TW520469B - Lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured thereby - Google Patents

Description

520469 五、發明説明（ 本發明與光蝕刻裝置在曝光期間内的高度控制有關，例如 基材以及/或遮光罩的高度控制，尤其是，本發明與光蝕刻 投射裝置内用於高度控制的系統有關，其中該裝置包含·· -一用於供應輻射投射束的輻射系統； -一用於支援製圖裝置的支援結構，該製圖裝置會依照所 要的圖樣製造投射束圖樣； •一用於固定基材的基材固定桌；以及 -一用於將已有圖樣的輻射束投射到基材目標部份上的投 射系統； _ 一用於測量至少有關於由支撐結構與基材固定桌所固定 的物體表面平行軸之至少一垂直位置與傾斜角度的高度感 知器’並產生依照測量指示得知的位置信號，該信號方向 垂直時大體上垂直於該表面並且平行時大體上平行於該表 面；以及 -一回應邊位置#號來將該物體移動到所要位置的飼服系 統。 *、 此處所用的”製圖裝置”一詞應該廣義解釋成可賦予進入 輻射束有圖樣的橫截面之裝置，該橫截面對應於要在基材 目標部份内建立的圖樣；在本文中也可使用”光值，，一 ^司。 一般而言’該圖樣會對應至裝置内建立於目標部份的特殊 函數層，像是積體電路或其他裝置（請參閱下面），這類製 圖裝置的範例包含： 于’ -一遮光罩：遮光罩的概念在光蝕刻中是大家熟知的，包 含的遮光罩類型有像是雙生形、漸變形-位移以及漸縮形^ 4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 520469 A7 _____B7__ 五、發明説明（2 ) 填隙，以及許多複合遮光罩型式。將這種遮光罩放置在輕 射束内會根據遮光罩上的圖樣，導致輻射束在撞擊遮光罩 後輻射會選擇性傳輸（在透光遮罩的情況下）或反射（在反 射遮罩的情況下）。在有遮光罩的情況下，支撐結構一般將 成為遮光罩固定桌，如此確保遮光罩可固定在進入輻射述 所要的位置上，並且需要的話可隨輻射束移動。 -一可程式規劃的鏡射陣列：這類裝置的範例是一具有黏 著性控制層以及反射層的矩陣可定址表面。這種裝置的基 本原理是：（例如）反射表面的已定址區域會將入射光反射 成為繞射光，而未定址區域則會將入射光反射成為非繞射 光。藉由使用適當的濾波器，就可從該非繞射光線中濾除 反射能量束，只留下繞射光；以此方式就可依照矩陣可定 址表面的定址圖樣讓光束變成有圖樣，而使用合適的電子 裝置就可執行所需的矩陣定址。從美國專利案號U s 5,296,891與US 5,523,193中就可了解更多有關這類鏡射 陣列的詳細資訊，而這些專利申請案在此併入當成參考。 在可程式規劃的鏡射陣列情況下，該支撐結構可變成可移 動或固定式框架或固定桌。 -一可程式規劃的L C D陣列：在美國專利案號u S 5，2 2 9，8 7 2中有這類構造的範例，該專利申請案在此併入 當成參考。如同上述說明，在此情況下的支撐結構可變成 可移動或固定式框架或固定桌。 為了簡化起見，本文中在特定位置上的剩餘部份會特別指 足有關遮光罩與遮光罩固定桌的範例；不過，在這實例中 -5-

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探討的一般原理要比此處公佈的製圖裝置之内容還要寬 廣。 例如在製造積體電路（IC)時可使用到光蝕刻投射裝置， 在此情況下，製圖裝置會產生對應至個別1(：層的電路圖， 並且此圖可映射到已經塗佈一層感光材料（阻抗）的基材（矽 晶圓）之目標區域上（例如所包含的一或多個晶片上）。一般 而τ，單一晶圓就包含了整個相鄰目標區域的網路，這些 網路會一次一個透過投射系統連續接受光線的照射。在; 前的裝置中，運用在遮光罩固定桌上的遮光罩來製作圖 樣，所以在兩種不同的機器上會有所差異。在一種光蝕刻 投射裝置内，會將整個遮光罩圖樣一個一個暴露在目標區 域上，讓目標區域照射到光線；這種裝置通常稱為晶圓步 進機。在另一種裝置（通常稱為步進與掃描裝置）内，會以 已知方向（”掃描”方向）逐步掃描投射能量束下的遮光罩圖 樣來讓目標區域照射到光線，並且以和此方向平行或不平 形的方向同步掃描基材固定桌；因為一般來說，投射系統 會有Μ的放大係數（通常<ι)，基材固定桌上的掃描速度v 為遮光罩固定桌掃描速度的Μ倍。從US 6,046,792可了解 到有關此處說明的光蚀刻裝置之詳細資料，並將此專利申 請案併入當成參考。 在使用光蚀刻投射裝置的製程中，圖樣（例如遮光罩内的 圖樣）會晚射到至少部份由感光材料（抗蚀劑）層覆蓋的基材 上。在此映射步驟之前，基材上可進行許多處理，像是上 藥劑、抗蝕劑塗佈以及軟性烘焙等等，在曝光之後，基材 •6· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公董) 五、發明説明（ 4 五、發明説明（ 4 〇6725 0_4 ，作者為 Peter Microchip Fabrication: A Semiconductor Processing” ， 入當成參考。 上就可再進行其他處理程序，像是後曝光烘焙(peb)、顯 影、硬烘培以及成像的測量/檢查。通常業界使用此程序當 成基礎來製作每-裝置（例如Ic)層的圖樣，然後這種有圖 樣的層會進行許多處理，像是蚀刻、離子植入（換雜）、金 屬化氧化、化學機械拋光等等，這些都用於完成每一層 的製備。若需要對許多層進行製備，則對於每一層都需要 重㈣行整個程序或其他程序。最後，在基材（晶圓）±就 曰主現出裝置陣列，然後利用切片或切割技術將這些裝置 彼此分開，之後獨立的裝置就能安裝在承載裝置上:盥裝 置接腳連接等等。有關這種製成的進—步資訊，請參閱由 McGraw Η⑴出版公司於1 997年出版，isbn書號〇_〇7_ van Zant ，書名為

