TW497012B - Lithographic projection apparatus, a method for determining a position of a substrate alignment mark, a device manufacturing method and device manufactured thereby - Google Patents

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其包 497012 五、發明説明（1 ) 本發明係有關於已在一對齊標記上沈積某些加工處理層 在-微影投影設備中實施之—基底對齊。更特別地， 本發明係有關於在一微影投影設備中之—對齊系統 括： 一輻射系統，供應一輻射之投影光束； 一支持結構，支持著圖案化裝置，且該圖案化裝置係用 於依據一所需之圖案將該投影光束圖案化； 一基底平台，固持著一基底； 一投影系統，將已圖案化之光束投影至該基底之一靶圖 案部上；以及 一對齊系統’將該基底對齊該圖案化裝置。 此處使用之“圖案化裝置，，一詞應廣義地解釋爲可用於賦 予一入射輻射光束一具有圖案之截面的裝置，且該具有圖 案之截面係對應該基底一靶圖案部中待生成之一圖案；“光 閥”詞亦用於本文中。一般而言，該圖案係對應生成於該靶 圖案部中之譬如一積體電路或其他裝置（見後述者）等一裝置 内的特殊功能層。這種圖案化裝置範例包括： -一遮光罩，微影中已熟知一遮光罩概念，且其包括譬如 二進式、交變移相式、及衰減移相式等遮光罩型式，以 及各種複合式遮光罩。放置此一遮光罩於輻射光束中， 將可依據遠光束上之圖案而選擇衝擊輕射於該遮光罩上 之輕射爲透射（當爲一透射式遮光罩時）或反射（當爲一反 射式遮光罩時）。當使用一遮光罩時，支持結構通常爲一 遮光罩平台’其可確保該遮光罩固持於入射輕射光束中 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） ---------0 — I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、π 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 497012 A7 B7 五、發明説明（2 ) ί · 一所需位置中，且必要時可相對該光束運動。 -一可程式化反射鏡陣列。這種裝置之一範例係具有一黏 彈性控制層及一反射式表面之一矩陣式-可定址表面。此 一設備之基本原理在於（譬如）該反射性表面之已定址區 域係將入射光線反射成繞射光線，而未定址區域則將入 射光線反射成未繞射光線。使用一適當過濾器即可濾除 反射光束之該未繞射光線而僅留下該繞射光線；如此可 根據薇矩陣式·可定址表面之定位g案將該光束圖案化。 可使用適當之電子裝置實施所需之矩陣式定址。可由已 參考入本發明中之美國專利第us 5,296,891號案及仍 5,523，193號案蒐集更多關於這種反射鏡陣列之資訊。在 一可程式化反射鏡陣列中，該支持結構可藉譬如一框架 或平台實施，且可依需要而爲固定式或可動式。 木 -:可程式化液晶顯示器（LCD)卩車列。已參考併入本發明之 美國專利第US 5,229,872號案係提供這種構造之_範例。 如上所述，此情況下之該支持結構可藉由譬如一^架或 平台實施，且其可視需要而爲固定式或可動式。 ’ 爲了簡化起見，本文之其於部份將特別指包含_遮光 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 及遮光罩平台之範例；然而，這類範例中討論之原理應以 上述較廣泛之圖案化裝置視之。 " 劑一基底（矽晶圓）的一靶圖案部譬如一個或更多 # —I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 微影投影設備可用於譬如積體電路（IC)之製造中。^ 種情況下，圖案化裝置可對應IC之—單獨層產生—電2 案，且可將該圖案成像於已塗佈—對料敏感之材料(抗: 曰曰 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規 - 5- 497012 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 片）上。一般而言，一單一晶圓係包含複數靶圖案部之整個 網狀組織，且該等靶圖案部係由該投影系統一次一個地連 矣買輻照之。藉由一遮光罩平台上之一遮光罩實施圖案化的 目前設備中，可區分兩種不同型式之機器。在一型式中之 微影投影設備中，每一靶圖案部皆在一次動作中藉由該整 個遮光罩圖案曝光至該靶圖案部而輻照之；這種設備通常 稱作一晶圓步進機。