TWI454858B - 微影裝置、校準方法、器件製造方法及電腦程式產品 - Google Patents

微影裝置、校準方法、器件製造方法及電腦程式產品 Download PDF

Info

Publication number
TWI454858B
TWI454858B TW096102858A TW96102858A TWI454858B TW I454858 B TWI454858 B TW I454858B TW 096102858 A TW096102858 A TW 096102858A TW 96102858 A TW96102858 A TW 96102858A TW I454858 B TWI454858 B TW I454858B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
level sensor
calibration
layer
attribute
Prior art date
Application number
TW096102858A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200732867A (en
Inventor
Jeffrey Godefridus Cornelis Tempelaars
Gerardus Carolus Johannus Hofmans
Rene Oesterholt
Jan Hauschild
Hans Erik Kattouw
Original Assignee
Asml Netherlands Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asml Netherlands Bv filed Critical Asml Netherlands Bv
Publication of TW200732867A publication Critical patent/TW200732867A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI454858B publication Critical patent/TWI454858B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7019—Calibration
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7007—Alignment other than original with workpiece
    • G03F9/7011—Pre-exposure scan; original with original holder alignment; Prealignment, i.e. workpiece with workpiece holder
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7034—Leveling

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

微影裝置、校準方法、器件製造方法及電腦程式產品
本發明係關於微影裝置、微影裝置之校準方法、使用微影裝置之器件製造方法，且關於電腦程式產品。
微影裝置係一機器，其將一需求圖案施加至一基板上，通常係施加至該基板之一目標部分上。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)的製造。在該實例中，可使用一圖案化器件(或將其稱為一光罩或一主光罩)來產生一欲形成於IC之個別層上的電路圖案。此圖案可轉移至一基材(例如矽晶圓)上之目標部分(如包括部分、一個或數個晶粒)上。一般係經由成像而將圖案轉移至一提供於該基板上的輻射敏感材料(光阻)層上。一般而言，一單一基板將包含經連續圖案化之相鄰目標部分之一網路。已知的微影裝置包括所謂步進機，其中藉由一次將整個圖案曝露於目標部分上而照射各目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在一既定方向(「掃描」方向)中透過輻射束掃描圖案，同時與此方向平行或反平行地同步掃描基板而照射各目標部分。藉由將該圖案壓印至基板上，亦可以將該圖案從該圖案化器件轉移至該基板。
在幾乎所有微影裝置中，皆提供一位階或高度感測器。此測量一基板頂部表面相對於一固定參考之位置，以使得該基板能在曝露期間定位在投影系統下之正確垂直位置(高度或Z)及正確傾斜角度(Rx及Ry)處，因此光罩影像能橫越影像埸正確地聚集於基板上。此程序一般係稱為調平且可「即時"on－the－fly"」或"離軸"施行。即時調平中，位階感測器在曝露期間或緊接其前測量直接位於投影系統下方之基板頂部表面的位置，且一回授迴路視需要調整基板之高度及傾斜。離軸調平中，欲曝露之基板的表面輪廓係先前映射(通常藉由在一位置遠離投影系統之光學軸的位階感測器下掃描該基板，但原則上投影系統可配合一安裝在軸上之位階感測器施行)，且用於基板台高度及傾斜，及/或用於一曝露或一系列曝露之投影系統的可調整元件之設定點係先前計算。
係有各種類型之位階感測器，包括光學感測器及電容感測器。在光學感測器中，光束被引導至基板上及偵測反射光。基板表面之垂直位置可接著依各種方式導出，例如藉由在一感測器上之反射束的位置決定。在電容感測器中，基板表面之高度係使用二表面間的電容取決於其間之距離的事實來偵測。離軸調平方案及光學位階感測器之進一步細節係在EP－A－1037117中提供，此文獻係藉由引用全數併入本文中。
