TWI433213B - 可調節波長照明系統 - Google Patents

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TWI433213B
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Description

可調節波長照明系統
本發明大體上係關於一種在用於半導體晶圓製造之微影裝置中所使用之類型的照明系統。
微影裝置將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)。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，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常藉由使用UV輻射光束將圖案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輻照每一目標部分；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輻照每一目標部分。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。另一微影系統為干涉量測微影系統，其中不存在圖案化器件，而是將一光束分裂成兩光束，且經由使用反射系統而導致兩光束在基板之目標部分處進行干涉。該干涉導致線紋(line)形成於基板之目標部分上。
微影裝置可將對準系統用於偵測晶圓上之對準標記之位置，且使用對準標記來對準晶圓以確保自光罩之準確曝光。對準系統通常具有其自己的照明源。自經照明對準標記所偵測之信號可受到照明波長與對準標記之物理或光學特性匹配的程度，或與接觸或鄰近於對準標記之材料之物理或光學特性匹配的程度影響。前述特性可取決於所使用之處理步驟而變化。相位光柵對準系統通常提供一組離散之相對較窄頻帶照明波長，以便最大化由對準系統所偵測之對準標記信號的品質及強度。特定離散波長通常限於市售光源之類型。
儘管離散波長之選擇允許選取改良用於一組給定對準標記及如早先所描述之其他局域特性之對準信號之波長的靈活性，但特定微影程序及/或對準標記可能需要在由習知對準系統所產生之離散波長之外的照明波長。若特定對準標記或微影程序所需要的輻射之最佳窄頻帶在一組離散設定點選項之間或之外，則將會不利地影響對準效能，或許會達到不可能對準的程度。此限制減少修改微影程序及/或對準標記之靈活性。需要克服上述缺陷之方法及系統。
需要提供一種減少前述問題之微影裝置。
根據本發明之一實施例，提供一種用於一微影裝置之對準系統。該對準系統包括一輻射源，該輻射源經組態以將窄頻帶輻射轉換成連續、平坦且寬頻帶之輻射。一聲學可調節窄通帶濾光器耦接至該輻射源，且經組態以將該寬頻帶輻射濾光成窄頻帶線性偏光輻射。可將該窄頻帶輻射聚焦於一晶圓之對準目標上，以便實現該晶圓之對準。在一實施例中，該目標為一光柵。在另一實施例中，該目標可為用於一圖案辨識系統中之目標。該濾光器經組態以調變由該輻射源所產生之輻射之一強度及波長，且具有多個同時通帶。該輻射源可包含一光纖放大器，該光纖放大器經組態以產生具有一高重複率之高強度短脈衝輻射。該輻射源亦可包含光子晶體光纖(photonic crystal fiber)，該等光子晶體光纖耦接至該光纖放大器，且經組態以自該高強度短脈衝輻射產生該連續、平坦且寬光譜之輻射。該輻射源具有高空間同調性及低時間同調性。
本發明之另一實施例提供一種用於對準一晶圓之方法。產生一第一高強度短脈衝輻射，且使其傳播通過一非線性器件以產生一第二連續、寬且平坦之光譜輻射。聲學濾光該第二輻射以產生窄頻帶線性偏光輻射。該方法亦可包含藉由該窄頻帶輻射來照明一對準目標以實現一晶圓之對準。該濾光可進一步包含調變該第二輻射之一強度及波長，及產生多個同時通帶濾光器。在一實施例中，該第一輻射為具有一高重複率之高強度短脈衝輻射，且該第二輻射具有高空間同調性及低時間同調性。