在另一設備中，一通常稱爲—步進_及_ 掃瞄設備一每一靶圖案部皆藉由該投影光束沿一給定參考方 向（"掃瞄’’方向）逐步地掃瞄該遮光罩圖案，且平行或反平行 4方向地同步掃目田该基底平台而輕照之；由於該投影系統 通常具有一放大因數Μ(通常<1)，因此掃瞄該基底平台時之 速度V將爲掃瞄該遮光罩平台時者的一因數縣。可由藉參 考而併入本發明之專利第us Μ46,792號案荒集到關於:處 所描述之微影裝置的更多資訊。 、，在使用-微影投影設備之製造程序中，—圖案（譬如—遮 光罩中者）係成像於至少部份由對身 層覆蓋著之—基底上。在該 f如豐覆底漆、塗覆抗蝕劑及-軟性烘烤處理等各製程： 曝光後，將可對該基底實施其他製程，譬如 王 硬性烘烤處理及剛量/檢驗該已成像之特 破。此系列製程係作爲將譬如—積 〈特 單獨層圖案化的-基礎。這-已圖案化::):=之- 如蚀刻、離子植人（掺雜）、金屬化、氧& j 承雙譬 各種製程，且其皆意欲完成完成1孔二：機械研磨等 早獨層。倘若需要複數 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-6 - 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 497012 A7 B7 五、發明説明（4 ) 層，則必須對每一新層重複全部製程或其變型。最後，該 基底（晶圓）上將出現一陣列之裝置。再藉由譬如切割或鋸切 等一技術將這些裝置互相分離，因此，該單獨裝置將安裝於 一托架上、連接接腳等。可由譬如已藉參考併入本發明中之 ’’Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing ’’，Third edition，by Peter van zant，McGraw Hill Publishing Co·， 1997, ISBN 0-07-067250- 4—書獲致關於這類製程之更多資訊。 爲了簡化起見，此後該投影系統將稱爲“透鏡”；然而， 該字詞應廣義地解釋爲包含各型投影系統，包括譬如折射 光學裝置、反射光學裝置、及折反射式系統。該輻射系統 亦可包括根據任何一這些設計型式而導引、成型或控制輻 射投影光束的組件，且以下亦將這類組件全體或單獨地稱 爲一“透鏡”。更，該微影設備可具有兩個或更多個基底平 台（及/或兩個或更多個遮光罩平台）。在這種“多台面”裝置 中，可平行使用額外之平台，或可在一個或更多個平台上 執行製備步驟，而在一個或更多個其他平台上則實施曝光 。譬如在藉由參考而併入本發明之專利第US 5,969,441號案 及WO 98/40791號案中已説明雙台面微影設備。 半導體製造中之一非常重要的準則係將印製於該基底上 之複數個連續層互相精確地對齊。複數層未對齊者係稱爲 覆蓋誤差，對於製作一積體電路所需之所有層而言，爲了 使最終裝置正確地動作，必須使該覆蓋誤差保持於嚴格之 限制内。爲了使該基底正確地對齊該遮光罩且結果造成該 覆蓋誤差最小化，需將通常呈繞射光柵形式之對齊標記蝕 刻於裸基底中。可使用包括通過透鏡（TTL)對齊系統及離軸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 497012 五、發明説明（5) 「稱爲「零點標記」」)對 ^; :pr ；： ^007；"： rf ^ ^ ^ ^ WL —已在基展上沉和或成長 m “曰二則敍刻在裸基底中之零點標記將變得隱匿且 ’ η私序中使用心輻射視得。即使其未完全隱匿 因對齊標記頂部上之層係不均勾地成長，而造成該對 齊標記顯現出之位置偏移。爲了在零點標記已隱匿後對齊 ，需^積該裝置之適當層期間内印製額外對齊標記。然 稱爲非令點‘ β己之後績標記將在後續製程步驟期間内 遭受傷害且亦由先前加工處理層累積該覆蓋誤差。當蝕 刻一毯覆之㉟質層β定義積體電路之互才目連接時，較佳 地係對齊原始零點標記。但爲了達成此目的，必須移除 覆蓋銘質層且亦可能包括介電層。這種清除步驟 期待者。 在譬如 J.A.Rogers et al.，Appl. Phys Lett 71(2)，1997 ; A.R.Duggal et al.? J.Appl. Phys. 72(7), 1992 ; R.Logan et al.9 Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 440, pg3475 1997 ; L Dhar et al J APPL Phys· 77(9)，1995 ;及 LA.R〇gers et al，ρ_αΒ· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 219&220，1996等刊物中已説明用於測量例如彈性係數及熱 擴張率轉波及熱波薄膜特性的一#已知爲脈衝激勵式熱 散射（ISTS)技術。該方法中，在時間及空間中重疊之兩激發 脈波係以略微不同之角度入射至一試片上。該兩脈波係以 符合其兩者間干涉圖形之一圖形干涉且加熱該試片。