一般而言，不論是否使用即時或離軸調平，且是否使用光學或電容感測器，位階感測系統經組態用以同時測量基板表面上若干點的高度及/或傾斜，在大多數情況下係使用若干分離的感測器件。在即時調平中，此必需導出傾斜資訊，而在離軸調平中，其減少產生高度映射所用的時間。因此需要校準不同感測器件彼此相對之差異。習知此係使用一假設平坦或已精確瞭解其表面輪廓的一參考晶圓來進行。
需求在微影裝置中提供一用於位階或高度感測器之校準的改進方法。
依據本發明之一方面，其提供一種使用一微影裝置的器件製造方法，該微影裝置具有一包括複數個位階感測器器件之位階感測器系統，該等位階感測器器件經組態用以在其上之個別點處測量一基板之一表面的位置，該方法包括：獲得用於該位階感測器之至少一校準值，該校準值補償該複數個位階感測器器件之間的差，且對應於該基板之一屬性；使用該等位階感測器器件及參考該校準值測量一基板之表面的位置，該基板具有該屬性；及參考其表面之該已測量位置曝露該基板。
依據本發明之一方面，其提供一種在一微影裝置中的校準方法，該微影裝置具有一包括複數個位階感測器器件之位階感測器系統，該等位階感測器器件經組態用以在其上之個別點處測量一基板之一表面的位置，該方法包括：以該等感測器器件之各者，在一預定方向中測量一基板之該表面上的複數個點之位置，其中該基板在其上具有一具有一預定屬性之已修改表面層。
依據本發明之一方面，其提供一種使用具有一位階感測器系統之微影裝置，該位階感測器系統包括複數個位階感測器器件，該等位階感測器器件經組態用以在其上之個別點處測量一基板之該表面的位置，該位階感測器系統包括一模型，以使該等位階感測器器件之實際測量與位置值相關聯；及一校準單元，其經組態用以應用一校準值至該數學模型，該數學模型係取決於一被測量之基板的一表面層之屬性。
依據本發明之一方面，其提供一種包括程式碼以控制一微影裝置之電腦程式產品，該微影裝置具有一包括複數個位階感測器器件之位階感測器系統，該等位階感測器器件經組態用以在其上之個別點處測量一基板之一表面的位置，以執行一器件製造方法，該方法包括：獲得用於該位階感測器之至少一校準值，該校準值補償該複數個位階感測器器件之間的差，且對應於該基板之一屬性；使用位階感測器器件及參考該校準值測量一基板之表面的位置，該基板具有該屬性；及參考其表面之該已測量位置曝露該基板。
圖1概要顯示用於本發明之一具體實施例的微影裝置。該裝置包括：一照明系統(照明器)IL，其經組態用以調節一輻射束B(如，UV輻射或DUV輻射)；一支撐結構(如光罩台)MT，其係構成以支撐一圖案化器件(如，光罩)MA，且連接至一經組態用以依據某些參數精確地將圖案化器件定位之第一定位器PM；一基板台(如，晶圓台)WT，其係構成以固持一基板(如，光阻塗佈之晶圓)W且連接至一經組態用以依據某些參數精確地將基板定位之第二定位器PW；及一投影系統(如，折射式投影透鏡系統)PS，其經組態用以藉由圖案化器件MA，將賦予於該輻射束B之一圖案投影至基板W之目標部分C上(如，包括一或多個晶粒)。
該照明系統可包括各類光學組件，例如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型的光學組件或其任何組合，用以引導、成形或控制輻射。
該支撐結構支撐，即承載該圖案化器件的重量。其固持該圖案化器件之方式係取決於該圖案化器件之定向、該微影裝置之設計及其他條件(例如該圖案化器件是否係固持於一真空環境中)。該支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾緊技術來固持該圖案化器件。該支撐結構可為(例如)一框架或一台，其可按需要固定或可移動。該支撐結構可確保該圖案化器件處於一所需位置(例如相對於該投影系統)。本文中任何所使用的任何名詞"主光罩"或"光罩"皆可視為與更一般性名詞"圖案化器件"同義。
本文中所使用的名詞"圖案化器件"應廣泛地解釋成指可用於賦予一輻射束於其斷面中的圖案以於該基板之一目標部分中產生一圖案之任何器件。應注意，賦予該輻射束之圖案可能不會準確對應於該基板之目標部分中的所需圖案，例如，若該圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵。一般而言，賦予該輻射束之圖案將會對應於一器件中之一產生於該目標部分中的特定功能層，例如一積體電路。
該圖案化器件可為透射型或反射型。圖案化器件之範例包括光罩、可程式鏡陣列以及可程式LCD面板。光罩在微影技術中係為人熟知，且包括，例如二進制、交替式相移及衰減式相移等光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式鏡陣列之一範例使用較小鏡之一矩陣配置，其各鏡可個別地傾斜以在不同方向中反射一入射輻射束。該等傾斜鏡將一圖案賦予一藉由該鏡矩陣反射之輻射束內。
本文使用的名詞"投影系統"應廣義地解釋為包含任何類型的投影系統，包含折射、反射、折反射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合，其適用於所使用的曝光輻射或係其它因素，如使用沉浸液體或使用真空。本文所用之任何名詞"投影透鏡"皆可視為與更一般性名詞"投影系統"同義。
如本文所描述，該裝置係透射型(例如，採用一透射光罩)。或者是，該裝置可為反射型(例如，採用一上述類型之一可程式鏡陣列，或採用一反射光罩)。
該微影裝置可為具有二(雙級)或更多基板台(及/或二或更多個光罩台)之類型。在此"多級"機器中，可平行使用額外的台，或可在一或更多台上實施預備步驟，而將一或多個其他台用於曝光。
