TWI581068B - 微影裝置、元件製造方法及將圖案施加於基板之方法 - Google Patents

微影裝置、元件製造方法及將圖案施加於基板之方法 Download PDF

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Description

微影裝置、元件製造方法及將圖案施加於基板之方法
本發明係關於一種微影裝置及一種元件製造方法。本發明進一步係關於一種將圖案自圖案化元件轉印至基板上之方法,且係關於一種用於控制微影裝置以實施此等方法之步驟的電腦程式產品。
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地圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影裝置包括:所謂步進器,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。
無論使用哪一類型之裝置,在基板上圖案之準確置放皆為用於縮減可藉由微影生產之電路組件及其他產品之大小的主要挑戰。詳言之,準確地量測基板上已經放下之特徵的挑戰為在能夠足夠準確地定位以疊加形式之順次特徵層而以高良率生產工作元件時的關鍵步驟。一般而言,在如今的亞微米半導體元件中應在幾十奈米(在最關鍵層中降至幾奈米)內達成所謂疊對(overlay)。
因此,現代微影裝置涉及在目標部位處實際地曝光或以其他方式圖案化基板之步驟之前的廣泛量測或「映射」(mapping)操作。耗時的此等操作限制微影裝置之產出率,且因此增加半導體或其他產品之單位成本。在先前技術中已採取各種步驟來減輕此等延遲。舉例而言,引入雙晶圓台,使得可將兩個晶圓同時地裝載於機器中。在第一晶圓於曝光站中正經歷曝光的同時,第二晶圓正經歷量測程序以建立準確「晶圓柵格」(wafer grid)及高度圖(height map)。該裝置經設計成使得可在不會使量測結果無效的情況下調換該等台,藉此縮減每晶圓之總循環時間。亦可使用並行地處理量測步驟及曝光步驟之其他技術。然而,仍招致限制可達成之產出率的耗用。
另外,因為用於每一晶圓之量測操作及曝光操作在空間及時間上稍微分離,所以存在歸因於溫度波動、雙載物台之間的失配等等而逐漸產生誤差的可能性。雖然此等誤差已在用於現代之容限內,但隨著吾人為達成愈來愈高程度之解析度及疊對準確度之目標而努力,任何誤差來源將變得顯著。
因此,需要進一步減輕微影裝置中之量測耗用及/或量測及定位誤差。
根據本發明之一實施例之一態樣,提供一種經配置以將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之微影裝置,其中一量測子系統包含在一圖案化子系統之一圖案化部位附近引導於該基板處之一或(較佳地)多個對準感測器。該(該等)對準感測器可操作以在一定位子系統之控制下於該基板與該圖案化子系統之相對運動期間辨識及量測該基板上之對準標記。該定位子系統以一移動序列使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而移動,使得將該圖案重複地施加於該基板之複數個所要部分處,每一部分之部位係相對於存在於該基板上之該等對準標記予以準確地界定。該(該等)對準感測器在該移動序列期間可操作以辨識及量測該基板上之對準標記以產生經更新量測。該定位子系統可操作以視情況結合先前量測而使用該等經更新量測以將該圖案施加於一後續基板部分。
在一實施例中,在將該圖案施加於一第一基板部分之後執行該等經更新量測。
可採取該等量測而不顯著地縮減產出率,同時縮減量測時間與使用該量測之時間之間的延遲。可使用複數個該等標記之相對部位之初步量測而以一準確度提供量測結果,該準確度足以使該定位子系統將該第一基板部分相對於該等對準標記而定位於該圖案化部位處。
根據本發明之一實施例之一態樣,提供一種包含將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之元件製造方法,該方法包含:提供一圖案化子系統,該圖案化子系統用於收納該圖案化元件且將該圖案施加於被固持於一圖案化部位處的該基板之一部分;將該基板固持於一基板支撐件上;量測該基板上之複數個對準標記之部位,以便參考該圖案化部位而直接地或間接地定位該等標記;操作該圖案化子系統,同時使用該量測步驟之結果而以一移動序列使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位,使得將該圖案重複地施加於該基板之複數個所要部分處;及根據該經施加圖案來處理該基板以產生產品特徵,其中使用引導於該基板處之一或多個對準感測器而藉由在該移動序列期間操作該(該等)對準感測器以辨識及量測該基板上之對準標記以產生經更新量測來執行該量測步驟,且其中結合先前量測而使用該等經更新量測以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位以用於將該圖案施加於一後續基板部分。
在一實施例中,在將該圖案施加於一第一基板部分之後執行該等經更新量測。
在一實施例中,該等對準標記包括提供於該基板上用於該對準感測器之標記,但其可為出於其他目的而提供之標記,且甚至為存在於一產品圖案中之圖案(機會性地用於對準)。此內容背景中之對準主要地用以指代在平行於一基板表面之一個或兩個維度上之量測。
根據本發明之一實施例之一態樣,提供一種經配置以將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之微影裝置,其中一量測子系統包含在一圖案化子系統之一圖案化部位附近引導於該基板處之一或(較佳地)多個對準感測器。該(該等)對準感測器可操作以在定位子系統之控制下於該基板與該圖案化子系統之相對運動期間辨識及量測經過該感測器的該基板上之對準標記。一處理器組合複數個該等標記之相對部位之量測而以一準確度提供量測結果,該準確度足以使該定位子系統將至少一第一基板部分相對於該等對準標記而定位於該圖案化部位處。
根據本發明之一實施例之一態樣,提供一種將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之方法,該方法包含:提供一圖案化子系統,該圖案化子系統用於收納該圖案化元件且將該圖案施加於被固持於一圖案化部位處的該基板之至少一部分;將該基板固持於一基板支撐件上;量測該基板上之對準標記相對於該圖案化元件之部位;使用該量測步驟之結果以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位,使得將該圖案施加於該基板之一所要部分,該部分之部位係相對於存在於該基板上之對準標記予以準確地界定;及根據該經施加圖案來處理該基板以產生產品特徵,其中使用在該基板上之部位處經引導成圍繞該圖案化部位而分佈的複數個對準感測器而藉由在該移動序列期間操作該等對準感測器以辨識及量測該基板上之對準標記以產生一經更新量測來執行該量測步驟,且其中使用該等經更新量測以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位以用於將該圖案施加於一後續基板部分。
根據本發明之一實施例之一態樣,提供一種含有用於控制一微影裝置之機器可讀指令之一或多個序列的電腦程式產品,該等指令經調適以用於控制如上文在本發明之該等態樣中任一者中所闡述的一方法之量測步驟及定位步驟。
自下文所論述之例示性實施例之考慮,熟習此項技術者將理解本發明之特定實施例的此等及其他特徵及優點。
現在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件。