局部 加熱將造成該試片之結晶結構振動，且這將作爲在激發脈 波之後即刻入射至該試片上之一探測脈波用的一繞射^柵 。測量激發脈波之繞射以指示該試片中待檢查之特性。 本發明之一目的係提供一種能夠對齊複數對齊標記之對 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） 497012 、發明説明（6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^系統，該等對齊標記係譬如直接形成於該基底表面中或 ^，且即使該等對齊標記已因後續m㈣掩藏時亦 了貫施該對齊。 依據本發明，提供一種微影投影設備，其包括： —輻射系統，供應一輻射之投影光束；、人支持結構，支持著圖案化裝置，且該圖案化裝置係用 於依據一所需之圖案將該投影光束圖案化； 一基底平台，固持著一基底； —投影系統，將已圖案化之光束投影至該基底之一靶圖 案郅上；以及 Θ 一對齊系統，將該基底對齊該圖案化裝置，其特徵爲： 邊對齊系統包括一激發源，用於導引電磁輻射至該基底 足—表面，以在一至少部份掩藏之基底對齊標記的一區 中誘發一波；及一測量系統，用於導引將由該表面反射〜 一測量用光束且用於偵測由該波造成之表面效應以執行該 基底對齊標記之一對齊。 本發明係使用聲波或熱波來顯露一基底對齊標記之眞 位置，其中該波係在覆蓋或部份覆蓋著該標記之加工處 層中謗發。該對齊標記可設於該基底本身或一沈積的加 處理層之中或之上。因此允許在一製造程序之關鍵製程7 中驟精確對齊，而不致由較早步驟累積覆蓋誤差且無需在 覆蓋著該標記之層上實施清除步驟、”該等波可在表面中 成表面位移及反射差異，且可藉該等波之位置及/或時間仰 關而顯露掩藏之基底對齊標記的眞實位置。藉由映射該掩 域 之 實 工 步 造 相 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210Χ 297公釐） 發明説明（ ==標記附近的覆蓋層厚度，譬如藉由測量誘發 、人：设 〜1王波的時間相關衰減、或藉由測量產生 万；兩不同該覆蓋層介面處之一 仃進波艾回波的延遲時間， P可_露該掩藏之基底對齋俨 认二、Μ 民了户丨榇6己。另，一行進波前可產生 万；这彳示記之整個區域上，佶搵 、 更仔/原自该掩藏#示1己頂部與底部 之回波將攜載該標記之正與备成 /、貝成像，k將在孩回波到達待 月之表面時造成表面位移。 、依據本發明之更-構想，其提供—種用於決定_基底對 齊標記之一位置的方法，其步驟爲： 在至少部份地覆蓋著該基底對齊標記之一基底的複數表 面層中謗發一波； 測量謗發該波之該基底表面的表面效應；以及 、使用該測量表面效應之步驟所得之結果來決定該基底對 齊標記之位置。 可相對於該基底、或相對於定位該基底之一平台來決定 該掩藏之基底對齊標記的位置。該決定出之位置可用於一 锨於投影設備中、或一監測設備中，以監測已曝光基底之 品質。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ----------Φ II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明亦提供一種製造一裝置之方法，其包括上述方法 <步驟’以及將該標記之輻照部份成像至該基底靶圖案部 之更一步驟。 儘官本文中特別討論將依據本發明之設備用於製造積體 包路中者’然而應明確地了解，這種設備具有許多其他可 能應用。譬如，其可應用於製造積體光學系統、磁性界域 -10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)八4規格（210X297公餐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 497012 A7 B7 五、發明説明（8 ) ^ ^ 記憶體用之導引及偵測圖案、液晶顯示板、薄膜磁性頭等 。热知此項技藝之人士將認識到，在這類變型應用中，本 又所使用之’’光柵分劃”、，’晶圓"、或”小晶片，，等字詞皆應視 爲分別由更晋遍之”遮光罩”、”基底，，與"曝光區域f，等字詞取 代之。 本文中，輻射及’’光束”等字詞係用於包含所有型式之電 磁輻射或粒子束，其包括、但並非限於紫外線輻射（譬如一 波長爲365毫微米（nm)、248毫微米、193毫微米、157毫 极米、126毫微米者）、極遠紫外線.輕射（Ευν)、χ射線、 電子或離子。亦，本發明在此係使用χ、¥及ζ方向之一直 角座標系，且環繞一平行於〗方向之軸的旋轉係以Ri指示之 。更，除非文中具有其他説明，否則此處使用，，垂直，，（z) 一 口司思扣與基底或遮光罩表面正交之方向，而非意味著該設 備之任何特殊方位。 