Practical Guide to 第三版，並且此書在此併 為了簡化起見，此後會將投射系統稱為”鏡頭”，不過此 名詞應該廣義解釋成包含許多種投射系統，例如包含折射 式光學系統、反射式光學系統以及折反射式光學系統。輻 射系統也可包含一種組件，該組件可依照任何一種引導、 成形或控制輻射投射能量束的設計型式來運作，並且這種 組件此後將通稱為”鏡頭"。進一步，光蝕刻裝置可為具有 兩個（含）以上基材固定桌（以及/或兩個（含）以上遮光罩固定 桌）的型式。在這種”多層級”裝置内，其他固定桌可同時使 用，或者可在一張（含）以上固定桌在進行曝光時在其他固 520469 A7 _ _ B7 五、發明説明（5 ) 定桌上進行準備步騾。在US 5,969,44 1與WO 98/4079 1 中說明了雙層級光蝕刻裝置，這些專利申請案在此併入當 成參考。 直到最近，光蝕刻裝置才包含單一個遮光罩固定桌以及單 一個基材固定桌。不過，現在已經有一種機器具有至少兩 個獨立的可移動基材固定桌，請參閱國際專利申請案 W098/28665與W098/4079 1内說明的多層級裝置。這種 多層級裝置的基本運作原理為：當第一基材固定桌位於投 射系統下方之曝光位置進行固定桌上第一基材的曝光時， 第二基材固定桌就可運轉至基材裝載位置，卸下之前已曝 光的基材、拾取新的基材、在新基材上進行一些初始測 量，然後準備在第一基材完成曝光之後立刻將新基材送至 投射系統下的曝光位置上，然後重複此週期。以此方式就 可能顯著增加機器的產量，並轉換成降低機器的擁有成 本。吾人可了解到，在只有一個基材固定桌時要在曝光與 測量位置之間移動也可使用相同的原理。 在曝光期間，最重要的是要確定遮光罩影像正確在基材上 聚焦。傳統上來說，在曝光或一系列曝光之前，先測量有 關投射鏡頭的遮光罩圖樣空中影像之最佳焦距平面垂直高 度，就可達成此要求。在每次曝光期間，都要測量與投射 鏡頭有關的基材上表面之垂直位置，並且調整基材固定桌 的位置，如此基材表面才會位於最佳聚焦平面上。不過， 已知的高度調整系統不一定總是能夠有效並正確地將基材 表面足位在最佳焦距平面上，並且會因為來自高度 -8-

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調整的干擾，導致基材不必要的又與丫方向位移，而這類χ 與Υ方向位移會導致非必要的重疊誤差。 本發明的目的就是提供一種控制系統，可在曝光製程期間 改善在光蝕刻投射裝置内基材或遮光罩上執行的”運作中·， 南度調整（就是根據曝光期間所做的位置量測來調整高度， 而非事先調整），以顯著減少聚焦錯誤、傾斜與水平移動之 間的干擾以及不必要的物體固定桌移動。 依照本發明公開圖式内指定的光蝕刻投射裝置（特徵在於 會在該高度感知器與該伺服系統之間連接一濾波器，用以 過濾該位置信號）就可達成本目的與其他目的。 、藉由在高度感知器與伺服系統之間安插一濾波器來調整高 度’本發明可改善南度調整方面的效能。尤其是，可避免 隨著基材表面高頻率（高度）變化而來的非必要移動。另 外’也可達成不同移動程度内效能的平衡，特別是可避免 干擾到基材的水平置換而導致重疊誤差。最好是，高度感 知器（選擇性與像是干擾儀或線性可變差分變壓器（L Τ ) 測量系統的位置感知器合併在一起）會產生一個伺服系統遵 循的設定點，然後濾波器會過濾該設定點。 依照本發明進一步領域，其提供一種裝置製造方法，包含 的步騾有： 提供一至少部份被感光材料層覆蓋的基材； 使用輻射系統提供一輻射投射能量束； 使用製圖裝置讓投射能量束在其橫截面上具有圖樣； 測量至少有關於由支撐結構與基材固定桌所固定的物體表 -9- 本紙張尺度適财@ 家標準(CNS) —21GX297公董) 520469