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EUV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某些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某些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)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」之任何使用皆與更通用之術語「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,其適於所使用之曝光輻射或適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」之任何使用皆與更通用之術語「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。下文將參看圖4及圖5來描述一實例。在某些實施例中,本文中所揭示之本發明在單載物台裝置及多載物台裝置兩者中提供額外靈活性。
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於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。在此等狀況下,不認為輻射源形成微影裝置之部件,且輻射光束係憑藉包含(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下,例如,當輻射源為水銀燈時,輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞送系統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)。另外,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,且藉由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。憑藉第二定位器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,以便使不同目標部分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之部件的長衝程模組(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之部件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)之狀況下,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據專用目標部分,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。
圖2示意性地描繪圖1之微影裝置中所描繪的基板台WT之配置。在基板台WT中,提供兩個影像感測器IAS1及IAS2。該等影像感測器可用以藉由經由光罩MA上之圖案(例如,物件標記)之空中影像而掃描影像感測器IAS1或IAS2來判定該空中影像之部位。亦展示基板對準標記P1至P4。
圖3A至圖3C說明使用感測器IAS1、IAS2之對準程序中之步驟。除了通常與在圖1及圖2中相同地標註之部件以外,亦提供對準感測器300以在基板W及/或基板台WT之方向上引導對準輻射光束302。感測器300偵測在光束302被反射時光束302之屬性,以便偵測感測器300至圖案(諸如,所說明之P1至P4)之對準。如圖3B所示,基板台WT之移動(其係藉由感測器IF(圖1所示)準確地量測)可使輻射光束302之對準亦瞄準對準標記304(其係相對於影像感測器IAS1、IAS2等等而準確地置放)。另外,如圖3C所示,可移動基板台WT以使影像感測器IAS1、IAS2等等達到空中影像310之位置,空中影像310為通過光罩MA上之標記(諸如,標記M1)之投影系統PS的投影。在基板台WT之平移移動期間藉由感測器IAS1、IAS2接收此空中影像310時,電子系統312偵測該空中影像之屬性,以在所有自由度上定位最後對準標記M1以最佳對準(X-Y)及最佳聚焦(z)投影至感測器IAS1上所在的確切部位。
藉由影像感測器IAS1及IAS2,當其在基板台中之位置為吾人所熟知時,可判定光罩MA上之圖案之空中影像相對於基板台WT的相對位置。基板台WT可具備包含基板標記(例如,如圖2所描繪之基板標記P1、P2、P3、P4)之基板W。與位置感測器IF合作,對準感測器300可獲得基板標記P1、P2、P3、P4之相對位置。可藉由圖3A及圖3B所說明之對準感測器步驟獲得對基板標記P1、P2、P3、P4之相對位置的認識。可自用影像感測器IAS1、IAS2(圖3C)所獲得之資訊推斷光罩MA上之物件標記之影像相對於晶圓台WT的相位位置。此等資料允許基板W以極大準確度定位於相對於光罩MA之經投影影像的任何所要位置處。
在一些實施例中,代替兩個影像感測器IAS1及IAS2,可存在更多或更少(例如,一個或三個)影像感測器。此等感測器及電子器件之形式為熟習此項技術者所知,且將不予以進一步詳細地描述。對準機構之替代形式係可能的,且有用於本發明之範疇內。在其他實施例中,也許有可能免除影像感測器IAS1、IAS2,或將影像感測器IAS1、IAS2提供於與攜載基板之晶圓台分離的支撐件上。
圖4示意性地展示圖1之裝置之一實施例的配置,其中該裝置為具有雙基板支撐件及分離之量測站及曝光站的類型。
基座框架FB在地面上支撐及環繞裝置。在裝置內,且在充當準確位置參考的情況下,度量衡框架FM被支撐於空氣軸承402上,空氣軸承402使度量衡框架FM與環境中之振動隔絕。天然地形成曝光站EXP之核心的投影系統PS安裝於此框架上,且為度量衡框架FM之功能器件的器具404、406、408亦安裝於此框架上。在此等站上方,光罩台MT及光罩MA安裝於投影系統PS上方。第一定位器PM包含長衝程(粗略)致動器410及短衝程(精細)致動器412、414,如上文所描述。此等致動器藉由主動回饋控制而操作以獲得光罩MA相對於投影系統PS且因此相對於度量衡框架FM之所要位置。在416處示意性地指示此量測。在B處經由主動空氣軸承等等而將用於光罩MA之整個定位機構支撐於基座框架上。提供平衡塊狀物420以模仿光罩台MT之至少粗略移動及定位,以縮減傳輸至框架及其他組件中之振動。低頻伺服控制使平衡塊狀物420保持於所要平均位置。經展示為在投影系統下方之晶圓台WT類似地具有粗略致動器422及精細致動器424、426,以用於使基板W相對於投影系統PS之出射透鏡而準確地定位。另外,根據此實例之雙載物台配置,提供重複晶圓台WT'及定位機構PW'。如所說明,此等重複器件在量測站處正支撐第二基板W'。晶圓台WT、WT'以及其各別定位器PW及PW'被攜載於共用平衡塊狀物428上且連接至共用平衡塊狀物428。此外,(例如)在430處示意性地展示空氣軸承,或諸如磁性、靜電等等之其他合適軸承。相對於量測站處之器件406及曝光站處之PS而進行用於晶圓W及W'之位置之粗略及精細控制的晶圓台位置之量測,此等量測兩者最終返回參考度量衡框架FM。
