TWI448829B - 微影裝置及圖案化方法 - Google Patents

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TWI448829B
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Description

微影裝置及圖案化方法
本發明係關於可用於(例如)藉由微影技術之元件製造中的方法及裝置。
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，包含晶粒之部分、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。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。
為了監視微影程序，量測經圖案化基板之參數。舉例而言，參數可包括形成於經圖案化基板中或經圖案化基板上之順次層之間的疊對誤差，及經顯影感光性抗蝕劑之臨界線寬。可對產品基板及/或對專用度量衡目標執行此量測。存在用於進行在微影程序中所形成之顯微鏡結構之量測的各種技術，包括掃描電子顯微鏡及各種專門工具之使用。一種快速且非侵入形式之專門檢測工具為散射計，其中將輻射光束引導至基板之表面上之目標上，且量測散射光束或反射光束之屬性。藉由比較光束在其已藉由基板反射或散射之前與之後的屬性，可判定基板之屬性。此判定可(例如)藉由比較反射光束與儲存於相關聯於已知基板屬性之已知量測庫中的資料而進行。吾人已知兩種主要類型之散射計。光譜散射計將寬頻帶輻射光束引導至基板上，且量測經散射成特定窄角範圍之輻射的光譜(作為波長之函數的強度)。角解析散射計使用單色輻射光束且量測作為角度之函數的散射輻射之強度。
為了更好地控制掃描器功能性，最近已設計出每天(左右)自動地驅動系統朝向預經界定基線之模組。此掃描器穩定性模組擷取使用度量衡工具自監視晶圓所採取之標準量測。先前已使用含有特殊散射量測標記之特殊光罩來曝光監視晶圓。在使用監視晶圓及當天之量測(及可能地，來自前幾天之歷史量測資料)的情況下，掃描器穩定性模組判定系統已自其基線漂移多遠，且接著計算晶圓級疊對及聚焦校正集合。可藉由監視晶圓上之參考層直接地界定基線(在此情況下，掃描器穩定性模組將驅動系統朝向基線器(baseliner)監視晶圓上之最小疊對)，或藉由晶圓上之參考層與目標疊對指紋的組合間接地界定基線(在此情況下，掃描器穩定性模組將驅動系統朝向監視晶圓上之經界定目標疊對指紋)。接著，微影系統針對後續生產晶圓上之每一曝光將此等校正集合轉換成特定校正。
所使用之對準模型序列提供掃描器穩定性模組控制器之顯著雜訊源，掃描器穩定性模組控制器試圖使用來自極有限數目個監視晶圓(通常，每掃描器每週4個至12個晶圓)之疊對資料來控制掃描器。
需要提供一種系統，藉以改良掃描器穩定性模組控制準確度，同時仍使用與目前所使用之監視晶圓數目相同或類似的有限數目個監視晶圓。
根據本發明之一態樣，提供一種微影裝置，該微影裝置包含：一支撐件，該支撐件經建構以支撐一圖案化元件；一基板台，該基板台經建構以固持一基板；一圖案化系統，該圖案化系統經組態以將一圖案自該圖案化元件轉印至該基板之一目標部分上；定位裝置，該等定位裝置可操作以在包含一移動序列之一圖案化遍次(patterning pass)中使該基板台、該圖案化系統及該圖案化元件相對於彼此進行定位，使得將該圖案重複地施加於該基板之複數個目標部分處；及一控制模組，該控制模組可操作以幫助藉由自一或多個參考基板週期性地擷取界定基線控制參數之量測，以便自該等基線控制參數判定參數漂移來控制該支撐件、該基板台或該圖案化系統中之至少一者，藉此使能夠產生該漂移之容差(allowance)及/或校正，該(該等)參考基板已初始地經歷圖案化，以便判定該等基線控制參數；其中該裝置可在該至少一參考基板之該初始圖案化期間操作，以對該一或多個參考基板中之至少一者執行多重圖案化遍次。
根據本發明之一第二態樣，提供一種生產用於一微影裝置之至少一參考基板的方法，該參考基板可結合一控制模組加以使用，該控制模組自該至少一參考基板週期性地擷取界定基線控制參數之量測，以便幫助藉由自該等基線控制參數判定參數漂移而在一微影程序期間進行掃描控制，藉此使能夠產生該漂移之容差及/或校正，藉由使用該微影裝置初始地圖案化該至少一參考基板而判定該等基線控制參數，該方法包含對該一或多個參考基板中之至少一者執行多重圖案化遍次，該多重圖案化遍次包含將一圖案重複地施加於該參考基板之複數個目標部分處。