微影裝置的類型亦可為其中該基板之至少一部分可為一具有相對較高折射率之液體(如水)所覆蓋以便填充投影系統與基板之間的一空間。亦可將浸泡液體施加於微影裝置中的其他空間，例如在該光罩與該投影系統之間。沉浸技術係此項技術中為人熟知用來提高投影系統的數值孔徑。本文使用之名詞「沉浸」並非指一種必須被浸入液體之中的結構(如基板)，而係僅指在曝露期間位於該投影系統和該基板之間的液體。
參考圖1，該照明器IL接收來自一輻射源SO之輻射束。該輻射源與該微影裝置可為分離的實體，例如，當該輻射源為一準分子雷射時。在此等情況下，不認為該輻射源會形成微影裝置之部分，且輻射束會借助包含例如適當引導鏡及/或擴束器之光束傳送系統BD而從輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，該輻射源可為該微影裝置之一整合部分，例如當該輻射源為水銀燈時。該輻射源SO與該照明器IL，連同需要時的光束傳送系統BD，可稱為輻射系統。
照明器IL可包括一用於調整輻射束之角強度分佈的調整器AD。一般而言，可以調整照明器之一光瞳平面中的強度分佈之至少外側及/或內側徑向範圍(一般分別稱為σ－外及σ－內)。此外，該照明器IL可包括各種其他組件，諸如一積分器IN及一聚光器CO。該照明器可用以調節輻射束，以在其斷面中具有需求之均勻度及強度分佈。
該輻射束B係入射於固持於該支撐結構(例如，光罩台MT)上的圖案化器件(例如光罩MA)上，並係藉由該圖案化器件來圖案化。在行經光罩MA後，輻射束B穿過投影系統PS，其將光束聚焦在基板W之目標部分C上。借助於第二定位器PW及位置感測器IF(如，干涉式器件、線性編碼器或電容感測器)，基板台WT能準確地移動，如以在輻射束B之路徑中定位不同目標部分C。同樣地，第一定位器PM及另一位置感測器(未顯示於圖1中)可用以相對於輻射束B之路徑準確地定位光罩MA，如自光罩庫以機械方式取得後或在掃描期間。一般而言，實現光罩台MT之移動可借助於長衝程模組(粗略定位)與短衝程模組(精細定位)，其形成該第一定位器PM之部分。同樣地，基板台WT的移動可運用一長衝程模組及一短衝程模組來實現，其形成第二定位器PW的部分。在步進機之情況下(與掃描器相反)，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可加以固定。可使用光罩對齊標記M1、M2以及基板對齊標記P1、P2來對齊光罩MA及基板W。儘管繪示該等基板對準標記佔據專用目標部分，然而其可位於目標部分(此等稱為劃線道對準標記)間的空間內。同樣地，在其中光罩MA上提供多個晶粒之情形中，該等光罩對齊標記可位於該等晶粒間。
已描述之裝置可用於以下所提出模式中至少一者。
在步進模式中，光罩台MT及基板台WT基本上係保持靜止，同時將賦予該輻射束之一整個圖案一次(即單一靜態曝光)投影至一目標部分C上。隨後，該基板台WT在X及/或Y方向上偏移，以曝光一不同目標部分C。在步進模式中，該曝光場之最大大小會限制單一靜態曝光中成像的目標部分C之大小。
在掃描模式中，同步掃描光罩台MT與基板台WT，同時將賦予該輻射束之圖案投影至一目標部分C上(即單一動態曝光)。基板台WT相對於光罩台MT之速度及方向可由投影系統PS之(縮)放率及影像反轉特徵來決定。在掃描模式中，該曝光場之最大大小會限制單一動態曝光中該目標部分之寬度(在非掃描方向中)，而掃描動作之長度則會決定該目標部分之高度(在掃描方向中)。
在另一模式中，光罩台MT基本上係靜止地固持一可程式圖案化器件，且移動或掃描該基板台WT，同時賦予至輻射束的圖案係投影至一目標部分C上。在此模式中，一般會利用一脈衝式輻射源，且該可程式圖案化器件係在掃描期間基板台WT之各運動後或在相繼輻射脈衝間視需要而加以更新。此操作模式可易於應用至採用可程式圖案化器件(例如上述類型的可程式鏡陣列)的無光罩微影中。
亦可使用上述模式之組合及/或變異或使用完全不同的模式。
微影裝置可包括在一微影叢集中，其包括施行諸如蝕刻、沉積、離子植入等之步驟的程序裝置，或一包括用於在裝置間自動運輸基板之此等裝置及系統的加工廠。該叢集或加工廠可受電腦控制。
微影裝置亦包括圖2所示之一位階感測器10，且以下將額外地解釋參考顯示感測器操作之方面的圖2A至2G。
位階感測器10包括一光束產生分支11，其將一測量束bLS 引導至晶圓W上(或當測量其一垂直位置時的實際參考平面，或任何反射表面)，及一測量反射束之位置的偵測分支12，其取決於晶圓表面的垂直位置。
在光束產生分支中，測量束係藉由光源111產生，其可為一發光或雷射二極體陣列，或藉由光纖在他處產生及傳遞至"照明器"111。藉由光源111發射之束較佳係含有一寬頻之波長，例如從約600至1050奈米，以將來自晶圓表面之干擾影響的任何波長相依平均掉，特別在一些程序步驟已完成後。照明光學元件112(其可包括透鏡及鏡之任何適合組合)收集藉由光源111及甚至照明投影光柵113發射之光。投影光柵113係詳盡顯示於圖2A中，且由一細長光柵113a及一額外孔徑113b組成，細長光柵113a被區分以產生一分離/離散點之陣列，其中光柵線平行其軸，及一額外孔徑113b形成一在晶圓上之主要偵測點陣列前的擷取點。光柵之週期係部分藉由被測量晶圓表面位置處的精度決定，且可例如為約30微米。投影光柵之定位係具有圍繞其光學軸之小旋轉，使得投影在晶圓上之光柵線不平行於任何晶圓座標軸，從而避免與沿x或y方向之晶圓上的結構干擾。
投影透鏡114係一遠心系統，其將一影像投影至晶圓W上之投影光柵113。投影透鏡114較佳係基本或僅由反射光學元件組成，以最小化或避免在投影影像中之色差；因為投影束係寬頻，故對於一折射光學系統而言此等不易於消除或加以補償。摺疊鏡115、116係用以使投影束bLS 進入及離開投影透鏡114，且允許該光束產生分支之組件的一方便配置。