本發明之一另外實施例提供一種對準系統，該對準系統包括一照明源，該照明源可調節至在一連續寬光譜範圍內之所要窄頻帶波長。該照明源包括一可調節濾光器，該可調節濾光器藉由將頻帶外波長阻擋至不會不利地影響用於偵測一晶圓上之對準標記之一位置以使用該對準標記來對準該晶圓之對準的一程度，而僅選擇在一可用光譜調節範圍內的高達幾奈米或若干奈米寬之一所要波長設定點。該照明源進一步包括一光學器件系統，該光學器件系統經組態以涵蓋該照明源之該連續寬光譜範圍，其中該對準標記具有一相對較窄光譜頻帶，在該相對較窄光譜頻帶內，一對準標記信號高於一預定可接受臨限值，且該所要波長設定點實質上匹配於該相對較窄光譜頻帶。
併入於本文中且形成本說明書之一部分的隨附圖式說明本發明之一或多個實施例，且連同實施方式進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠製造及使用本發明。
本說明書揭示併有本發明之特徵的一或多個實施例。該(該等)所揭示實施例僅僅例示本發明。本發明之範疇不限於該(該等)所揭示實施例。本發明係由此處附加之申請專利範圍界定。
所描述之該(該等)實施例及在本說明書中對「一實施例」、「一實例實施例」等等之參考指示所描述之該(該等)實施例可能包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可能未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等短語未必指代同一實施例。另外，當結合一實施例來描述一特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否明確地進行描述，結合其他實施例來實現此特徵、結構或特性均係在熟習此項技術者之認識範圍內。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合加以實施。本發明之實施例亦可實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸以可由機器(例如，計算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括：唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號，等等)；及其他者。另外，韌體、軟體、常式、指令可在本文中被描述為執行特定動作。然而，應瞭解，此等描述僅僅係出於方便起見，且此等動作事實上係由計算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他器件引起。
圖1示意性地描繪適合用於本發明之微影裝置之實施例。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，其可根據需要而係固定或可移動的。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。可認為本文中對術語「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產生圖案的任何器件。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產生之器件(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使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於由鏡面矩陣所反射之輻射光束中。
另外，在干涉量測微影系統中，不存在圖案化器件，而是將一光束分裂成兩光束，且經由使用反射系統而導致兩光束在基板之目標部分處進行干涉。該干涉導致線紋形成於基板之目標部分上。
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，使用透射光罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
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。在此等「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。