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器PM；
-　基板台(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器PW；及
-　投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PL，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。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。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。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)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在此等「多載物台」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。舉例而言，在一種此類機器中，可將一個台用於量測及對準(量測側)，而可同時地將另一台用於曝光(曝光側)。
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。浸沒技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。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佈。
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。在橫穿光罩MA後，輻射光束B傳遞通過投影系統PL，投影系統PL將該光束聚焦至基板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，干涉量測元件、線性編碼器、2-D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PL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元件，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。
如圖2所示，微影裝置LA形成微影單元LC(有時亦被稱作微影單元或叢集)之部分，其亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同程序裝置之間移動基板，且接著將基板傳送至微影裝置之裝載匣LB。通常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等元件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身係藉由監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
為了正確地且一致地曝光藉由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)，等等。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其係在檢測可足夠迅速且快速地進行以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可被剝離及重做(以改良良率)或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行曝光。在基板之僅一些目標部分有缺陷之情況下，可僅對為良好之該等目標部分執行另外曝光。
使用檢測裝置來判定基板之屬性，且特別係判定不同基板或同一基板之不同層的屬性如何在層與層之間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影單元LC中，或可為單獨元件。為了實現最快速之量測，需要使檢測裝置在曝光之後立即量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度(在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小的折射率差)，且並非所有檢測裝置均具有足夠敏感性來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後採取量測，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板所進行之第一步驟且其增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能進行經顯影抗蝕劑影像之量測(此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除)，或在圖案轉印步驟(諸如蝕刻)之後進行經顯影抗蝕劑影像之量測。後者可能性限制重做有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。
圖3描繪可用於本發明中之散射計。該散射計包含寬頻帶(白光)輻射投影儀2，其將輻射投影至基板W上。反射輻射傳遞至光譜儀偵測器4，其量測鏡面反射輻射之光譜10(作為波長之函數的強度)。自此資料，可藉由處理單元PU來重建構引起經偵測光譜之結構或剖面，例如，藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖3之底部處所展示之模擬光譜庫比較。一般而言，對於重建構，結構之通用形式係已知的，且根據對製造該結構所採用之程序的認識來假定一些參數，從而僅留下該結構之少許參數以自散射量測資料加以判定。此散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。
圖4中展示可用於本發明之另一散射計。在此元件中，藉由輻射源2發射之輻射係使用透鏡系統12加以準直，且透射通過干涉濾光器13及偏光器17、藉由部分反射表面16反射且經由顯微鏡接物鏡15而聚焦至基板W上，顯微鏡接物鏡15具有高數值孔徑(NA)，較佳地為至少0.9且更佳地為至少0.95。浸沒散射計可甚至具有數值孔徑超過1之透鏡。反射輻射接著通過部分反射表面16而透射至偵測器18中，以便偵測散射光譜。該偵測器可位於處於透鏡系統15之焦距的背部投影式光瞳平面11中，然而，該光瞳平面可代替地藉由輔助光學儀器(圖中未繪示)而再成像至該偵測器上。光瞳平面為輻射之徑向位置界定入射角且角位界定輻射之方位角所在的平面。偵測器較佳地為二維偵測器，使得可量測基板目標30之二維角散射光譜。偵測器18可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。
舉例而言，通常使用參考光束來量測入射輻射之強度。為此，當輻射光束入射於光束分裂器16上時，將該輻射光束之部分透射通過該光束分裂器以作為朝向參考鏡面14之參考光束。接著將參考光束投影至同一偵測器18之不同部分上，或者，投影至不同偵測器(圖中未繪示)上。
干涉濾光器13之集合可用以選擇在(比如)405奈米至790奈米或甚至更低(諸如200奈米至300奈米)之範圍內的所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器之集合。可使用光柵以代替干涉濾光器。
偵測器18可量測散射光在單一波長(或窄波長範圍)下之強度、單獨地在多個波長下之強度，或在一波長範圍內所積分之強度。此外，偵測器可單獨地量測橫向磁偏光及橫向電偏光之強度，及/或橫向磁偏光與橫向電偏光之間的相位差。
使用寬頻帶光源(亦即，具有寬光頻率或波長範圍(且因此具有寬顏色範圍)之光源)係可能的，其給出大光展量(etendue)，從而允許多個波長之混合。寬頻帶中之複數個波長較佳地各自具有為Δλ之頻寬及為至少2Δλ(亦即，為該頻寬之兩倍)之間隔。若干輻射「源」可為已使用光纖束加以分裂的延伸型輻射源之不同部分。以此方式，可在多個波長下並行地量測角解析散射光譜。可量測3-D光譜(波長及兩個不同角度)，其含有多於2-D光譜之資訊的資訊。此情形允許量測更多資訊，其增加度量衡程序穩固性。此情形在EP1,628,164A中得以更詳細地描述。