如圖2B所示，投影束bLS 係以一相對於法線之相當大角度α入射在晶圓上，例如在從60°至80°之範圍中，且係反射進入偵測分支12中。若晶圓表面WS位置偏移一距離Dh至位置WS'，反射束r'相對於光束r偏移一距離2Dh.sin(α)。圖2B亦顯示晶圓表面上之影像的外觀；由於該大入射角，影像係垂直光柵線而展開。
反射束藉由偵測光學元件121收集及聚焦於偵測光柵126上，其較佳係實質上和投影光柵113相同，且係細分以對應於該點陣列圖案。偵測光學元件121係與投影光學元件114直接互補，且較佳亦係基本或僅由反射元件組成，以使色差減至最少。再次，摺疊鏡122、123可用來使組件致能方便地配置。在偵測光學元件121及偵測光柵126間係定位一線性偏光器124，以使光在45°偏光，及一雙折射晶體125，其造成垂直光柵線且大小等於光在水平及垂直偏光成分間的光柵週期之剪力。圖2C顯示無雙折射晶體而出現在偵測光柵126處之該光束；其係一系列交替之光及暗帶，其中光帶表示在45°度處偏光的光。雙折射晶體125造成水平及垂直偏光狀態中之偏移，使得水平偏光成分之光帶填充垂直偏光成分的暗帶。如圖2D所示，在偵測光柵126處之照明因此強度均勻，但入射在光柵126上之光實際由交替之水平及垂直偏光狀態的條組成。圖2E顯示偵測光柵126在此圖案上重疊，其取決於晶圓表面之垂直位置；當晶圓係在標稱零之垂直位置處，偵測光柵126重疊且阻擋一偏光狀態之光帶的一半及另一狀態之一半。
由偵測光柵126傳遞之光係藉由調變光學元件127收集且聚焦於偵測器128上。調變光學元件包括一由交替信號(例如具有約50 kHz之頻率)驅動之偏光調變器件。因此由偵測器128所見之影像在圖2F中所示的二種狀態間交替。偵測器128係分成對應於欲測量其高度之點陣列的一些區。偵測器128之區的輸出顯示於圖2G中。其係一具有週期等於調變光學元件的交替信號，且振盪之振幅指示投影光柵在偵測光柵上之反射影像，且因此晶圓表面的垂直位置的對準程度。如上述，若晶圓表面係在標稱零之位置，則偵測光柵126阻擋垂直偏光狀態之一半及水平偏光狀態之一半。在此情況下，調變光學元件127在偵測器128上入射之光強度方面沒有影響，因為離開光柵126之垂直及水平偏光成分二者皆相等。因此，由偵測器區輸出之振盪信號的測量的振幅係零。隨著晶圓表面之垂直位置遠離零位置，偵測光柵126傳遞多於一成分(例如水平偏光帶)，且阻擋更多垂直偏光帶。振盪之振幅因此增加。振盪之振幅(其係晶圓表面之垂直位置的測量)係不與以奈米為單位之晶圓表面的垂直位置直接線性相關。然而，在初始設置該裝置時可易於決定一校正表或公式，以建立所測量振幅及垂直晶圓位置間之關係(且若必要時週期性地再校準)。過去，校準已藉由在基板台之各種不同垂直位置處，使用已校準Z干涉儀及未校準位階感測器10，來測量一裸矽晶圓表面的恆定高度。此校準亦包含決定不同偵測器區間之差，其稱為相對點偏移高度。此等偏移係從位階感測器之光學元件、參考及偵測光柵之對準、偵測器區等等的不可校正差異中導出，若相同高度係使用二不同偵測器點測量將具有影響，會獲得不同結果。
本發明者已發現除了高度測量之已知程序相依性外(其中一高度或位階感測器系統包括多個感測器器件)，即使標稱相同者，位階感測器器件間之偏移可隨著位於表面下欲測量之結構及材料中的改變而變化。例如，對於諸如上述光學感測器，除了一晶圓之位置偏移以外，來自頂部表面下之層邊界的反射可造成導致誤差之感測器輸出中的改變－此等誤差根據位於下面之層的厚度及材料變化。此顯示於圖3中，其顯示位階感測器輸出中之平均及極端誤差，如何隨施加於一待測量晶圓之光阻塗層的厚度變化。此類型之現象通常稱為程序相依，因為高度測量取決於先前已施加於基板之程序。
在圖3中，各窄虛線係表示一系列約八標稱高度差之測量(各在一單一光阻厚度處取得)，其係使用在上述類型之位階感測器中的不同點。對應於各虛線之實際高度差係由置於對應虛線之上或下的二較長曲線的方形符號表示。可見到點間之偏移在記號及大小二者內的改變實質上隨著光阻厚度變化，且此等改變不明顯地系統化。換句話說，在一光阻厚度處，一第一點位置可產生一比第二點位置更大的高度差(例如，比較在約200 au光阻厚度處的第五及第八資料點)，而在另一光阻厚度處，第一點位置產生比第二點位置更小之高度差(例如，比較在約450 au光阻厚度處的第五及第八資料點)。本發明者亦已決定該等點偏移可隨光阻類型，且隨著置於光阻下之複數層(即抗反射塗層(BARC)及程序層)中的改變而變化。
儘管圖3所示之資料係基於光學感測器測量，其他感測器(例如電容感測器)亦對於基板之表面區敏感。因此，在基板表面層中之改變(諸如光阻厚度之改變、或金屬層的增加)，可造成保持在一固定位置處之基板外表位置變化，且因此可造成在例如基板高度之屬性的測量中的實質上誤差，不論該等測量是否由光學或電容方法執行。
為了克服此問題，在本發明之一具體實施例中，與依靠使用一裸矽參考晶圓實施之位階感測器點的一初始或週期性地重複校準不同，偏移(校準)值係針對不同類型及/或厚度之光阻及/或底層決定。對於生產中之高度測量，係利用適用於被測量之基板上的實際層結構之偏移值。本發明者已決定過去使用之不正確偏移值已導致7至15奈米量級之聚焦誤差，且在一些情況下高達45奈米(在晶粒邊緣)－即，不完全適配於基板上之晶粒，但其成像係因為部分晶粒含有完全器件，或避免處理鄰近邊緣晶粒及基板翹曲之晶粒中的變化。諸如此等之聚焦誤差可用本發明避免。
根據本發明之一具體實施例的器件製造方法之流程圖顯示於圖4中。在第一步驟(S1)中，係取得適於一光阻塗佈基板之位階感測器(LS)10的校準值(如點偏移)。此可藉由在一即將曝露之基板(例如一批中之第一個)上執行一校準程序(以下進一步描述)來進行，其係藉由在自預先實施的多個校準中導出之一表或資料庫查詢值，藉由自已儲存值內插及/或外推，或藉由此等方式之組合。可藉由在特定裝置上施行多個校準獲得先前儲存之校準值，其中其可藉由結合在特定裝置上之校準及在同等裝置上取得之測量加以使用或計算。