面平行軸之至少一垂直位置與傾斜角心並產生依照測量 指不得知的位置信號，該信號方向垂直時大體上垂直於該 表面並且平行時大體上平行於該表面； 提供一回應該位置信號來將該物體移動到所要位置的伺服 系統，以及 將有圖樣的輻射能量束投射到感光材料層的目標區域上， 同時操作該伺服系統以將該物體維持在該所要的位置上； 其步騾特徵為： 在忒伺服系統使用該位置信號控制該物體的位置之前先行 過濾該信號。 雖然本文中指定在I c製造時參考使用依照本發明的裝 置’但是吾人應該了解到這種裝置有可有其他用途，例 如·在製造整合式光學系統、磁性領域記憶體的導引與偵 測圖樣、液晶顯示面板、薄膜磁頭等等時也可運用到此裝 置。精通此技藝的人士將會了解到，在其他應用範圍内， 本文中所使用的詞彙，，標線”、”晶圓”或”晶片”可分別置換 成更通用的詞彙，像是”遮光罩”、”基材”以及”目標，，。 在本文中，使用”輻射，，與”能量束”等詞容納所有種類的 電磁輻射，包含紫外線（UV)輻射（例如波長為3 65、248、 193、157或120 nm)和超紫外線（EUV或XUV)輻射 (例如波長在5-20 nm範圍内）以及粒子束，像是離子束或 電子束。 下面本發明將參考範例具體實施例以及附圖來做說明，其 中·· -10瞻 G張尺度適财SS家㈣(CNS) A4_iTQX297公爱) 520469 五 發明説明（ 8

具體實施例的光蝕刻投射袈 圖1說明依照本發明第_______ 圖2說明本發明第一具體實施例内使用的高度感知裝置； 圖3為本發明第一具體實施例内使用的控制系統圖； 圖4為用於解釋本發明第二具體實施例内使用的測量裝置 之圖式； 圖5為本發明第二具體實施例内使用的控制系統圖； 圖6為顯示本發明第三具體實施例内使用的測量點相關位 置之圖式； 圖7為本發明第三具體實施例内使用的控制系統圖 圖8為本發明第四具體實施例内使用的控制系統圖 圖9為本發明第五具體實施例内使用的控制系統圖 圖1 〇為本發明第六具體實施例内使用的控制系統圖； 圖11A與B為顯示具有傳統裝置以及本發明裝置的測試晶 圓’在掃描期間晶圓固定桌Z位置的圖式； 圖12A與B為顯示具有傳統裝置以及本發明裝置的測試晶 圓’在掃描期間晶圓固定桌Ry位置的圖式； 圖1 3 A與B為顯示傳統高度感知器與依照本發明具有過濾 函數的高度感知器之Z位置高度感知器傳送功能圖式，其中 兩種情況都會與理想的高度感知器做比較； 圖14A與B為顯示傳統高度感知器與依照本發明具有過濾 函數的高度感知器之Ry位置高度感知器傳送功能圖式，； 中兩種情況都會與理想的高度感知器做比較； 圖1 5為本發明兩範例内晶圓形狀濾波器設定表。 在圖式中，相同的參考號碼表示相同的零件。 -11 本紙張尺度^目时標準(^HiiT21QX 297公釐） 520469 A7 B7 五、發明説明（。) 9 ’ 具體實施例1 圖1圖解說明依照本發明特定具體實施例的光蝕刻投射裝 置，該裝置包含： 一輕射系統Ex、IL，用於供應輻射的投射能量束PB (例如UV或EUV輻射，電子或離子），在此特定情況下，該 輕射系統也可包含一輻射源la ; 一提供有用來固定遮光罩M A的遮光罩固定，器（例如標線） 之第一物體固定桌（遮光罩固定桌）MT，並連接到第一定位 裝置以便準確將遮光罩定位到項目p L ; 一提供有用來固定基材W的基材固定器（例如標線）之第二 物體固足桌（基材固定桌）WT，並連接到第二定位裝置以便 準確將基材定位到項目PL ; 一用於將遮光罩ΜA受照射部分映射到基材w的目標區域 C (例如包含一個（含）以上的晶片）上之投射系統（"鏡頭 )P L (例如反射式或折反射式系統、鏡射群組或任何偏轉器 的陣列）。 如同此處說明的，該裝置為透光型（即是具有透光遮光 罩），不過一般來說，該裝置也可是反射式（具有反射遮光 罩）。另外，該裝置可運用其他種製圖裝置，像是上述的可 程式計劃鏡射陣列。 來源L A(例如Hg燈泡、激磁雷射、在電子束、能量環或 同步加速器路徑周圍上提供的波動器、雷射產生的電漿 源、一放電源或電子或離子束源）會產生輻射束，此能量束 會直接或在經過橫向情況裝置（像是能量束擴張器Εχ)之後 -12- 520469 A7 ____ B7 五、發明説明（1〇 ) 供應到照明系統（照明器）IL，該照明器IL包含用於設定能 量束内密度分配的外侧與/或内侧放射範圍（通常分別稱為 σ -外侧與σ -内侧）之調整裝置。此外，通常會包含許多其 他組件，像是積分電路IN與電容器CO。如此，撞擊在遮光 罩Μ A上的能量束p b會在其橫截面内有所要的一致性與密 度分配。 請注意到圖1，來源L A可能在光蝕刻投射裝置的機殼内 (這是當來源L A是水銀燈時的情況），但是也有可能與光蝕 刻投射裝置相隔兩處，其產生的輻射束會供應到裝置内（例 如藉由合適引導鏡的幫助）；當來源L A是激磁雷射時通常 會事後面的情況，而本發明與申請專利範圍則包含這兩種 情況。 接下來能量束PB會攔截固定在遮光罩固定桌MT上的遮光 罩MA ’在橫越過遮光罩MA之後，能量束PB會通過將能量 束ΡΒ聚焦在基材W目標區域C上的鏡頭PL。藉助於第二 定位裝置（以及干擾測量裝置IF)，基材固定桌WT就可精確 移動，如此就可定位能量束p B路徑内不同的目標區域C。 同樣地，第一定位裝置可用來精確定位遮光罩ΜA與能量束 P B路徑的關係，例如在從遮光罩存放處用機械方式取出遮 光罩MA之後，或在掃描期間。一般而言，物體固定桌MT 的移動WT可藉助於長行程模組（路線定位）與短行程模組 (細部定位）來實現，這在圖1内未明確說明，不過，在晶 圓步進機的情沉内（相對於步進與掃描裝置）’遮光罩固定 桌Μ T可能剛好連接到短行程致動器，或是固定式的。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210¾^----— 520469 A7 ------— _B7 五、發明説明 ----'- 此處說明的裝置可用於兩種不同模式内： 1·在步進模式内，遮光罩固定桌“丁絕對要表持靜止，並 且將整個遮光罩影像一次全部（即是單一次”閃光"）投射到 目標區域c，然後基材固定桌…丁會在乂與/或y方向内位 移，如此能量束p B就可照射到不同的目標區域C ; 2·在掃描模式内，除了已知的目標區域C沒有在單一次” 閃光”時曝光以外，所應用的情況大致上都相同，取而代之 的疋，遮光罩固定桌MT會以速度v在已知方向内移動（也就 是俗稱的”掃描方向”，例如y方向），如此投射能量束卩6會 掃過整個遮光罩影像；在此同時，基材固定桌WT會同時以 速度V - Mv在相同或反方向内移動，其中的“為鏡頭PL 的放大率（通常M = W4或1/5)。以此方式，將可讓相當大 面積的目標區域C曝光，而不用在解析度方面有所妥協。 此處影響光蝕刻裝置成像品質的重要因素是要讓遮光罩圖 樣影像精確聚焦在基材上，實際上，因為調整投射系統pL 焦距平面的領域有所限制，並且系統的焦距深度很小，這 意味著晶圓（基材）的目標區域必須非常準確的定位在投射 系統的焦距平面上。為了達成此目的，當然需要知道投射 系統P L的焦距平面以及晶圓頂端表面的位置。晶圓通常會 拋光到非常平整的程度，但是儘管如此，晶圓表面還是會 有不完美的地方（稱為”不平整”）大到足以發生影響聚焦精 確度的情況。不平整可能導因於晶圓厚度的變化、晶圓^ 狀的扭曲或晶圓固定桌上含有雜質。因為先前處理步驟所 遺留的結構也足以影響到晶圓高度（平整度），在本發明 -14-