基板W上之目標30可為1-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，條狀物(bar)係由固體抗蝕劑線形成。目標30可為2-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑柱狀物或導孔形成。或者，條狀物、柱狀物或導孔可經蝕刻至基板中。此圖案對微影投影裝置(特別係投影系統PL)中之色像差敏感，且照明對稱性及此等像差之存在將使其自身表現為經印刷光柵之變化。因此，使用經印刷光柵之散射量測資料來重建構光柵。根據對印刷步驟及/或其他散射量測程序之認識，可將1-D光柵之參數(諸如線寬及形狀)或2-D光柵之參數(諸如柱狀物或導孔寬度或長度或形狀)輸入至藉由處理單元PU執行之重建構程序。
準確微影之關鍵組分為控制微影掃描器及掃描功能性之增加能力(當提及「掃描器」時，應瞭解，此情形涵蓋本文中所描述之所有掃描模式及功能性，以及其他掃描功能性)。最近，已藉由申請人之BaselinerTM 掃描器穩定性模組達成對掃描器之聚焦及疊對(層與層之對準)均一性的改良，此情形導致用於給定特徵大小及晶片應用之最佳化程序窗，從而實現更小、更進階之晶片之產生的延續。
當最初安裝微影系統時，必須校準微影系統以確保最佳操作。然而，隨時間推移，系統效能參數將漂移。可容許少量漂移，但在過多漂移之情況下，系統將不滿足規格。因此，要求製造商週期性地停止生產以用於重校準。較頻繁地校準系統會給出較大程序窗，但以較多排程停機時間為代價。
掃描器穩定性模組極大地減少此等生產停止。取而代之，掃描器穩定性模組定期地(通常每隔幾天)自動地驅動系統朝向經預界定基線。為此，掃描器穩定性模組擷取使用度量衡工具自一或多個監視晶圓所採取之標準量測。使用含有特殊散射量測標記之特殊光罩來曝光監視晶圓。根據當天之量測，掃描器穩定性模組判定系統已自其基線漂移多遠。接著，掃描器穩定性模組計算晶圓級疊對及聚焦校正集合。接著，微影系統針對後續生產晶圓上之每一曝光將此等校正集合轉換成特定校正。
對於批產(volume production)，需要在將用於曝光之層指派至掃描器時具有充分靈活性。交替層-掃描器專用將使每月輸出容量處於危險之中，此係因為微影叢集之任何小干擾均將直接地出現於該月之輸出中。一種用以克服此危險之已知方式係藉由所謂的(疊對)柵格匹配。所有掃描器柵格均故意地略微偏移，使得所有掃描器均或多或少地具有相同(平均)疊對柵格。此柵格通常被稱作「至善」(holy)或「貴重」(golden)柵格。每一產品層現可曝光於同一類型之每一掃描器上。此「貴重」柵格經曝光及蝕刻至所謂的「參考晶圓」上。若代替隨機監視晶圓而將此等「貴重」匹配晶圓用作疊對穩定性控制之基線，則可在單一自動化步驟中達成疊對柵格匹配及長期穩定性。
圖5描繪併有掃描器穩定性模組500之總微影及度量衡方法(在此實例中，基本上為在伺服器上執行之應用程式)。展示三個主要程序控制迴路。第一迴路提供使用掃描器穩定性模組500及監視晶圓之局域掃描器控制。監視晶圓505經展示為自主要微影單元510傳遞，從而已經曝光以設定聚焦及疊對之基線參數。在稍後時間，度量衡單元515讀取此等基線參數，接著藉由掃描器穩定性模組500解譯該等基線參數以便計算校正常式，以便提供掃描器回饋550，將掃描器回饋550傳遞至主要微影單元510且在執行另外曝光時使用掃描器回饋550。
第二(APC)迴路係用於產品上局域掃描器控制(判定聚焦、劑量及疊對)。將經曝光產品晶圓520傳遞至度量衡單元515，其中判定關於臨界尺寸、側壁角度及疊對之資訊且將該資訊傳遞至進階程序控制(APC)模組525上。亦將此資料傳遞至掃描器穩定性模組500。在製造執行系統(MES)535接管之前進行程序校正，從而與掃描器穩定性模組500通信而提供對主要微影單元510之掃描器控制。
第三迴路係允許至第二APC迴路中之度量衡整合(例如，用於雙重圖案化)。將經後蝕刻晶圓530傳遞至度量衡單元515，度量衡單元515再次將自晶圓所讀取的關於臨界尺寸、側壁角度及疊對之資訊傳遞至進階程序控制(APC)模組。該迴路與第二迴路相同地繼續。
當前，掃描器穩定性模組產品定義假定：使用類似於用於曝光客戶產品晶圓之設定的掃描器設定而在批操作中曝光掃描器穩定性模組監視晶圓。詳言之，此情形意謂掃描器穩定性模組監視晶圓之曝光佈局類似於典型客戶產品之曝光佈局，其中未應用特殊處理或常式。
