1234189 玖、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明相關於一微影投射裝置，包括： -—輻射系統，用以供應一輻射投射束； -—支撐結構，用以支接足圖案構件，該定圖案構件用 以根據一期望圖案將該投射束定圖案； •—基板桌，用以保持一基板，其具有一記號； 投射系統，用以將該圖案化射束投射在該基板 標部分；及 -一對準系統，用以使用一輻射對準射束以偵測一參 記號與該記號間的對準。 ^ 【先前技術】 本文中所利用的“定圖案構件”―詞應廣泛地解釋 可用以提供-進來輻射束的構件，㈣射束具有圖案化: 對應至該基板的目標部分上將產生的圖案 文 二Π使用“光閥”―詞。通常該圖案將對應至該目標部ί '生70件（諸如一積體電路或其他元件，見下文）的結 殊功能層；此類定圖案構件的範例包括： 、’ 罩的概念廣為微影技術所熟知，其包括二進位、 r移相及減弱移相等光罩型式進二 光罩型式。扣也太山、 7+间合式 ^ ^ 中放置此類光罩會根據光罩上的圖妥 造成輪射的選楼料、采心/丄 平上打圆木 反射光罩的情妒中）透射光罩的情形幻或反射（在 支撐結構將通常為光罩而^響m光罩。在光罩的情形中， 射束中的期望位it 其確保將光罩保持於進來輻 置上，若有需要，亦可相對於該射束移 88058 1234189 動該光罩。 ::工化鏡像陣列：此—元件範例為可定址矩陣表面， 細控制廣及—反射表面，此-裝置背後的 ::貝乃疋’例如該反射表面的可定址區域將入射光 ^為^光’“未定址區域卻將人射光反射為未繞 =。使料當的毅器，可將該未繞射光從該反射光 愿掉，只留下繞射井；在t卜士 本品、 万式中，根據該可定址矩陣 =疋址圖案而將該射束定圖案。可程式鏡像陣列的 :::貫施例係利用小鏡像的矩陣配置，各小鏡像藉由 _，週的定位電場’或藉由壓電啟動構件，而各別繞 ::㈣斜：同樣，該等小鏡像皆為可定址矩陣，俾便 :::址小鏡像將在不同方向將進來輻射束朝未定址鏡 像反射，依此，根攄該答銘陆 定图安n ^鏡像而將該反射束 ④木’使用θ通的電子構件可執行所需的矩陣定址。 上述兩情形中，該等定圖案構件可包括至少—可程式化 鏡：陣列；本文中所參照有關鏡像陣列的更多資訊例如 可查看美國專利咖，296,891及仍5,523，193，以及町專利 申請案购觸咖及wo 98/33_ (皆則丨用方式併入本 又以供參考）。在可程式化鏡像陣列的情形中社 =可實作為框架或桌子，其依需要可為固定式二 可程式化LCD陣列：美國專利us 5,229,872提供此 範例如引用方式併入本文以供參考）’同上，此情= 可實作為框架或桌子，其依需要可為 88058 -7- 1234189 身i ： I本又中其餘部分可在某些位置明確地指明本 ^ &光罩桌的範例，惟此類例子中所討論的通 ，、j，見於如上述定圖案構件的較廣泛用法。 微影投射裝置例如可用於積體電路⑽的製造中，此一产 :中’足圖案構件可產生_電路圖案，對應至該ic的一: 别層’此圖案並可成像於—基板（⑦晶圓）的目標部分（例如 已括土 =日θ粒孩基板已塗佈一層感輻射材料（防蝕 層)。通常’一單-晶圓將包括鄰近數個目標部分的整個網 路其經由投射系統一段時間一個地連續照射。目前的裝 置中，利用在光罩桌上由—光罩定圖帛，而可在兩個不同 型式的機器間作出區別。一型微影投射裝置中，藉由一次 地將整個光罩圖案曝光至該目標部分而照射各目標部分： :-裝置通稱為晶圓步進器。另—替代裝置(通稱為步進及 掃描裝置）中，藉由在—已知參照方向（掃描方向）在該投射 束之下漸進地掃描該光罩圖案而照射各目標部分，同時亦 平订或反平行於此方向而同步地掃描該基板桌；通常由於 投射系統將具有一放大因數Μ (通常<υ，掃描基板的速率V 將為一 Μ倍於掃描光罩桌速率的因數。