520469 A7 ---- B7 五、發明説明(—~2~) " "~'-— 中，發生不平整並無關緊要，只需要考慮到晶圓頂端表面的 =即可。除非有特別聲明，否則下文中提到的,,晶圓表面 就疋要投射遮光罩影像的晶圓頂端表面。 在曝光期間，將會測量晶圓表面的位置和方位與投射光學 系統PL之關係，晶圓固定桌WT的垂直位置（z)與平行或水 平傾斜角（RX，Ry)可經過調整，以便將晶圓表面維持在最 佳的聚焦位置上’其中，垂直位置就是沿著大致上垂直於晶 圓表面平面的軸之位置，平行或水平傾斜角就是沿著至少平 行於晶圓表面平面的軸之傾斜角。圖2内顯示可能會利用到 的偵"、彳器（此處就是鬲度感知器），其包含輻射源s，該輻射 源具有兩個發射區域S1、S2並且供應兩能量束、一參考能 1束以及具有寬波長頻帶的測量能量束。圖中同時顯示有一 個物姐秸柵G 1以及一個影像格柵g 2。光學系統（為了簡化 起見所以簡稱為鏡頭）L1與乙2會將物體格柵gi映像到影像 格概G2上’投射光學系統p]L的外部表面rP會反射參考能 量束’並且晶圓表面會反射測量能量束。受到照射後，影像 格柵G2後面的偵測器DE2 ' DE1會產生一個信號，然後量 表ME或其他合適的儀器會測量該信號，指出點的參考位 且’而位置就是分別由投射光學系統p L與晶圓表面所反射 的參考把量束與測量能量束之處。藉由使用多個此種系統， 例如四個’就可測量出晶圓表面上對應點的相對高度，並決 足晶圓表面的局部傾斜角度。在Ep-o 502 583 -A與US 5, 1 9 1,2 00中會隊高度感知器做進一步說明，並且這些文件 在此併入當成參考。 -15- 本紙張尺度適用中g g豕標準(CNS) Μ規格(⑽公爱) 520469