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。在此等情況下，不認為輻射源形成微影裝置之部分，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，且係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之路徑準確地定位光罩MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(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，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的大小。
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，曝光場之最大大小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，通常使用脈衝式輻射源，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(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文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。
圖1B為說明實例對準系統之示意圖。對準系統10包含將電磁輻射13提供至光束分裂器14之同調照明源12(諸如雷射)。電磁輻射之一部分被反射離開塗層16以照明對準標記或目標18。對準標記或目標18可具有一百八十度對稱性。就一百八十度對稱性而言，其意謂：當對準標記18(亦被稱作「目標」)圍繞垂直於對準標記18之平面的對稱軸線旋轉一百八十度時，對準標記實質上等同於未旋轉對準標記。確實係此情形之軸線被稱作對稱軸線。對準標記18置放於可塗布有輻射敏感膜之基板或晶圓20上。
基板20置放於平台22上。可在藉由箭頭24所指示之方向上掃描平台22。自對準標記18所反射之電磁輻射傳遞通過光束分裂器14，且係藉由影像旋轉干涉計26收集。應瞭解，無需形成優良品質之影像，而是應解析對準標記之特徵。影像旋轉干涉計26可為一組任何適當光學元件，且較佳為稜鏡之組合，該等稜鏡形成對準標記之兩個影像、將該等影像中之一者相對於另一者旋轉一百八十度，且接著以干涉量測方式重新組合該兩個影像，使得當與對準目標18對準時，電磁輻射將建設性地或破壞性地在偏光意義上或在振幅意義上進行干涉，從而使可易於偵測對準標記18之中心。傳遞通過由干涉計26所建立之旋轉中心的光學射線界定感測器對準軸線27。
偵測器28自影像旋轉干涉計26接收電磁輻射。偵測器28接著將信號提供至信號分析器30。信號分析器30耦接至平台22，使得當判定對準標記18之中心時知曉平台之位置。因此，相對於平台22而極準確地知曉對準標記18之位置。或者，可知曉對準感測器10之部位，使得相對於對準感測器10而知曉對準標記18之中心。因此，相對於參考位置而知曉對準目標18之中心之確切部位。
圖2A至圖2E說明不同可能對準標記之實例的平面圖。應瞭解，圖2A至圖2E僅為不同對準標記之實例，且可在實踐本發明時利用可易於由熟習此項技術者判定之許多對準標記。
圖2A說明正方形柵格棋盤形對準標記18A(亦被稱作「目標」)。目標18A包含複數個兩種類型之光學不同正方形34及36。可藉由圖案、反射率(振幅及/或相位)或該圖案與該反射率(振幅及/或相位)之任何組合來區分該兩種類型之正方形。對準標記18A主要地充當在相對於彼此之直角下所定向的兩個線性光柵；一線性光柵處於相對於邊緣或線紋32之定向的+45度之角度下，且另一線性光柵處於相對於邊緣或線紋32的+45度之角度下。
圖2B說明鑽石狀對準標記18B。對準標記18B包含複數個垂直等距線紋40，在複數個垂直等距線紋40之間具有線間(space)38。
圖2C說明另一對準標記18C。對準標記18C具有藉由線間42分離之複數個線紋44。線間42具有不同間隔或尺寸。因此，線紋44具有不同間距或週期。線紋44之不同週期圍繞中心線46對稱。
圖2D說明另一對準目標18D。對準目標18D具有交替線紋，該等交替線紋可為線間39及線面(land)41。線間39及線面41相對於對準目標18D之縱向軸線成四十五度之角度。
圖2E說明另一對準目標18E。對準目標18E具有交替線紋，該等交替線紋可為線間45及線面43。線間45及線面43相對於對準目標18E之縱向軸線成四十五度之角度。
