TWI229399B - Determining a corrected position from a measured position of an alignment mark - Google Patents

Description

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如，能依照所要求的被固定或是可移動的。 為了簡化用途，此主題的其餘部分在確定的位置，能明 確地指示自己的樣本引動一遮罩或遮罩表；然而，所2述 的此等實例的一般原理可參考上面所提出較廣泛的仿^ = 件的内容。 為了簡化的目的，該投影系統此後可稱為“透鏡”；然 而，該名稱可廣義地解釋為包含投影系統的各種類型，包 括例如折射光學、反射光學與全折射光學系統。該輻射S 統也可包括根據任何導引 '成形或控制該投影輻射光的設 计類型的組件作業，而此類組件也可稱為共同的或單獨的 透鏡。此外，該平面裝置可為具有二或更多基板表 (和/或二或更多遮罩表）的類型。於此“多階，，元件中，能 平行地使用更多的表，或當一或更多其他表用於曝光時， 預備步驟係完成在一或更多表。雙階平面裝置係描述於如 US 5,969,441與W0 98/4079卜以引用的方式併入本文中。 微影投影裝置能被用於如積體電路（ICs)的製造。於此 案例中’該仿造構件能產生對應該積體電路的各別層的電 路圖，而此圖樣能成像在一基板（矽晶圓）的目標部分（例如 包括一或更多的晶片），該基板已經覆蓋一層輻射感光材 料（絕緣塗料）。通常，單一晶圓包含毗連的目標部分的全 網路’每次皆經由該投影系統成功地照射。於現行的裝置 中’能區分兩不同類型的機器。在微影投影裝置之一類型 中’在一步驟中，藉由將全部的遮罩圖樣曝光在該目標部 分上’來執行所有目標部分的照射；此一裝置通常稱為一 ϋ本紙張尺度適用巾S S家標準(CNS) Α4規格(21GX297公董) 1229399 五、發明説明（ 晶圓行動者。而替代的裝置通常稱為步驟一 置，每一目標部分的照射係藉由在該投影光下，以所; =1万該“掃描，，方向)逐漸地掃描該遮罩圖樣二 :與此万向平行或非平行的方向掃描該基板表；因此通 吊，該投影裝置具有-倍率因切（通常<υ，以速； 描孩基板為-因子Μ次。有關於此所描述之平面元^ :資訊可從如仍6，。46,792中鬼集，以引用的方式併入本文 在使用微影投影裝置的製造處理中，圖樣（例如於一遮 罩中）係成像在一基板上，該基板由輻射感光材料（絕緣塗 料）層覆蓋至少部分。先前的成像步驟中，該基板經歷各 …序例如，塗底/黍、覆盍絕緣塗料與軟性的烘乾。而 曝光之後，該基板會經歷其他的程序，例如，後曝光烘乾 (ΡΕΒ)、顯像、硬性烘乾與該成像特性的測量/檢查。此一 系列的程序係使用作為仿造該元件之個別層的基礎，例如 積體電路。此一圖樣層接著會經歷各種程序，例如，蝕 刻 '離子植入（塗料）、金屬化、化學機械磨光，等等，全 部希望旎完成一個別層。如果要求許多層，接著會對每一 新層重複執行全部的程序，或其不同的程序。最後，一系 列的元件會出現在該基板（晶圓）上。此等元件由例如切小 塊或鋸的技術彼此分割，因此，該個別的元件係鑲嵌在一 載m上’連接到插腳等等。關於此處理更進一步的資訊可 獲自例如Peter van Zant，McGraw Hill出版公司，在1997年所出版 Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing?· x 297公釐） 鮮(CNS) A4 規格(210 1229399 A7 ____ —___B7 五、發明説明（I—) " 第二版’序號為ISBN 0-07-067250-4，以引用的方式併入本文 中〇 關於上述所提到的製造處理，特別在成像期間，需要定 位該基板與該遮罩在彼此相關高準確性的各自物件表上。 對此用途’對準記號係提供在該基板上與遮罩中。例如於 WO 98/39689或us 4,778,275中，以引用的方式併入本文中，如 所描述的對準系統能夠用於對準該遮罩内的記號與該基板 上相關對應的記號。如果一基板上的記號不能正確地對準 遮罩中相對應的記號，在兩影像的超定位曝光在該基板上 的連續層時，此對準誤差會導致錯誤。於兩影像超定位時 的錯誤通常視為覆蓋錯誤。如果寬大的覆蓋錯誤發生，該 基板或最後切斷於該基板外的元件，於品質檢查期間，會 被捨棄。 當以微影投影裝置來完成製造一新的基板的第一步驟， 該對準記號被曝光於該基板上的第一絕緣塗料層。該記號 用於调準曝光在該基板上後續的絕緣塗料層該的後續影 像。更夕層的 >儿積與處理’必須完成會影響該對準記號的 此些後續層，使該對準記號以該基板的水平面位移。上述 在該基板層間會發生覆蓋錯誤。 於EP 1 006 413中，使用離線測量工具來測量絕緣塗料覆蓋 前後該記號的形狀’以偵測由該對準記號上面的絕緣塗料 所引起的裝置對準偏移量。因此所取得之偏移量的值係提 供給一平面裝置，並且於曝光期間，用於校正對準。於us 5,418,613中，藉由根據該晶圓所測量的許多參考記號位置， _ 紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） '' ν' V-1 1229399 A7