以下將參考说明用具體實施例及隨附概略圖式來説明本 發明，其中： 圖1係描述依據本發明一第一具體實施例之一微影投影設 備； 圖2係描述設於由一鋁質層所覆蓋之一晶圓的零點標記， 顯示由物理氣相沈積（PVD)引發之對齊偏移； 圖3係用於解釋PVD引發對齊偏移之原因； 圖4係描述用於本發明該第一具體實施例中之雷射謗發表 面光柵； 圖5係描述設於由一鋁質層所覆蓋之一晶圓的零點標記， -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公董） I —- n I II - -1· 1- - I (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 訂 497012 五、發明説明（9 ) 顯示由PVD引發之對齊偏移圖―係顯示用於本發二二^ 厚度測量技術；以及 J T 圖7Α至圖7Ε係顯示用於顯 认甘μ、 、頌路本發明一第三具體實施例 一掩藏標記的步驟。 圖式中，相同之參考代碼係指示相同部件。 第一具體實施例 之 之 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 圖1係概略描述依據本發明—特殊具財施例之一 影設備。該設備包括： 一輕射系統ΕΧ、IL，料供應輕射（譬如紫外線（UV)或極 遠紫外線（EUV))之一微影弁击pR , LU ^ 佩〜尤釆Ρβ。在此情況下，該輻射系 統亦包括一輻射源L A ; 一第一物件平台（遮光罩平台）MT，纟具有用於固持一遮 光罩MA(譬如-光柵分|彳）之—遮光罩夾持具，且連接至用 於精確地相對於元件PL定位該遮光罩之一第一定位裝置； 一第二物件平台（基底平台）WT，其具有用於夾持一基底 W(譬如一已塗覆抗蝕劑之矽晶圓）之一基底夾持具，且連接 至用於精確地相對於元件PL2定位該基底之一第二定位裝 置； 一投影系統（“透鏡”)PL(譬如一折射或折反射式系統、一 反射鏡組或一場偏轉器陣列），用於將遮光罩MA之一受輻 照部成像至基底W的一靶圖案部C(譬如包栝一個或更多小 晶片）上。 在此描述之設備係一透射型（即具有一透射式遮光罩）。 微影投 ---------·-! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 497012 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 然而，其通常亦可爲譬如一反射型（具有一反射式遮光罩）。 另，該設備可應用其他型式之圖案化裝置，例如上述之可 程式化反射鏡陣列型式。 輻射源LA(譬如一水銀燈、準分子雷射、環繞一電子束在 一存儲環或同步加速器路徑上提供之一振盪器、一雷射電 桌產生源、一放電源或著一電子或離子束源）係產生一輻射 光束。該光束係直接地或經由例如一光束擴張器Εχ等方位 ρ周正裝置後供給入一照明系統（發光器）IL中。發光器il可包 括碉整裝置AM，其用於設定該光束強度分佈之外部及/或 内部徑向範圍（通常分別稱爲^ _外部與σ -内部）。此外，其 通常包括各種其他組件，譬如一積累器ΙΝ及一聚光器C〇。 如此，衝擊輻射遮光罩ΜΑ之光束ΡΒ在其截面中具有一所需 之均勻性及強度分配。 應注意到’圖1中之輻射源LA可設於微影投影設備之外 设内（譬如當輪射源LA爲一水銀燈時通常如此），但其亦可 能遠離該微影投影設備且其產生之輻射光束將導入該設備 中（譬如藉適當之導引反射鏡輔助）；該後者之方案通常爲輻 射源LA係一準分子雷射之情況。本發明及申請專利範圍將 包含該兩方案。 光束PB接著截斷一固持於一遮光罩平台mt上之遮光罩 MA。光束PB橫越遮光罩MA後將通過透鏡PL，且該透鏡係 使光束PB聚焦於基底w之一靶圖案部c上。藉由該第二定位 裝置（及干涉測量裝置IF)之輔助，可精確地移動基底平台 WT ’以譬如在光束ρβ路徑上定位不同之靶圖案部c。相似 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公瘦） ---------Φ II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 497012 A7 B7 五、發明説明（11 ) 定’可譬如在由-遮光罩庫機械式地取回遮光罩ma或在一 掃_間内使用該第-定位裝置來相對於光束pB之路徑精 確地足位遮光罩MA。一般而言，可藉由長衝程模組(粗定 位）及—短衝程模組（精定位）之輔助而實現物件平台mt、 wt之運動，但圖！中並未明顯表現出。然而，在一晶圓步 進機（相對於一步進_及_掃瞄設備）中，遮光罩平台MT可僅 連接或可固定至一短衝程致動器。 上述設備可用於兩不同模式中： 1·步進模式中，遮光罩平台MT係、實質地保持靜止，且以單 靶圖 ，使 次通過（即一單一“閃光，，)將整個遮光罩影像投影至 ，部C上。基底平台资可接著在χ及心方向上偏移 得光束ΡΒ可輻照一不同之靶圖案部c ; ----------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 2·掃瞄模式中係應用實質上相同之方案，除了一給定之 靶圖案部C並非在一單一 “閃光，，中曝光以外。反而，遮 光罩平台ΜΤ係在一給定方向（所謂“掃瞄，，方向，譬如y 方向）上以一速度y運動，使得投影光束PB掃瞄整個遮 光罩影像；同步地，基底平台WT係沿相同或相反方向 、以一速度V = M y同時運動，其中μ係透鏡pl之放大 率（典型地，Μ= 1/4或1/5)。如此，可曝光一較大之革巴圖 案邵C而無需犧牲解析度。 圖2係顯示蝕刻於晶圓w基底中且由一鋁質層八丨覆蓋之零 點標記Μ0。如圖所示，倘若鋁質層A1係以一角度沈積於零 點標記M0上，則覆蓋用之鋁質標記的中心係相對於下方零 點標記M0中心偏移一總量d。一對齊感測器將有效地偵 測

