TWI431439B - 微影裝置之位準感測器配置及器件製造方法 - Google Patents

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Description

微影裝置之位準感測器配置及器件製造方法
本發明係關於一種微影裝置及一種用於製造一器件之方法。更特定而言，本發明係關於一種位準感測器配置及一種用於一基板之位準感測的方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽基板)上之目標部分(例如，包含晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來照射每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束掃描圖案同時平行或反平行於此方向同步地掃描基板來照射每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
歐洲專利申請案EP-A-1 037 117揭示一種在微影投影裝置中之離軸位準量測配置(off-axis leveling arrangement)。在使用此配置的情況下，藉由採用一位準感測器來判定微 影圖中基板之高度圖，該位準感測器使用光柵光學器件及在600奈米至1050奈米之波長範圍內的複光輻射(polychromatic radiation)。
需要提供一種改良式位準感測器配置及其操作。
根據本發明之一態樣，提供一種用於在一微影裝置中量測一基板之一感光層之一表面之一位置的位準感測器配置，該位準感測器配置包含用於在操作中量測自該基板所反射之輻射的一偵測器單元，該位準感測器配置之特徵為：該偵測器單元經配置以量測在一波長範圍內之輻射，在該波長範圍內，待用於處理該基板之該感光層係敏感的。
根據本發明之一態樣，提供一種經配置以量測一基板之一感光層之一表面之一位置的微影裝置，其中該微影裝置經配置以基於由該基板所反射之光化輻射來量測高度。
根據本發明之一態樣，提供一種用於在一微影裝置中量測一基板之一感光層之一表面之一位置的方法，該方法包含在操作中量測自該基板所反射之輻射，其中該經反射輻射係在一波長範圍內，在該波長範圍內，待用於處理該基板之該感光層係敏感的。根據本發明之一態樣，提供一種包含將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上之器件製造方法，該器件製造方法包含基於由一基板所反射之光化輻射來量測該基板之一感光層之一表面之一位置。
現將參看隨附示意性圖式僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。該裝置包含：- 照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；- 支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位圖案化器件之第一定位器PM；- 基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，塗布抗蝕劑之晶圓)W，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位基板之第二定位器PW；及- 投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構支撐(亦即，承載)圖案化器件。支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構可確保圖案 化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用均與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中形成圖案的任何器件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所形成之器件(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件可為透射或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中係熟知的，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例採用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予藉由鏡面矩陣所反射之輻射光束中。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸沒液體之使用或真空之使用的其他因素。