TWI437378B - 微影裝置及元件製造方法 - Google Patents

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Description

微影裝置及元件製造方法
本發明係關於一種位階感測器、一種微影裝置，及一種用於判定用於微影程序中之基板之高度圖的方法。
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。在此情況下，圖案化元件(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，包括晶粒之部分、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。習知微影裝置包括：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)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而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元件轉印至基板。
應被投影有圖案的基板之表面通常不完全平坦。此外，基板可展示若干微米之厚度變化。基板表面之此平坦度及/或厚度變化可導致(例如)歸因於聚焦誤差或成像誤差的圖案之不正確投影。
為了校正基板之不平坦度及/或厚度變化，已提議提供一種理想地整合於微影裝置中之位階感測器。此位階感測器可用以在將圖案轉印(例如，投影)於基板上之前判定基板之高度圖。隨後，可使用此高度圖以在將圖案轉印於基板上期間校正基板之位置。
希望持續地增加微影裝置之產出率。因此，需要使用較少時間來判定基板之高度圖。
可藉由使用基板上之多個量測部位來縮減在使用位階感測器來判定高度圖時所涉及之時間。在此位階感測器中，提供投影單元以將多個量測光束投影於(理想地，同時地投影於)基板之多個量測部位上。
在許多微影裝置中，可用於位階感測器之空間相對較小，或可用於位階感測器之空間位於微影裝置內之較不有利的部位處。
具有多個量測光束之位階感測器之潛在缺點在於：此位階感測器相對地可消耗更多空間。
舉例而言，需要提供一種用於一微影裝置中之位階感測器，該位階感測器可更容易地配置於可用於一微影裝置內之空間中。
根據本發明之一實施例，提供一種經組態以量測配置於一量測位置中之一基板之一高度位階的位階感測器，該位階感測器包含：
-　一投影單元，該投影單元用以將多個量測光束投影於該基板上之多個量測部位上；
-　一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之後的該等量測光束；及
-　一處理單元，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接收之該等經反射量測光束來計算一高度位階，其中當該基板配置於該量測位置中時，該投影單元及該偵測單元經配置成緊接於該基板。
根據本發明之一實施例，提供一種微影裝置，該微影裝置包含：一照明系統，該照明系統經組態以調節一輻射光束；一支撐件，該支撐件經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，該基板台經建構以固持一基板；一投影系統，該投影系統經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一位階感測器，該位階感測器經組態以量測配置於一量測位置中在該基板台上之一基板之一高度位階，該位階感測器包含：
-　一投影單元，該投影單元用以將多個量測光束投影於該基板上之多個量測部位上；
-　一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之後的該量測光束；及
-　一處理單元，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接收之該經反射量測光束來計算一高度位階，其中當該基板配置於該量測位置中時，該投影單元及該偵測單元經配置成緊接於該基板。
根據本發明之一實施例，提供一種用以判定一基板之一高度圖之方法，該方法包含：藉由使用一投影單元將一量測光束投影於一基板上、使用一偵測單元自該基板接收該經反射光束且基於藉由該偵測單元接收之該經反射光束來判定一高度位階而在一量測部位處量測該基板之一高度，其中當該基板配置於一量測位置中時，該投影單元及該偵測單元經配置成緊接於該基板；針對該基板上之多個量測部位重複該量測；及基於該等高度位階來判定該基板之一高度圖。
現將參看隨附示意性圖式而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。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或任何其他適當輻射)；圖案化元件支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化元件(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該圖案化元件之第一定位元件PM。該裝置亦包括基板支撐件(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位該基板之第二定位元件PW。該裝置進一步包括投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化元件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，包括一或多個晶粒)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。