一般而言，可參考在基板表面中或其上之一層的任何相關屬性來選擇校準值。例如該屬性可有關該層之厚度，且可基於該層之標稱厚度或針對該層之厚度值範圍來選擇校準值。另一選擇或此外，該屬性可與其拓樸(三維結構)之層的材料有關。該層可為一光阻、一抗反射塗層或一產品層。
其次，在步驟S2中，取得一光阻塗佈之生產基板高度圖，且在步驟S3中，計算出用於基板台WT之設定點及/或投影系統PS的任何相關可調整參數，其係使用例如以上參考之EP－A－1037117中所述的程序。接著可進行步驟S4中之生產曝露。在完成一基板上之曝露後，在大多數情況下係曝露額外之基板。步驟S5中係決定是否為此情況，且若如此，其在步驟S6中決定次一基板是否為一不同批及/或具有不同光阻類型及/或厚度。若次一基板係相同批(自此其一般依據其具有相同光阻類型及厚度)，或係不同批但具有相同光阻類型及厚度，高度映射、計算及曝露步驟S2至S5可繼續使用用於該位階感測器之相同校準值。然而，若有批次光阻類型或光阻厚度之變化，程序返回步驟S1，其中係在針對新基板執行高度映射、計算及曝露步驟S2至S5前，獲得一用於新光阻類型及/或厚度之一新校準值集。應注意，若一新校準值集之決定可在不損失產量下予以執行，或產量之損失對於所獲得良率增益係可接受，係可能在各生產基板上進行位階感測器的重新校準，不管是否有批次、光阻類型或厚度的改變。若由於一些原因，橫跨一單一基板之光阻類型或厚度或底下結構實質上變化以影響位階感測器校準，則當測量基板之不同部分的高度時可使用不同位階感測器校準值。
一種決定校準值的方法顯示於圖5中。在圖5中概述之程序不同於習知程序，因為係使用光阻塗佈之基板而非裸參考基板。在圖5中所示的方法具有三步驟：首先在步驟S11，一基板係用相關類型及厚度的光阻層塗佈；其次，在步驟S12中，係測量複數點的高度，各點係藉由各感測器器件進行測量，或感測器系統中之點被校準；且第三，在步驟S13中，校準值係從測量資料計算出。
用作校準之基板可為一被剝除光阻之參考基板，及若獲得校準資料之程式館，則用新光阻類型或厚度重新塗佈。或者是，若已決定用於各基板、成批基板或系列之類似批的校準值，則可使用一即將曝露之生產基板。被測量的複數個點較佳係足夠大，以確保統計上的有效結果及可擴展至整個晶粒。亦需求用一些或所有感測器器件來測量各點數次，或測量在一相對於感測器之不同垂直位置處的基板台之複數點，以在橫跨各感測器器件之測量範圍決定任何變化。校準值如何計算取決於其將如何用於位階感測器模型中，然而，相對點高度偏移可藉由指定一感測器器件為一參考，且針對其他器件計算由該感測器器件及用於各點之參考器件所測量之高度差的平均來決定。作為替代的是，一可能不同類型之額外感測器(例如氣壓計)可用作一參考。
可將執行本發明方法之軟體包括在新建構的微影裝置之控制系統裡，或經編碼成為欲應用至現存裝置之升級，即修整。
雖然以上可能已特定參考本發明在光微影之背景中之具體實施例的使用，但應明白本發明可用在其他應用中，例如壓印微影，且若情況允許，並不限定於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中的拓樸定義產生於一基板上的圖案。可將該圖案化器件之拓樸壓至施加至該基板之一光阻層中，在該光阻層上該光阻係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在光阻固化後，從該光阻中移出該圖案化器件，而在其中留下一圖案。
本文所用名詞"輻射"以及"光束"包含所有類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，波長(約)為365、355、248、193、157或126奈米)及遠紫外線(EUV)輻射(例如，具有5至20奈米之範圍內的波長)，以及粒子束，例如離子束或電子束。
在允許之情況下，名詞"透鏡"可表示各類光學組件之任一組件或組合，其中包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
儘管上面已說明本發明之特定具體實施例，然而仍應明白，可以上面說明的其他方式實施本發明。例如，本發明可採取以下形式：一電腦程式，其含有描述一如上面所揭示方法的機器可讀取指令之一或更多序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中的此一電腦程式。
上文所說明內容旨於說明而非限制。因此，熟習此項技術者將明白，可在不脫離下列申請專利範圍之範疇下，依照說明對本發明進行修改。
10．．．位階感測器
11．．．光束產生分支
12．．．偵測分支
111．．．光源
112．．．照明光學元件
113．．．投影光柵
113a．．．細長光柵
113b．．．額外孔徑
114．．．投影透鏡
115．．．摺疊鏡
116．．．摺疊鏡
121．．．偵測光學元件
122．．．摺疊鏡
123．．．摺疊鏡
124．．．線性偏光器
125．．．雙折射晶體
126．．．偵測光柵
127．．．調變光學元件
128．．．偵測器
AD．．．調整器
B．．．輻射束
BD．．．光束傳送系統
C．．．目標部分
CO．．．聚光器
IL．．．照明器
IF．．．位置感測器
IN．．．積分器
M1．．．光罩對齊標記
M2．．．光罩對齊標記
MA．．．光罩/圖案化器件
MT．．．支撐結構/光罩台
P1．．．基板對齊標記
P2．．．基板對齊標記
PM．．．第一定位器
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