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更通用之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置為透射類型(例如，採用透射光 罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，採用如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或採用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙平台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在該等「多平台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可藉由具有相對較高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸沒液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間。浸沒技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使用之術語「浸沒」不意謂諸如基板之結構必須浸漬於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置可為分離實體。在該等情況下，不認為輻射源形成微影裝置之一部分，且輻射光束係憑藉包含(例如)適當引導鏡面及/或光束擴展器之光束傳送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分布的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分布的 至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分布。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化器件(例如，光罩MA)上，且藉由圖案化器件而圖案化。在橫穿光罩MA後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WT可準確地移動，例如，以使不同目標部分C定位在輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑而準確地定位光罩MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之一部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現光罩台MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之一部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之情況下，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於光罩MA上之情形中，光 罩對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使光罩台MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大尺寸限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描光罩台MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於光罩台MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大尺寸限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使光罩台MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常採用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可採用對以上所描述之使用模式之組合及/或變化或 完全不同的使用模式。
本發明之實施例係關於用於在微影裝置中執行關於基板之位準感測器量測的方法及配置。
在根據先前技術之位準感測器中，位準感測器判定基板W之表面高度或表面高度剖面(surface height profile)。圖2中展示位準感測器之廣義示意圖。在基板處理之所有階段執行位準感測器量測，又，當基板W已經包含層堆疊4(諸如氧化物、多晶矽、介電抗反射塗層(DARC)、金屬層(例如，銅)及抗蝕劑層)時執行位準感測器量測。
發射器6(例如，以光源之形式)在圖案7(例如，具有30微米之間距P的光柵)處發射輻射，且使用投影光學器件(例如，以透鏡之形式)9將如此形成之輻射光束以入射角θ投影於基板W(或基板W上之層堆疊4之頂部表面)上。用於微影裝置中之位準感測器量測的輻射具有600奈米至1050奈米之波長範圍，亦即，使在基板W之處理中所使用之抗蝕劑不敏感的波長範圍。使用另一透鏡9將經反射輻射再次聚焦於參考光柵8上。接著使用偵測器5以處理由參考光柵8所透射之輻射，且處理量測信號以獲得層堆疊4之高度。此位準感測器配置係基於光學三角量測技術。經偵測高度直接與由偵測器5所量測之信號強度有關，且具有取決於入射角之週期性(P/2 sinθ)。