圖案化元件支撐結構以取決於圖案化元件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化元件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化元件。圖案化元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元件。圖案化元件支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而係固定或可移動的。圖案化元件支撐結構可確保圖案化元件(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「圖案化元件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化元件」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元件，或用以將圖案壓印至可壓印介質中之任何元件。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元件(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化元件可為透射或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、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藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中。
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，使用透射光罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用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(雙載物台)或兩個以上基板支撐件(及/或兩個或兩個以上圖案化元件支撐件)的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外支撐件，或可在一或多個支撐件上進行預備步驟，同時將一或多個其他支撐件用於曝光。
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的空間。浸沒技術可用以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括(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可包括經組態以調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈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可包括各種其他組件，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佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化元件支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化元件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化元件而圖案化。在橫穿圖案化元件MA後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位元件PW及位置感測器IF(例如，干涉量測元件、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定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位元件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圖案化元件MA。一般而言，可憑藉形成第一定位元件PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化元件台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支撐件WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之情況下，圖案化元件台MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用圖案化元件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化元件MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但該等標記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圖案化元件MA上之情形中，圖案化元件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，使圖案化元件支撐件MT及基板支撐件WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板支撐件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，同步地掃描圖案化元件支撐件MT及基板支撐件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支撐件WT相對於圖案化元件支撐件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，使圖案化元件支撐件MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板支撐件WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板支撐件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元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(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。
在圖1中，展示在微影裝置中根據本發明之一實施例之位階感測器1之可能部位。基板支撐件WT及被支撐於基板支撐件WT上之基板W係以虛線展示於該基板之量測部位中。在此量測部位中，可判定基板W之高度位階。
位階感測器
圖2展示藉由參考數字1大體上指示之位階感測器。位階感測器1經組態以判定基板2之高度圖。此高度圖可用以在將圖案投影於基板2上期間校正基板之位置。位階感測器可以獨立元件予以配置，但理想地整合於微影裝置中(如圖1所示)。
位階感測器1包含投影單元3、偵測單元4及處理單元5。投影單元3包含輻射輸出端6(例如，輻射源或連接至在別處之輻射源之出口)及投影光柵7。輻射輸出端6可為任何適當輻射源或連接至任何適當輻射源。理想地，輻射輸出端6為寬頻帶光源或連接至寬頻帶光源，但亦可使用偏光或非偏光雷射光束。輻射輸出端6提供經引導至投影光柵7之量測光束。
投影光柵7包含週期性光柵，亦即，具有週期性結構之圖案，該週期性結構導致量測光束之輻射強度具有週期性結構。圖3之左側展示具有週期性結構之此投影光柵之實例。具有週期性輻射強度之量測光束經由光學反射器9被引導朝向量測部位8。基板位於此量測部位8處。可提供另外光學器件以將量測光束導引朝向基板2。在量測部位8處，量測光束在基板2上被反射且經由第二光學反射器10及(可能地)另外光學器件行進至偵測單元4。偵測單元4包含一偵測光柵11及三個偵測器12a、12b、12c。
偵測光柵11包含如圖4所示之週期性結構。對於每一週期，此週期性結構包含三個區段13a、13b、13c之陣列。該區段陣列內每一區段之頂部表面具有相對於量測光束14之入射角的不同角度。結果，藉由該三個區段將量測光束分裂成三個量測光束部分14a、14b、14c，三個量測光束部分14a、14b、14c各自經引導至三個偵測器12a、12b、12c(例如，能夠量測輻射強度之光電二極體或其他器件)中之一者。
由於區段陣列中區段之結構係週期性的，故每區段陣列中之每一各別區段13a、13b、13c將藉由該區段接收的量測光束之部分引導朝向關聯偵測器12a、12b及12c。因此，所有第一區段13a均將量測光束之輻射引導朝向第一偵測器12a，且週期性結構之第二區段13b將量測光束之輻射引導朝向第二偵測器12b，且週期性結構之第三區段13c將量測光束之輻射引導朝向第三偵測器12c。
藉由處理單元5接收量測輻射強度，其中基於藉由不同偵測器接收之輻射強度，可演繹基板2之高度位階，現將針對一例示性實施例解釋此情形。
再次參看圖3，在圖3之左側處所展示之週期性結構係由具有約30微米之長度L及約4微米之寬度W的菱形形狀組態。歸因於在位階感測器中所使用之成像光學器件之小數值孔徑(NA)，不解析在投影光柵之寬度方向上之週期性，而解析在投影光柵7之長度方向L上之週期性。應注意，在一替代實施例中，亦可在寬度方向上解析週期性。
在圖3之右側處，展示在基板2上此週期性結構之所得投影影像。圖3之影像展示出，該投影影像具有在投影光柵7之長度方向上之週期性。此影像在基板2之頂部表面上被反射朝向偵測單元4。可藉由正弦強度分佈來近似藉由偵測單元4之偵測光柵11接收之強度分佈，其中強度取決於長度方向變數x及由基板高度引起之影像之移位s。
I =A +B cos(x +s )
在此方程式中，正弦變化之間距經選擇為等於2π。影像之移位s係藉由基板高度判定。判定此移位s以計算在各別量測部位8處基板之高度，同時考量亦為未知且可變之參數A及B。