自經照明對準標記18所偵測之信號可受到照明波長與對準標記之物理或光學特性匹配的程度，或與接觸或鄰近於對準標記之材料之物理或光學特性匹配的程度影響。載運關於標記之位置之準確資訊的改良型對準標記信號可增強微影工具之疊對效能。
圖3說明習知對準照明源12'之實例。照明源12'包含四色雷射模組總成(LMA)30及偏光多工器(PMUX)32。LMA 30經組態以產生四種相異雷射。舉例而言，LMA 30可產生532奈米綠色波長輻射光束、633奈米紅色波長輻射光束、780奈米近紅外線波長輻射光束及850奈米遠紅外線波長輻射光束。偏光多工器32經組態以將由LMA 30所產生之四種雷射多工成用作對準系統10之照明源的單一偏光光束13。然而，CLMA 30產生具有較高雜訊位準之綠色雷射。此外，然而，LMA 30之顏色選項限於四種顏色，其中無頻寬可調節性選項。特定離散波長通常限於市售光源之類型，諸如532奈米雷射、632奈米HeNe雷射、635奈米SLD(超螢光二極體)或紅外線(IR)雷射二極體。
儘管離散波長之選擇允許選取改良用於一組給定對準標記及如早先所描述之其他局域特性之對準信號之波長的靈活性，但可能存在僅具有窄光譜頻帶之獨特微影標記或程序特性，在該窄光譜頻帶內，可接受之對準標記信號係可能的。若此最佳窄頻帶在通常可用之該組離散設定點波長選項之間或之外，則將會不利地影響對準效能，或許會達到不可能對準的程度。此情形減少修改微影程序或對準標記來增強產品之靈活性。
另一習知方法係使用寬頻帶照明，以便平均地改良對準信號。寬頻帶照明需要在使用中於寬光譜範圍內校正光學器件。此情形需要複雜的光學及塗布設計，該等設計通常較昂貴、難以對準且在放射量測方面效率較低。儘管亦需要設計使用離散波長設定點之對準系統以在寬光譜範圍內進行操作，但無需同時地使該等對準系統如此進行。因此，本文中所呈現之實施例提供一種如下文所描述的對準系統之完全可調節輻射源。
圖4說明根據本發明之一實施例的例示性照明源12"。照明源12"包含耦接至中繼與機械介面53之寬頻帶可調節輻射源(BTRS)51。在一實施例中，BTRS 51包括超連續源(supercontinuum source)及聲光可調節濾光器(AOTF)。中繼與機械介面53經組態以調整自BTRS 51所發射之輻射光束之剖面(profile)。根據一實施例，可將照明源12"調節至在連續、平坦且寬之光譜範圍內的特定窄頻帶波長。可在微影系統級(lithographic system level)下實現調節。此可調節性允許選擇在習知離散波長設定點之間或之外的光譜間隙中的波長，以針對信號強度來調節波長。此可調節性亦允許將對準波長調節至最穩定之對準偏移，其可處於不同於最強可用繞射信號之位置的位置。
一些使用者可具有一組固定程序且無需連續可調節範圍。然而，其程序可能需要歸因於窄頻帶照明源類型之有限選擇而當前不可用的一組離散對準系統波長設定點。對於此情形，可藉由連同諸如Rugate濾光器、介電濾光器及/或全像濾光器之濾光器一起來濾光寬頻帶源而達成寬範圍之離散設定點的所要可調節性。可調整給定設定點之頻寬以適合應用要求。若在使用中之濾光器為AOTF，則可同時地選擇多個鄰近窄頻帶設定點波長。可結合AOTF來使用額外濾光器，或可添加操縱光學器件以達成頻寬調整之機構。
本文中所呈現之實施例利用寬頻帶源，諸如弧燈或超連續源。可調節濾光之方式僅選擇通常高達幾奈米或若干奈米寬之所要波長設定點。用於寬頻帶源之濾光機構經組態以將頻帶外波長阻擋至將不具有對對準系統功能之不利效應的程度。一種此類實施將為結合超連續源來使用聲光可調節濾光器(AOTF)。在一實施例中，可用光譜調節範圍可涵蓋450奈米至2500奈米，且將僅受到光源之可用性、調節機械學及對準系統之光學設計限制。下文描述結合AOTF來使用超連續源之實例實施例。
圖5進一步說明根據本發明之一實施例的照明系統12"。照明系統12"包括光纖放大器50、光子晶體光纖52、AOTF54及中繼與機械介面53。光纖放大器50及光子晶體光纖52可為超連續源56之部分。