實務上，基板W上之堆疊4的抗蝕劑及下伏處理層係(部分地)透明的。自下伏處理層所反射的具有特定波長之光與自抗蝕劑層所反射之光相干相加，且此情形引起堆疊干 涉效應，其可導致取決於精密層厚度的大的量測誤差。為了平均化此等干涉效應，使用約1倍頻程(octave)之寬廣波長範圍。圖3中示意性地展示此情形。入射光束11在堆疊4(在此實例中僅包含抗蝕劑層)之表面上部分地反射，從而導致經反射光束12。然而，入射光束11之一部分折射至堆疊4中，且在基板W與堆疊4之間的界面上反射。在堆疊4之表面處，此光束再次被折射且形成平行於經反射光束12之二次光束13。結果，堆疊4之正確高度h不予以考慮，而考慮不同值。
經量測高度與實際抗蝕劑高度之間的差被稱作「表觀表面沈降」(Apparent Surface Depression,ASD)。此ASD係藉由使用具有自(例如)600奈米至1050奈米之波長範圍的寬頻帶光得以最小化，其平均化堆疊干涉效應之有害影響。
輔助感測器基於在晶圓表面與噴嘴(氣壓計)之間的壓力或流量量測來校正ASD之效應。然而，此感測器之執行速度緩慢，因此，此感測器僅用以對晶圓上之少數場進行入射校準(incidental calibration)。此外，感測器極接近於基板表面(200微米)，造成潛在的機器安全性問題，而此問題僅可使用高成本的安全性措施才能夠解決。最後，使用兩個感測器會進一步增加商品成本。
在根據本發明之一實施例的且待用於如早先所描述(關於圖1)之微影裝置中之位準感測器配置10的實施例(如圖4所示)中，使用具有特定光譜之光源16，光源16發射輻射朝向基板W。將來自光源16之輻射引導於定位於光源16與 基板W之間的投影光柵17處。在所示實施例中使用包含鏡面14及15之反射投影系統的情況下，將投影光柵17所形成之影像投影於基板W上。使用另外反射元件14及15將來自基板W之經反射輻射以光學方式再次聚焦至偵測器單元18。偵測器單元18(例如)具備UV感測器，以在操作中量測自基板W所反射之輻射且自經反射輻射判定基板高度(剖面)。
根據本發明之實施例，藉由使用與先前技術之位準感測器配置相比較，發射更短波長之入射光束11的光源16來減少ASD之效應。更具體而言，光源16經配置以發射在一波長範圍內之輻射，在該波長範圍內，待用於在微影裝置中處理基板W之抗蝕劑係敏感的。換言之，將在微影裝置中之位準感測器量測中所使用的波長改變成使在基板處理中所使用之抗蝕劑易受影響的波長，亦指示為光化光(亦即，實現化學改變之光輻射)。取決於所使用之抗蝕劑，此意謂實施小於500奈米之量測波長。舉例而言，在一實施例中，所使用之波長低於400奈米(UV輻射)，例如，甚至低於300奈米(DUV輻射)。
有諸多原因可以解釋較短波長為何能夠改良程序穩固性。抗蝕劑之折射率朝著較短波長增加。此情形增加抗蝕劑-空氣界面處之反射率而導致較少光穿透抗蝕劑。在較短波長下改良了對現今薄膜進行的薄膜干涉效應平均化。當在後端使用銅(Cu)時，銅在較短波長下具有顯著較低之反射率的特性可得到利用。此外，許多現代處理層(比如 多晶矽及非晶碳硬式光罩(a-C hardmask))在UV狀態下變得不透明，因此，位準感測器將不太能「看見」下伏堆疊。關於此效應，參考R.A.Synowicki等人之論文「Refractive Index Measurements of Photoresist and Antireflective Coatings with Variable Angle Spectroscopic Ellipsometry」(SPIE第3332卷，第384頁至第390頁)。在此論文中，據描述，SiON(其為用於塗布基板之已知無機抗反射材料)在可見光波長下係透明的(k=0)，但在400奈米及400奈米以下之波長下開始吸收光能。
鑒於基板應決不以量測光加以曝光之「神聖」規則，起初，在位準感測器量測配置中使用UV光之想法聽起來完全不可接受。然而，當著眼於系統要求時，發現可以充分低於通常所使用之曝光能量的極低光位準進行位準量測。亦即，在一另外實施例中，朝向基板W所發射(如用於位準感測器量測)之輻射之劑量(或能量位準)低於預定義位準，亦即，低於經設定臨限值(例如，小於0.1mJ/cm2)。根據本發明之一另外實施例，使用一預定義位準在如以上所描述(參看圖1)之微影裝置中執行位準感測器量測，此預定義位準取決於被允許離開投影系統PS之雜散光位準。自微影裝置之實務實施推斷如前文所提及的0.1mJ/cm2之臨限值，其中允許投影系統PS具有在以光罩圖案所進行之曝光期間照射基板W之該雜散光位準(約1%)。
用以接近臨限值之設定的另一方式係由確定何種所需的能量能夠提供穩固且可重複之量測的而開始。達成重現性 σh所需要之光子的數目大約為： 在將參數選擇為σh=1奈米且P=30微米的情況下，此值變為N ph 6×107。假定光偵測器效率為10%、偵測光學器件效率為75%及抗蝕劑反射(亦即，鏡面反射)為20%(其為保守值)，則入射於抗蝕劑上之光子的數目將為Nphotons=4×109。在每光子之平均能量為6.6×10-19J及照明面積為2.5×2.5mm2的情況下，需要入射於基板上之能量密度為4×10-5mJ/cm2。此能量密度為低於成像中之UV雜散光要求(0.1mJ/cm2)的量級。