本文所述相關於微 影元件的更多資訊可查看US 6,046,792 (其以引用方式併入 本文以供參考）。 使用微影投射裝置的製造過程中，一圖案（例如在一光罩 中）成像於一基板上，該基板至少部分覆以一層感輻射材料 (防蝕層）。此成像步騾之前，該基板已經過多種不同程序， 諸如塗底料、防蝕塗層、及軟烤等；該基板經曝光之後可 88058 1234189 接受其他程序，諸如後曝光烘烤（PEB)、顯影、硬烤及成像 特欲的測量/檢測等；使用此程序陣列作為將一元件（如ic) 的個別層定圖案的基礎，然後此一圖案化層可經過諸如蝕 刻、離子植入（摻雜）、金屬化、氧化、化學機械拋光等多 種不同的過程（全用以完成一個別層）。若需要多層，則必 須對各新層重複整個程序（或其變化），最終將在該基板（晶 圓）上出現一元件陣列；然後藉由切片或鋸開等技術使此等 元件互相分開，據此可將數個單獨元件安裝在一載體上， 連接至接腳等等。有關此類過程的進一步資訊例如可參看 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (微晶片製造：半導體製程之實用指南，，一書（第三 版，作者：peter van Zant，由McGraw腿出版公司於aw 年印製發行，ISBN 0-07-067250-4)，其以引用方式併入本文 以供參考。 為求簡化，以下可稱該投射系統為“透鏡，，，惟此用詞應 廣泛解釋為涵蓋多種不同型式的投射系統，例如包括折射 光學、反射光學及反射折射系統。該輻射系統亦包括根據 任何此等設計型式操作的組件，用以導引、定型或控制輻 射投射束，此類組件以下亦可集體地或單獨地稱為“透 鏡，’。此外，該微影裝置可屬於具有至少兩基板桌（及/或至 少兩光罩桌）的型式；在此類“多階段，，元件中，可平行地使 用額外的桌子，或當至少一桌子正用於曝光時，可在至少 另一桌子上實施預備步騾。例如在us 5,969,44丨及w〇 98/40791 (其以引用彳式併入本文以供參考）中皆說明雙階 88058 1234189 段微影裝置。 將該基板曝光之前必須正確地對準該基板，因此在該基 板桌上提供一光罩，並將一對準射束朝該光罩投射及經由 一對準系統部分反射，該對準射束成像於一參考記號上， 以偵測該記號與該參考記號間的對準。 用於某些應用，尤其是微電子機械系統（MEMS)，將—圖 案轉移至一基板，然後將另一基板層黏貼在該基板上（接合 晶圓）。在此情$中ϋ板層可相對於彼此正確地對準很 重要，使用相同對準記號用於對準及曝光亦如此，惟第一 士第二基板的圖案仍可能未對準。若輻射的曝光射束未確 實地垂直於該基板，第一與第二層間的高度差異即表示兮 Μ的表面在不同ΧΥ位置㈣對準射束相交，因此未 2對準該兩層上的圖案°此外，未使該㈣準記號確眚地 在β對準#束的焦面日寺，會進—步不利於該對準。 【發明内容】 ^明的目的在於，提供將—基板與數個參考記號 的改艮方法。 卞 _翁,：發明而達成上述及其他目的，在將-基板對準於 I數個參考記號中包括以下步驟： -，第—及帛二基板記號提供給該基板； -提供一對準射束； 直 I板桌’用以支持-基板，該基板桌上具有一 附者的記號’並大體上垂直於該對準射束； ““對準射束相對於該基板桌的傾斜度； 88〇58 1234189 -調整該對準射束使垂直於該基板桌； -使用該對準射束而使該第一參考記號對準該基板上的 呑己$虎， -使用該對準射束而使該第二參考記號對準該桌上的記 號； -使用該對準射束而使該第一參考記號對準該第一基板 記號；及 -使用該對準射束而使該第一參考記號對準該第二基板 記號。 若未使該對準射束確實垂直於該基板桌，則該基板桌的 “垂直”（垂直於該基板桌的表面）移動將相對於該對準射束 產生該記號的水平移動，保證使該對準射束垂直於該基板 表面會減輕此問題的發生。