圖5說明用以將目標部分(例如,晶粒)曝光於基板W上的圖4之雙載物台裝置中之步驟。在左側於點線方框內的是在量測站MEA處所執行之步驟,而右側展示在曝光站EXP處所執行之步驟。已經將基板W裝載至曝光站中。在步驟500處藉由圖中未繪示之機構將新基板W'裝載至裝置。並行地處理此兩個基板,以便增加微影裝置之產出率。最初參考經新近裝載之基板W',此基板可為先前未經處理之基板,其係藉由用於裝置中之第一次曝光的新光阻而製備。然而,一般而言,所描述之微影程序將僅僅為一系列曝光步驟及處理步驟中之一個步驟,使得基板W'已經通過此裝置及/或其他微影裝置達若干次,且亦可具有待經歷之後續程序。在502處,將使用基板標記P1等等及影像感測器IAS1等等之對準量測用以量測及記錄基板相對於基板台WT之對準。實務上,將量測橫越基板W'之若干標記,以建立「晶圓柵格」,該「晶圓柵格」極準確地映射橫越該基板之標記分佈(包括相對於標稱規則柵格之任何失真)。在步驟504處,亦量測相對於X-Y位置之晶圓高度圖,以供準確地聚焦經曝光圖案。
當裝載基板W'時,接收配方資料506,配方資料506界定待執行之曝光,且亦界定晶圓以及先前製造於及待製造於晶圓上之圖案之屬性。將在502、504處所進行之量測添加至此等配方資料,使得可將配方及量測資料508之完整集合傳遞至曝光載物台。在510處,調換晶圓W'與晶圓W,使得經量測基板W'變成進入曝光站EXP之基板W。藉由如下方式執行此調換:交換裝置內之支撐件WT與支撐件WT',使得基板W、W'保持被準確地夾持及定位於該等支撐件上,以保持基板台與基板自身之間的相對對準。因此,一旦已調換該等台,判定投影系統PS與基板台WT(以前為WT')之間的相對位置隨即成為使用針對基板W(以前為W')之量測資訊502、504以控制曝光步驟所必要的動作。在步驟512處,使用光罩對準標記M1、M2(圖3C)來執行光罩對準。在步驟514、516、518中,在橫越基板W之順次目標部位處施加掃描運動及輻射脈衝,以便完成數個圖案之曝光。由於對準資料及晶圓高度資料圖,此等圖案相對於所要部位而準確地對準,且詳言之,相對於先前在同一基板上放下之特徵而準確地對準。在步驟520處自裝置卸載經曝光基板(現在被標註為W"),以根據經曝光圖案而經歷蝕刻或其他程序。
藉由使用分離之基板台,維持在經由曝光載物台之基板產出率方面的裝置之效能,同時准許執行相對耗時之量測集合以特性化晶圓及先前沈積於晶圓上之圖案。另一方面,雙載物台(各自具有其各別定位器PW、PW'感測器等等)之提供顯著地增加裝置之成本。此外,由於在步驟502、504中之量測之執行與最終曝光之間存在確定時間間隔(例如,30秒至60秒),故在使用步驟514、516、518中之該等量測的情況下,出現如下風險:基板之尺寸及其位置(全域地及局域地兩者)將在特定目標部位之曝光之前改變,從而導致對準準確度損失(疊對誤差)。詳言之,儘管極小心地控制在裝置內及在裝置外兩者的環境之溫度,但遍及前述時間間隔而出現之甚至輕微的溫度變化仍可足以造成如放於晶圓上之圖案的失真。
圖6A及圖6B說明經修改裝置,其中可與在圖4之裝置及通常為任何類型之微影裝置中之曝光站EXP處基板之設置並行地執行對準感測及位階感測。為了實現此裝置,圍繞投影系統PS之出射透鏡而分佈複數個對準感測器AS,以便自基板W偵測基板標記P1等等,該偵測係(a)與光罩對準標記M1等等之對準、與影像感測器IAS1或等效物並行,及/或(b)與橫越基板而進行的晶粒圖案之曝光(圖5中之步驟512至518)並行。取決於可如何快速地且綜合地進行此等量測,也許是,可完全地消除如圖5所指示之量測步驟502及504,以及另外消除針對調換步驟510所花費之時間。可接著在無極大產出率損失的情況下消除第二載物台。
處理單元600及關聯資料庫儲存器602在裝載新基板W時接收上文所提及之配方資料506。單元600自影像感測器IAS1等等接收信號604,且亦自複數個對準感測器AS接收信號606。圖6中未繪示但較佳地亦存在的是複數個位階感測器LS。可建構使用共同光學組件用於位階感測及對準感測之組合感測器區塊,或可分離此等功能,如下文將進一步描述。經由藉由來自處理單元600之信號610控制的可調整支撐件608而將每一對準感測器AS攜載於投影PS或度量衡框架上。亦提供與定位子系統(PM、PW)之控制器的連接611,使得在量測及圖案化操作期間,藉由感測器AS之量測可極準確地與藉由光罩及基板執行之移動及其他感測信號同步。
圖6A說明光罩至基板台對準之步驟,其類似於以上之圖3C。一般而言,將使用一個以上影像感測器或類似標記以在一個以上自由度上以足夠準確度使光罩影像與基板台對準。在上文參看圖2及圖3A至圖3C所描述之實例中,自感測器IAS1至IAS2移動標記M1之經投影空中影像,或更確切而言,相對於保持靜止的投影系統及光罩移動基板台WT。在此轉變期間,根據新穎系統,對準感測器AS掃描基板且拾取在運動期間通過該等對準感測器下方之標記P1等等。一般而言,此意謂無需量測對準標記之分離的耗時階段。可設計及製造無雙載物台之裝置,或雙載物台配置可純粹地用於裝載及卸載。
此外,圖6B說明如下程序:藉以,對準感測器AS繼續在基板W之部分之曝光(藉由圖案化光束612指示)期間拾取及量測基板上之標記之部位、定向及高度。處理單元600處理及儲存來自所有感測器及定位子系統之信號,從而在機會性基礎上及/或在僅需要基板之移動自其正常曝光路徑之微小偏差的可程式化基礎上識別對準標記。可以多種方式使用此等量測,如下文所描述。
為了進一步說明,圖7以平面圖說明矩形柵格700上之目標部分矩形之佈局,其中投影系統PS之加影線輪廓疊置於該柵格上。在投影系統之中央示意性地指示表示用於掃描曝光之當前目標部分部位的交叉加影線矩形。柵格上之點線尤其對應於目標部分區域之間的切割道,其中對準標記可相對自由地分佈。可遭遇基板之不同大小。單鏈點線輪廓702指示(例如)300毫米直徑之圓形半導體晶圓之輪廓。出於比較起見,雙鏈點線輪廓704表示450毫米晶圓。對準感測器AS及位階感測器LS(例如,成如圖所示之四對)圍繞投影系統儘可能地接近於曝光區域而分佈。此等感測器之數目允許該等感測器在其橫穿切割道時於機會性基礎上冗餘地拾取對準標記。
圖8說明以直線自基板W之一側至另一側橫穿一次的位階感測器(虛線)及對準感測器(點線)之軌跡。藉由橫越基板而合適地分佈感測器及對準標記,可「在運作中」(on the fly)俘獲大量對準資料以供在單元600中處理。
圖9說明新穎裝置之較佳特徵,其中可調整每一對準感測器之軌跡與中央曝光區域(圖案化部位)之間的相對位置。詳言之,此特徵對於改良撞擊切割道標記之機遇有吸引力,此係因為標稱晶圓柵格700之間距在X方向及Y方向上變化。再次參看圖6A及圖6B,可在來自處理單元600之信號610之控制下調整每一感測器在其各別支撐件608上之位置。此情形又讀取配方資料506以導出感測器相對於中央處之曝光區域之最佳定位。因此,在Y方向上橫越每一目標部位圖案而掃描曝光部位時,該部位之一個、兩個或兩個以上側上的感測器橫穿切割道且拾取置放於切割道之間的「空白」空間附近而非橫穿切割道之間的「空白」空間的標記。當然,作為一替代例,可基於目標部分區域內之經辨識圖案來執行對準。此對準較難以在不破壞所製造之產品之內含物的情況下達成,但原則上,術語「對準標記」應被解釋為包括機會性地藉由對準裝置辨識且用作對準標記之產品特徵,以及出於該目的而特定地提供於基板上之標記。
取決於在設置及圖案化期間所執行之感測器類型及移動類型,一些感測器可拾取在X方向切割道中之對準標記(特別是在目標部分部位之間於X方向上移動基板時)。然而,總之,藉由適當地定位標記及感測器且提供冗餘數目個標記及感測器,可在曝光期間之常規移動期間進行大數目次量測,而不將延遲添加至生產循環。在此實施例中,所有四個對準感測器AS將在常規曝光掃描移動期間讀取含有至少Y對準資訊之標記。此包括(例如)45度定向標記。原則上,如下文進一步所論述,X資訊與Y資訊之分離感測及甚至X與Y之分離標記仍涵蓋於本發明之範疇內。