、1T -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（12 該標記之中心位置，且因此取得由眞實位置偏移—她量d之 ::置。倘若該標記爲—光柵，則一對齊感測器將有效地 =:遮光罩中全部線條之平均位置。然而，由於該光柵 、'泉條係互相接近，因此其皆具有一相似偏移之銘質沈積且 該平均位置將承受該相同偏移。 圖3中係顯示關於晶圓邊緣附近之一標記刚而在物理氣 相沈積（PVD)中造成非對稱銘質沈積的可能原因。在PVD中 ，銘質層係因銘微粒增大而成長。當沈積每一微粒時，該 層將朝微粒入射方向成長。由於該層係由許多微粒組成， 因此孩層之淨成長方向將與組成該層之複數微粒的平均入 射方向有關。由圖3可看出，微粒入射至一位於晶圓邊緣附 近之標記M0的平均角度爲自垂直稍微傾斜之一角度ai，然 而微粒在晶圓中心附近一標記M〇，處之平均入射角度A2則 爲垂直或近似垂直。因此鋁將在標記M〇上以朝向晶圓中心 一角度地成長，而達成標記有效偏.移。 在本發明之第一具體實施例中，使用一脈衝激勵式熱散 射（ISTS)技術來測量橫越標記區域之鋁質層厚度，這可由圖 4中〗頃示出。兩激發脈波Ep係由激發源11放射出且導引成與 法向夾一微小角度a地同時共同入射至晶圓表面。該兩激發 脈波EP具有^如400微微秒（ps)之次毫微秒（sub-nanosecond) 持續期間，且激發源Η可爲1 ·2瓦特二極體雷射泵之被動q 開關（passively Q-switched)、單模、Nd YAG微晶片雷射。 該激發脈波之波長可譬如爲1〇64毫微米。已藉參考入本發 明之J.J. Zayhowski，Laser Focus World，April 1996, pp73-78 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------Aw-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 497012 A7 _ _____B7 五、發明説明（13) 中已説明通當之雷射源。在薄膜（鋁質層）中，局部加熱由兩 激發脈波結構性地干涉之該薄膜處所引起之熱膨脹，將引 發聲波及熱波反應而形成一熱光柵。聲波係抗傳·播且受抑 制，使得形成該光柵之熱波爲準穩態材料反應且持續至熱 擴散清除爲止。 儘管熱光柵係持續著，然而因一探測脈波係由探測源12 、與法線夾一較大角度地放射出，因此其將由該熱光柵繞 射之。探測脈波PP之繞射量係由偵測器13偵測之，且該偵 測器係允許即時監測熱繞射之狀態。探測源12可爲操作於 一準連續波模式下之一 860毫微米二極體雷射。該偵測器、 及貧料記綠/處理電子裝置具有亳微秒級之時間解析度。 激發區域典型地係25微米X 500微米，而探測點可爲直 徑20微米之圓形，以允許由一激發做複數測量。引發之 光拇的條紋間隔係僅根據激發脈波之波長及交叉角度a而 足。該薄膜係作爲一聲波導，其支持複數波導模式，且該 等模式之位移包括剪切及壓縮兩者。每一模式皆具有一特 徵散布關係，其提供以波向量爲函數之聲速。每一模式 皆相同地根據該波向量及該薄膜厚度而定；該散布關係 知由讀薄膜及下方基座之彈性係數及密度決定。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 由於譬如銘銅（AlCu)等薄膜之特性係屬已知，因此本 毛月中可使用時間相關之探測繞射來決定聲波頻率且因 此決定薄膜厚度。 沿著均分對齊標記之一線來實施關於分隔之薄膜厚度的 複數測量。如圖5所示，A1層厚度輪廓係顯示在零點標記 〇兩上之一較薄區域11及一較厚區域t2。較薄及較厚區 -16-