將該基板上的記號對準該兩參 考記號確定該等參考記號與該基板桌的相對關係；將該等 基板記號對準單一參考記號確定該基板的旋轉及擴張（相 對於先前測量所得知的數個參考記號）。當相對於單一參考 记唬測彳于孩兩基板記號的位置時，在所得旋轉及擴張值中 並無相對誤差；即使該等基板記號未確實在該對準射束的 焦面中’亦可#確地對準該基板。將該等基板記號對準一 參考心虎的步驟可重複用於另外數個基板記號，藉此更準 確地計算該旋轉及擴張，可能包括—些難以使用僅來自兩 基板記號算出的旋轉或擴張元素。使用此方法可使第二及 後續基板層上的圖案相料前-層加以對準，具有比250腿 佳的卞確度，因此’此容許具層厚度達⑽叫的接合晶圓 88058 1234189 接合於準確對準的前_層。 偵測該對準射束相舞於該基板桌的傾 、斜度的步驟包括以 下步驟· -偵測孩基板桌上的記號相斜於該對準射束的第一位 置； -在垂直該基板桌上方的方向移動該基板桌丨及 -:貞測該記號相對於該對準射束的第二位置，其中該第 -與第二相對位置間的差異表示該對準射束相對詩 桌的傾斜度。 土 或者’另一步驟可使用該對準射束而使該第二參考記號 與孩第-基板記號對準；將基板對準兩個H W己號 時’使基板更準確地對準該等參考記號；若尚有其他參= 記號，此步驟可重複用於其他參考記號。 、， 對準的步驟包括朝該記號或該基板記號投射該對準射 ，俾便孩對準射束經由該參考記號而偏斜。 ”較好在用以投射圖案至該基板的光罩上設置該等參考記 =，該基板具有複數層，該等基板記號位於—第—層，可 經=第二層中的數個窗口見到該等基板記號。 61 ^琢對準射束調整成垂直於該基板，開始時偵測該對準 款，:對於該基板的傾斜度，因而調整該對準射束；偵測 "亥對準射束相對於該基板的傾斜度可藉由： -偵測一（例如第一）基板記號相對於該對準射束的 位置； 在垂直於該基板上方的方向移動該基板；及 88058 -12- 1234189 -偵測該基板記號相對於該對準射束的第二位置， 〃中涘第一與第二相對位置的差異表示該對準射束相對 於該基板的傾斜度。 $該對準射束垂直於該基板的調整恰好發生於曝光發生 之前（即對準該對準射束使垂直於該基板之後），或者，可 =好發生於對準該等參考記號與該等基板記號的步驟之 卿本發明另-概念’-元件製造方法包括以下步驟: 楗供基板，其至少部分由一層感輻射材料所覆蓋丨 _使用一輻射系統而提供一輻射的投射束； 義， 使用疋圖案構件而使該投射束在其剖面具一圖案； 分 -，將孩圖案化㈣束投射於該層感輕射材料的目標部 其特徵為藉&上述方法對準該基板。 根據本發明另—概冬 ^ , ^ 概心包括程式碼構件的雷腦铲斗 屬於一電腦系時，指示-微影投射裝置眘施“ 準方法或元件製造方法的步驟。 裝置…上述對 根據本發明另一概冬，#如』 影投射裝置…開頭段落所明確說明的微 動該基板桌。 』卞射束的万向移 雖然根據本私日0 个i明的裝置在ic製造中的 作成特定參照，但庳 在本文中可 巧一I 充刀 了解此 一' ^ ^ J? -έτ . 的應用，例如，可利 /、有許夕其他可能 」利用於積體光學系鲚、 憶體的導引及偵洌 ^ … 用％磁化範園記 4圖案、視晶顯示面板、薄膜磁頭等的製 88058 -13 - 1234189 造。熟諳此藝者將了解此類替代應用的相關情況中，應考 慮本文中“線網，，、‘‘晶圓，，或“晶粒，，等詞的任何使用分別由 更普遍的用詞“光罩，，、“基板，，及“目標部分，，加以取代。 本文件中，“輻射”及“射束，，等詞用以涵蓋所有型式的電 磁性輻射，包括紫外光輻射（例如具有365、248、193、157 或126 nm的波長）及EUV (極紫外光輻射，例如具有5-2〇 nm範 圍中的波長），以及粒子束（諸如離子束或電子束）。 【實施方式】 圖1根據本發明一特定實施例示意說明一微影投射裝 置，該裝置包括： -一輻射系統Ex、IL，用以供應一輕射（如EUV輻射）投射 束PB，其在此特定情形中亦包括一輻射源乙八；