出於說明起見，圖4展示在三個區段13a、13b、13c上方之正弦強度分佈之空中影像AI。區段13a、13b、13c中之每一者接收強度分佈之另一部分。歸因於區段13a、13b、13c之不同角度，將強度分佈之每一部分導引至偵測器12a、12b、12c中之各別偵測器。將藉由偵測器12a、12b、12c接收之輻射強度導引至處理單元5以判定在量測部位8處基板之高度位階。
可藉由以下關係來描述藉由偵測器12a、12b、12c中之每一者接收的輻射強度D1、D2及D3：
自具有3個未知變數之此三個方程式，可導出兩個正交信號。
此兩個正交信號允許針對s之任何值得到值s，因此，不存在線性誤差且不存在具有針對基板高度改變之零敏感性之零值區(dead-zone)。結果，位階感測器1適於在大於+/- 5微米或甚至+/- 10微米之相對較大高度範圍內判定基板之高度。因此，可消除在量測高度位階期間對閉路高度控制之需要。
在一另外實施例中，對於量測光束之每一週期，偵測光柵可包含四個或四個以上區段。在圖4所示之實施例中，區段13a、13b、13c各自具有相同長度1s。在一替代實施例中，該等區段可具有不同長度，只要完整區段陣列之長度對應於投影於偵測光柵11上之量測光束之影像的週期即可。
區段之頂部表面之角度相對於偵測光柵11之主平面為約-15°、0°及15°。任何其他適當角度可適用於該等區段中之每一者。該等角度之間的差應足夠大以將量測光束分裂成可經引導至三個相異偵測器12a、12b、12c之三個可區分光束部分，使得可判定該三個光束部分之間的強度差。
由於可開路地且在相對較大高度範圍內量測基板2之高度位階之量測，故位階感測器1適於在多個量測部位8處同時地量測高度位階。為了使位階感測器1之量測部位8位於基板2上之不同位置處，可應用不同方法。
在一實施例中，可在掃描移動中沿著位階感測器1移動基板2。由於可能無需閉路高度控制，故與此可以恆定速度進行此移動，從而避免在判定基板之高度位階期間對使支撐基板2之基板支撐件加速的需要。在一另外實施例中，可遍及基板2移動位階感測器1，而該基板靜止。在一另外實施例中，可移動位階感測器1及基板兩者以獲得用以遍及基板之表面移動量測部位之最佳路徑。
在一實施例中，位階感測器可具備可移動輻射導引元件，該可移動輻射導引元件經組態以將量測光束引導於基板上之不同部位處，而不移動完整位階感測器及/或基板。在使用此位階感測器的情況下，可量測基板之一部分(例如，一行量測部位)之至少高度，而無需移動完整位階感測器及/或基板。在此實施例中，基板相對於位階感測器之較少移動或較不複雜移動可為獲得完整基板之高度圖所必要。
圖5展示位階感測器101之另外實施例。在圖5之位階感測器101中，使用相同參考數字來指示圖2之實施例之相同或類似特徵。
位階感測器101經組態以在跨越基板2之寬度之行上所間隔的不同量測部位108處量測基板之高度。對於每一量測部位108，位階感測器101包含圖2所示之位階感測器之組件。因此，每一量測部位108係與包含輻射輸出端6及投影光柵7之投影單元以及包含偵測光柵11及數個偵測器(圖中未繪示)之偵測單元相關聯。此外，提供光學器件9及10以將量測光束自投影單元導引至量測部位，且在基板2上反射之後，將量測光束自量測部位導引至偵測單元。
在所描繪實施例中，對於每一量測部位108，提供一個輻射輸出端6、一個偵測光柵11，及三個或三個以上偵測器之集合。對於所有量測部位，存在一個投影光柵7以及光學器件9及10之一個集合。出於此原因，投影光柵7及光學器件9、10沿著量測部位108延伸。
在一替代實施例中，可提供一個偵測光柵11以用於所有量測部位8。或者或此外，可提供一或多個部件(例如，投影光柵、偵測光柵，等等)以用於多個(而非所有)量測部位。
圖5所示之位階感測器經組態以在十二個量測部位8處量測基板之高度。基板之全部寬度可藉由此行量測部位8涵蓋。在需要時，可提供更多或更少量測部位8。量測部位8亦可以不用於沿著一行(如圖5之實施例中所展示)之其他組態予以配置。
由於如圖2所示之位階感測器1能夠在相對較大高度範圍內量測基板2之表面之高度，故該位階感測器之構造特別適合用於多量測部位位階感測器中。通常，此較大高度量測範圍大於基板之正常厚度及/或平坦度變化。此較大量測範圍可消除閉路高度控制。結果，圖5之位階感測器可用以在多個量測部位8處同時地量測基板高度，而無需歸因於在不同量測部位處基板之高度之間的高度差而校正基板之位置。
可沿著基板移動多個量測部位8以獲得基板2上之較大數目個部位之高度資訊。此移動可藉由位階感測器101之移動、基板2之移動及/或位階感測器101之輻射導引器件之移動(例如，光學器件8及9之移動)而獲得。可使用此等移動之組合來獲得基板2之高度圖以用於在實際微影程序期間基板之校正移動。
傾角量測元件
圖2展示能夠以相對較高準確性量測基板之高度的位階感測器1。該位階感測器可提供在+/- 5微米或甚至+/- 10微米或(可能地)甚至更大之高度範圍內之可靠量測。然而，當投影光柵之影像變得相對於偵測光柵散焦時，位階感測器可變得對基板圍繞x軸之傾角敏感。儘管此效應較小，但可量測基板2之傾角，且可在判定基板之高度圖時考量基板2之傾角。藉由考量基板之傾角來校正經判定高度可甚至進一步改良高度圖之準確性。現將論述能夠量測基板之傾角之位階感測器之實例。
圖6展示圖2之位階感測器，其進一步包含傾角量測元件20。傾角量測元件20經配置以接收經反射量測光束之至少部分，且經組態以提供表示基板圍繞x軸(Rx)相對於標稱平面21之傾角的傾角信號。傾角量測元件20連接至處理單元5以將傾角信號饋送至處理單元5，以便在需要時校正藉由位階感測器1量測之高度位階。