然而，在用於特定微影系統(例如，Twinscan RTM)之測試軟體中，將專用曝光序列用於一些設置測試，以便在將僅有限數目個晶圓用於曝光時達成所要設置準確度。舉例而言，在最終XY(FXY)測試中使用多進程曝光(multi-meander exposure)，該等多進程曝光校準實際抗蝕劑中疊對與基於對準模型(載物台對準/晶圓對準/光罩對準/批校正(SA/WA/RA/LoCo))所期望之疊對之間的系統線性偏移(所謂的藍對準偏移：BAO)晶圓對準模型判定如何使用對準結果來判定每一曝光之位置、旋轉及放大率。
FXY測試為主要地旨在校正晶圓與光罩對準之間的對準偏移(差)的校準測試。在此測試期間，每一晶圓在量測側(假定多載物台微影機器)上已被載入及對準之後進行至該機器之曝光側，在該曝光側上結合調變每曝光之光強度來執行複數次曝光進程(exposure meander)，使得每一場僅被曝光一次。在此測試之後，晶圓移動回至量測側以供卸載。因為此校準測試不能使由晶圓與光罩對準之間的不一致性產生之偏移區別於由對準誤差產生之偏移，所以在此校準測試中實施對準雜訊抑制技術。
在FXY測試中，在每一曝光進程之前為其自有光罩對準(RA)測試。因此，使RA重製之影響達到平均值，此係因為將RA重製有效地減少為原來的1/2.5(對於6遍次曝光之情況)。為了解釋此統計估計，將對準雜訊假定為1。6次對準之平均值則將給出為1之大約1/2.5之1/sqrt(6)的雜訊。應注意，進程次數無需為6，且可取決於應用而為高於1之任何任意值。因此，需要在FXY測試中將較少晶圓用於達成指定BAO校準準確度：當使用標準單遍次曝光時將通常需要18個晶圓，以達成藉由經由使用6遍次曝光而僅在3個晶圓上進行FXY測試達成的場內BAO準確度。
達成多遍次曝光功能性之另一方式係藉由特殊技巧，比如「虛擬載入/卸載」(virtual load/unload)。在此情況下，在量測側處首先載入及對準晶圓。接著，將晶圓移動至曝光側以供第一次曝光，此後，將晶圓返回至卸載位置中之量測側。然而，代替卸載晶圓，使晶圓僅僅留存於卸載位置中達指定時段，接著將晶圓移動至供重複該程序之載入位置。可將此程序重複多次，因此允許模仿多個晶圓至單一晶圓上之曝光。
此刻，可僅經由使用專用測試軟體加以存取多遍次曝光功能性。然而，據預期，在未來，批操作介面原則上將能夠向所排程之批提供多遍次曝光功能性。
相對高預設RA/SA/WA/LoCo重製為掃描器穩定性模組控制器之顯著雜訊源，掃描器穩定性模組控制器試圖使用來自極有限數目個監視晶圓(通常，每掃描器每週4個至12個晶圓)之疊對資料來控制掃描器。當前掃描器穩定性模組實施達成對於匹配機器客戶使用足夠但對於專用夾盤使用不夠之控制準確度。舉例而言，2奈米至3奈米之掃描器穩定性模組控制準確度相較於7奈米(對於NXT為5.5奈米)之匹配機器XT4-1950疊對係較小的，但相較於3.5奈米(對於NXT為2.5奈米)之XT4-1950專用夾盤疊對係極顯著的。XT及NXT為Twinscan RTM裝置之不同實施。
原則上，可藉由增加監視晶圓之數目來改良控制準確度，但不幸地，監視晶圓之數目受到度量衡單元、掃描器、晶圓處理設備及客戶FAB自動化系統之可用性限制。因此，應減少掃描器穩定性模組控制器之輸入上的雜訊減少，以便改良掃描器穩定性模組控制準確度，同時仍使用有限數目個監視晶圓。詳言之，可藉由如下方式達成此減少：使藉由掃描器產生之雜訊達到平均值，同時在曝光監視晶圓之程序中執行SA/WA/RA/LoCo對準。
為此，在掃描器上實施一介面，該介面允許經由量測-曝光序列而使監視晶圓中之每一者進行多次循環。可藉由如下方式進行此多次循環：使用類似於具有多遍次曝光之FXY測試的測試，及/或用於「虛擬晶圓載入」-「虛擬晶圓卸載」之上述技術，及/或用於提供多遍次曝光功能性之任何其他適當機制。在此介面處於適當位置中之情況下，可執行以下方法：
■使用類似於FXY測試之測試以對掃描器穩定性模組監視晶圓執行多遍次曝光；
■使標準SA/WA/RA/LoCo序列在每一曝光遍次之前。或者，可使用非標準序列。僅執行列舉對準(recital align)及批校正可能足夠。或者或此外，非標準序列可提供增加準確度，可能地以產出率為代價。在內部參考P-3592.000(D8062)下同日申請之姐妹專利申請案中揭示此等方法。可結合本文中所揭示之方法來使用該案中所揭示之方法；