圖9分別展示分離之位階感測器LS及對準感測器AS。儘管該等實例說明成對的對準感測器及位階感測器,但可獨立地分佈對準感測器及位階感測器。在一替代實施例中,當然可在每一部位處提供用於對準感測及位階感測之組合光學系統。感測器之數目被展示為4個,但當然,3個、8個及其他數目係可能的。位階感測器之數目未必與對準感測器之數目相同。該等感測器較佳地極小於且輕於傳統對準感測器300(圖3A),以便不會干涉曝光裝置中之其他組件,且以便不會對該等感測器被安裝至的投影系統PS之外殼造成不適當負荷。或者,該等感測器可當然分離地安裝於投影系統PS附近。每一感測器相對於其座架608之部位的調整可具有相對大範圍(諸如,一場之大小(幾公分)),其中準確度為大約幾微米。可(例如)藉由壓電致動器進行調整。在一較佳實施例中,藉由壓電馬達執行此調整,且接著,(例如)藉由磁性或其他夾持來嚙合鎖定機構,以防止在曝光操作期間感測器與曝光部位之間的相對移動。可執行每基板之調整,但更可能地,每批量之調整係適當的(假定該批量中之所有基板皆將根據相同基本配方資料506來接收相同圖案)。(此情形不排除配方資料506亦包括基板特定資訊之可能性,但此基板特定資訊將通常不影響對準感測器之所要定位)。
圖9中之四個感測器之可調整性被說明為僅在X方向上,以便最大化Y定向切割道標記之覆蓋。在一給定實施例中,在X及/或Y方向以及亦在Z方向(高度)上感測器之調整可為適當的。
若可藉由此等馬達及其回饋機構極準確地判定感測器AS相對於投影系統之位置,則原則上可消除圖6A所說明之影像感測器對準步驟。實務上,至少在新穎系統用於現有裝置設計中時,將較易於應用習知準確對準步驟(特別是用於光罩至基板對準(IAS1或類似配置)),且接著完成諸如藉由AS及LS獲得的資訊。以此方式,需要適當地固定感測器AS之安裝及定位,但可接著量測絕對位置或相對於其他組件之位置,而非將其工程設計至任何極大準確度。
圖10A及圖10B中展示可能用於如圖9所顯示之組態中的對準感測器之一些特定實施例。此等對準感測器包含自參考干涉計,且該等對準感測器具有其相對便宜且其緊密以使得其可直接地位於曝光區域附近的優點。當然,具有自參考干涉計之對準感測器之其他組態係可能的,且無自參考干涉計之對準感測器適於如圖9所顯示之組態。
與圖5對比,圖11展示用於基板W之簡略得多的處理步驟,其使用剛才所描述之系統之新穎特徵。在第一步驟1000中,將攜載對準標記P1等等之基板裝載至基板台WT上。在步驟1002中,採取使用影像感測器IAS1等等之對準量測。與裝載並行,接收配方資料506且調整及鎖定安裝於投影系統上之感測器AS、LS之相對位置,以便最佳化經收納基板W上之切割道中所含有之對準標記的拾取。在自感測器IAS1至IAS2之橫穿及/或自光罩標記M1至M2之橫穿期間,偵測數個此等對準標記,且藉由單元600處理信號以獲得基板W與基板台WT及光罩MA之準確對準。將來自此對準之資料1004添加至資料庫以供在後續曝光步驟1006期間之定位及控制。甚至在曝光初始目標位置部位的同時,仍在1008、1010等等處添加對準標記之另外資料。將所有此資料另外累積於統計資料庫1012中,統計資料庫1012係藉由單元600儲存於儲存器602中。在所有目標位置之曝光結束時,在1014處卸載基板W,且在1000處裝載新基板W以供再次開始程序。
如在1016處所指示,可自資料庫回饋資料506、1004、1008、1010之集合作為額外資料。根據需要,此資料可為基板特定的、裝置特定的,或光罩特定的。其可即時及稍後被使用。
圖12展示一替代實施例,其中通過投影系統PS自身之最後透鏡器件1100而在內部引導對準感測器光束。藉由此措施,使藉由對準感測器檢測之切割道或其他部位更接近於當前藉由影像1102曝光之目標部分部位。此情形具有如下優點:感測器較不可能經定位成離開基板之邊緣,此係因為所曝光之目標部分部位接近該邊緣。當然,對準感測亦可受益於投影透鏡之高品質。感測器距圖案化部位愈近,則在曝光期間所進行之量測愈相關且及時。在浸沒微影系統之狀況下,若感測器必須定位於浸沒頭(圖中未繪示)之部位外,則感測器可能需要甚至更遠離於圖案化部位。為了使對準輻射光束傳遞通過最後透鏡器件1100,將可為小型及/或半鍍銀之鏡面1104置放於該透鏡器件後方。
總之,新穎裝置可利用曝光載物台處晶圓之移動以讀取對準標記及圍繞所曝光之目標部分的晶圓高度位階。此情形之一個益處係針對待移除之量測載物台之大小及成本。然而,此外,可即時採取量測,以最小化隨著時間而變化的由晶圓柵格造成之誤差。可消除歸因於雙載物台裝置之使用(諸如,夾盤調換)的耗時步驟,且亦可消除起因於夾盤與夾盤差異之誤差。
此外,因為可在高度冗餘基礎上執行標記之讀取,所以新穎系統提供準確度改良及有用統計分析。用於對準感測器之聚焦預算(聚焦深度)可為(例如)100微米,其比通常為成像所需要之聚焦預算(通常小於100奈米)寬得多。由於待曝光之圖案之空中影像接近地匹配於在曝光時之基板服務,故對準感測器將在無任何努力的情況下保持對焦。
若感測器之數目及置放係足夠的,則單一標記可藉由不同感測器讀取,及/或藉由同一感測器在不同時間讀取若干次。可藉由在單元600中處理以改良標記之局域化而利用此等冗餘。上文在圖9中所描述及說明的感測器部位之可調整性允許系統最大化具有多種目標部分大小之對準標記的拾取。可在設計程序中在遠離於曝光部位之感測器之間隔、待處置之晶圓之大小、近接透鏡器件1100之便利性與感測器之數目之間應用折衷。其中感測輻射行進通過最後透鏡器件1100,且高指數浸沒流體(水)之使用將縮減繞射階之展佈,且因此幫助繞射階藉由感測器之俘獲。
在替代實施例中,可使用線感測器,其各自能夠讀取僅一個標記定向(例如,X、Y或45度光柵)。在Y方向上之掃描移動將給出Y位置標記。包括在X方向上之移動的「轉至下一目標部分」移動將給出標記之X位置。儘管線感測器之數目可能需要加倍,但線感測器可以較低成本提供較大經掃描區域。因此,可縮減冗餘,以及感測器及處理器複雜性。圖13A及圖13B中示意性地說明具有線感測器之實例。
圖13A及圖13B示意性地展示包括圍繞投影系統PS之出射而排列之線感測器的裝置之經修改形式。在所展示之實例中,根據在正交定向上之線感測器是提供關於標記之X位置的資訊或是提供關於標記之Y位置的資訊,將該等線感測器標註為SX及SY。以圖形輪廓說明晶圓柵格700之局域區段。在此柵格內,可在三列或四列中清楚地看到十二個個別目標部分區域710,其中切割道標記712及714存在於該等目標部分區域之間的水平(X軸)空間及垂直(Y軸)空間中。
在圖13A中,投影系統PS正進行掃描以曝光一個目標部分區域716。此目標部分區域為中間列中之第三目標部分。陰影展示出已經曝光底部列及中間列中之前兩個目標部分。實際上,吾人知道,基板W進行掃描運動,而投影系統保持靜止。然而,出於此解釋之目的,較易於將投影系統視為相對於晶圓柵格而移動。所說明之實施例假定「掃描」類型之曝光系統,其中圖案化部位在一曝光期間橫越目標部分716而在Y方向上穩定地掃掠。在自一目標部分移至下一目標部分時,定位子系統不會停止Y運動且接著以分離之X移動而移動圖案化部位,而是以半圓形或至少彎曲路徑自一目標部分掃掠至另一目標部分(如圖所示)。經加陰影有向上對角影線(自左底部延伸至右頂部之影線)之區域說明一個X定向感測器SX之掃描覆蓋。可看出,此覆蓋容易地覆蓋y定向切割道714等等。應理解,該圖式未按比例。投影系統之範圍相比於所說明之範圍很可能較大,且感測器經置放成分開得較遠且較遠離於中間圖案化部位。