項目PL而將該光罩準確定位；
以相對項目PL而將該基板準確定位； -一投射系統（“透鏡，，)
包括至少一晶粒）。 巧、j处蜆尔玩），用 目標部分C (例如
88058 一透射光罩），惟 具有一反射光罩）；或者， ^構件，諸如上述一型可程 -14- 1234189 式化鏡像陣列。 來源LA (例如雷射產生源或放電電漿源）產生一輻射束， 例如將此射束直接地（或穿過諸如射束擴大器以等調節構 件之後）饋入一照明系統（照明器）IL。照明器IL可包括調整 構件AM，用以設定該射束中強度分佈的外部及/或内部半徑 延伸（分別通稱為σ-外部及σ-内部）；此外，照明器化通常將 包括其他多種不同的組件，諸如一積分器取及一電容器c〇 等。依此，撞擊在光罩ΜΑ上的射束PB在其側面具有期望的 一致性及強度分佈。 有關於圖1 ’應注意來源LA可位於微影投射裝置的機殼内 (例如常在來源LA為水銀燈的情形），但來源LA亦可遠離該 微影投射裝置’而將它所產生的韓射束導引人該裝置（例如 藉助於合適的導引鏡）；後者的設計構想常在來源LA為激態 原子雷射的情形。本發明及申請專利範園涵蓋此兩種 構想。 射束PB後續地攔截光罩MA，其支持於光罩桌1^丁上，射 束PB穿過光罩MA而通過透鏡PL，透鏡此將射束pB聚隹 板W的目標部分C。藉助第二定位構件(及干涉測 ： 構件1F)，可準確地移動基板桌资，例如便於在射束PB的路 =位不同目標部分C。同理，例如從一光 =罩MA後（或在掃描期間），第—定位構件可用以相對於 射束PB的路徑準確地定位光罩财。通常將可藉助叫明 確說明的長擊模組（進程定位）及短擊模組（微調定 作物件桌财、竭移動；惟在晶圓步進 只 88058 -15- 1234189 裝置相反）的情形中’可只將光罩桌MT連接至短擊啟動器， 或可加以固定。 所述裝置可用於兩種不同模式： 1·在步進模式’基本上將光罩桌ΜΤ保持成固定式，並將整 個光罩影像一次地投射在一目標部分c上，然後將基板桌 WT在X及/或y方向移位，俾能由射束ΡΒ照射不同的目標部分 C ； 2 ·在掃描模式中’基本上亦施以相同的設計構想，除了未 在單一“閃光”中將一已知目標部分C曝光；反而，以速率¥ 在已知方向（所明的掃描方向’，，例如y方向）可移動光罩 桌MT，俾使投射束PB在一光罩影像上掃描；同時地，將基 板桌WT以速率V = Mv在相同或相反方向同步地移動，其中 Μ係透鏡PL的放大率（通常Μ = 1/4或1/5);依此，無需在解 析度上妥協，亦可曝光較大的目標部分C。 該基板曝光之前，發生光罩ΜΑ與基板貿的對準；互補參 考記號吣及記號1分別出現於光罩ΜΑ&基板桌冒丁上。圖2 中，經由投射系統PL投射一對準射束αβ，並經由對準系統 AS從記號Pl反射，然後該對準射束成影於參考記號Μι，可 偵測記號1與參考記號Ml的對準，以判定基板界的對準。 圖3中，該基板由一第一基板層Wa與一第二基板層所 組成，厚度τ的第二基板層Wb接合至第一基板層Wa的上 面；記號Pi (有時稱為一基準）位於鄰近基板w的基板桌…丁 上，如所見，對準射束AB未垂直於基板…的上表面。若以 此角度對基板w發生以對準射束AB投射至第二基板層Wb， 88058 -16- 1234189 偏離Δ而異於第二基 則所測得第二基板層Wb的位置將以一 板層wB的真實位置，△的等式如下： 圖4中可見到此情形，若發生第二基板層％上的印刷，則 知舁第一基板層Wa上的印刷偏離一數量△。 