超連續源56使用超連續產生，超連續產生導致窄頻帶輻射58自諸如光纖放大器50之源輻射轉換成具有連續、寬且平坦之光譜頻寬的輻射，該光譜頻寬具低時間同調性，同時維持源輻射58之高空間同調性。舉例而言，可將具有幾奈米之頻寬的980奈米之窄頻帶輻射轉換成具有高空間同調性且頻寬在450奈米至2500奈米之範圍內的連續、平坦且寬光譜之輻射。在諸如輻射57之平坦光譜輻射中，光譜中之每一波長之強度的光譜密度係恆定的。在連續光譜輻射中，存在在一波長範圍(例如，450奈米至2500奈米)內之所有波長。輻射57具有高度的空間同調性，且可用作點源(亦即，輻射可聚焦於繞射有限點中)，其為本發明之優點中的一者，因為相位光柵對準感測器通常需要點源輻射。可藉由使輻射58之光學脈衝傳播通過諸如光子晶體光纖56之強非線性器件來實現光譜增寬。光子晶體光纖52具有色散特性，該等色散特性允許在光纖之相當大之長度內的強非線性相互作用。即使在相當適中之輸入功率的情況下，亦達成極寬光譜，此導致彩虹顏色之產生。在一些情況下，代替光子晶體光纖52，亦可使用楔形光纖。
光纖放大器50經組態以將在高重複率下之泵抽式高強度短脈衝輻射58提供至光子晶體光纖52。輻射58可具有高於熱白光源之輻射率(radiance)的輻射率。舉例而言，光纖放大器50可經組態以產生在大約5皮秒(ps)脈衝具有平均980奈米波長之窄頻帶中且具有80百萬赫茲之重複率的泵抽式鉺輻射。鉺用以摻雜光纖放大器50中之光纖，以便改質光纖之光學性質且導致光纖擔當光學放大器。
光子晶體光纖52中之超連續產生所隱含的物理程序係基於光纖放大器50(或其他非線性介質)中之光纖的色散及長度、由光纖放大器50所產生之輻射58的脈衝持續時間、輻射58之初始峰值功率及泵波長(pump wavelength)。當將飛秒脈衝用作源輻射58時，可因藉由光子晶體光纖52之自相位調變而顯著地導致光譜增寬。當以輻射58之皮秒或奈秒脈衝進行泵抽時，使用光子晶體光纖52來實施拉曼(Raman)散射及四波混頻。輸出輻射57之空間同調性(相對於交譜密度)通常極高，特別係在光子晶體光纖52為單模光纖的情況下。高光譜頻寬通常導致低時間同調性。此類同調性對於在光子晶體光纖56中產生頻率梳(frequency comb)係重要的，且其取決於諸如種子脈衝持續時間與能量、光纖長度及光纖分散之參數而可能被達成或可能不被達成。在一實施例中，光子晶體光纖將980奈米之窄頻帶輻射58轉換成在450奈米至2500奈米之範圍內的連續、寬且平坦之頻帶輻射。
理想地，使用聲光可調節濾光器(AOTF)54來調節輸出輻射57。AOTF為電子可調節窄通帶聲學濾光器，其經組態以調變輻射54之強度及波長。AOTF 54經組態以提供多個同時通帶濾光器。在一實施例中，AOTF 54經組態以產生高達八個同時通帶。AOTF 54可基於體積介質(volume medium)中之布拉格(Bragg)繞射。下文關於圖6來進一步詳細地描述AOTF 54之操作。AOTF 54產生饋入至中繼與機械介面53中之經調節窄頻帶線性偏光輻射59。中繼與機械介面53經組態以調整輻射59之剖面，且產生聚焦於對準目標18上之輻射光束13。
按照本發明之一實施例，可動態地設定諸如AOTF 54之可調節濾光器之所要波長設定點，使得此所要波長設定點匹配於對準標記之相對較窄光譜頻帶，該可調節濾光器將高於預定可接受臨限值之對準標記信號提供至該對準標記。以此方式，可提供藉由對準系統之快速微調，例如，運作中調節(on the fly tuning)。
圖6說明根據本發明之一實施例的例示性AOTF 54。AOTF 54包括各向異性雙折射晶體(anistropic bifringement crystal)64、壓電式傳感器(piezoelectric transducer)62及吸聲器(acoustic absorber)65。晶體64具有光軸67、聲學走離角(acoustic walkoff angle)69及異常波走離角63。壓電式傳感器62及吸聲器65在光軸67之相反末端上耦接至晶體64。
在一實施例中，壓電式傳感器62經組態以接收施加至各向異性晶體64之射頻信號60。合成週期性聲波沿著光軸67傳播通過晶體64之體積。聲波在晶體64中產生交替高/低折射率之週期性圖案。所得週期性折射率調變近似布拉格繞射光柵，使得輸入輻射57之有限光譜頻帶被繞射。入射非偏光輻射57分裂成正交偏光繞射尋常波68、異常一級波61，及包含窄頻帶線性偏光輻射59之非繞射零級波。繞射光譜通帶作為所施加之聲頻的函數而變化。通帶波長之強度作為射頻控制信號60之振幅的函數而變化。