在位階感測器1中，藉由光學器件10接收在基板2上所反射之量測光束，光學器件10為將量測光束之主要部分(例如，輻射強度之80%)反射朝向偵測單元4的部分反射鏡面。
將量測光束之其餘部分透射通過部分反射鏡面，且使用量測光束之其餘部分以在傾角量測元件20中偵測基板之傾角。量測光束之此其餘部分在圖6中被指示為傾角量測光束22。
藉由光束分裂元件23接收傾角量測光束22。光束分裂元件23經組態以將傾角量測光束劃分成兩個部分，每一部分經引導至兩個傾角偵測器24、25中之一者。光束分裂元件23包含經置放成彼此抵靠之兩個楔狀物。藉由下部楔狀物接收的傾角量測光束之部分經導引至傾角偵測器24，且藉由上部楔狀物接收的傾角量測光束之部分經導引至傾角偵測器25。光束分裂元件23之兩個楔狀物係在傾角敏感方向上間隔。
藉由兩個傾角偵測器24、25接收之輻射之相對量之間的比率之比較表示基板之傾角。舉例而言，當基板傾斜(如藉由圖6中之箭頭T所指示)時，藉由上部楔狀物接收的傾角量測光束22之部分將增加，而藉由下部楔狀物接收之部分將縮減。可正規化藉由兩個傾角偵測器24、25接收之輻射之量之間的差以判定藉由傾角偵測器24、25接收之輻射之間的小強度差。藉由各別傾角偵測器24、25接收之輻射之量的此比較導致偵測基板2之小傾角變化。
圖6之傾角量測元件僅為可用以量測基板之傾角以校正藉由傾角量測元件20判定之高度之傾角感測器之實例。可應用能夠量測基板之傾角的任何其他傾角量測元件20。通常，將需要量測圍繞垂直於位階感測器之量測光束行進所在之平面之軸線的傾角。在所展示實施例中，量測光束在y-z平面中行進；因此，待量測傾角為基板圍繞x軸(Rx)之傾角。
如圖6所示之傾角量測元件20可經建構為極緊密，且因此適於應用於如圖5所示的用於多個量測部位之位階感測器系統中。在此位階感測器中，對於多個量測部位中之每一量測部位，可提供傾角量測元件20以針對每一量測部位8量測基板之傾角變數，使得對於每一量測部位8，可針對基板2之傾角校正藉由位階感測器101判定之高度。
量測光束傳送系統
在圖5中，展示位階感測器101之俯視圖，位階感測器101經組態以在多個量測部位8處量測基板2之高度位階。此位階感測器101提供在不同量測部位8處同時地量測基板2之高度的可能性。此位階感測器進一步提供開路地掃描沿著基板2之表面之量測部位的可能性。在需要時，可藉由一或多個傾角量測元件量測基板2之傾角以校正藉由位階感測器1量測之高度，以針對歸因於基板2之傾角的任何效應而校正經量測高度。
儘管此位階感測器提供快速且準確地判定基板2之高度圖的可能性，但如圖5所示之位階感測器可能需要在基板上方之實質空間。此空間在微影裝置中可能不總是可用於基板上方。
為了更有效率地使用可用於微影裝置中之空間，圖7展示用以在基板處之多個量測部位處提供量測光束之替代光束傳送方法，該基板之多個量測部位8係配置於一行上。基板2係配置於一量測位置中，亦即，位階感測器之量測部位8中之至少一者位於基板2上之某處，使得可進行基板2之高度量測。
對於每一量測部位8，提供一輻射輸出端6、一投影光柵7、一偵測光柵11及三個偵測器(圖中未繪示)。因而，位階感測器之此等組件對應於用於圖2及圖5所示之位階感測器中的組件。然而，輻射輸出端6及投影光柵7係提供於緊接於基板2之一側處，而偵測光柵11及偵測器係提供於緊接於基板2之另一側處。不同組件可位於相對於基板2之不同高度處，但在所展示實施例中，所有組件均配置於高於基板2之高度位階處。
此配置之一優點在於：組件不配置於基板2上方，且在基板2之一側處之所有組件均經配置成彼此相對接近，從而導致在微影裝置中所有組件均需要相對較小空間。
應注意，術語「緊接於」用以指示在自基板之主平面垂直地投影時位於基板外部的部位。術語「上方」或「下方」指示在自基板之主平面垂直地投影時位於基板內的部位。
圖8、圖9及圖10展示一另外實施例，其中可進一步減小位階感測器之量測光束所需要之空間。在圖8、圖9及圖10之實施例中，反射棒30、31係提供於基板2上方。反射棒30、31各自具備一傾斜反射表面30a、31a(見圖9，圖9展示沿著圖8中之線A-A之視圖)。
傾斜表面30a、31a之角度相對於水平平面理想地相等且指向基板之表面。該等角度經選擇成使得在實質上水平平面中藉由反射棒30接收之量測光束經反射朝向基板2上之量測部位8。在量測部位8處，量測光束經反射回朝向反射棒31。經反射光束係在反射棒31上與該光束在反射棒30上被反射之高度實質上相同的高度處被接收。自反射棒31，將量測光束在實質上水平方向上導引至偵測單元4。
在偵測單元4中，可提供另外光學器件以偵測表示基板2之高度的信號。可在一處理單元中使用此等信號來判定在量測部位處基板2之高度，該處理單元可配置於偵測單元4中或任何其他適當部位處。位階感測器之組件可對應於上述實施例之組件，但亦可使用任何其他適當位階感測器元件。
該等感測器組件係藉由投影單元3及偵測單元4描繪。投影單元4經組態以提供多個量測光束以在基板2上之不同量測部位8處量測高度位階。將所有量測光束均提供於相同高度處且引導至反射棒30。藉由反射棒31在實質上相同高度處接收所有經反射量測光束，且將所有經反射量測光束均引導朝向偵測單元4。
