之此一單元乃以—反射標記操作，並包含較 大數量之檢測器。此等檢測器乃以不同之角度觀察該標記 者’並與聯合之光學系統一起裝設在配置於投影透鏡系統 與基體台間之一感測器板上。 _ _ 36 - 1紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) ΑΜϋΤΤϊό'χΣ97公兹） 五、發明説明（ 34 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 根據本發明之離軸對準單元亦必須設於此空間中。該單 元必須安S於儘可能靠近基體台中央之處所，及需有圓、 形與具0.3孔徑之裝設空間。實際上，基體台之¥滑片之長 度約相當於投影裝置所據以設計之基體半徑，例如對8付 之基體爲102毫米，是以很少有餘地可在此方向裝入該對 準單π。不過基體台之X滑件乃係例如較γ滑件長Μ毫 米，故能處心忖基體之準單元可置於投影透鏡系統 之光軸有25毫米距離之處。此在圖13中以圖解方式顯示 I，孩圖顯不投影透鏡系統PL之一部分及其光軸。投 影透鏡系統與基體間之黑色部分表示由投射波束所佔之空 間，及註以b之各箭頭表示對準輻射之副波束。對準波束 在離光軸00,之距離dx處入射於基體上。因此該距離爲例 如25毫米，基準CS表示可用之裝配空間之臨界位置。在此 位置不同繞射級之各副波束所進駐圓錐體之直徑係等於至 該基體之距離乘以數値孔徑之兩倍數値。就〇 25之數値孔 徑及孩距離之數値爲32毫米而言，該直徑（因而在(：5位置 處所需之垂直空間）爲1 6毫米。此係在實作上之合理需 求，不過該垂直空間或許不能完全可供使用。在此情況 下’可使用兩部離軸對準單元彼此作正相反之配置及每一 部涵蓋基體之一部分。 圖14顯示以OAS1及0AS2表示之兩離軸對準單元之測 量點。亦係圖解式之該圖顯示基體，兩個均在中央位置以 W表示，及在兩個位置則以w I及w"表示，其中該基體係 在測量點0 A S 1及0 A S 2之範圍内。黑色細點之區域表示在 1 - J----- - I —^1 I. ' Γ (請先閲讀背面之注意事項再填巧本頁)

*1T - ___ -37- 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇χ297公楚） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印褽 A7 ___— _ B7 五、發明説明（35〉 -- 離軸對準單元範圍内之基體區域。顯然基體之白色，中央 條與左上部及右下部分乃不在單元〇AS1及〇AS2之範圍 -内，故與此兩單元合作之基體標記必須設於白色區域之外 面及基體之灰色區域内。爲定方位之目蜉，圖14亦顯示一 反射影像感測器單元對+ X與_ X方向（J S + X，I S _ X )及+ γ 與-Y方向（IS + Y ’ IS-γ)之不同支線以及用lS_q， LS + Q，LS + P與LS-P表示之一焦點與水平單元之各部 分。此一單元係敘述於美國專利案第5，1912〇〇號中並係用 以測量焦點誤差，因而可測量投影透鏡系統之影像平面與 基體上感光層平面間之偏差，以及用以測量基體之全盤或 局部傾斜。 如若反射影像感測器丨S或其一部分〗S - γ從圖丨4之實例中 省略，則能將離軸對準單元以下列方式配置之，即其測量 點係位於接近透鏡系統之軸例如在相距65毫米處如圖i 4中 虛線圓圈0AS-3所示者。然後單一離軸對準單元之範固乃 是以涵盍一整體晶片，且僅需一部此種單元即可。 上文中提及之各不同參數之數値僅作爲範例及供決定方 針（用。此等數値可因各種不同裝置而有非常之差異。 如迄今所述者，離軸對準單元係配置成投影縱列，包含 微影投射裝置之光軍支架，投影系統及基體支架。由於對 具有較小元件之較大積體電路之增加需求及因而包含更多 電子組件’對準之程序變成更爲費時。因此，此等裝置之 生產量趨於減少而無進一步測量。業已有人建議對此種裝 置増加一分開之測量站。在晶片被送入投影縱列或投影站 -38- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

J 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 、發明説明（36 •^前，於此站中測量基體在例如X-，π-及z-方向之位 S °基體標記能在此測暈站中與基體支架或台上之對準標 死對正。在基體連同支架已置於投影系統中，祇有光罩對 準k δ己需與基體支架標記對準，此在短時間内即可完成， 由於在包含一分開之測量站及投影站之、裝置内，於第一基 體在投影站中之照明期間，第二基體在測量站中被測量， 此裝置之生產率遠較無分開測量站之裝置爲大。在測量站 中用以使—基體標記與基體支架標記對準之對準單元，宜 爲如上文中所述之一離軸對準系統。 本發明已參照其在裝置中，將一光軍圖型作步驟與掃描 映像於一基體上以製造積體電路之用途加以説明，但此並 非意指其限於此點。本發明可另用於製造積體或完全光學 系統’磁域記憶體之引導與探測圖型或液晶顯示板等之裝 置中。投影裝置可不僅爲一光學裝置，其中投射波束係電 磁輕射波束及投影系統係一光學投影透鏡系統，且亦可爲 —種裝置，其中投射波束係帶電粒子波束例如—電子射 束’ 一離子波束或X線射束，其中使用結合之投影系統例 如一電子透鏡系統。f般而言’本發明可用於各種映像系 統中’具有極小細節之影像必須以此種裝置予以形成者。 39 本紙張尺度通用宁困國家標準（CNS ) A4規掊（21〇><297公釐） (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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Claims (1)