目標部分。 所覆蓋的對準記號 例如於 本發明也適用於由鎢（w )層 閘中。 雖然根據本發明於積體電路製造方面所使用的裝置，於 本文中能獲得特定的參考，但應明確地瞭解到此裝置有許 多其他可能的應用。例如，可使用於整合光學系統的製 造、磁域記憶體的引導與偵測、液晶顯示面板，薄膜磁 頭，等等。熟習此項技藝者應了解，於此等替代應用内容 中，所使用的任何名稱“標線”、“晶圓”或“晶片”可 考慮各別由更一般的名稱“遮罩，，、“基板，，與“目標部 分”所取代。 本發明文件中的名# “輕射，，與“光束”係用於包含所 有電磁輕射類型，包括紫外線輕射（例如，具有波長祕、 248、193、157或126 _)與EUV(例如，具有的波長範圍為5_2〇 ㈣），及特別的光束，例如離子光束或電子光束。 現在經由最合適的範例，與參考附加的概要圖，將描述 本發明的實施例，其中： 圖1描繪一微影投影裝置處理一基板； 圖2概要地描繪一物質蒸汽沉積裝置處理一基板； 圖3描繪圖2之物質蒸汽沉積裝置的一維模組； 圖4顯示圖2之物質蒸汽沉積室的幾何。 圖5 a顯示圖2之裝置，用角度測量放射的輪廓； 圖5 b顯示圖2之裝置的輻射放射的輪廓； 1229399

圖6 a顯示預測移位與測量移位為一輻射距離的函數的標 繪圖； ^ 圖6b顯示用於不同物質蒸汽沉積裝置如圖6a的同一標繪 圖；以及 圖7為根據本發明之第二實施例的處理流程圖。 於此等圖中，對應的參考符號指示相對應的部分。 實施例1 固1根據本發明特定的實施例概要地描緣一微影投影裝 置。該裝置包括： 一用以提供輻射投影光束PB的輻射系統Εχ、IL(例如， UV或EUV輻射，χ_射線，離子或電子）。於此特定的實 施例中’該輕射系統也包括一輕射源L a ; 、 第一物件表（遮罩表）MT提供用以管理一遮罩认乂（例如 一標線）的遮罩管理器，而且連接到準確地定位相關項目 PL之遮罩的第一定位構件； 第一物件表（基板表）W T提供用以管理一基板w (例如， 一塗上保護矽的晶圓）的基板管理器，而且連接到該基板 的第二定位構件，其用以準確地定位相關項目pL ,· 一投影系統（“透鏡，，）PL(例如，一折射或反屈光系統， 一鏡群組或一系列場偏轉器）將該遮罩ΜΑκ照射部分成像 在該基板W的目標部分C上（例如包括一或更多的晶片）。 如於此所描述的，該裝置為傳輸類型（即具有傳輸遮罩）。 然而，通常，也可以為反射類型，例如（具有反射遮罩）。 此外，.該裝置可利用另一類的圖樣構件，例如，如上所提 声紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