圖8、圖9及圖10所示之實施例之量測光束傳送元件之一優點在於：量測光束可保持於相對於基板2之相對較低高度位階處，而同時，投影單元3及偵測單元4經配置成緊接於基板，其中更多空間可用於提供此等單元3、4。
在圖8、圖9及圖10所示之實施例中，僅展示三個量測部位8。實務上，更多量測部位8(例如，50個以上量測部位)可位於一行處或呈任何其他適當組態。此外，可移動基板2以遍及基板表面移動量測部位8以判定遍及基板之完整表面的基板之高度位階，從而判定基板之高度圖。該移動可藉由位階感測器之移動及/或基板之移動而實現，或藉由任何其他適當方法而實現。
應注意，當使用反射棒30、31時，投影單元3及偵測單元4亦可在量測部位中部分地或完全地位於基板上方。
另外，應注意，圖7、圖8、圖9及圖10之實施例之投影單元3及/或偵測單元4可包含一補償器，該補償器用以在必要時補償不同量測光束之間的任何量測光束路徑長度差。
亦應注意，位階感測器之量測光束可為經準直光束。使用經準直光束(例如，雷射光束)之一優點為位階感測器之增加可行性。
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，在此等替代應用之內容背景中，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)塗佈顯影系統(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，可將本文中之揭示內容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。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景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，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化元件中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化元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、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化元件移出抗蝕劑，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、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」在內容背景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。
雖然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，本發明可採取如下形式：電腦程式，該電腦程式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)，該資料儲存媒體具有儲存於其中之此電腦程式。
以上描述意欲為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條款之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
1.　一種經組態以量測配置於一量測位置中之一基板之一高度位階的位階感測器，該位階感測器包含：一投影單元，該投影單元用以將多個量測光束投影於該基板上之多個量測部位上；一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之後的該等量測光束；及一處理單元，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接收之該等經反射量測光束來計算一高度位階，其中當該基板配置於該量測位置中時，該投影單元及該偵測單元經配置成緊接於該基板。
2.　如條款1之位階感測器，其中該等量測部位係配置於一行上。
3.　如條款2之位階感測器，其中在該基板之一主平面上之一投影中，該等量測光束不垂直於經配置有該等量測部位之該行。
4.　如條款3之位階感測器，其中在該投影中，該等量測光束不平行於經配置有該等量測部位之該行而行進。
5.　如前述條款中任一項之位階感測器，其中該等量測光束為經準直光束。
6.　如條款1之位階感測器，其包含：一第一反射棒，該第一反射棒經配置以自該投影單元接收該多個量測光束，且將該等量測光束引導至該基板；及一第二反射棒，該第二反射棒經配置以自該投影單元接收該等經反射之多個量測光束，且將該等量測光束引導至該偵測單元。
7.　如條款6之位階感測器，其中該第一反射棒經組態以在實質上平行於該基板之一主平面之一平面中自該投影單元接收該多個量測光束。
8.　如條款6之位階感測器，其中該第一反射棒包含用以將該多個量測光束反射朝向該基板之一傾斜反射表面，且其中該第二反射棒包含用以將該等經反射之多個量測光束反射朝向該偵測單元之一傾斜反射表面。
9.　如條款6之位階感測器，其中該第二反射棒經組態以將該多個量測光束自實質上平行於該基板之一主平面之一平面引導至該偵測單元。
10.　如條款9之位階感測器，其中該第一反射棒與該第二反射棒係點對稱的。
11.　如條款9之位階感測器，其中該第一反射棒及該第二反射棒係配置於一高度圖將被判定之該基板上方。