1. 經濟部中央檩準局貝工消费合作社印簟 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 I 一種微影投射裝置，包含供給投射波束之一輻射源，一 光罩支架，一基體支架及配置於該光罩支架與基體支架 間之一投影系統，該裝置更包含一對準系統，用以最後 使設於該基體支架中之一基體與設於該光罩支架中之一 光罩對準，該對準系統包含一離軸對準單元，用以使設 於該基體上之對準標記與一基準對正，該裝置特徵在於 對準標記為一繞射之標記及對準單元係適於分別檢測由 該繞射標記以高於0之不同繞射級所繞射之至少三個副 波束，每一副波束則包含基體標記與該基準之相關位置 之指示。 2. 根據申請專利範圍第1項之微影投射裝置，其特徵在於 該基準係由若干分開之基準元件之結構組成，該等基準 元件乃等於所用繞射級之數目及具有與基體對準標記相 同之形狀者；以及一分離之檢測器其與所述繞射元件之 每一元件結合’以將來自該基體標記及由有關之繞射基 、 * 準元件予以通過之一副波束轉換成電信號。 3. 根據申請專利範圍第2項之微影投射裝置，其特徵在於 各基準元件係光栅。 4. 根據申請專利範圍第2或第3項之微影投射裝置，其特徵 在於在基體標記與繞射基準元件間之輕射路徑相繼結合 一第一透鏡系統，配置於來自第一透鏡系統之各副波束 路徑中之各偏轉元件之一結構，使該結構分離之副波束 有不同之方向，以及一第二透鏡系統，該系統乃配置於 各偏轉元件之後面’以使各副波束集中於結合之基準元 -40- 本紙張尺度逋用中國家輮準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先H讀背面之注$項再填寫本頁) 、言

   件上者。 f據申請專利範圍第4項之微影投射裝置，其特徵在於 第透鏡系統與基體標記之平面間之距離係等於第一透 鏡系統之焦聚，及第二透鏡系統與各基準元件之平面間 <距離係等於第二透鏡系統之焦距，以及第一透鏡系統 與第二透鏡系統間之距離係等於第一透鏡系統之焦距與 第二透鏡系統焦距之和。 6·根據申請專利範圍第4項之微影投射裝置，其特徵在於 各偏轉元件之結構包含一對用於每一繞射級之偏轉元 件’俾以相反之繞射級符號使此繞射級之各副波束偏轉 而使第二透鏡系統將此等副波束會聚於一聯合之基準元 件上。 7.根據申請專利範圍第4項之微影投射裝置，其特徵在於 各偏轉元件之結構包含若干分離之光學楔形物，其數量 係等於副波束之數目。 經濟部中央橾率局貝工消费合作社印策 8·根據申請專利範園第4項之微影投射裝置，其特徵在於 各偏轉元件之結構包含若干透明之楔形板，一前一後配 置於副波束之路徑中，並具有不同之楔形角度及若干開 口以通過不偏向之輻射，此等開口之數量及其位置乃係 於使用η板之組合時，能使繞射級波束以二進方式在不 同之方向上被偏轉。 9·根據申請專利範圍第5項之微影投射裝置，其特徵在於 該基體標記係一線性光柵。 10.根據申請專利範園第9項之微影投射裝置，其特徵在於 -41 - 本紙張尺度遑用中•國家櫺準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 申請專利範困 基準標記包含兩光栅部分，其中第一部分之光栅條方向 乃與第一部分之光柵條方向成垂直，是以各偏轉元件之 L構係二次元結構，及該基準係二次元基準。 u.根據申請專利範圍第i項之微影投射裝置，其特徵在於 二離轴對準單元包含供應不同波長，波束之兩輕射源， 及—波束分裂器，用以將兩波束在其主基鱧標記之路徑 上合併及分離該標記所反射之波束；以及對每一波束設 有偏轉元件與繞射基準元件之一分離結構。 泛根據申請專利範圍第i項之微影投射裝置，其特徵在於 設有一第二離軸對準單元，及首先提及之對準單元與第 一對準單元乃對投影系統作正反相對之配置。 13.根據申請專利範圍第i項之微影投射裝置，其特徵在於 玄對準系統亦包含一軸上對準單元，用以使基體與光罩 圖型對準。 14·根據申請專利範圍第1 3項之微影投射裝置，其特徵在於 軸上對準單元包含一輻射源，該輻射源發射一波束，其 波長與投影波束之波長不同》 15. 根據申請專利範圍第13項之微影投射裝置其特徵在於 該軸上對準單元乃由以投影輻射操作之一影像感測器組 成。 16. —種微影投射裝置，包含將一光罩圖型投射於第一基體 上I一投影站及測量第二基體之位置之一測量站，該裝 置之特點為該測量站包含如申請專利範圍第1 _丨2項中任 何一項所述之一離軸對準單元。 -42- 本紙張尺渡適用中國國家揉準（CNS > A4规格（210X297公釐） I -- I--I I ---I I n ^ (請先M讀背面之注f項再填寫本貫) 經濟部中央椽準局貝工消费合作社印裝