為偵測此偏離，基板桌评丁將可如圖5所示地垂直移動； f步驟Μ，為偵測對準射束A_不對準，開始時將該對 :射束水焦於§己號Ρι ’並朝參考記號Μ〗反射；移動基板桌 丁以建立正確的XY方向。掃描記號相對於參考記號吣 的影像位置，並在Z方向將|板桌㈣上移動高達⑽叫； 再掃描記號Pl相對於參考記號从的影像位置，並與第一掃 描比較結果。若記號Ρι的影像已相料參考記號从移動， 則對準射束AB未與基板桌WT垂直；因此改變對準射束ab 的傾斜度以杈正此不對準；為再次檢查對準而重複該相同 程序。 在步驟S2中，調整該裝置，俾使對準射束八3聚焦在記號 Pl上，但朝一第二參考記號吣反射，·此建立參考記號吣相 對於叫的錯位。在步騾S3中，再調整該裝置，俾使對準射 束AB永焦在基板記號Wi (位於基板w的第一基板層π*上） 上，並朝參考記號Μι反射。當該對準射束垂直於基板W的 表面時，即建立參考記號Ml與基板記號Wi的相對位置（並藉 此建立基板W的絕對位置）。為判定基板…的擴張及旋轉， 凋整该裝置，俾便將對準射束AB朝一第二基板記號(亦 位於第一基板層）投射，並朝第一參考記號％反射；此為步 88058 -17- 1234189 驟S4。當恥及％的位置皆相對於相同參考記號吣而加以測 昼’則兩測量的任何微小誤差（例如由於基板記號稍微未聚 焦）將相同，因此將不影響該擴張及旋轉值。 在步驟S5中，為得到基板w的絕對位置的改良計算，將 基板記號1與參考記號吣對準，調整該裝置，俾使該對準 射束朝基板記號Wi投射，並朝參考記號m2反射。 若有需要’可重複步驟83及S4用於另外的基板記號，亦 可重杈步驟S5用於W2及另外的基板記號，同理，亦可重複 步驟S2用於基板桌WT上的任何額外的記號，此等額外的= 驟皆提供改良的對準準確度。 可重稷此對準過程用於第三及後續基板層，達到2 mm的 總厚度。 較好在任何印刷完成於任意基板層之前執行此程序。 為砰疋偵測傾斜方法的準確度，使用一掃描電子顧微 述方法㈣證—基板層WC(圖7所示）與該對準射 束垂直，| 一第二基板層Wd黏貼於該第一基板層 號^與垂直的對谁私占 , " _ f卞射束一起用以估計P丨的位置。在Pl的預估 丄 宁邊罘二基板層蝕刻至該氧化層（〇L)，然 SEM掃描此等對準呤缺％ ^ ^ 丁孤、、佳 唬的側面，以下等式提供Pi預估位置的 不士午’及Pl在X方向的動作位置： χτ ^ΧΔΧι + ΔΧ2) 2 為充分計算該不對谁， 準記號的側面，使用V:'至少在兩垂直方向掃描該等對 的距離上於原始與預估二技術，顯示本發明在高達⑽㈣ " 0己喊間造成<250 nm的覆蓋物。 88058 -18- 1234189 雖然以上已說明本發明的牲令舍、Α η . ^ 奴π日]符疋貫施例，但將可了解本發 明亦可以所述之外的其他方式春 乃八見作’本說明並非用以侷限 本發明。 【圖式簡單說明】 以上僅舉例並參昭$所财-立门 …、所附不思圖，以說明本發明數個實 施例，其中： 圖1根據本發明一實施例說明一微影投射裝置； 圖2圖解該對準機構； 圖3說明未垂直於該基板的一對準射束·， 圖4說明圖2的設置造成的對準偏離； 圖5根據本發明說明一基板的移動； 圖6^月對牟具—組參考記號的基板所涉及的步驟；及 圖乂下思剖面圖說明一用以評定本發明準確度的混合 晶圓。 圖中，相似參考符號指明相似零件。 【圖式代表符號說明】
ΑΒ AM AS C CO Ex IF IL 對準射束 調整構件 對準系統 目標部分 電容器 射束擴大器 干涉測量的測量構件 照明系統 88058 -19- 1234189 IN LA MA Mi ? M2 MT OL PB PL Pi PX W WA，WB，wc WT Wi，w2 積分器 輻射源 光罩 參考記號 光罩桌 氧化層 投射束 投射系統 記號（基準） 預估記號 基板 WD基板層 基板桌 基板記號 88058 20-