12.　如條款1之位階感測器，其中該投影單元及/或該偵測單元包含一補償器，該補償器用以補償不同量測光束之間的光束路徑長度差。
13.　如條款1之位階感測器，其中該投影單元包含用以提供一量測光束之一輻射輸出端，及經配置以接收該量測光束且向該量測光束賦予一週期性輻射強度之一投影光柵，且其中該偵測單元包含經配置以接收該經反射輻射光束之一偵測光柵，及經配置以接收該量測光束之一偵測器。
14.　如條款1之位階感測器，其進一步包含一傾角量測元件，該傾角量測元件經配置以接收該經反射量測光束之至少部分，且經組態以提供表示該基板相對於一標稱平面之一傾角的一傾角信號。
15.　一種微影裝置，其包含：一照明系統，該照明系統經組態以調節一輻射光束；一支撐件，該支撐件經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，該基板台經建構以固持一基板；一投影系統，該投影系統經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一位階感測器，該位階感測器經組態以量測配置於一量測位置中在該基板台上之一基板之一高度位階，該位階感測器包含：一投影單元，該投影單元用以將多個量測光束投影於該基板上之多個量測部位上；一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之後的該量測光束；及一處理單元，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接收之該經反射量測光束來計算一高度位階，其中當該基板配置於該量測位置中時，該投影單元及該偵測單元經配置成緊接於該基板。
16.　一種用以判定一基板之一高度圖之方法，該方法包含：藉由使用一投影單元將一量測光束投影於一基板上、使用一偵測單元自該基板接收該經反射光束且基於藉由該偵測單元接收之該經反射光束來判定一高度位階而在一量測部位處量測該基板之一高度，其中當該基板配置於一量測位置中時，該投影單元及該偵測單元經配置成緊接於該基板；針對該基板上之多個量測部位重複該量測；及基於該等高度位階來判定該基板之一高度圖。
1．．．位階感測器
2．．．基板
3．．．投影單元
4．．．偵測單元
5．．．處理單元
6．．．輻射輸出端
7．．．投影光柵
8．．．量測部位
9．．．光學反射器/光學器件
10．．．第二光學反射器/光學器件
11．．．偵測光柵
12a．．．第一偵測器
12b．．．第二偵測器
12c．．．第三偵測器
13a．．．週期性結構之第一區段
13b．．．週期性結構之第二區段
13c．．．週期性結構之第三區段
14．．．量測光束
14a．．．量測光束部分
14b．．．量測光束部分
14c．．．量測光束部分
20．．．傾角量測元件
21．．．標稱平面
22．．．傾角量測光束
23．．．光束分裂元件
24．．．傾角偵測器
25．．．傾角偵測器
30．．．反射棒
30a．．．傾斜反射表面
31．．．反射棒
31a．．．傾斜反射表面
101．．．位階感測器
108．．．量測部位
AD．．．調整器
AI．．．空中影像
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．．．圖案化元件對準標記
M2．．．圖案化元件對準標記
MA．．．圖案化元件
MT．．．圖案化元件支撐結構/圖案化元件台/圖案化元件支撐件
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PM．．．第一定位元件
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位元件/第二定位器
SO．．．輻射源
T．．．基板傾斜
W．．．基板
WT．．．基板支撐件/基板台
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖2描繪根據本發明之一實施例的位階感測器的側視圖；
圖3描繪投影光柵(左側)及所得影像(右側)的示意圖；
圖4描繪偵測光柵之實施例及偵測光柵之細節的側視圖；
圖5描繪具有多個量測部位之位階感測器之實施例的俯視圖；
圖6描繪包含傾角量測元件之位階感測器之實施例的側視圖；
圖7描繪用於多量測部位位階感測器之光束傳送系統之實施例的俯視圖；及
圖8、圖9及圖10描繪用於多量測部位位階感測器之光束傳送系統之另外實施例的俯視圖、橫截面及側視圖。
2．．．基板
8．．．量測部位
30．．．反射棒
31．．．反射棒

Claims (20)

  1. 一種經組態以量測配置於一量測位置中之一基板之一高度位階(level)的位階感測器，該位階感測器包含：一投影單元，該投影單元用以將多個量測光束投影於該基板上之多個量測部位上；一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之後的該等量測光束；一處理單元，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接收之經反射之該等量測光束來計算一高度位階；一第一反射棒，該第一反射棒經配置以自該投影單元接收該等量測光束且將該等量測光束引導至該基板，該第一反射棒包含一傾斜的第一反射表面，其用以將該等量測光束反射朝向該基板，其中該等量測光束入射於該傾斜的第一反射表面；及一第二反射棒，該第二反射棒經配置以自該基板接收經反射之該等量測光束且將經反射之該等量測光束引導至該偵測單元，該第二反射棒包含一傾斜的第二反射表面，其用以將經反射之該等量測光束反射朝向該偵測單元，其中經反射之該等量測光束入射於該傾斜的第二反射表面，其中該第一傾斜的反射表面及該第二傾斜的反射表面係面向彼此且朝向(toward)該基板。