1229399 到之類型的一可程式化反射鏡陣列。 孩輻射源LA(例如，Hg照射器，準分子^_雷射， :波動器於儲存環或同步加速器中提供環繞電子束的路 fe ’ -電漿源或_電子或離子光源）產生—輻射光束。該 光束係投入明系統（照明器H L，不是即刻就是隨後遍歷 周節構件例如一光束擴張器Ε χ。該照明器I l可包括調 整構件AM ’其用以設定於光束中強度分配的外部和/或内 部輻射寬度（通常各別稱為σ_外部與内部）。另外，通 ^泫照明备IL也包括許多其他的組件，例如一積分器〗Ν與 -濃縮器co。以此方法，照射在該遮罩μα上的光束⑽ 具有所希望的均勻性，以及以自己的對照參考分配強度。 請注意關於圖1，該輻射源乙八可位於該微影投影裝置的 外罩内（當遠輻射源L Α是如一水銀照射器，往往是該外 殼），但也可以距離該微影投影裝置很遠，所產生的該輻 射光束係引入該裝置（例如，隨著適合指示此些鏡的輔 助），當該輻射源L A為excimer雷射時，上述後面的方案往 往是該案例。本發明與申請專利範圍包含此等方案。 該光束P B隨後攔截該遮罩μ A，並保留在一遮罩表μ T 中。遍歷過該遮罩ΜΑ，該光束ΡΒ傳遞通過該透鏡pl，並 聚焦該光束PB在該基板W的目標部分c上。由於該第二定 位構件（與干擾測量構件IF)的輔助，該基板表Wt能被精 確地移動，例如，以便於光束p B的路徑中，定位不同的目 標部分C。同樣地’該第一定位構件能被用於精確地定位 有關光束P B之路徑的遮罩Μ A，例如，從一遮罩庫機械地 _213- M夺紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

1229399 A7 ________B7 五、發明説明（Η ) 揭取該逖罩ΜΑ後，或者在掃描期間。通常，物件表MM 移動，^一長筆劃模組（路線定位）與—短筆劃模組（精細定 位）來實現1¾基板表WT ’但沒有明確地料在圖i中。然 而，於晶时it的案例中（如相對於一步與掃描裝置），遮 罩表MT正好可被連接到一短筆劃促動器，或可被固定。 關於基板w上之目標部分c與相關的遮罩ma之目標部分 C1的對準，該遮罩係提供遮罩對準記號河丨與^^]，而該基 板係抚供對準記號p 1與P 2。如描述於w〇 98/39689或us 4,778,275中，以引用的方式併入本文中，該對準系統能使用 於該用途。 所描述的裝置能使用於兩種不同的模式： 1·於步驟模式’大體上遮罩表MT係保持靜態，而全部的 遮罩影像之一係投影（即單一閃爍）傳遞到目標部分C。該 基板表WT接著以X和/或y的方向移位，使不同的目標部分 C能由光束PB所照射。 2·於掃描模式，除了規定的目標部分c不暴露於單一“閃 爍”外，大體上適用該相同的方案。反而遮罩表MT是以 速度v朝一規定的方向（所謂的“掃描方向”，例如該y方 向）移動，因而使得投影光束P B掃描遍及一整個遮罩影 像；同時發生該基板以速度V = Mv朝該相同或相對的方向 移動，其中Μ是該透鏡PL的倍率（通常，M= 1/4或1/5)。 以此方法，能曝光相當寬的目標部分C，不須在分辨率上 妥協° 於該微影投影裝置中處理該基板W之後’能以不同的處 -14- 奢紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐） 1229399 A7

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1229399 A7 B7 五、發明説明（13 得該沉積角的或然率分配作為在該晶圓w上之輻射位置的 一函數。 圖4顯不物質蒸汽沉積室的幾何學，以氬離子衝擊直徑 為2RT的銘目標at，並且放射鋁粒子aa。該粒子AA係 沉積在直徑為2RW的晶圓w上，即放置在與鋁目標A丁距 離h的位置上。在晶圓W上距離rw的位置PW上，金屬粒子 來自所有可能的角度。使用對稱性環繞該放射軸線通過 P W，我們看到所有金屬粒子到達點p w，源自線e ( 一線位 於與該目標的半徑互相垂直的方向）使該金屬成長於該方 位φ。來自線t的位置PT的原子係由角度θ放射，而且隨著 與該成長角度φ相關的角度α到達該晶圓的表面。因此，由 Ρ Τ在方位φ的該成長貢獻等於投影c 〇 s ( α)次來自點ρ τ的 放射。來自點Ρ Τ的放射依放射角㊀與該目標上的輻射位置 rt而定。該測量角度依附跟隨的碰撞模組，而且是餘弦形 狀，意思為該放射使用與目標A T垂直的方向更適合接著 對該目標AT平行放射。因而能夠決定該放射作為該目標 AT之輻射位置的一函數。該輻射狀放射輪廓為電漿具體 化的成果。 該測量角與鋁目標的輻射狀放射輪廓係顯示於圖5 a與 5 b。圖5 a顯示該鋁目標的放射為單位為弧度之角度θ的一 函數，而圖5b顯示該放射輪廓為單位為mm之輻射位置rt 的一函數。由該角度φ所規定的位置除以所有可能角度的 位置能得到鋁原子A A在位置P W對於源自角度φ的或然率 F φ (φ )。所以可寫成： ____JLSz. 4參紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1229399 A7 B7 五 發明説明（ 14 \cos(a)E{0yrt)dy line 之 - (1) \\^{α)Ε{θ,η)άγάφ