圖13B說明在投影系統PS之代表性掃描運動期間x定向感測器兩者及y定向感測器兩者之覆蓋圖案。具體言之,該等感測器之尾跡被展示為中間列中之目標部分中每一者之曝光位置掃描。如前所述,X定向感測器SX之掃描域在圖解中被對角地向上加影線,而經定向成平行於y軸的感測器SY之掃描覆蓋現在被對角地向下加影線(自右頂部延伸至左底部之線)。相比於以點為基礎之感測器,線感測器具有如下優點:不管在目標部分之間的移動期間由圖案化部位所遵循之彎曲路徑,Y定向線感測器之一些部件將遍及X定向切割道而移動達延伸之時段。因此,維持使線感測器拾取X方向對準資訊之機會,其中點感測器將具有俘獲標記之困難。
如之前所提及,圖13A及圖13B中僅示意性地展示此等感測器之佈局及覆蓋,以說明操作原理。在圖13A及圖13B之示意性說明中,線感測器被展示為覆蓋緊鄰於當前被曝光之目標部分716的切割道。實際上,舉例而言,如圖7及圖8所說明,將不可能如此接近於經當前曝光之目標部分而進行對準偵測,而是所掃描之切割道將為與經當前曝光之目標部分相隔若干柵格單元的切割道。線感測器SX、SY之形式對許多不同實施開放。線感測器可由呈線性陣列之若干個別像素製成,或可為掃描整條線之單一像素。可提供與x軸及y軸成45度而排列之感測器,其能夠拾取x軸對準標記及y軸對準標記兩者。每一線感測器SX之長度且因此其掃描寬度可使得可在無需上文在圖9中所說明之可調整位置的情況下適應一目標部分大小範圍。
另外,有可能將不同感測器類型混合於同一系統中。此情形之特定實例(處理存在於掃描類型之微影裝置中的在X方向移動與Y方向移動中之差異)將係提供點類型感測器與線類型感測器之組合。在一個此類實施例中,可提供一或若干點類型感測器以拾取Y資訊(例如,Y定向切割道714中之標記),而提供定向於Y方向上之一或若干線類型感測器以拾取X資訊(例如,來自X定向切割道712中之標記)。X切割道及Y切割道分別便利地用於X定向標記及Y定向標記,但亦有可能使兩種類型之標記位於一種類型之切割道中作為分離標記或組合標記。如已提及,若可辨識及可靠地量測存在於產品設計自身中之圖案且未不適當地損害設計自由度,則該等圖案亦可用於對準。習知的是使切割道空間用於與元件及電路開發連接的實驗結構,因此,不需要消耗具有用於微影程序之對準標記的所有自由空間。
在實施步進程序而非掃描程序之實施例中,出現拾取對準標記之其他機會。在一圖案化步驟期間,投影系統及基板可相對於彼此靜止,從而潛在地准許不同類型之對準感測。此外,在圖案化序列期間,系統更可能包括相異之X運動及Y運動,而非圖13A、圖13B所說明之弓狀掃掠運動。另外,在實施例之描述出於簡單起見而將「曝光」及「投影系統」稱作圖案化步驟及裝置之實例時,熟習此項技術者可在圖案化係藉由壓印、電子束及其類似者而進行時應用相同論述。
可在圖案化移動期間容易地量測在僅一個維度上之對準時,可應用本發明之實施例以機會性地使用該等移動用於僅在該維度上之量測,而使其他移動專用於在另一維度上之量測。即使潛在地存在來自此等專用移動之產出率損失,延遲亦將小於針對完全二維對準量測之延遲,且仍可允許總產出率改良及/或裝置成本縮減。
自圍繞投影系統PS之對準感測器及位階感測器所獲取之資料可用作雙重目的:對準及回饋。關於對準,可以若干方式使用標記:
● 圍繞未經曝光目標部分而定位之標記可用於該目標部分之直接對準。
● 圍繞經曝光目標部分而定位之標記可用於對準未經曝光目標部分(在多個階處晶圓柵格之部位、內插、外插及模型化之預測)。
● 已經讀取之所有標記皆可貢獻於進一步界定晶圓之柵格,且因此改進該等標記之部位之預測。
關於回饋應用,標記可用作曝光參數之即時校正之回饋:
(a) 無論何時藉由同一感測器量測一標記若干次,皆可導出貫穿時間的再現性研究。
(b) 無論何時藉由不同感測器量測一標記若干次,皆可導出在感測器當中的匹配研究(其限制條件為一個感測器可具有對時間之解耦相依性)。
(c) 無論何時若干標記被同時量測,皆可使自周圍標記所導出之外插或內插資料匹配於來自中央標記之資料。
(d) 可組合步驟(a)至(c)用於貫穿時間的標記之讀取之再現性及柵格之變化之統計研究。
應注意,吾人此處正論及在單詞之最通用之意義上的標記。此可包括來自基板W上之不同產品層的標記,可在不同時間(包括在曝光之後)於基板上之任何地方獲取該等標記。在一些狀況下,甚至可使用最初未專用於對準之標記,因此節省晶圓上之一些面積(real estate)。
在使用上述統計資料及分析的情況下,吾人可分析疊對屬性,疊對屬性意謂一個產品中之圖案疊置於先前曝光於下層產品層上之圖案的準確度。為了生產性質上為3維的複合半導體產品,準確疊對為對準量測及控制系統之最關鍵目標中之一者。在單一掃描中或在後續掃描(在需要時)中,感測器可操作以自頂層及下方之任何可近接層兩者讀取對準標記。位置差異可提供疊對之即時量測。根據此情形,也許有可能使用預測性模型以判定待曝光於同一基板上或曝光於另一基板上之未來目標部分是否需要校正且需要使哪一校正用於待曝光於同一基板上或曝光於另一基板上之未來目標部分。模型化使用考量為目標部分特定、晶圓特定、鎖定特定、程序特定等等之疊對誤差的計算及資料庫。
另一應用(特別是在使用線感測器之狀況下)係不僅讀取標記,而且讀取周圍圖案。可自此等圖案擷取資訊、分析資訊,且採取校正動作以控制曝光裝置。此動作可(例如)係校正輻射劑量、聚焦校正,等等。
應理解,先前實施例中之處理單元600可為如圖14所示之電腦總成。電腦總成可為在根據本發明之總成之實施例中呈控制單元之形式的專用電腦,或者,為控制微影投影裝置之中央電腦。電腦總成可經配置用於裝載包含電腦可執行碼之電腦程式產品。當下載電腦程式產品時,此電腦程式產品可使電腦總成能夠控制具有位階感測器LS及對準感測器AS之實施例之微影裝置的前述使用。
連接至處理器1227之記憶體1229可包含數個記憶體組件,比如,硬碟1261、唯讀記憶體(ROM)1262、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)1263及隨機存取記憶體(RAM)1264。並非所有前述記憶體組件皆需要存在。此外,前述記憶體組件不必實體地緊接於處理器1227或彼此緊接。其可經定位成相隔一距離。
處理器1227亦可連接至某種類之使用者介面(例如,鍵盤1265或滑鼠1266)。亦可使用為熟習此項技術者所知之觸控式螢幕、軌跡球、語音轉換器或其他介面。
處理器1227可連接至讀取單元1267,讀取單元1267經配置以自資料載體(比如,軟碟1268或CDROM 1269)讀取(例如)呈電腦可執行碼之形式的資料且在一些情況下將資料儲存於資料載體(比如,軟碟1268或CDROM 1269)上。又,可使用為熟習此項技術者所知之DVD或其他資料載體。
處理器1227亦可連接至印表機1270以在紙張上印出輸出資料,以及連接至為熟習此項技術者所知的任何其他類型之顯示器的顯示器1271,例如,監視器或LCD(液晶顯示器)。
處理器1227可藉由負責輸入/輸出(I/O)之傳輸器/接收器1273而連接至通信網路1272,例如,公眾交換電話網路(PSTN)、區域網路(LAN)、廣域網路(WAN),等等。處理器1227可經配置以經由通信網路1272而與其他通信系統通信。在本發明之一實施例中,外部電腦(圖中未繪示)(例如,網路業者之個人電腦)可經由通信網路1272而登入至處理器1227中。
處理器1227可實施為獨立系統或實施為並行地操作之數個處理單元,其中每一處理單元經配置以執行較大程式之子任務。亦可將處理單元劃分成一或多個主處理單元與若干子處理單元。處理器1227之一些處理單元甚至可經定位成與其他處理單元相隔一距離且經由通信網路1272而通信。