發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 域U、t2係對應零點標記副上之鋁沈積物且其寬度將在對 齊隱匿之標記時表現出明顯的對齊偏移。可使用決定出之 寬度來修正由標記表面外觀執行之一對齊。 第二具體實施例 本發明之一第二具體實施例中係使用一種不同之方法來 測里该薄膜厚度，但其他部份則仍應用相同原理。圖6八至 圖6D係顯示該方法。 ——二其可ϋ如一硫化鈦（Tis)雷射且1 射出超短之激發脈波EP，該脈波爲譬如頻率8〇百萬赫茲 (MHz)時、持續期間丨5〇毫微微秒（fs)之脈波，並且可將該脈 波導引至晶圓w上而瞬間加熱該晶圓上之最上層L1表面的 光點HS處。加熱該表面將產生一聲波s，且該聲波將向下傳 播至層L1等沈積於晶圓基底w上者，如圖6B所示。同時， 偵測用光束源22將導引偵測用光束db至該晶圓表面上而反 射至偵測器23 ’該偵測器之輸出即爲層L丨表面位移之一測 量値。偵測用光束DB可爲激發脈波EP之一延遲部份，或可 由一分離之源產生。 當聲波S到達堆疊中介於L1與L2之間的第一介面時，一 邵份能量將如圖6C中回波E1所示者反射回該表面，而衰減 的聲波S將繼續向下行進。反射能量之比率係根據該兩層之 聲波阻抗而定。當回波E1如圖6D中所示者到達頂部層L1之 上方表面時’將造成該表面之一位移及反射性改變。偵測 器23可偵測出該反射性改變或位移。該位移之符號及量値 將根據在該介面處接觸之兩材料及該界面之譬如粗度（局部 結晶結構）等因數而定。當然，當聲波S更向下、朝沈積於 該晶圓上之複數層傳播時，將產生其他回波。圖6D亦顯示 (請先閱讀背面之注意事項再填 I本頁) JL·裝. 、11 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 497012 A7 B7 五、發明説明（） 出產生於層L2與L3之間介面處之回波E2。 該位置及反射性改變之時間點係根據聲音在複數該等層 中之速度及該層厚度而定；這係由於前者係屬已知且後者 可非常簡單地計算出。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 譬如可使用聚焦至具有一 20微米直徑之一光點HS、每脈 波5毫微焦耳（nJ)的一 1 5毫微微秒（femtosecond)脈波EP。由 於該脈波係被邵份地吸收，而造成瞬間局部加熱頂部層L1 表面大約50度。該脈波係作爲一微觀鎚擊，以使聲波脈波s 更傳播入介質中。該聲波脈波係一應變脈波，此意味著在 整個脈波寬度上，該介質在所有方向中皆微幅變形一相對 長度變異（或應變）△ 1/1。該最大應變係相等於初始時之熱膨 脹（ΔΙ/IHT，其中0=2.340-11，爲铭之熱膨脹係數) ’該應變脈波係自每一介面部份地反射，其中該介面包括 已蝕刻除掩藏標記的沈積層L3與晶圓W之介面。該反射之 脈波將返回至頂部層L1表面，以在此提供一表面位移及一 反射之變異。這可由一偵測光源22及偵測器23測量出。鋁 的每單位應變之表面反射係數係大約爲2*1〇·3。表面反射之 取大改交則爲爲2 * 1 0 3 * /? * △ T # 1 0 6。該表面位移係相等 於該最大應變乘以該脈波長度：々* △ T* f与1 〇-ι 1，其中$ 係吸收長度（1 5.1毫微米）。必須注意，此計算模型係假設無 能量損失，然而，可預期能量損失且因此測量到之反射性 改變及表面位移將較小。 在第二具體實施例之變型中，可處理該位移資料以補償 一較大之光點尺寸，且可使用一第二光柵來減少該光點尺 寸以免除部份標記構造。 弟二具體貫施例 本發明之一第三具體實施例中，掩藏標記係藉激發而顯 -18-

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路於覆盖層之表面上且可亩拉；來 正Γ直接地對齊炙。圖7A至圖7B係顯 示此程序。 首先使用譬如上述型式之一短脈波雷射在掩藏標記Μ 正個區域上放發极盍著標記Μ之沈積層或複數層的外表面 〇S如此爿$產生一聲波波前WF，且該波前將如圖7A所示 者向了傳播通過該等覆蓋層Q如圖7β中所示，當波前卿接 觸掩藏標C 頂部平面時，將僅在該標記凸起區域中產 =反射。是以，返回至外表面之第一反射R1將攜載該掩藏 標記的一成像。其餘之波前WF將繼續向下傳播至標記^^之 蝕刻區域中。圖7C中係顯示這種情況。 當第一反射R1如圖7D中所示者到達外表面〇s時，該表面 將以對應掩藏標記Μ之一圖形而位移且改變反射性。該表 面中已位移與未位移區域之間的位移及反射性之差異將形 成以相同於標記Μ本身之方式使該對齊用光束繞射之一繞 射光柵。因此可藉聲波表示之掩藏標記Μ實施一對齊。 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 ----------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 使用第二反射R2亦可能實施一第二對齊。該第二反射係 由標記Μ已蚀刻除之部份反射且在該第一反射R1後一短暫 時間内到達外表面〇S。該時間延遲將根據標記Μ之深度及 聲晋在該等覆蓋層中之速度而定。圖7Ε係顯示該第二反射 如何以一光柵圖形位移外表面〇S，該光柵圖形係標記μ之 負向且可藉一相似方式對齊之。 當然’可依需要重複該激發及對齊程序多次，以完成所 需精確度之一對齊程度。 