圖3内顯tf南度控制系統的圖解，該系統的實際組件為高 度感知器LS、晶圓形狀濾波器wsf以及伺服系統SV。伺 服系、、’先S V為閉路系統’包含必要的控制電路、用於驅動晶 圓固定桌的機制以及一定位系統。晶圓形狀濾波器W s F 會過濾咼度感知器的輸出丨s，產生已過濾的信號1 s，來形 成祠服系統的設定點，該伺服系統會將晶圓固定桌WT驅 動至垂直位置vp，並可能會在晶圓的水平位置内導入水平 祠服誤差hse。如此由伺服系統執行的Rx與旋轉之非零 Abbe旋臂就會導致誤差，換言之，伺服系統會根據未精 確位於晶圓表面上的軸來旋轉晶圓固定桌。從已測量的垂 直位置vp(vp使用干擾儀或LVDT測量得知）中減去已過濾 的高度感知信號1 s ’，可測量出伺服系統s v輸出的垂直位置 信號内之誤差vs e。這些組件與它們之間的互連都顯示在圖 3的實體線内。請注意，晶圓會在三個自由度上執行高度調 整··分別是垂直（Z)位置以及繞著正交水平軸（11义與117)旋 轉。圖3以及之後一些顯示本發明其他具體實施例的圖式顯 示適用於所有三個自由度Z、RX與Ry的一般控制構造，而 除非内文有特別規定，否則像是1 s、1 s，、Z i f等等的信號都 包含這三個自由度資料。 鬲度感知器LS的傳送函數H —Is並非處於理想狀態，若理 論上將理想的南度感知器IL S導入系統内，然後就可識別出 整個系統内許多可能的誤差。而因為無法建造出理想的高 度感知器，所以圖3内就想像顯示出這種理想感知器以及參 考此而獲取的誤差’這些誤差為高度感知誤差1 s e、動態測 -16· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) ----- 520469 A7 B7 五、發明説明（14 ) 量誤差d m e以及動態高度調整誤差d 1 e。所以高度調整系統 内的誤差可定義成： lse = wafer.H_ils-wafer.H_ls (1) dme = wafer.H 一 ils-wafer.H 一 ls.H—wsf (2) vse = wafer.H_ls.H_wsf-wafer.H_ls.H_wsf.H_sv (3) die = wafer.H_ils-wafer.H_ls.H_wsf.H_sv ⑷ hse = wafer. H_ls.H_wsf.H_sv ⑺ 其中的H_aa為控制系統内元件AA的傳送函數。 這許多傳送函數一般而言會是Z、Rx與Ry的函數，並且 包含代表進入其他自由度的干擾之用詞。對於這些誤差而 言，頭四個定義給Z、Rx、Ry與Ztotal，最後一個只定義 給X與Y。Ztotal為Z、Rx與Ry誤差的組合，如此它就代 表輻射中系統曝光裂缝内的最大Z置換距離，事實上是裂缝 四個角落之一上的最大Z誤差。ztotal由Z 土

Rx.slitsizeY/2土Ry.slitsizeX/2 計算得知，siitsizeY 定義成支撐結構與晶圓固定桌之一掃描方向内該投射能量 束的寬度，並且slitsizeX為大體上垂直於該掃描方向的方 向内之該投射能量束的寬度。 每個應用都會決定晶圓形狀濾波器的傳送函數H wsf， 以提供上述誤差所要求之改善。例如：根據經驗獲取傳送 函數H —wsf來補償實際高度感知器[8的傳送函數H-is之不 同，如此就會將動態測量誤差dme減為零。理想的高度感 知器傳送函數具有隨空間頻率減少的強度，並且空間頻率 上的第一靈橫越會等於掃描方向内曝光裂縫的寬度反向i在 -17- 297公釐） i張尺度適财s S家標準 五、發明説明（15 ) 步進與掃描裝置的情況下），這有其優點，就是可避免晶圓 固足桌試圖遵照波長比裂縫寬度還短的晶圓表面變化而 動，並且尤其能降低因為高頻干擾導致的非必要水平移 動。 晶圓形狀濾、波器傳送函數也可經過調整，以補償其他誤差 之間或妥“。依照經驗或是將飼服系統模組化，就可獲得 可達成所要效果的晶圓形狀濾波器傳送函數的適當型式， 例如：在一伺服系統内，可以決定出γ誤差超出規格範圍， 而Ztotal與RX誤差則在限制之内。在汉叉晶 送函數内可找到-中錢轉於γ移料均誤解2率= 切口濾波器，以可接受的成本將Y精確度改善至Rx與 Ztotal。在此將選擇一個阻尼係數，以在γ内提供所要的 改善程度，進而減少RX與成本。 具體實施例2 在第二具體實施例内（顯示於圖5内），控制系統會使用指 出晶圓固定桌WT位置的資訊，而該位置由干擾儀置換測量 系統IF提供。W099/28790與w〇99/3 294〇中說明合適的 三、五和六軸干擾儀度量系統，在此並將這些專利併入當 成參考。另外，也可使用LVDT侧量系統取代干擾儀。在 這種系統内，晶圓固定桌wt下會安裝三個LVDT，並且將 傳送其輸出以提供Z、Rx與Ry資料。如圖4内所示，干擾 儀系統IF測量與投射鏡頭系統PL的焦距平面Fp有關的晶圓 固定桌WT位置Zif(有時稱為鏡射區塊，因為干擾儀系統 會使用黏貼在晶圓固定桌邊緣的鏡子），而高度感知器會測 520469