即使在位準感測器配置10所透射之量測光之能量劑量超過該預定義臨限值時，亦有可能藉由對如以上所描述(參看圖1)之微影裝置之後續曝光步驟實施較小改變來使用此技術。在此實施例中，照明系統IL經進一步配置以在位準感測器配置已施加了劑量(或能量位準)高於該預定義臨限值的輻射的情況下應用曝光位準偏移。換言之，在基板W上以高於臨限值的量測輻射劑量(或能量位準)來操作微影裝置中之位準感測器配置，此後，在該基板W之後續曝光步驟中應用劑量校正。以此方式，由位準感測器配置以量測光進行之曝光而引入跨越基板W之可預測的CD偏移，在實際曝光期間可用較小劑量減少校正可預測的CD偏移。
在另一進一步實施例中，位準感測器配置10經配置以跨越基板W提供量測光之光子能量的可預測分布(例如，均勻 分布)。當已知量測能量之實際分布時，即有可能取決於在位準感測器量測期間之能量分布而在基板W之實際曝光期間應用極簡單的劑量減少。
在一特定實施例中，使用光源16，光源16具有使其適合用於本發明之位準感測器配置中的特定特性。氘源16具有自約200奈米至400奈米之波長光譜，其中波長範圍愈短光譜輻照度愈高。因此，其特別適合於獲得改良式位準感測器配置，其中歸因於層干涉在較低波長下之較低敏感度，層堆疊4對高度量測具有極小影響或無影響。
在一進一步實施例中，偵測器單元18具備匹配元件，諸如輻射偵測器35、36(亦見以下參看圖6之描述)。匹配偵測器35、36具有為波長之函數的敏感度量變曲線(sensitivity profile)，敏感度量變曲線實質上逆匹配於光源中為波長之函數的能量量變曲線(energy profile)。換言之，在如所使用之波長範圍內的偵測特性與光源16之偵測特性互補。
或者或此外，偵測器單元18之其他(光學)元件(諸如鏡面反射或通過照明光纖之透射)可經調適以獲得匹配特性。舉例而言，當使用在較低波長中具有較高能量之氘源時，選擇偵測器單元18(或更具體而言，輻射偵測器35、36)使之為在所使用之波長範圍之較高部分中更敏感。在使用此等類型之匹配的情況下，有可能提供具有為波長之函數的實質上平坦之系統回應的位準感測器配置10。
已知位準感測器配置將光柵以斜角θ投影於基板W上，如圖1及圖4兩者之實施例所示。將經反射影像投影於偵測 光柵(例如，圖1中之參考光柵8)上。基板W之垂直位移Z使光柵影像在偵測光柵上移位，導致光柵所透射之光發生強度變化。此強度變化與Z位移成比例，但此強度亦歸因於光源強度變化或基板(鏡面)反射變化而變化。為了消除此等變化，使用差異偵測(differential detection)方案。在偵測器單元5之一已知偵測設置中，偏振器21與剪切板22(例如，以渥拉斯頓(Wollaston)稜鏡之形式)之組合在參考光柵23上產生來自經反射光束20之兩個橫向剪切式光柵影像(「e」及「o」)，如圖5中示意性地所展示。由參考光柵23所透射之「e」及「o」影像由兩個偵測器(分別為25及26)偵測且在處理單元27中加以處理，以得到正規化高度信號h。
偵測器單元5之此已知設置具有許多缺點。偏振光學器件(諸如偏振器21)價格昂貴，且價格隨尺寸變大而快速增加。以下情形增加了商品成本：位準感測器按比例增大至較大視場(Field of View)。渥拉斯頓稜鏡/剪切板22係彩色的，其產生依賴於λ之移位。此移位導致依賴於顏色之高度誤差。此情形在可使渥拉斯頓稜鏡22之色散較低的較長波長下可能係可接受的，但此移位朝著UV波長快速增加。
根據本發明之一實施例，使用具有三角形光柵剖面(triangular grating profile)之相對較淺的刻線光柵(ruled grating)31以代替使用振幅透射光柵。圖6中示意性地展示根據一實施例的偵測器單元18之該設置。如所展示之偵測 器單元18包含充當相位光柵之刻線光柵31。刻線光柵31之間距P大於光源16所發射之輻射的波長。間距P(例如)等於投影光柵17(見圖4)之影像的週期(例如，30微米)。在圖6中，展示透射光柵31，但作為一替代例，可使用刻線反射光柵。適用於透射光柵31之適當材料為氟化鎂(MgF2)，該材料在所使用之波長下(在大於120奈米下)足夠透明。
刻線光柵31之三角形光柵剖面充當一系列楔狀物31a、31b，其根據熟知之史奈爾定律(Snell's law)重新引導光束20。在向上方向上重新引導在正向楔狀物31a上之影像(「u」)，且在向下方向上重新引導在負向楔狀物31b上之影像(「d」)。若影像確切地位於刻線光柵31中心，則「u」影像與「d」影像具有相等強度，且連接至兩個偵測器35、36之處理單元37的輸出「h」將為零。若基板高度改變，則投影光柵31之影像亦將移位且此情形將導致「u」信號與「d」信號之間的不平衡。
「u」光束與「d」光束之間的角度應大於入射於投影光柵17上之影像的發散度。此外，刻線光柵31歸因於依賴於波長之折射(僅在透射光柵的情況下)且歸因於楔狀物之有限尺寸下發生的繞射而引入光之額外發散度。由繞射所導致之發散度概略地給出為2λ/P。總額外發散度較小(約0.1弧度)且在實務設計中係可接受的。應亦注意，亦在當前的基於偏振之偵測分支中亦發現由繞射誘發之額外發散度(如圖5所示)。
圖6之偵測器單元18的實施例提供許多優點。舉例而 言，與目前先進技術之解決方案相比較，當前實施例具有較低成本。特別在UV區域中，偏振器21及剪切板22極為昂貴。此外，偵測器單元18沒有依賴於波長之高度偏移。又，對於大視場位準感測器，可容易地按比例調整偵測器單元18之尺寸。