  2. 如請求項1之位階感測器，其中該等量測部位係配置於一線上。
  3. 如請求項2之位階感測器，其中在該基板之一主平面上之一投影中，該等量測光束不垂直於經配置有該等量測部位之該線。
  4. 如請求項3之位階感測器，其中在該投影中，該等量測光束不平行於經配置有該等量測部位之該線而行進。
  5. 如請求項1至4中任一項之位階感測器，其中該等量測光束為經準直光束。
  6. 如請求項1之位階感測器，其中當該基板配置於一量測位置中時，該投影單元及該偵測單元經配置成鄰接於該基板。
  7. 如請求項1之位階感測器，其中該第一反射棒經組態以在實質上平行於該基板之一主平面之一平面中自該投影單元接收該等量測光束。
  8. 如請求項1之位階感測器，其中該第二反射棒經組態以將該等量測光束自實質上平行於該基板之一主平面之一平面引導至該偵測單元。
  9. 如請求項8之位階感測器，其中該第一反射棒與該第二反射棒係點對稱的。
  10. 如請求項8之位階感測器，其中該第一反射棒及該第二反射棒係配置該基板上方，該基板之一高度圖將被判定。
  11. 如請求項1之位階感測器，其中該投影單元及/或該偵測單元包含一補償器，該補償器用以補償不同量測光束之間的光束路徑長度差。
  12. 如請求項1之位階感測器，其中該投影單元包含用以提供一量測光束之一輻射輸出端，及經配置以接收該量測光束且向該量測光束賦予一週期性輻射強度之一投影光柵，且其中該偵測單元包含經配置以接收經反射之該量測光束之一偵測光柵，及經配置以接收該量測光束之一偵測器。
  13. 如請求項1之位階感測器，其進一步包含一傾角(tilt)量測元件，該傾角量測元件經配置以接收經反射之該量測光束之至少部分，且經組態以提供表示該基板相對於一標稱平面(nominal plane)之一傾角的一傾角信號。
  14. 一種微影裝置，其包含：一支撐件，該支撐件經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在一輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，該基板台經建構以固持一基板；一投影系統，該投影系統經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一位階感測器，該位階感測器經組態以量測配置於一量測位置中在該基板台上之一基板之一高度位階，該位階感測器包含：一投影單元，該投影單元用以將多個量測光束投影於該基板上之多個量測部位上；一第一反射棒，其經配置以自該投影單元接收該等量測光束且將該等量測光束引導至該基板， 一偵測單元，該偵測單元用以接收在該基板上反射之後的該等量測光束，一第二反射棒，該第二反射棒經配置以自該基板接收經反射之該等量測光束且將經反射之該等量測光束引導至該偵測單元，其中該第一反射棒及該第二反射棒之長度的組合係長於該基板之寬度，一處理單元，該處理單元用以基於藉由該偵測單元接收之經反射之該量測光束來計算一高度位階。
  15. 如請求項14之微影裝置，其中當該基板配置於該基板所有的量測位置中時，該投影單元及該偵測單元經配置成鄰接於該基板。
  16. 如請求項14之微影裝置，其中該第一反射棒包含一傾斜的第一反射表面，其用以將該等量測光束反射朝向該基板，其中該等量測光束入射於該傾斜的第一反射表面，且該第二反射棒包含一傾斜的第二反射表面，其用以將經反射之該等量測光束反射朝向該偵測單元，其中經反射之該等量測光束入射於該傾斜的第二反射表面，且該第一傾斜的反射表面及該第二傾斜的反射表面係面向彼此且朝向該基板。
  17. 如請求項14之微影裝置，其中該投影單元及/或該偵測單元包含一補償器，該補償器用以補償不同量測光束之間的光束路徑長度差。
  18. 一種用以判定一基板之一高度圖(height map)的方法，該方法包含： 藉由以下步驟而在一量測部位處量測一基板之一高度：使用一投影單元及一傾斜的第一反射表面將一量測光束投影於該基板上，該傾斜的第一反射表面用以將該量測光束反射朝向該基板，其中該量測光束入射於該傾斜的第一反射表面；使用一偵測單元及一傾斜的第二反射表面自該基板接收經反射之該光束，其用以將經反射之該光束反射朝向該偵測單元，其中經反射之該光束入射於該傾斜的第二反射表面，其中該第一傾斜的反射表面及該第二傾斜的反射表面係面向彼此且朝向該基板；以及基於該偵測單元接收之經反射之該光束來判定一高度位階；針對該基板上之多個量測部位重複該量測步驟；及基於該等高度位階來判定該基板之一高度圖。
  19. 如請求項18之方法，其中當該基板配置於一量測位置中時，該投影單元及該偵測單元經配置成鄰接於該基板。
  20. 如請求項18之方法，其中該第一反射棒及該第二反射棒至少部分地延伸於該基板上方，且該第一反射棒及該第二反射棒之長度的組合係長於該基板之寬度。
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