可藉由各種方法來選擇所要波長設定點，該等方法包括(但不限於)手動、自動或使用者輔助方法中之一或多者。在手動模式中，使用者可直接輸入所要設定點波長。基於選定波長，將對應信號60施加至射頻輸入60。在自動模式中，諸如在校準期間，藉由連續地監視作為照明波長之函數的對準信號，及藉由調整射頻輸入60來選擇最大化信號品質或滿足預定規格之設定點波長，可最佳化對準波長。在使用者輔助模式中，使用者可控制用於自動化程序中之一或多個參數，諸如射頻輸入60。亦可經由程序配方檔案而在晶圓批(wafer lot)開始時下載設定點波長。此情形允許將不同波長用於不同晶圓批處理。
圖7為說明根據本發明之一實施例的經執行以產生對準系統之可調節波長源之步驟的實例流程圖70。將繼續參考圖1至圖6所描繪之實例操作環境來描述流程圖70。然而，流程圖70不限於此等實施例。應注意，流程圖70所示之一些步驟未必必須以所示次序發生。
在步驟72中，產生具有短脈衝及高重複率之高強度泵抽式輻射。舉例而言，藉由光纖放大器50來產生皮秒或奈秒脈衝式鉺輻射58。
在步驟74中，使高強度短脈衝輻射傳播通過非線性光學介質以產生具有寬且平坦之光譜的輻射。舉例而言，使輻射58傳播通過光子晶體光纖52以產生具有寬且平坦之光譜的輻射57。在一實例中，光譜在450奈米至2500奈米之範圍內。
在步驟76中，使用多通帶濾光器來濾光寬且平坦之光譜輻射以產生窄頻帶線性偏光輻射。舉例而言，使用AOTF 54來濾光寬且平坦之光譜輻射57以產生窄頻帶線性偏光輻射59。
在步驟78中，將基於對準目標之物理性質來調整窄頻帶線性偏光輻射之剖面，以便提供來自對準目標之較高級繞射。所得輻射用以照明晶圓之對準目標。舉例而言，中繼與機械介面53用以調整窄頻帶線性偏光輻射59之剖面，以產生用以照明圖1之晶圓W上之對準目標P1/P2的輻射13。
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，可認為本文中對術語「晶圓」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所提及之基板。適用時，可將本文之揭示應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便產生多層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。
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、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)或極紫外線輻射。
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，包括折射及反射光學組件。
儘管上文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，本發明之實施例可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如上文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此電腦程式。另外，可以兩個或兩個以上電腦程式來體現機器可讀指令。可將兩個或兩個以上電腦程式儲存於一或多個不同記憶體及/或資料儲存媒體上。
結論
儘管上文已描述本發明之各種實施例，但應理解，該等實施例僅係藉由實例而非限制加以呈現。對於熟習相關技術者將顯而易見，在不脫離本發明之精神及範疇的情況下，可在該等實施例中進行形式及細節之各種改變。因此，本發明之廣度及範疇不應由上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效物加以界定。
應瞭解，[實施方式]章節(而非[發明內容]及[中文發明摘要]章節)意欲用以解釋申請專利範圍。[發明內容]及[中文發明摘要]章節可闡述如由發明者所預期的本發明之一或多個而非所有例示性實施例，且因此，不意欲以任何方式來限制本發明及附加申請專利範圍。
10．．．對準系統/對準感測器
12．．．同調照明源
12'．．．對準照明源
12"．．．照明源/照明系統
13．．．電磁輻射/偏光光束/輻射光束
14．．．光束分裂器
16．．．塗層
18．．．對準標記/目標