W．．．晶圓/基板
WS．．．晶圓表面
WT．．．基板台/晶圓台
已僅藉由範例且參考所附示意圖，說明本發明之具體實施例，其中對應的參考符號指示對應的部分，其中：圖1描述依據本發明之一具體實施例的微影裝置。
圖2及2A至G描述包括在圖1之微影裝置中的位階感測器。
圖3係顯示感測器對感測器高度測量差異相對於光阻厚度的圖表。
圖4為根據本發明之一具體實施例的器件製造方法。
圖5描述依據本發明之一具體實施例的校準方法。
10．．．位階感測器
AD．．．調整器
B．．．輻射束
BD．．．光束傳送系統
C．．．目標部分
CO．．．聚光器
IL．．．照明器
IF．．．位置感測器
IN．．．積分器
M1．．．光罩對齊標記
M2．．．光罩對齊標記
MA．．．光罩/圖案化器件
MT．．．支撐結構/光罩台
P1．．．基板對齊標記
P2．．．基板對齊標記
PM．．．第一定位器
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
W．．．晶圓/基板
WS．．．晶圓表面
WT．．．基板台/晶圓台

Claims (22)

  1. 一種使用一微影裝置的器件製造方法，該微影裝置具有一投影系統與一包括複數個位階(level)感測器器件之位階感測器系統，該投影系統經組態用以曝光一基板且每一位階感測器器件經組態用以將一經該位階感測器器件之一個別光柵圖案化之光束投影於該待被曝光之基板之一表面上，俾使該等位階感測器器件可藉由偵測在其上之個別點處之該光柵之一結果影像之屬性以測量該基板之一表面高度，該方法包含：獲得用於該位階感測器系統之至少一校準值，該至少一校準值補償該複數個位階感測器器件間之經測量表面高度中的差，該至少一校準值對應於該待被曝光之基板之一屬性；使用該複數個位階感測器器件，基於該至少一校準值判定該待被曝光之基板之經測量及經校準表面高度；及，其後使用該投影系統，基於該測量及經校準之表面高度曝光該基板。
  2. 如請求項1之方法，其中該屬性係關於置於該表面中或其上之一層的一厚度。
  3. 如請求項2之方法，其中該屬性係該層之一標稱厚度值。
  4. 如請求項2之方法，其中該屬性係該層的厚度值之一範圍。
  5. 如請求項2之方法，其中該層係從由以下組成的群組選出的一層：光阻、抗反射塗層及產品層。
  6. 如請求項1之方法，其中該屬性關於置於該表面中或其上之一層的材料屬性。
  7. 如請求項6之方法，其中該層係從由以下組成的群組選出的一層：光阻、抗反射塗層及產品層。
  8. 如請求項1之方法，其中該屬性關於置於該表面中或其上之一層的拓樸。
  9. 如請求項1之方法，其中獲得該至少一校準值包含：當具有該屬性之一光阻層係置於該基板上時實施一校準程序。
  10. 如請求項9之方法，其中該校準程序包含：使用該等位階感測器器件之各者，在一垂直於該基板之一標稱平面的方向中，測量在該基板之該表面上的複數個點之該位置。
  11. 如請求項1之方法，其中獲得該至少一校準值包含：在對應於不同屬性之校準值的一表中查詢一校準值。
  12. 如請求項1之方法，其中獲得該至少一校準值包含：使用該屬性係一參數之一數學模型計算該至少一校準值。
  13. 如請求項1之方法，其中該等位階感測器器件係光學感測器。
  14. 如請求項1之方法，其中該至少一校準值係由氣壓計判定。
  15. 一種在一微影裝置中的校準方法，該微影裝置具有一投 影系統與一包含複數個位階感測器器件之位階感測器系統，該投影系統經組態用以曝光一基板且每一位階感測器器件經組態用以將一經該位階感測器器件之一個別光柵圖案化之光束投影於該基板之一表面上而藉由偵測在其上之個別點處之該光柵之一結果影像之屬性以測量該基板之一表面高度，該方法包含：獲得在該待被曝光之基板之一表面上之複數個點處之表面高度；使用該等位階感測器器件之每一者，測量在該待被曝光之基板之該表面上之複數個點處之該等表面高度；比較對應之經獲得與經測量之表面高度並計算對應之校準值，該等校準值對應於該基板之一屬性；其中該基板在其上包含一具有一預定屬性之已修改表面層。
  16. 如請求項15之校準方法，其中該已修改表面層包含由光阻層、抗反射塗層及產品層組成之群組的至少一者。
  17. 如請求項15之方法，其中該預定屬性係一厚度範圍。
  18. 如請求項15之方法，其中該預定屬性係一標稱厚度值。
  19. 如請求項15之方法，其中該預定屬性係一光阻類型。
  20. 如請求項15之方法，其進一步包含，對複數個基板重複該方法，該等基板之每一者具有一與其相關聯之預定屬性，且其中與該複數個基板之一第一基板關聯的該預定屬性，係不同於與該複數個基板之一第二基板關聯的該預定屬性。
  21. 一種微影裝置，其具有一位階感測器系統，該位階感測器系統包括複數個位階感測器器件，每一位階感測器器件經組態用以將一經該位階感測器器件之一個別光柵圖案化之光束投影於一基板之一表面上而藉由偵測在其上之個別點處之該光柵之一結果影像之屬性以測量該基板之一表面高度，該位階感測器系統包括：一模型，用以使該等位階感測器器件之實際測量與該等預定表面高度相關聯；及一校準單元，其經組態用以應用一校準值至該模型，校準值係取決於一被測量之基板的一表面層之屬性，且其中使用一投影系統判定該待被曝光之基板之該校準值。