■藉由平均化對應於多重曝光遍次之疊對量測(使用檢測/度量衡工具(諸如使用散射計之檢測/度量衡工具)予以獲得)來減少SA/WA/RA/LoCo重製之影響。可藉由為了將待調整之校準偏移與雜訊分離而平均化SA/WA/RA/LoCo比重在掃描器穩定性模組控制器中進行此減少；
■在需要時，執行單次校準(每掃描器或每掃描器家族)，以判定預設單遍次類產品曝光與多遍次曝光之間的可能系統疊對偏移(例如，BAO之差)；
■將多遍次曝光之使用限制於測試軟體及掃描器穩定性模組批(例如，僅當結合掃描器穩定性模組特定配方來偵測掃描器穩定性模組特定批ID時才使多遍次可用)。
儘管在本文中可特定地參考投影微影裝置及掃描功能性之使用，但應瞭解，本文中所揭示之概念同等地可適用於壓印微影裝置(藉以應認為對「曝光」之參考係對藉由壓印微影之圖案化的參考，且應認為對投影特定裝置之任何參考係對壓印微影中之等效物的參考，此將為熟習此項技術者所知)及/或步進器功能性(藉以應認為對「掃描器」、「掃描」或「掃描器穩定性模組」之任何參考係對步進器等效物之參考，此將為熟習此項技術者所知)。
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、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，本發明或至少本發明之發明態樣可採取如下形式：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。
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，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
2．．．寬頻帶(白光)輻射投影儀
4．．．光譜儀偵測器
10．．．光譜
11．．．背部投影式光瞳平面
12．．．透鏡系統
13．．．干涉濾光器
14．．．參考鏡面
15．．．顯微鏡接物鏡
16．．．部分反射表面/光束分裂器
17．．．偏光器
18．．．偵測器
500．．．掃描器穩定性模組
505．．．監視晶圓
510．．．主要微影單元
515．．．度量衡單元
520．．．經曝光產品晶圓
525．．．進階程序控制(APC)模組
530．．．經後蝕刻晶圓
535．．．製造執行系統(MES)
AD．．．調整器
B．．．輻射光束
BD．．．光束傳送系統
BK．．．烘烤板
C．．．目標部分
CH．．．冷卻板
CO．．．聚光器
DE．．．顯影器
IF．．．位置感測器
IL．．．照明系統/照明器
IN．．．積光器
I/O1．．．輸入/輸出埠
I/O2．．．輸入/輸出埠
LA．．．微影裝置
LACU．．．微影控制單元
LB．．．裝載匣
LC．．．微影單元
M1．．．光罩對準標記
M2．．．光罩對準標記
MA．．．圖案化元件/光罩
MT．．．支撐結構/光罩台
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PL．．．投影系統
PM．．．第一定位器
PU．．．處理單元
PW．．．第二定位器
RO．．．機器人
SC．．．旋塗器
SCS．．．監督控制系統
SO．．．輻射源
TCU．．．塗佈顯影系統控制單元
W．．．基板
WT．．．基板台
-　圖1描繪微影裝置；
-　圖2描繪微影單元或叢集；
-　圖3描繪第一散射計；
-　圖4描繪第二散射計；
-　圖5說明利用掃描器穩定性模組之微影程序中的控制迴路。
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
LA．．．微影裝置
M1．．．光罩對準標記
M2．．．光罩對準標記
MA．．．圖案化元件/光罩
MT．．．支撐結構/光罩台
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PL．．．投影系統
PM．．．第一定位器
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台

Claims (16)