又，新的設置極具光效率。因為使用相位光柵31而非振幅光柵8，所以光不受阻擋。結果，更多光子可用於量測。偵測器單元18之此實施例特別適合於以上所描述之UV位準感測器實施例。然而，偵測器單元18之此實施例亦可能是使用可見光波長來促進商品成本減少的目前先進技術之位準感測器中所關注的。
刻線光柵31就其本身而言為所熟知且用於(例如)光譜學中。在許多應用中，將刻線光柵31製造成具有炫耀角。在本發明之實施例中，不需要炫耀角或炫耀角等於零，亦即，正向楔狀物31a及負向楔狀物31b與刻線光柵31之法線成相同角度。
將位準感測器配置用於波長範圍為500奈米至1000奈米之一場合中及波長範圍為200奈米至400奈米之另一場合(使用以上所描述之實施例)中，如此來執行模擬。表觀表面沈降(ASD)已被判定為入射角θ(在圖7b及圖8b中指示為入射角或AOI)之函數。
在第一模擬(對於基板W上之前端層堆疊4而言係典型的)中，使用在基板W上之堆疊4，堆疊4包含(按自底至頂的次序)：50奈米之氧化物層4a、70奈米之多晶矽層4b、40奈 米之介電抗反射塗層(DARC)層4c，及80奈米之抗蝕劑層4d(見圖7a)。低波長範圍下所得ASD顯著較好。此情形在圖7b之曲線圖中清晰可見。
在第二模擬(對於基板W上之後端層堆疊4而言係典型的)中，使用在基板W上之堆疊4，堆疊4包含(按自底至頂的次序)：50奈米之氧化物層4a、70奈米之銅層4e、40奈米之介電抗反射塗層(DARC)層4c，及80奈米之抗蝕劑層4d(見圖8a)。亦是低波長範圍量測下所得ASD顯著較好。此情形在圖8b之曲線圖中清晰可見。
在可用於與前述實施例中之任一者組合的一實施例中，防止來自光源16之光化光在對準掃描期間或實際上在不需要位準感測或位準感測無用之任何時段期間照射基板W。可如圖9所說明藉由併入有根據需要按可控方式閉合之遮光片19來達成此結果。應瞭解，遮光片19無需位於投影光柵17之上游，而可置放於光源16與基板W之間的光徑內的任何便利之處。然而，將遮光片置放成靠近光源可減少光徑之經反射雜散光及光徑之加熱的潛在問題。在另一方法中，提供控制器C，控制器C可操作以在光源未在使用中之時間期間關斷光源。此方法儘管在機械方面比遮光片簡單，但潛在缺點為：系統穩定性可能歸因於所需切換而受影響。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵 測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之情境中，可認為本文對術語「基板」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗布顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。適用時，可將本文之揭示應用於該等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便形成多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
儘管以上可特定地參考在光學微影之情境中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在情境允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定形成於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在為5奈米至20奈米之範圍內的波長)；以及粒子束(諸如離子束或電子束)。
術語「透鏡」在情境允許時可指代各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
儘管以上已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如以上所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之該電腦程式。
以上描述意欲係說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離以下所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。
4‧‧‧層堆疊
4a‧‧‧氧化物層
4b‧‧‧多晶矽層
4c‧‧‧介電抗反射塗層(DARC)層
4d‧‧‧抗蝕劑層
5‧‧‧偵測器/偵測器單元
6‧‧‧發射器
7‧‧‧圖案
8‧‧‧參考光柵/振幅光柵
9‧‧‧投影光學器件/透鏡
10‧‧‧位準感測器配置
11‧‧‧入射光束
12‧‧‧經反射光束
13‧‧‧二次光束
14‧‧‧鏡面/反射元件
15‧‧‧鏡面/反射元件
16‧‧‧光源
17‧‧‧投影光柵
18‧‧‧偵測器單元
19‧‧‧遮光片
20‧‧‧經反射光束
21‧‧‧偏振器
22‧‧‧剪切板/渥拉斯頓稜鏡
23‧‧‧參考光柵
25‧‧‧偵測器
26‧‧‧偵測器
27‧‧‧處理單元
31‧‧‧刻線光柵/透射光柵/相位光柵/投影光柵
31a‧‧‧正向楔狀物
31b‧‧‧負向楔狀物
35‧‧‧輻射偵測器/匹配偵測器
36‧‧‧輻射偵測器/匹配偵測器
37‧‧‧處理單元