在弟二具體實施例之一變型中，用於激發在覆蓋著該掩 -19- 本紙張尺度適用中國@家標準（CNS ) Α4規格（210X297公'一~ 497012 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17 ) 藏標記之（複數層）中之聲音行進波的麾微微秒雷射係以較不 筇貴之振盪調變（半）連續雷射取代之。該連續雷射之振幅調 變係配置成週期性地以、與自該掩藏標記間隔處返回之聲 波同相位地激發該表面層，且以、與自該掩藏標記之線條 處及主要材料返回之激發波相差1 80°相位地激發之。藉反 射性改變而定義出該標記在該表面上之聲波投影將具有一 良好對比且可輕易地對齊之。當一標記Μ掩藏於材料中一 12 0耄微米之深度處且該材料中之聲速爲2.4公里/秒時，該 調變頻率將爲（2.4x l〇3/24〇x 10’二.10十億赫茲（GHz)等級 。這可藉光電調變器輕易地達成，且該調變器可對於該掩 藏標記之不同深度及不同之覆蓋材料而適當地調整頻率。 第四具體實施例 在一第四具體實施例中，係藉一熱波探測該基底表面而 得顯露茲掩藏標記。一熱波係定義爲在一介質中、藉由來 自譬如一諧調地調變之連續波（cw)雷射等之一諧調調變強 度來照射該表面而產生的一諧調變化之溫度分佈。教波之 優點在於，-強度調變連續波雷射在作爲_聲波波源時遠 較一鬲功率微微（pico)_或毫微微秒雷射便宜且容易實施。 熱波在傳統觀念中並非一波，並爲 b ' 、 、 /、馬具有一諧調變化源 項之一擴散方程式之解，而非波動古4·、+ 古、士‘ 并疚勳万裎式者。該熱波不具 如々 又在介面處反射及折射。 在-多層結構中之熱分佈係由分 。枯ΚΙ Α ^ 1 曰T < ^擴散長度決定 使用一 ,4波時，將測量介質之鼽姓 足J特性，而使用一聲波時 ，則將測量試片之機械（彈性）特性。 、 邊咱凋變化之源可作爲 -20- 本紙張尺度顧巾 (eNS) Α4· (' ---------AT — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、π -I- 1— - · 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（18 ) 圖4中激發源"、圖6A栗源21 … 中之外表面os。如同聲波 ^用以發圖7 面反射變異及位移。 付又表 銘及k熱傳導性且因此其熱擴散長度皆遠高於可作 一有效絕熱體之轰仆於j 丄 … . 乳化矽者。由於意欲測量出現在掩藏於第 一氧化判及—鋁質頂部層下方之1基底中的1記， 因此上迷者係屬較優。由於氧化石夕將作爲-有效之絕熱體 ’使得絲質頂部層之溫升將相對較高。譬如，細千赫兹 (kHz)之強度調變頻率在—10微米光點尺寸上之1()毫瓦特 (mW)吸收功率可能造成測量到該铭質層溫度升高100度。 熱j之擴教特徵將使該擴教長度與該調變頻率成反比。該 鋁質表面在1百萬赫茲（MHz)下係加熱3〇度，且在ι〇百萬赫 兹下係加熱2度。溫度升高將造成一大幅熱膨脹及造 成之一應變（一相對程度變異△丨/丨），其中々=2·3*ι〇-5κ-】。該 晶圓將僅在邊界條件限制下諧調膨脹及收縮，且該邊界條 件爲，該晶圓固定至該基底平台之該晶圓背側上的應變必 須爲令。该铭質表面之位移係0 5*々* △ _工，其中dw 係汶曰曰圓厚度。泫掩藏標記之線條與間隔的溫度差可爲工〇 度，這將造成表面位移之差異、即可藉一感測器輕易測量 出之一高度輪廓爲100毫微米。 使用一熱波時之表面位移係遠高於一聲波者，因此亦較 易測量之。是以，藉測量一以熱波探測一掩藏標記時所產 生之高度輪廓，即可測量出該標記之位置。亦可能測量出 由1 〇度溫度差造成的反射變異。當一反射溫度係數爲 21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

497012 A7 B7 五、發明説明（19 ) :;、:1…時’該反射變異將爲3卿。再-次,應注意 此計算模型係假設無能量指尖 阴仏、0丨 /、次然而，可預期能量損失且 因此測量到之反射性改變及表面位移將較小。 儘管已説明以上本發明特殊且 ▼ ，可藉由不同於上述者實施本發二而應認識到 制本發明。特別地，應認識到，料已2;並非意欲限 記説明本發明，然而當然亦可用於對齊二零點標 徵。 σ掩藏標死或特

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. Α8 Β8 C8