18A．．．正方形柵格棋盤形對準標記/目標
18B．．．鑽石狀對準標記
18C．．．對準標記
18D．．．對準目標
18E．．．對準目標
20．．．基板/晶圓
22．．．平台
24．．．方向
26．．．影像旋轉干涉計
27．．．感測器對準軸線
28．．．偵測器
30．．．信號分析器(圖1B)/四色雷射模組總成(LMA)(圖3)
32．．．邊緣/線紋(圖2A)/偏光多工器(PMUX)(圖3)
34．．．光學不同正方形
36．．．光學不同正方形
38．．．線間
39．．．線間
40．．．垂直等距線紋
41．．．線面
42．．．線間
43．．．線面
44．．．線紋
45．．．線間
46．．．中心線
50．．．光纖放大器
51．．．寬頻帶可調節輻射源(BTRS)
52．．．光子晶體光纖
53．．．中繼與機械介面
54．．．聲光可調節濾光器(AOTF)
56．．．超連續源/光子晶體光纖
57．．．輸出輻射/輸入輻射/入射非偏光輻射
58．．．窄頻帶輻射/泵抽式高強度短脈衝輻射
59．．．窄頻帶線性偏光輻射
60．．．射頻信號/射頻控制信號/射頻輸入
61．．．異常一級波
62．．．壓電式傳感器
63．．．異常波走離角
64．．．各向異性雙折射晶體
65．．．吸聲器
67．．．光軸
68．．．正交偏光繞射尋常波
69．．．聲學走離角
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/對準目標
P2．．．基板對準標記/對準目標
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1A描繪實例微影裝置。
圖1B說明根據本發明之一實施例的實例對準系統。
圖2A至圖2E說明實例對準標記。
圖3說明習知照明系統之實例。
圖4說明根據本發明之一實施例的照明系統之實例。
圖5進一步說明根據本發明之一實施例的實例照明系統。
圖6說明根據本發明之一實施例的例示性濾光器。
圖7為說明根據本發明之一實施例所執行之步驟的實例流程圖。
上文已參看隨附圖式來描述本發明之一或多個實施例。在該等圖式中，相似元件符號可指示相同或功能上類似之元件。另外，一元件符號之最左邊數位可識別該元件符號第一次出現時之圖式。
12"．．．照明源/照明系統
13．．．電磁輻射/偏光光束/輻射光束
50．．．光纖放大器
52．．．光子晶體光纖
53．．．中繼與機械介面
54．．．聲光可調節濾光器(AOTF)
56．．．超連續源/光子晶體光纖
57．．．輸出輻射/輸入輻射/入射非偏光輻射
58．．．窄頻帶輻射/泵抽式高強度短脈衝輻射
59．．．窄頻帶線性偏光輻射

Claims (29)

  1. 一種用於對準一晶圓之晶圓對準系統，該晶圓具有使輻射繞射之複數個對準目標(alignment target)，該晶圓對準系統包含：一輻射源，其經組態以將窄頻帶(narrow-band)輻射轉換(convert)成連續、平坦(flat)且寬頻帶(broad-band)之輻射；及一聲學可調節窄通帶(acoustically tunable narrow pass-band)濾光器，其經組態以：將該寬頻帶輻射濾光成窄頻帶線性偏光(polarized)輻射，其中該窄頻帶線性偏光輻射聚焦於該複數個對準目標上，以便實現該晶圓之對準，及在一相同時間或接近該相同時間選擇複數個窄頻帶波長設定點(set point)；及一中繼(relay)及機械介面(interface)經組態以：從該聲學可調節窄通帶濾光器接收該窄頻帶線性偏光輻射；及基於該等對準目標之物理特性調節所接收的該窄頻帶線性偏光輻射之一外廓(profile)。
  2. 如請求項1之系統，其中該濾光器經組態以調變由該輻射源所產生之輻射之一強度及波長。
  3. 如請求項1之系統，其中該濾光器經組態以具有多個同時通帶。
  4. 如請求項1之系統，其中該輻射源包含一光纖放大器， 該光纖放大器經組態以產生具有一高重複率之高強度短脈衝輻射。
  5. 如請求項4之系統，其中該輻射源進一步包含光子晶體光纖，該光子晶體光纖耦接至該光纖放大器，且經組態以自該高強度短脈衝輻射產生該連續、平坦且寬光譜之輻射。
  6. 如請求項4之系統，其中該輻射源具有80百萬赫茲之一重複率。
  7. 如請求項1之系統，其中該濾光器為一聲光可調節濾光器(AOTF)。