Target 如圖4中所見到的，等式（1)的參數α、Θ與Γ t是r W、φ與y 的一函數。E(<|)，rt)是特定位置之特定方向的放射。因此 也夠計算該平均沉積角Φ a v作為該晶圓輻射位置r w的一函 數。該平均角定義如下： Φαν - \ΦΡφ{φ)άφ, , ⑵ 該積分涵蓋該目標從左側到右側所有可能的角度。等式（2 ) 係數字上使用一四次序Runge-Kutta積分演算法求數值。 S模k結果（線S D)連同測量資料（方格μ D)顯示於圖6 a 與6 b。於此圖中，該預期的移位s A以nm為單位，係输製 用以兩不同的工具。作為rw以m為單位的一函數。隨著增 加目標AT與晶圓W的距離，及有關該工具使用於圖6b的 標、纟會圖’圖6 a顯示一工具標緣圖。由兩工具的測量協定與 預期的移位S A來確認該模組的正確性。 上面所描述之模組的電腦程式係可立即用於計算一特定 之备〉t沉積裝置與該基板W之特定位置的移位g a。計算所 得的移位S A接著係用於在微影投影裝置中，計算一測量 對準記號位置的正確位置，以改善晶圓的層之間的覆蓋。 實施例2 於本發明的第二實施例中，該裝置模組所需要的參數不 ____-17- f紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1229399

五、發明説明（15 A7 B7 是使用已知或直接測量該沉積裝置的實際參數，而是得自 一基板上複數個對準記號的測量位置。 因此’在步驟Z Μ無記號（即對準記號蝕刻在裸露的基板 上）函數，以及在步驟AlDep沉積Α1層之後，該第二實施例 執行描述於圖7的下列基本程序： ^1· 在基板上測量一些記號位置， S2· 找尋最適合該測量資料的模組參數， s 3 · 根據所尋找的參數估計該基板由金屬所引發的定 標，以及 s 4 · 使用所估計的定標來校準該基板的對準以完成後續 的曝光。 如實線箭頭所表示的’該基板直接從測量步驟S 1出發到 後續的曝光步驟S 4，而僅在資料處理時，才引動由破折線 所表示的步驟S2與S3。而在該平面裝置上完成該測量步 驟S 1，執行該後續的曝光步驟s 4，因此在此等步驟執行 期間，該基板實際上沒有移動。 根據該模組所取得的一些參數來測量此些記號的位置。 該測量的量必須夠大，此些參數算出雜訊的平均數，包括 金屬所引發的雜訊，即由於該沉積金屬層的不規則，而在 表面的記號位置隨機移位。因而可使用該平面裝置的對準 系統或一離線的度量衡工具來進行該測量。該記號位置的 測I可包括該基板所提供用於曝光處理中的此些對準記 號，和/或特別提供用於A1所引發移位的此些測量記號。 於實施例1所使用的該模組也可被使用，加上源自該測 q本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公¢) -18-