1阳圓w頂端表面的高度13。（請注意，圖4内為了清晰起 見所以將Is與Zif測量值分開顯示，事實上，干擾儀與高度 感知器應該配置在XY平面内相同位置上來進行測量）簡單 標示為Zif的干擾儀資料包含有關晶圓固定桌水平傾斜角、 Rx與Ry的資訊，以及垂直位置2的資訊。藉由從干擾儀資 料中減掉高度感知器資料，就可獲得晶圓形狀〜3值，即 疋· WS = Zif-ls “、 (6) 忒控制系統會使用圖5内顯示的干擾儀資料。此系統的控 制策略為：晶圓形狀濾波器WSF提供已過濾的晶圓形狀信 號w s ’，該信號用來當成内部閉路控制系統（在圖$的雙虛線 内）的設定點資料，該系統包含控制器C〇NT、短行程固定 桌驅動系統Μ E C Η、干擾儀IF以及一減法器，該減法器會 從已過濾的晶圓形狀資料w s ’減去干擾儀資料Z i f所指示的 晶圓固定桌位置。在第二具體實施例内，晶圓形狀濾波器 WSF作用在晶圓形狀資料ws(其代表實際的晶圓形狀）上， 而不是高度感知器資料（包含晶圓固定桌的瞬間位置）上。 内部迴路有很高的頻寬，例如5 0或1 0 0 Η z以上，並且可精 確遵照晶圓形狀設定點w s ’。外部迴路利用過遽晶圓形狀信 號w s來決定設定點。因此晶圓形狀滤波器w S F並不會影響 到内部迴路的效能。外部迴路必須穩定益且具有受限制的 閉路放大功能。 如同在第一具體實施例内，將選擇晶圓形狀濾波器來修正 高度感知器L S内的測量誤差，並降低垂直（傾斜角）到水平 -19- 520469

五、發明説明（17 ) 的交叉。 具體實施例3 請參閱圖6與7來說明本發明的第三具體實施例。第三具 體實施例併入高度感知器LS内俗稱的，’先行” ’以補償晶圓 形狀濾波器内導致的延遲。包含先行的高度感知器標不為 L S ’，並且利用圖6内的測量點圖樣來說明。測量點P 1與Q 2 位於投射鏡頭中央之前，而Q1與P2則為於之後。對應的信 號分別標示為ZP1、ZQ2、ZQ1、ZP2。對於此四點設計 而言，藉由將前面點的測量加重於後面點的測量’則Z與 Ry位置的感知器先行就會生效。（請注意，Rx内並未使用 感知器2 0先行，因為Rx測量需要用到前面與後面的點測 量值）在沒有感知器先行時，中央高度感知器z、尺又與117 信號會依照下列程式計算：

Is—centZ = (ZP1 + ZP2 + ZQ1 + ZQ2)/4 ⑺ ls_centRx = ((ZP1 + ZQ2)/2 - (ZP2+ZQl)/2)/ arm—y (8) Is一centRy = ((ZP1 + ZQl)/2 - (ZP2 + ZQ2)/2)/ arm一x (9) 欲計算Z與Ry内的先行，傾斜度值定義如下： ls_gradZ = dz/dy = ls_centRx (10) Is—gradRx = 0 (11) ls gradRy = dRy/dy = ((ZP1 - ZQ2)/arm_x - (ZQ1 - ZP2)/aim_x))/arm_y (12) 然後先行高度感知器讀數為： Is 一 frontZ = Is 一 centZ + y_l 一 aZ.lsgradZ (13) -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐） 520469 A7 B7 五、發明説明