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 /、、申凊專利範圍 • 一種微影投影設備，其包括： 一無射系統，供應一輻射之投影光束； 一支持結構，支持著圖案化裝置，且該圖案化裝置係用 於依據一所需之圖案將該投影光束圖案化； 一基底平台，固持著一基底； 一投影系統，將已圖案化之光束投影至該基底之一靶圖 案部上；以及 一對齊系統，將該基底對齊該圖案化裝置，其特徵爲： 居對齊系統包括一激發源，用於導引電磁輻射至該基底 < 一表面，以在一至少部份掩藏之基底對齊標記的一區 域中誘發一波；及一測量系統，用於導引將由該表面反 射之一測量用光束且用於偵測由該波造成之表面效應， 以執行該基底對齊標記之一對齊。 2·如申請專利範圍第1項之設備，其中： 该激發系統係配置成在該基底複數點處謗發波；以及 該測量系統係配置成偵測該複數點處之表面效應，以產 生關於覆蓋著該基底對齊標記之至少一層之厚度的厚度 貧料’並且使用由該基底對齊標記謗發之一表面圖形來 執行修正一對齊程序。 3·如申請專利範圍第1項或第2項之設備，其中該激發源係 一雷射，其放射出短於1毫微秒（nan〇secon(l)之脈波，以 在隱匿該基底對齊標記之至少一覆蓋層中謗發一聲波。 4.如申請專利範圍第3項之設備，其中該激發源係配置成以 具有不同入射角度之暫時重合的兩激發脈波輻照一測量 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS^I規格（210 X 297公釐)_ --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 497012 A8 B8 C8 D8 5. 6. 7. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 8. 9. 申請專利範圍 區域’因此得以在該基底表面中謗發一駐聲波圖形；炎 且該測量用光束係藉該駐波圖形而繞射且該測量系統係 偵測該測量用光束之時間相關繞射。 如申請專利範圍第3項之設備，其中該激發源係配置成以 一激發脈波或脈波鏈輻照一測量區域以產生將傳播至該 基底中之一聲音行進波；並且該測量系統包括一測量用 光束源，用於導引將由該基底表面反射之一測量用光束 ’及一偵測裔’用於偵測因該行進波之返回回波而造成 之該基底表面的時間相關表面效應。 如申請專利範圍第3項之設備，其中該激發源係配置成輻 照該區域’以在隱匿該基底對齊標記之至少一覆蓋層中 誘發一聲音行進波，使該波得選擇性地由該基底對齊標 1己反射；並且該對齊系統包括一對齊用光源，用於導引 一對齊用光束’使得該光束將藉由因該基底對齊標記之 返回回波而形成於該覆蓋層表面中之該基底對齊標記正 及/或負成像繞射之。 如申請專利範圍第1項或第2項之設備，其中該激發源係 一調變連續波源，用於放射出一諧調變化之輻射光束， 以在隱匿該基底對齊標記之該至少一覆蓋層中謗發一熱 波。 如申請專利範圍第7項之設備，其中該波源係一連續波雷 射。 如申請專利範圍第7項之設備，其中該波源係以一低於1 〇 百萬赫茲（MHz)之頻率調變之。 -24- 本紙張尺度國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱· ----------訂--------- C請先間讀背面Μ法意事項存填寫本頁) ^/012 A8 B8 C8 D8 六 、申請專利範圍 10·如申請專利範圍第1項或第2項之設備，其中該測量系統 係構成且配置成用於測量因激發源謗發之波所造成的該 晶圓表面反射性之改變。 11 ·如申請專利範圍第1項或第2項之設備，其中該剛量系統 係構成且配置成用於測量因激發源謗發之波所造成的該 晶圓表面位移。 12. 如申請專利範圍第1項或第2項之設備，其中該支持結構 包括用於固持一遮光罩之一遮光罩平台。 13. 如申請專利範圍第1項或第2項之設備，其中該輻射系統 包括一輻射源。 14. 一種用於決定一基底對齊標記之一位置的方法，其特徵 爲下列步驟： 在至少邵份地覆蓋著該基底對齊標記之一基底的至少一 表面層中謗發一波； 測量謗發該波之該基底表面的表面效應；以及 使用該測量表面效應之步驟所得之結果來決定該基底對 齊標記之位置。 1 5 ·如申請專利範圍第14項之方法，其中謗發一波及測量表 面效應之該等步驟係於該基底對齊標記區域中之複數個 分隔位置處重複實施，以產生覆蓋著該基底對齊標記之 至少一層之厚度的一映射，且該映射係用在決定該基底 對齊標記之位置的該步驟中。 16· —種製造裝置之方法，其步驟包括： -提供具有一對齊標記之一基底，且該對齊標記係至少部 -------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 25- 497012 A8 B8 C8 D8

   六、申請專利範圍 份地由對輻射敏感之材料所構成的一層覆蓋著； - 使用一輪射系統提供一輕射投影光束； 使用圖案化裝置賦予該投影光束截面一圖案；以及 知4已圖术化之輪射光束投影至該對輕射敏感之材料層 的一革巴圖案部上，其特徵爲如申請專利範圍第丨4項之方 法係用於決定該基底對齊標記之位置。 17· —種以如申請專利範圍第16項之方法製造的裝置。 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）