  8. 如請求項1之系統，其中該濾光器包含一體積介質，該體積介質經組態以導致布拉格繞射。
  9. 如請求項1之系統，其中該窄頻帶輻射具有大約980奈米之一平均波長。
  10. 如請求項1之系統，其中該寬頻帶輻射在450奈米至2500奈米之範圍內。
  11. 一種用以在一微影裝置中對準一晶圓之方法，其包含：產生一第一高強度(intensity)短脈衝輻射；使該第一輻射傳播通過一非線性器件以產生一第二連續、寬且平坦之光譜輻射；利用一聲學可調節濾光器聲學地濾光該第二輻射以產生窄頻帶線性偏光輻射；在一相同時間或接近該相同時間選擇複數個窄頻帶波長設定點； 利用一中繼及機械介面從該聲學可調節濾光器接收該窄頻帶線性偏光輻射；調節所接收的該窄頻帶線性偏光輻射之一外廓；及藉由該窄頻帶輻射來照明一對準目標以實現一晶圓之對準。
  12. 如請求項11之方法，其中該濾光步驟包含調變第二輻射之一強度及波長。
  13. 如請求項11之方法，該濾光步驟包含產生多個同時通帶濾光器。
  14. 如請求項11之方法，其中該第一輻射為具有一高重複率之高強度短脈衝輻射。
  15. 一種在一微影裝置中的照明系統，其包含：一輻射源，其經組態以將窄頻帶輻射轉換成連續、平坦且寬頻帶之輻射；及一聲學可調節窄通帶濾光器，其經組態以：將該寬頻帶輻射濾光成窄頻帶線性偏光輻射，其中該窄頻帶線性偏光輻射聚焦於一晶圓之對準目標上，以便實現該晶圓之對準，及在一相同時間或接近該相同時間選擇複數個窄頻帶波長設定點；及一中繼及機械介面經組態以：從該聲學可調節窄通帶濾光器接收該窄頻帶線性偏光輻射；及基於該等對準目標之物理特性調節所接收的該窄頻 帶線性偏光輻射之一外廓。
  16. 如請求項15之系統，其中該濾光器經組態以調變由該輻射源所產生之輻射之一強度及波長。
  17. 如請求項15之系統，其中該濾光器經組態以具有多個同時通帶。
  18. 如請求項15之系統，其中該輻射源包含一光纖放大器，該光纖放大器經組態以產生具有一高重複率之高強度短脈衝輻射。
  19. 如請求項18之系統，其中該輻射源進一步包含光子晶體光纖，該光子晶體光纖耦接至該光纖放大器，且經組態以自該高強度短脈衝輻射產生該連續、平坦且寬光譜之輻射。
  20. 如請求項15之系統，其中該輻射源具有80百萬赫茲之一重複率。
  21. 一種對準系統，其包含：一照明源，其經組態以在一連續寬光譜範圍(spectral range)提供可調節窄頻帶波長，其中該照明源包括：一聲學可調節濾光器，其經組態以：將一寬頻帶輻射濾光為成窄頻帶線性偏光輻射，其中該窄頻帶線性偏光輻射聚焦於一晶圓的對準標記上，以便實現該晶圓之對準，及在一相同時間或接近該相同時間選擇複數個窄頻帶波長設定點，用以偵測該晶圓上的該對準標記之一位置，以利用該對準標記而對準該晶圓； 一中繼及機械介面經組態以：從該聲學可調節濾光器接收該窄頻帶線性偏光輻射；及基於該等對準目標之物理特性調節所接收的該窄頻帶線性偏光輻射之一外廓；及一光學器件系統，其經組態以涵蓋該照明源之該連續寬光譜範圍。
  22. 如請求項21之對準系統，其中該可調節濾光器實現以下波長之選擇：該等波長在可用離散波長設定點之一給定狀態的約450奈米至2500奈米之該可用光譜調節範圍之間或之外的光譜間隙中。
  23. 如請求項22之對準系統，其中該可調節濾光器包括一光譜濾光器庫(library)，且該照明源為用以提供一寬範圍之離散波長設定點的一寬頻帶源。
  24. 如請求項23之對準系統，其中可調整一給定波長設定點之一頻寬以適合一應用。
  25. 如請求項24之對準系統，其中藉由手動、自動或使用者輔助方式中之至少一者來選擇一所要波長設定點。
  26. 如請求項24之對準系統，其中在一手動模式中，一使用者將該所要波長設定點直接輸入至一微影裝置。
  27. 如請求項24之對準系統，其中在一自動模式中，諸如在一校準期間，藉由連續地監視作為照明波長之函數的對準信號，及選擇最大化信號品質或滿足一預定規格之該所要波長設定點，來最佳化一對準信號。
  28. 如請求項24之對準系統，其中在一使用者輔助模式中，一使用者控制用於一自動化程序中之一或多個參數。
  29. 如請求項28之對準系統，其中可下載該所要波長設定點。
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