裝 訂

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五、發明説明（16 量資料的參數αΘ與rt，而不是直接來自該工具。該模 組最好表示的愈接近該處理工具（沉積裝置）的幾何愈好， 並模仿其效果。於此案例中，該模組可包括直接反映該工 具面積及其中某些可被預先得知的參數。以較簡單的开5 式，該模組為一多項式’例如yd或炉，為在該基板上之赛 射位置的函數。於此案例中，該多項式的係數間接且大概 地表示該處理工具的幾何’該多項式為概算，而不是精確 模組。同樣地也能使用一次方程式線性模組。 因此可獲得該金屬所引發的定標多項式模組的形式如 下： i(r)=mrr+mrr2+m3.r3+m4.r4 ⑶ 其中r為該記號的輻射位置，而m n為該^ t h多項式的係數。 接著所測量的位置資訊適合該函數： a*r+b-f(r) ⑷ 其中a代表該基板上之熱定標（擴張或約縮）的參數，例如 一整數，而b代表該A1層的厚度。參數&與]3能預先從一特 定基板與該多項式的係數而得知，或從測量的資料與該多 項式的係數取得。此等模組的輻射記號（晶圓定標）的移動 與該基板的中心有關。另一類似形式的模組，能被用於模 仿$亥άζ* "5虎的正切移動。 雖然本發明的特定實施例已描述於上，但應瞭解可使用 除了上述之外的其他方法來實行本發明。本發明並不受限 於上面的描述。 元件符號表 0張尺度適用中國規格(21〇 X 297公釐） 1229399 A7 B7 五、發明説明（ .7 ) EX，IL 輻射系統 PB 投影光束 L A 輻射源 MT 遮罩表 ΜΑ 遮罩 PL 投影系統 W 基板 C 目標部分 IF 干擾測量構件 IL 照明系統 Ex 光束擴張器 AM 調整構件 IN 積分器 CO 濃縮器 WT 基板表 c 目標部分 AT 鋁目標 AI 氬離子 AA 鋁原子 PS 電子源 -20- 、本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐） I) £ 〇

Claims (1)

1. ”料0¾¾膽正/ ^禮克 j業&9ιι〇34ΐ8號專利申請案 六 π〜7 A 现寻利曱請茉 eg 中文申請專利範圍替換本(93年6月）g 申明專利祀圍 1_ 一種用於決定曝光於一微影投影裝置的基板之對準記號 之杈正位置之方法，該方法包括下列步騾： 控制一測量工具來測量由鋁或鎢層所覆蓋的該基板上 複數個對準記號的位置； 根據所測量之該對準記號的位置，來計算該對準記號 的校正位置，而其特徵在於： 處理裝置之计异執行模組之步驟係關於該A1 (銘）或 W (鎢）層之沈積，該模組具有於該對準記號福射位置上 土少一二次函數，及使用於該複數個對準記號上之測量 位置來找出該處理裝置模組之參數。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該複數個對準記號 係定位在複數個不同的輻射位置。 3. 如申睛專利範圍第1或2項之方法，其中該模組的形式如 下： a.r + b· f(r) 其中r是一對準記號的輻射位置，a是有關該基板的熱 擴張的參數，而b是有關該鋁層的厚度，而（（r )是多項 式函數。 4·如申凊專利範圍第丨或2項之方法，其中該控制一測量工 具的步驟’測量同一基板上的複數個記號的位置；而於 該計算步驟中，計算該同一基板上的一對準記號的校正 位置。 5.如申μ專利範圍第1或2項之方法，其中該控制一測量工 具的步驟’測量第一晶圓上複數個對準記號的位置，以 本紙張尺度適财Αϋ X 297^

   裝 η

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   及第一日日圓上土少—對準記？虎，·而且於該計算步驟中， !第-晶圓上所測量的複數個對準記號的位置係用於找 =模組的參數，以及計算第二晶圓上至少—對準記號 的校正位置。 6·如申請專利範圍第1 # , . m 弋2，、之万法，其中處理工具是一物 理蒸汽沉積裝置。 •種用於貝現-電腦程式之電腦可讀取媒體，其中該電 g式包含程式碼裝置’當執行於—電腦系統中時會指 不孩電腦系統去執行如申請專利範圍第⑷項之步驟方 法。 8· —種元件製造方法，其包括： -棱供一至少由輻射感光材料層覆蓋部分的基板； _使用一輻射系統來提供一投影輻射光束； -使用圖案化構件來賦予該投影光束具有一位於其對 照參考中的圖樣；以及 " -投影該已圖案化的輻射光束在該輻射感光材料層的 目標部分， 其特徵為下列步驟： 使用如申請專利範圍第丨或2項之方法於該基板上決 定一對.準記號之校正位置；及 使用該對準記號的校正位置來調準該圖案化的光束與 該基板的目標部分。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)