觀測到,儘管圖1中之所有連接皆被展示為實體連接,但可使此等連接中之一或多者為無線的。其僅意欲展示出「經連接」單元經配置成以某一方式彼此通信。電腦系統可為經配置以執行此處所論述之功能的具有類比及/或數位及/或軟體技術之任何信號處理系統。
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的機器可讀指令之一或多個序列;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。另外,應瞭解,本文中在任一實施例中所展示或描述之結構特徵或方法步驟亦可用於其他實施例中。
可藉由以下條項進一步描述本發明:
1.一種經配置以將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之微影裝置,該裝置包含:一圖案化子系統,該圖案化子系統用於收納該圖案化元件且將該圖案施加於被固持於一圖案化部位處的該基板之一部分;一基板支撐件,該基板支撐件用於在施加該圖案時固持該基板;至少一定位子系統,該至少一定位子系統用於以一移動序列使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而移動,使得將該圖案重複地施加於該基板之複數個所要部分處,每一部分之部位係相對於存在於該基板上之對準標記予以準確地界定;及一量測子系統,該量測子系統用於量測該等對準標記相對於該圖案化元件之部位,且用於將量測結果供應至該定位子系統,其中該量測子系統包含引導於該基板處之一或多個對準感測器,其中該(該等)對準感測器在該移動序列期間可操作以辨識及量測該基板上之對準標記以產生經更新量測,且其中該定位子系統可操作以結合先前量測而使用該等經更新量測以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位以用於將該圖案施加於一基板部分或後續基板部分。
2.如條項1之裝置,其中對準感測器之數目為至少三個,該等感測器在該基板上之感測部位處經引導成圍繞該圖案化部位而分佈,使得對於該基板之一周邊內的任何圖案化部位,該等感測部位中至少一者在該基板之一部分之上。
3.如條項1或2之裝置,其中該定位子系統及該(該等)對準感測器可操作以在順次基板部分之間的一轉變運動期間辨識及量測該基板上之對準標記。
4.如條項3之裝置,其中該量測子系統經配置以結合來自先前運動之量測結果而使用在該轉變運動期間自一對準標記所獲得之量測結果以控制在將一圖案施加於一後續基板部分時之定位。
5.如條項1、2、3或4之裝置,其中該定位子系統經控制以藉由一掃描運動而將一圖案自該圖案化元件漸進地施加於每一基板部分,且其中該(該等)對準感測器可操作以在一個基板部分處之該掃描運動期間辨識及量測該基板上之對準標記。
6.如條項5之裝置,其中該量測子系統經配置以結合來自先前運動之量測結果而使用在該掃描運動期間自一對準標記所獲得之量測結果以控制在將一圖案施加於一後續基板部分時之定位。
7.如前述條項中任一項之裝置,其中該一或多個對準感測器進一步包括一位階感測功能,該位階感測功能在該定位子系統之控制下於該基板與該圖案化子系統之相對運動期間可操作,該量測子系統記錄橫越基板表面之高度變化以及平面尺寸,該定位子系統根據該高度變化而控制該經施加圖案之高度以及平面位置。
8.如條項1至6中任一項之裝置,其中該量測子系統包含一或多個位階感測器,該一或多個位階感測器在該定位子系統之控制下於該基板與該圖案化子系統之相對運動期間與該對準感測器並行地可操作,該量測子系統記錄橫越該基板表面之高度變化以及平面尺寸,該定位子系統根據該高度變化而控制該經施加圖案之高度以及平面位置。
9.如前述條項中任一項之裝置,其中該量測子系統進一步包含一或多個額外感測器,該一或多個額外感測器用於對準該基板支撐件相對於該圖案化元件上之對準標記之一已知位置,該量測子系統將該已知位置與該等相對部位量測組合以用於該準確定位及圖案化。
10.如條項9之裝置,其中該量測子系統經配置以在圖案化之前使用該(該等)額外感測器以量測該基板支撐件上相對於該圖案化元件上之該等對準標記之至少兩個已知位置,且經配置以使用該(該等)對準感測器以在該兩個已知位置之間的轉變期間量測該基板上之對準標記相對於該等已知位置之位置。
11.如條項9或10之裝置,其中該圖案化元件經配置以將該圖案施加於進入一投影系統之一輻射光束,該圖案化元件之一影像在該圖案化部位處投影至該基板上以將該圖案施加於一基板部分,且其中該(該等)額外感測器包含對該圖案化元件上之一對準標記之一經投影影像作出回應的一圖案特定輻射感測器。
12.如前述條項中任一項之裝置,其中該圖案化元件經配置以將一圖案施加於進入一投影系統之一輻射光束,該圖案化元件之一影像在該圖案化部位處投影至該基板上,且其中該對準感測器具有一聚焦深度,該聚焦深度為該經投影影像之聚焦深度的十倍以上,較佳地為一百倍以上。
13.如前述條項中任一項之裝置,其中該量測子系統包括一致動器,該致動器用於調整該對準感測器相對於該圖案化部位之一位置。
14.如條項13之裝置,其中該量測子系統進一步包括一鎖定元件,該鎖定元件用於在調整之後鎖定該對準感測器之該相對位置。
15.如條項13或14之裝置,其中該量測系統之一控制器經配置以藉由參考關於待圖案化之一基板所接收之配方資料而調整該對準感測器之該位置。
16.如條項15之裝置,其中該控制器經配置以根據該配方資料中所指定之一晶粒大小而調整該對準感測器位置以與切割道區域重合。
17.如前述條項中任一項之裝置,其中該對準感測器包含一光學系統,該光學系統經配置以將一感測輻射光束投影至該基板上且藉由量測在該光束自該基板反射時該光束之屬性而偵測在至少兩個維度上該標記之一位置。
18.如前述條項中任一項之裝置,其中該對準感測器包含一光學系統,該光學系統經配置以將一感測輻射光束投影至該基板上且藉由量測在該光束藉由該基板繞射時該光束之屬性而偵測在至少兩個維度上該標記之一位置。
19.如前述條項中任一項之裝置,其中該對準感測器包含複數個光學系統,該複數個光學系統各自經配置以將一感測輻射光束投影至該基板上且藉由量測在該光束藉由該基板繞射時該光束之屬性而偵測在一個維度上該標記之一位置,該量測子系統組合來自該複數個感測器之量測結果以導出一對準標記之該位置之一個二維量測。
20.如條項19之裝置,其中該等對準感測器可操作以在順次基板部分之間的一轉變運動期間辨識及量測該基板上在一第一維度上之對準標記,且在一個基板部分處之一掃描運動期間量測辨識及量測在一第二維度上之對準標記。
21.如前述條項中任一項之裝置,其中該量測子系統經配置以進行在不同時間藉由同一對準感測器自同一基板上之不同對準標記所進行之量測之統計組合。
22.如前述條項中任一項之裝置,其中該量測子系統經配置以進行在不同時間藉由不同對準感測器自單一對準標記所進行之量測之統計組合。
23.如前述條項中任一項之裝置,其中該量測子系統經配置以進行在不同時間藉由同一對準感測器自單一對準標記所進行之量測之統計組合。
24.一種包含將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之元件製造方法,該方法包含:提供一圖案化子系統,該圖案化子系統用於收納該圖案化元件且將該圖案施加於被固持於一圖案化部位處的該基板之一部分;將該基板固持於一基板支撐件上;量測該基板上之複數個對準標記之部位,以便參考該圖案化部位而直接地或間接地定位該等標記;操作該圖案化子系統,同時使用該量測步驟之結果而以一移動序列使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位,使得將該圖案重複地施加於該基板之複數個所要部分處;及根據該經施加圖案來處理該基板以產生產品特徵,其中使用引導於該基板處之一或多個對準感測器而藉由在該移動序列期間操作該(該等)對準感測器以在將該圖案施加於一第一基板部分以產生經更新量測之後辨識及量測該基板上之對準標記來執行該量測步驟,且其中結合先前量測而使用該等經更新量測以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位以用於將該圖案施加於一基板部分或後續基板部分。