  22. 一種儲存於一電腦可讀取媒體上之電腦程式，其包括用以控制一微影裝置之程式碼，該微影裝置具有一投影系統與一包括複數個位階感測器器件之位階感測器系統，該投影系統經組態用以曝光一基板且每一位階感測器器件經組態用以將一經該位階感測器器件之一個別光柵圖案化之光束投影於該待被曝光之基板之一表面上，俾使該等位階感測器器件可藉由偵測在其上之個別點處之該光柵之一結果影像之屬性以測量該基板之一表面高度，該電腦程式包括：獲得用於該位階感測器系統之至少一校準值，該至少一校準值補償該複數個位階感測器器件間之經測量表面高度中與預定個別表面高度的差，且對應於該待被曝光之基板之一屬性； 基於該至少一校準值使用該等位階感測器器件，測量該待被曝光之基板之該等表面高度；及，其後使用該投影系統，基於該基板表面之該等經測量高度曝光該基板。
TW096102858A 2006-02-07 2007-01-25 微影裝置、校準方法、器件製造方法及電腦程式產品 TWI454858B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/348,530 US7502096B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Lithographic apparatus, calibration method, device manufacturing method and computer program product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200732867A TW200732867A (en) 2007-09-01
TWI454858B true TWI454858B (zh) 2014-10-01

Family

ID=38333118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096102858A TWI454858B (zh) 2006-02-07 2007-01-25 微影裝置、校準方法、器件製造方法及電腦程式產品

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7502096B2 (zh)
JP (1) JP2007273955A (zh)
KR (1) KR101297231B1 (zh)
CN (1) CN101071279B (zh)
TW (1) TWI454858B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109341649A (zh) * 2018-09-04 2019-02-15 福建省水利水电勘测设计研究院 穿江地铁引发河床高程变化的动态预报方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7567340B2 (en) * 2006-09-29 2009-07-28 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
NL1036180A1 (nl) * 2007-11-20 2009-05-25 Asml Netherlands Bv Stage system, lithographic apparatus including such stage system, and correction method.
NL1036525A1 (nl) * 2008-02-07 2009-08-10 Asml Netherlands Bv Method for determining exposure settings, lithographic exposure apparatus, computer program and data carrier.
NL1036557A1 (nl) * 2008-03-11 2009-09-14 Asml Netherlands Bv Method and lithographic apparatus for measuring and acquiring height data relating to a substrate surface.
US8279401B2 (en) * 2008-04-25 2012-10-02 Asml Netherlands B.V. Position control system, a lithographic apparatus and a method for controlling a position of a movable object
US8374818B2 (en) * 2008-12-19 2013-02-12 Affymetrix, Inc. System, method and apparatus for calibrating inspection tools
EP2228685B1 (en) * 2009-03-13 2018-06-27 ASML Netherlands B.V. Level sensor arrangement for lithographic apparatus and device manufacturing method
US8675210B2 (en) 2009-03-13 2014-03-18 Asml Netherlands B.V. Level sensor, lithographic apparatus, and substrate surface positioning method
NL2006057A (en) * 2010-02-24 2011-08-25 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and method for correcting a position of an stage of a lithographic apparatus.