Is—frontRx = Is 一 centRx (14) ls—frontRy = Is—centRy + y—l 一 aRy.ls 一 gradRy (15) 其中y_l_a為先行距離，這可能與Z與Ry的不一樣。 然後圖7内顯示的控制系統大體上與圖5内顯示的第二具 體實施例相同，但是少了已經過修改以提供傾斜度信號的 向度感知器LSf，以及導入先行多工器y — l — a與加法器來產 生感知器先行資料。 具體實施例4 圖8内顯示的第四具體實施例類似於第三具體實施例，但 是干擾儀IF或LVDT測量系統内包含先行。這可避免在顯 著具有Rx傾斜角時，第三具體實施例内ls_frontZ的誤 差。在第三具體實施例内，並未精確在同一點上測量Z高 度感知器前端信號與Z干擾儀信號，所以若是有顯著的Rx 傾斜角，則在Z晶圓形狀信號w s内就會產生誤差。因此， 將如下列所示，將干擾儀傾斜度定義給Z信號： (16) ifm—gradZ = ifm_centRx 然後前面測量的干擾儀Z信號為： ifm 一 frontZ = ifm 一 centZ + y—1—aZ.ifm—gradZ (^7) 請注意，Rx與Ry的干擾儀傾斜度定義為零，所以對應的 先行信號就等於中央信號。 圖8内顯示獲得的控制系統構造，其對應到第三具體實施 例，但是少了產生if一front信號的額外多工器與加法器。 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 520469 A7 —— _ B7 五、發明説明（19 ) 具體實施例5 本發明第五具體實施例的控制系統構造顯示在圖9内。此 配置大體上與第四具體實施例一樣，但是在多工化之前會 將中央與傾斜度信號減去y_l —a，這樣可節省一個多工器。 具體實施例6 本發明的第六具體實施例顯示在圖1〇内。第六具體實施 例併入額外的修正AF_corr，來補償實際最佳焦距平面位 置内的改變。這種改變可有計劃的生效，或是由投射光學 系統P L元件内的溫度變化以及空氣中溫度或壓力變化，或 者投射光學系統P L的空氣濾、清所引起。高度感知器l s，會 自動補償Z或Ry内實際焦距平面的測量或定期改變，其中 的感知器用於測量晶圓表面上與最佳焦距平面有關的位 置。不過，在具有感知器先行的情況下，内最佳焦距平 面的改變會導致表面Z位置内的誤差，為避免產生此誤差， 晶圓形狀Z值會用-△ Rx.y一1 — a修正，其中△ 是最佳焦 距平面位置的變化，或者由-△ Rx修正Z傾斜度，後者的變 動會在弟：rc具體實施例内生效，其中會從差分傾斜度信號

if—grad - Is 一 grad 中減掉 AF —con:，而 AF 一 corr 定義成 Z 為Z\Rx或Rx與Ry為零。 範例 若要展示本發明的效果，則第六具體實施例的伺服構造就 要使用第四階晶圓形狀遽波器，其中包含兩個第二階切口 濾波器。圖1 5内顯示用於兩範例：範例1與範例2内 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公嫠) 520469 A7 B7 五、發明説明（ Z、Rx與Ry的濾波器與先行。在圖15内，”nu”表示”未使 用”，” n a ”表示’’不可用’’。 在範例1内，並未使用Rx晶圓形狀濾波器，並且晶圓形狀 濾波器作用在Y (掃描）方向内代表位置間隔高度的一系列時 間值上。不過在範例2内，在範例1的濾波器内加滤波 器，在犧牲Rx效能的情況下改善Y的效能。其中使用得自 兩個測試晶圓範例的測試資料來進行模擬，在此模擬中， 計算了 Ztotal、Z、Rz、Ry、X與Y内伺服誤差以及 Ztotal、Z、Rx與Ry内動態高度調整誤差之移動平均值 (MA)與移動標準誤差（MSD)，即是總共有120個數值。在 與無任何晶圓形狀濾波的高度調整比較起來，範例1將超出 範圍的數量從2 0減少到1 1，而範例2則將它減少為1。 範例1與2的晶圓形狀濾波器設定是以2 5 0 mm/ s的掃描速 度為基礎，就其他掃描速度而言，可調整其先行距離與濾 波器，如此就可維持恆等的先行時間而非距離。同樣地， 晶圓形狀濾波器的頻率值可與掃描速度成比例，如此可呈 現出怪等的空間頻率。 圖11到14會進一步展示本發明的效果，其中顯示使用 範例1的遽波器所獲得的測試結果，以及具有特殊（波形）步 進拓樸的測試晶圓。在晶圓的背面X這一半，表面上具有 在Y方向内波長減少的步進拓樸，而正面X這一半是平整 的。圖1 1 A與1 1 B顯示與理狀（實線）比較起來此晶圓上實際 的Z位置位移（虛線），分別不具有與具有晶圓形狀濾波。圖 12A與12B顯示與理狀（實線）比較起來此晶圓上實際的Ry -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) ______87 ______87520469 A7 五、發明説明（21 ) 位置位移（虛線），分別不具有與具有晶圓形狀濾波。圖 1 3 A與1 3 B顯示與理狀（實線）比較起來實際的z高度感知器 傳送函數（虛線），分別不具有與具有晶圓形狀濾波。圖 1 4 A與1 4 B顯示與理狀（實線）比較起來實際的高度感知 器傳送函數（虛線），分別不具有與具有晶圓形狀濾波。如 此可迅速看出，使用本發明可讓傳送函數與晶圓位移相當 接近理想值。尤其是，可避免不必要的晶圓固定桌高頻位 移。 如同上面提及的，將依照本發明的特殊具體實施例以及所 要的效能準則來決定實際的滤波器型式，有一種選擇合適 濾波器的方法是，首先找出高度感知器先行距離，確保高 度感知器的先行傳送函數位於理想傳送函數之上，至少要 在Ι/slitsizeY的第一零橫越之上。使用兩個切口濾波器， 然後使用第一刼口將傳送函數塑造成第一零橫越，再來使 用第二切口濾除高於第一零橫越的頻率，並且將傳送函數 的相位調整到第一零橫越。 雖然我們已經說明了上面本發明特殊具體實施例，吾人可 了解到還是可用本說明以外的方法來實施本發明，本發明 並不受限於此處的說明。請明確注意到，本發明可單獨套 用到基材高度調整、遮光罩高度調整或者基材高度調整與 遮光罩高度調整之組合。 -24-