  1. 一種微影裝置，其包含：支撐件，該支撐件支撐圖案化元件；基板台，該基板台固持基板；圖案化系統，該圖案化系統自上述圖案化元件轉印圖案至上述基板之目標部分上；定位裝置，該定位裝置可操作以使得上述基板台、上述圖案化系統及上述圖案化元件相對於彼此進行定位，而使上述圖案重複地轉印於上述基板之複數個目標部分處；及控制模組，該控制模組係可操作以自一或多個參考基板來週期性地檢索定義基線控制參數之量測值而決定來自上述基線控制參數之參數漂移，讓上述漂移之容差及/或校正成為可能，藉此支援上述支撐件、上述基板台或上述圖案化系統中之至少一者之控制，上述參考基板包含圖案，該圖案係事先轉印以決定上述基線控制參數；其中上述微影裝置係：可操作以於上述事先之圖案轉印中，在至少一個上述參考基板上，執行施行複數次進程曝光之多遍次曝光，而將實際之抗蝕劑內之疊對與根據SA/WA/RA/LoCo之對準模型預測之疊對之間的對應上述複數次進程曝光的系統之線形偏移加以平均化來得到上述測量值，可操作以在各上述進程曝光之前執行SA/WA/RA/LoCo之對準，且 SA係將上述基板台進行對準之載物台對準，WA係將上述基板進行對準之晶圓對準，RA係將上述圖案化元件進行對準之光罩對準，LoCo係批校正。
  2. 如請求項1之裝置，其進一步包含在上述控制模組與另一微影裝置之間的介面，藉由上述介面上述控制模組可存取多遍次曝光之功能。
  3. 如請求項2之裝置，其中上述多遍次曝光之功能係包含於上述微影裝置用之測試模組中。
  4. 如請求項3之裝置，其可操作以使得將上述多遍次曝光之功能僅限制於藉由上述測試模組或上述控制模組之使用。
  5. 如請求項1至4之任一項之裝置，其以使每一上述目標部分僅執行一次圖案化之方式，於上述參考基板上執行上述多遍次曝光。
  6. 如請求項1至4之任一項之裝置，其進一步包含一檢測元件，該檢測元件併有散射計，該散射計用於上述量測值之量測及/或用於上述參考基板上之疊對之測量。
  7. 如請求項1至4之任一項之裝置，其可操作以執行單次校準，以決定預設之單遍次曝光與多遍次曝光之間的可能系統疊對偏移。
  8. 如請求項1至4之任一項之裝置，其可操作以執行投影微影，該裝置包含：照明系統，該照明系統係調節輻射光束；投影系統，該投影系統包含於上述圖案化系統中； 其中上述圖案化元件能夠在上述輻射光束之橫截面中賦予圖案以形成附有圖案之輻射光束，且上述投影系統係將上述附有圖案之輻射光束投影至上述基板之上述目標部分上以執行上述圖案化。
  9. 如請求項8之裝置，其可在至少一掃描模式中操作，使上述附有圖案之輻射光束掃描上述基板之上述目標部分全體。
  10. 一種微影裝置用之至少一參考基板的圖案化方法，上述參考基板可結合控制模組使用，該控制模組自至少一參考基板週期性地檢索定義基線控制參數之量測值，決定來自該等上述基線控制參數之參數之漂移，而使上述漂移之容差及/或校正成為可能，藉此於微影工程中支援掃描控制，上述基線控制參數係藉由使用上述微影裝置事先地圖案化上述參考基板而決定；上述方法包含如下之步驟：於上述至少一參考基板上，執行施行複數次進程曝光之多遍次曝光，而將實際之抗蝕劑內之疊對與根據SA/WA/RA/LoCo之對準模型預測之疊對之間的對應上述複數次進程曝光的系統線形偏移加以平均化來得到上述測量值；上述多遍次曝光包含將圖案重複地轉印至上述參考基板之複數個目標部分處；在各上述進程曝光之前執行SA/WA/RA/LoCo之對準；且 SA係將上述基板台進行對準之載物台對準，WA係將基板進行對準之晶圓對準，RA係將圖案化元件進行對準之光罩對準，LoCo係批校正。
  11. 如請求項10之方法，其中上述多遍次曝光之功能係通常地用於上述微影裝置上測試常式之執行。
  12. 如請求項11之方法，其中將上述多遍次曝光之功能係限制於藉由測試模組或掃描控制模組之使用。
  13. 如請求項10至12之任一項之方法，其以使得每一上述目標部分僅執行一次圖案化之方式，於上述參考基板上執行上述多遍次曝光。
  14. 如請求項10至12之任一項之方法，其中上述量測值之測量係使用併有散射計之檢測元件來執行。
  15. 如請求項10至12之任一項之方法，其進一步包括如下步驟：執行單次校準，以決定預設之單遍次曝光與多遍次曝光之間的可能系統疊對偏移。
  16. 一種電腦程式產品，其係可操作以使微影裝置執行如請求項10至15中任一項之方法。
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