25.如條項24之方法,其中在該量測步驟中,將至少三個對準感測器在該基板上之感測部位處引導成圍繞該圖案化部位而分佈,使得對於該基板之一周邊內的任何圖案化部位,該等感測部位中至少一者在該基板之一部分之上。
26.如條項24或25之方法,其中操作該(該等)對準感測器以在順次基板部分之間的一轉變運動期間辨識及量測該基板上之對準標記。
27.如條項26之方法,其中該量測步驟結合來自先前運動之量測結果而使用在該轉變運動期間自一對準標記所獲得之量測結果以控制在將一圖案施加於一後續基板部分時之定位。
28.如條項24至27中任一項之方法,其中藉由一掃描運動而將一圖案自該圖案化元件漸進地施加於每一基板部分,且其中操作該(該等)對準感測器以在一個基板部分處之該掃描運動期間辨識及量測該基板上之對準標記。
29.如條項28之方法,其中結合來自先前運動之量測結果而使用在該掃描運動期間自一對準標記所獲得之量測結果以控制在將一圖案施加於一後續基板部分時之定位。
30.如條項24至29中任一項之方法,其中該一或多個對準感測器進一步包括一位階感測功能,該位階感測功能在該定位子系統之控制下於該基板與該圖案化子系統之相對運動期間可操作,該量測步驟包括記錄橫越基板表面之高度變化以及平面尺寸,該定位子系統根據該高度變化而控制該經施加圖案之高度以及平面位置。
31.如條項24至30中任一項之方法,其中該量測步驟包含:使用一或多個位階感測器,該一或多個位階感測器在已知相對運動期間於該基板與該圖案化子系統之相對運動期間與該對準感測器並行地可操作;及記錄橫越該基板表面之高度變化以及平面尺寸,該定位步驟包括根據該高度變化而控制該經施加圖案之高度以及平面位置。
32.如條項24至31中任一項之方法,其中進一步包含如下一步驟:使用額外感測器以對準該基板支撐件相對於該圖案化元件上之對準標記之一已知位置,且將該已知位置與該等相對部位量測組合以用於該準確定位及圖案化。
33.如條項32之方法,其中該量測子系統經配置以在圖案化之前使用該(該等)額外感測器以量測該基板支撐件上相對於該圖案化元件上之該等對準標記之至少兩個已知位置,且經配置以使用該(該等)對準感測器以在該兩個已知位置之間的轉變期間量測該基板上之對準標記相對於該等已知位置之位置。
34.如條項32或33之方法,其中將該圖案施加於進入一投影系統之一輻射光束,該圖案化元件之一影像在該圖案化部位處投影至該基板上以將該圖案施加於一基板部分,且其中該(該等)額外感測器包含對該圖案化元件上之一對準標記之一經投影影像作出回應的一圖案特定輻射感測器。
35.如條項24至34中任一項之方法,其中該圖案化元件經配置以將一圖案施加於進入一投影系統之一輻射光束,該圖案化元件之一影像在該圖案化部位處投影至該基板上,且其中該對準感測器具有一聚焦深度,該聚焦深度為該經投影影像之聚焦深度的十倍以上,較佳地為一百倍以上。
36.如條項24至35中任一項之方法,量測步驟包括調整該對準感測器相對於該圖案化部位之一位置的一初步步驟。
37.如條項36之方法,其中該量測步驟進一步包括在調整之後且在量測之前鎖定該對準感測器之該相對位置。
38.如條項36或37之方法,其中藉由參考關於待圖案化之一基板所接收之配方資料而調整該對準感測器相對於該圖案化部位之該位置。
39.如條項38之方法,其中根據該配方資料中所指定之一晶粒大小而調整該對準感測器位置以與切割道區域重合。
40.如條項24至39中任一項之方法,其中該對準感測器之操作包含將一感測輻射光束投影至該基板上且藉由在該相對運動期間量測在該光束自該基板反射時該光束之屬性而偵測在至少兩個維度上該標記之一位置。
41.如條項40之方法,其中藉由量測在單一輻射光束自該基板反射時該單一輻射光束之屬性而量測在三個維度上該標記之一位置。
42.如條項24至41中任一項之方法,其中將一圖案自該圖案化元件順次地施加於該基板之一部分陣列處,且該等對準感測器在順次基板部分之間的一轉變運動期間辨識及量測該基板上在一第一維度上之對準標記,且在一個基板部分處之一掃描運動期間量測辨識及量測在一第二維度上之對準標記。
43.如條項24至42中任一項之方法,其中將在不同時間藉由同一對準感測器自同一基板上之不同對準標記所進行之量測統計地組合成一組合量測結果。
44.如條項24至43中任一項之方法,其中將在不同時間藉由不同對準感測器自單一對準標記所進行之量測統計地組合成一組合量測結果。
45.如條項24至44中任一項之方法,其中將在不同時間藉由同一對準感測器自單一對準標記所進行之量測統計地組合成一組合量測結果。
46.一種含有用於控制一微影裝置之機器可讀指令之一或多個序列的電腦程式產品,該等指令經調適以用於控制如上文在條項24至45中任一項中所描述的一方法之量測步驟及定位步驟,尤其是用以使該裝置之一或多個可程式化處理器:(a)在一基板上一或多個對準感測器與標記之已知相對移動期間自該等對準感測器接收量測信號;(b)處理該等量測信號而以一所要準確度建立該基板之部分之位置;及(c)控制該裝置之該基板、一圖案化元件及一圖案化子系統之相對定位,以便將一圖案自該圖案化元件施加於該基板之一所要部分上。
47.一種將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之方法,該方法包含:提供一圖案化子系統,該圖案化子系統用於收納該圖案化元件且將該圖案施加於被固持於一圖案化部位處的該基板之至少一部分;將該基板固持於一基板支撐件上;量測該基板上之對準標記相對於該圖案化元件之部位;使用該量測步驟之結果以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位,使得將該圖案施加於該基板之一所要部分,該部分之部位係相對於存在於該基板上之對準標記予以準確地界定;及根據該經施加圖案來處理該基板以產生產品特徵,其中使用在該基板上之部位處經引導成圍繞該圖案化部位而分佈的複數個對準感測器而藉由在該移動序列期間操作該等對準感測器以在將該圖案施加於一第一基板部分以產生一經更新量測之後辨識及量測該基板上之對準標記來執行該量測步驟,且其中使用該等經更新量測以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位以用於將該圖案施加於一後續基板部分。
300...對準感測器
302...對準輻射光束
304...對準標記
310...空中影像
312...電子系統
402...空氣軸承
404...器具
406...器具/器件
408...器具
410...長衝程(粗略)致動器
412...短衝程(精細)致動器
414...短衝程(精細)致動器
420...平衡塊狀物
422...粗略致動器
424...精細致動器
426...精細致動器
428...共用平衡塊狀物
430...空氣軸承或其他合適軸承
502...量測資訊
504...量測資訊
506...配方資料
508...配方及量測資料
600...處理單元
602...資料庫儲存器
604...信號
606...信號
608...可調整支撐件/座架
610...信號
611...連接
612...圖案化光束
700...矩形柵格/標稱晶圓柵格
702...單鏈虛線輪廓
704...雙鏈虛線輪廓
710...目標部分區域