520469 A7 B7 五、發明説明（22 ) 圖式元件符號說明 AF_corr 額外修正 ls_Grand 高度感測器傾斜度資料 AM 調整裝置 或信號 C 目標區域 Is 一Front 高度感測器先行資料或 CO 電容器 信號 CONT. 控制器 lse 南度感測器誤差 DEI 偵測器 ΜΑ 光罩 DE2 偵測器 ml 測量點 die 動態高度調整誤差 m2 測量點 dme Ex 動態測量誤差 ME 量表 能量束擴張器 MECH 短行程固定桌驅動系統 FP 焦距平面 MT 第一物體固定桌 G1 格栅 PI 測量點 G2 格柵 P2 測量點 hse 水平伺服誤差 PB 投射束 If 干擾測量裝置 PL 投射系統 if 干擾儀資料或信號 PLE 投射系統元件 if_Cent 干擾儀中心資料或信號 Q1 測量點 if一 Grad 干擾儀傾斜度資料或信 Q2 測量點 號 Rf 幀 if-Front 干擾儀傾斜度先行資料 RP 外部表面 或信號 SV 伺服系統 IF 干擾儀置換測量系統 S 輻射源 IL 照明器 Si 發射區域 ILS 理想的高度感測器 S2 發射區域 IN 積分電路 vp 垂直位置 LI 光學系統 vse 誤差 L2 光學系統 W 基材 LA 輻射源 ws 晶圓形狀信號 LS 高度感測器 ws’ 已過濾的晶圓形狀資料 LS， 高度感測器 WSF 晶圓形狀遽波器 Is 南度感測器 WT 第二晶圓固定桌 Is丨 已過遽的信號 y—l—a 先行乘法器 Is Cent 高度感測器中心資料或 信號 Zif 千擾儀資料 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. C8 D8 申請專利範園 $ 1除以裝置掃描方向内該投射能量束的寬度。 •=申請專利範圍第i、2、3或4項之裝置，其中該濾波 器經過修改可降低該物體隨著平行軸旋轉與該物體平行 轉換之間的干擾。 如申清專利範圍第1、2、3或4項之裝置，進一步包含一 用於偵測該至少一該支撐結構與該基材固定桌位置的位 置感知器，該位置感知器的輸出會從該高度感知器的輸 出中減掉以形成該位置信號，其中該伺服系統包含一内 含該位置感知器的内部控制迴路，用於控制該至少一該 支撐結構與該基材固定桌的位置，並且該已過濾的位置 L號會形成一用於該内部控制迴路的設定點。 '如申請專利範圍第6項之裝置，其中該位置感知器包含 一干擾儀置換測量系統或線性可變差分變壓器（LVDT) 測量系統。 8·如申請專利範圍第1、2、3或4項之裝置，其中至少一該 支撐結構與該基材固定桌可以移動，用以影響固定在該 基材固定桌上基材的掃描曝光，並且該高度感知器將配 置成測量在掃描方向内該投射能量束中央之前，與該物 體表面上至少一測量點平行軸有關的至少一垂直位置與 傾斜角。 9·如申請專利範圍第6項之裝置，其中至少一該支撐結構 與該基材固定桌可以移動，用以影響固定在該基材固定 桌上基材的掃描曝光，並且該高度感知器將配置成測量 在掃描方向内該投射能量束中央之前，與該物體表面上 -27· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 520469

   至少一測量點平行軸有關的至少一垂直位置與傾斜角。 10.如申請專利範圍第9項之裝置，其中該位置感知器將配 置成測量在對應到該高度感知器測量點上，該至少一該 支撐結構與該基材固定桌之位置。 1K如申請專利範圍第8項之裝置，其中該測量點在該投射 能量束中央之前的距離取決於該掃描曝光的速度。 12·如申請專利範圍第8項之裝置，其中該濾波器具有取決 於該掃描曝光速度的傳送函數。 13.如申请專利範圍第1、2、3或4項之裝置，其中該物體為 圖案化裝置之一，並且分別由支撐結構與基材固定桌其 中之一來固定基材。 14·如申請專利範圍第1、2、3或4項之裝置，其中該支撐結 構包含一用於固定遮光罩的遮光罩固定桌。 15· —種製造裝置的方法，包含步騾： 提供一至少部份被感光材料層覆蓋的基材； 使用輻射系統提供一輻射投射能量束； 使用製圖裝置讓投射能量束在其橫截面上具有圖樣； 測量至少有關於由支撐結構與基材固定桌所固定的物 體表面平行軸之至少一垂直位置與傾斜角度，並產生依 照測量指示得知的位置信號，該信號方向垂直時大體上 垂直於該表面並且平行時大體上平行於該表面； 提供一回應該位置信號來將該物體移動到所要位置的 伺服系統；以及 將有圖樣的輻射能量束投射到感光材料層的目標區域 -28-

   520469 8 8 8 8 A B CD 六、申請專利範圍 上，同時操作該伺服系統以將該物體維持在該所要的位 置上； 其步驟特徵為： 在該伺服系統使用該位置信號控制該物體的位置之前 先行過濾該信號。 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)