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束傳送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件/光罩
MT‧‧‧支撐結構/光罩台
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
圖1描繪根據本發明之實施例的微影裝置；圖2描繪使用投影光柵之位準感測器配置的示意圖；圖3描繪具有層堆疊之基板的示意性橫截面圖，其包括位準感測器配置之量測光束；圖4描繪根據本發明之實施例之位準感測器配置的示意圖；圖5描繪偵測器單元之一部分的橫截面圖；圖6描繪根據本發明之實施例之偵測器單元之一部分的橫截面圖；圖7a描繪基板上之典型前端堆疊的橫截面圖，且圖7b描繪對於兩個波長範圍的具有前端堆疊之基板之表觀表面沈 降的曲線圖，其中表觀表面沈降為入射角之函數；圖8a描繪基板上之典型後端堆疊的橫截面圖，且圖8b描繪對於兩個波長範圍的具有後端堆疊之基板之表觀表面沈降的曲線圖，其中表觀表面沈降為入射角之函數；及圖9描繪根據本發明之一實施例的併入有遮光片之位準感測器配置的示意圖。在該等圖式中，相似元件符號指示相似部分。
10‧‧‧位準感測器配置
14‧‧‧鏡面/反射元件
15‧‧‧鏡面/反射元件
16‧‧‧光源
17‧‧‧投影光柵
18‧‧‧偵測器單元
W‧‧‧基板

Claims (18)

  1. 一種用於在一微影裝置中量測一基板之一感光層之一表面之一位置的位準感測器配置，其包含：一輻射偵測器，其用於在操作中量測自該基板所反射之輻射，其中該輻射偵測器經配置以量測在一波長範圍內之輻射，在該波長範圍內，待用於處理該基板之該感光層係敏感的。
  2. 如請求項1之位準感測器配置，其包含：一光源，其用於朝向該基板發射在該波長範圍內之輻射，而未通過該微影裝置之一投影鏡片；及一基板支撐件，其用於支撐該基板且將該表面定位於一位置中，其中該光源之該輻射係藉由該基板而鏡面(specularly)反射至該偵測器，而未通過該微影裝置之該投影鏡片。
  3. 如請求項2之位準感測器配置，其中該光源為一氘光源。
  4. 如請求項1之位準感測器配置，其中該波長範圍包含小於400奈米之輻射。
  5. 如請求項1之位準感測器配置，其中在該基板之該表面處所接收之輻射之一劑量低於一預定位準。
  6. 如請求項5之位準感測器配置，其中該預定位準為1×10-8J/m2。
  7. 如請求項2之位準感測器配置，其中該輻射偵測器包含一刻線光柵，該刻線光柵具有大於由該光源所發射之該 輻射之波長的一間距。
  8. 如請求項7之位準感測器配置，其進一步包含定位於該光源與該基板之間的一投影光柵，其中該刻線光柵之該間距等於該投影光柵之一間距。
  9. 如請求項2之位準感測器配置，其中該輻射偵測器包含具有為波長之函數之一敏感度量變曲線的元件，該敏感度量變曲線實質上逆匹配於該光源之為波長之函數的一光譜輻照度量變曲線。
  10. 如請求項2之位準感測器配置，其進一步包含一遮光片，該遮光片可操作以阻擋來自該光源之光照射該基板。
  11. 如請求項2之位準感測器配置，其進一步包含一控制器，該控制器可操作以關斷該光源。
  12. 一種經配置以量測一基板之一感光層之一表面之一位置的微影裝置，其中該微影裝置經配置以基於由該基板所反射之光化(actinic)輻射來量測一高度。
  13. 如請求項12之微影裝置，其中該微影裝置包含一位準感測器配置，該位準感測器配置包含一用於量測在操作中反射自該基板之輻射之輻射偵測器，其中該輻射偵測器經配置以量測在一波長範圍內的輻射，在該波長範圍內，待用於處理該基板之該感光層係敏感的。
  14. 如請求項12之微影裝置，其中該微影裝置進一步包含一投影系統，該投影系統經組態以將曝光輻射之一經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上，其中在該基 板之該表面處所接收之輻射之一劑量低於一預定位準，且該預定位準取決於被允許離開該投影系統之一雜散光位準。
  15. 如請求項12之微影裝置，其包含一照明系統，該照明系統經組態以調節曝光輻射之一輻射光束，其中該照明系統經進一步建構與配置以應用一曝光位準偏移來校正由該位準感測器配置所施加之輻射之一劑量。
  16. 一種用於在一微影裝置中量測一基板之一感光層之一表面之一位置的方法，其包含在操作中量測自該基板所反射之輻射，其中該經反射輻射係在一波長範圍內，在該波長範圍內，待用於處理該基板之該感光層係敏感的。
  17. 一種用於在一微影裝置中量測一基板上之一感光層之一表面之一位置的方法，該微影裝置可操作以將一輻射光束投影至該感光層上，該感光層包含對於在一波長範圍內之輻射敏感的一材料，該波長範圍包括該輻射光束之一波長，該方法包含：自該感光層之該表面反射具有在該波長範圍內之一波長的一量測輻射光束，該感光層之該材料對於該波長係敏感的；接收該經反射量測光束；及基於該經反射量測光束來判定該感光層之該表面之一位置。
  18. 一種包含將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上之器 件製造方法，其包含基於由該基板所反射之光化輻射來量測一基板之一感光層之一表面之一位置。
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