NL2007818A (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Asml Netherlands Bv Method of updating calibration data and a device manufacturing method.
CN103543610B (zh) * 2012-07-12 2015-09-30 上海微电子装备有限公司 一种调焦调平光斑位置校准方法
US9170435B2 (en) * 2013-03-12 2015-10-27 Ge Aviation Systems Llc Method of forming a grid defining a first relative reference frame
US10274838B2 (en) * 2013-03-14 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. System and method for performing lithography process in semiconductor device fabrication
KR102219780B1 (ko) * 2014-03-04 2021-02-25 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 데이터 처리 장치를 갖는 리소그래피 장치
JP6578436B2 (ja) * 2015-10-08 2019-09-18 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． トポグラフィ測定システム
CN107578986B (zh) * 2016-07-04 2019-11-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体结构及其形成方法和光刻偏移的测量方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020142493A1 (en) * 2001-04-02 2002-10-03 Arvind Halliyal In-situ thickness measurement for use in semiconductor processing
US20040005507A1 (en) * 2000-05-04 2004-01-08 Kla-Tencor, Inc. Methods and systems for lithography process control
TWI248559B (en) * 2002-06-12 2006-02-01 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3110341C2 (de) * 1980-03-19 1983-11-17 Hitachi, Ltd., Tokyo Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten eines dünnen Substrats in der Bildebene eines Kopiergerätes
JP3376179B2 (ja) * 1995-08-03 2003-02-10 キヤノン株式会社 面位置検出方法
JPH09266149A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Nikon Corp 投影露光方法及び面位置検出方法
EP1037117A3 (en) 1999-03-08 2003-11-12 ASML Netherlands B.V. Off-axis levelling in lithographic projection apparatus
TW490596B (en) * 1999-03-08 2002-06-11 Asm Lithography Bv Lithographic projection apparatus, method of manufacturing a device using the lithographic projection apparatus, device manufactured according to the method and method of calibrating the lithographic projection apparatus
US6859260B2 (en) * 2001-04-25 2005-02-22 Asml Holding N.V. Method and system for improving focus accuracy in a lithography system
US20050134816A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-23 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, method of exposing a substrate, method of measurement, device manufacturing method, and device manufactured thereby

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040005507A1 (en) * 2000-05-04 2004-01-08 Kla-Tencor, Inc. Methods and systems for lithography process control
US20020142493A1 (en) * 2001-04-02 2002-10-03 Arvind Halliyal In-situ thickness measurement for use in semiconductor processing
TWI248559B (en) * 2002-06-12 2006-02-01 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109341649A (zh) * 2018-09-04 2019-02-15 福建省水利水电勘测设计研究院 穿江地铁引发河床高程变化的动态预报方法
CN109341649B (zh) * 2018-09-04 2021-10-15 福建省水利水电勘测设计研究院 穿江地铁引发河床高程变化的动态预报方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW200732867A (en) 2007-09-01
KR101297231B1 (ko) 2013-08-16
US20070181827A1 (en) 2007-08-09
CN101071279A (zh) 2007-11-14
JP2007273955A (ja) 2007-10-18
KR20070080573A (ko) 2007-08-10
US7502096B2 (en) 2009-03-10
CN101071279B (zh) 2011-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI454858B (zh) 微影裝置、校準方法、器件製造方法及電腦程式產品
JP5412528B2 (ja) 検査方法、検査システム、基板、およびマスク
KR100524266B1 (ko) 리소그래피 투영 장치
TWI431439B (zh) 微影裝置之位準感測器配置及器件製造方法
JP5008687B2 (ja) アラインメントシステム及び方法及びそれにより製造したデバイス
KR100940087B1 (ko) 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법
JP5112408B2 (ja) リソグラフィ装置及び基板非平坦性を補償する方法
US8908148B2 (en) Calibration method and inspection apparatus
TWI424284B (zh) 微影裝置、校正微影裝置之方法及器件製造方法
KR101132692B1 (ko) 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법
KR20140068970A (ko) 포커스 보정을 결정하는 방법, 리소그래피 처리 셀 및 디바이스 제조 방법
CN102163001A (zh) 控制光刻设备的方法和设备
JP7147738B2 (ja) 計測装置及び計測方法、並びに露光装置
JP2008160110A (ja) 投影システムの焦点面に対して基板のターゲット部分を位置合わせする方法
TWI417679B (zh) 微影裝置及圖案化元件
JP2018536187A (ja) 近接センサ、リソグラフィ装置、およびデバイス製造方法
TWI627512B (zh) 微影裝置及器件製造方法
WO2017050503A1 (en) A method and apparatus for determining at least one property of patterning device marker features
US20180239267A1 (en) Methods for controlling lithographic apparatus, lithographic apparatus and device manufacturing method
JP4555276B2 (ja) リソグラフィ装置およびデバイス製造方法
US9217916B2 (en) Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP5559270B2 (ja) リソグラフィ装置用のレベルセンサアレンジメント、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法
KR20090122234A (ko) 디바이스 제조 방법, 리소그래피 장치 및 컴퓨터 프로그램
JP5209526B2 (ja) 露光設定を決定するための方法、リソグラフィ露光装置、コンピュータプログラムおよびデータキャリア
TWI725322B (zh) 獲得具有對準標記的基板的高度圖的方法，基板對準量測裝置及微影裝置