712...切割道標記/X定向切割道
714...切割道標記/Y定向切割道
716...目標部分區域
1004...資料
1008...資料
1010...資料
1012...統計資料庫
1100...最後透鏡器件
1102...影像
1104...鏡面
1227...處理器
1229...記憶體
1261...硬碟
1262...唯讀記憶體(ROM)
1263...電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)
1264...隨機存取記憶體(RAM)
1265...鍵盤
1266...滑鼠
1267...讀取單元
1268...軟碟
1269...CDROM
1270...印表機
1271...顯示器
1272...通信網路
1273...傳輸器/接收器
AD...調整器
AS...對準感測器
B...輻射光束
BD...光束遞送系統
C...目標部分
CO...聚光器
EXP...曝光站
FB...基座框架
FM...度量衡框架
IAS1...影像感測器
IAS2...影像感測器
IF...位置感測器
IL...照明系統/照明器
IN...積光器
LS...位準感測器
M1...光罩對準標記
M2...光罩對準標記
MA...圖案化元件/光罩
MEA...量測站
MT...支撐結構/光罩台
P1...基板對準標記
P2...基板對準標記
P3...基板對準標記
P4...基板對準標記
PM...第一定位器
PS...投影系統
PW...第二定位器
PW'...定位機構/定位器
SO...輻射源
SX...線感測器/X定向感測器
SY...線感測器
W...基板/晶圓
W'...第二基板/晶圓
W"...經曝光基板
WT...基板台/晶圓台
WT'...重複晶圓台/支撐件
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置;
圖2為圖1之裝置中之基板台及基板的示意圖,其展示有用於本發明之一實施例中的對準標記及感測器;
圖3A至圖3C展示使用圖2之基板台之已知對準程序中的步驟;
圖4為展示具有分離之量測載物台及曝光載物台之微影裝置之組件的示意圖,其可用於本發明之一實施例中;
圖5示意性地說明根據已知實務的圖4之裝置中量測程序及曝光程序中之階段;
圖6A及圖6B說明與圖1至圖4所描述之類型之微影裝置中之投影系統相關聯的新穎量測裝置;
圖7為圖6A及圖6B之裝置相對於實例基板大小及晶圓柵格的示意性平面圖;
圖8示意性地說明在基板之一次通過時圖7之裝置之感測器可近接的量測部位;
圖9說明圖6至圖8之裝置中感測器之晶圓柵格調整;
圖10A及圖10B展示可能用於如圖9所顯示之組態中的對準感測器之一些特定實施例;
圖11示意性地說明新穎裝置之組合對準及曝光程序中之程序步驟及資料流程;
圖12示意性地說明圖6至圖10之裝置之經修改實施例;
圖13A及圖13B示意性地說明在一替代實施例中裝置之感測器可近接的器件部位;及
圖14說明有用於實施圖6至圖11之對準程序及曝光程序的電腦系統硬體。
AD...調整器
B...輻射光束
BD...光束遞送系統
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
PM...第一定位器
PS...投影系統
PW...第二定位器
SO...輻射源
W...基板/晶圓
WT...基板台/晶圓台

Claims (15)

  1. 一種經配置以將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之微影裝置,該裝置包含:一圖案化子系統,該圖案化子系統用於收納該圖案化元件且將該圖案施加於被固持於一圖案化部位處的該基板之一部分;一基板支撐件,該基板支撐件用於在施加該圖案時固持該基板;至少一定位子系統,該至少一定位子系統用於以一移動序列使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而移動,使得將該圖案重複地施加於該基板之複數個所要部分處,每一部分之部位係相對於存在於該基板上之對準標記予以準確地界定;及一量測子系統,該量測子系統用於量測該等對準標記相對於該圖案化元件之部位,且用於將量測結果供應至該定位子系統,其中該量測子系統包含引導於該基板處之一或多個對準感測器,其中該(該等)對準感測器在該移動序列期間可操作以辨識及量測該基板上之對準標記以產生經更新量測,且其中該定位子系統可操作以結合先前量測而使用該等經更新量測以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位以用於將該圖案施加於一後續基板部分。
  2. 如請求項1之裝置,其中對準感測器之數目為至少三個,該等感測器在該基板上之感測部位處經引導成圍繞該圖案化部位而分佈,使得對於該基板之一周邊內的任何圖案化部位,該等感測部位中至少一者在該基板之一部分之上。
  3. 如請求項1或2之裝置,其中該定位子系統及該(該等)對準感測器可操作以在順次基板部分之間的一轉變運動期間辨識及量測該基板上之對準標記。
  4. 如請求項3之裝置,其中該量測子系統經配置以結合來自先前運動之量測結果而使用在該轉變運動期間自一對準標記所獲得之量測結果以控制在將一圖案施加於一後續基板部分時之定位。
  5. 如請求項1或2之裝置,其中該定位子系統經控制以藉由一掃描運動而將一圖案自該圖案化元件漸進地施加於每一基板部分,且其中該(該等)對準感測器可操作以在一個基板部分處之該掃描運動期間辨識及量測該基板上之對準標記。
  6. 如請求項5之裝置,其中該量測子系統經配置以結合來自先前運動之量測結果而使用在該掃描運動期間自一對準標記所獲得之量測結果以控制在將一圖案施加於一後續基板部分時之定位。
  7. 如請求項1或2之裝置,其中該一或多個對準感測器進一步包括一位階感測功能,該位階感測功能在該定位子系統之控制下於該基板與該圖案化子系統之相對運動期間可操作,該量測子系統記錄橫越基板表面之高度變化以及平面尺寸,該定位子系統根據該高度變化而控制該經施加圖案之高度以及平面位置。
  8. 如請求項1或2之裝置,其中該量測子系統進一步包含一或多個額外感測器,該一或多個額外感測器用於對準該基板支撐件相對於該圖案化元件上之對準標記之一已知位置,該量測子系統將該已知位置與該等相對部位量測組合以用於該準確定位及圖案化。
  9. 如請求項8之裝置,其中該量測子系統經配置以在圖案化之前使用該(該等)額外感測器以量測該基板支撐件上相對於該圖案化元件上之該等對準標記之至少兩個已知位置,且經配置以使用該(該等)對準感測器以在該兩個已知位置之間的轉變期間量測該基板上之對準標記相對於該等已知位置之位置。
  10. 如請求項1或2之裝置,其中該量測子系統包括一致動器,該致動器用於調整該對準感測器相對於該圖案化部位之一位置。
  11. 如請求項10之裝置,其中該量測系統之一控制器經配置以藉由參考關於待圖案化之一基板所接收之配方資料而調整該對準感測器之該位置。
  12. 如請求項1或2之裝置,其中該量測子系統經配置以進行在不同時間藉由同一對準感測器自同一基板上之不同對準標記所進行之量測之統計組合,或其中該量測子系統經配置以進行在不同時間藉由不同對準感測器自單一對準標記所進行之量測之統計組合,或其中該量測子系統經配置以進行在不同時間藉由同一對準感測器自單一對準標記所進行之量測之統計組合。
  13. 一種包含將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之元件製造方法,該方法包含:提供一圖案化子系統,該圖案化子系統用於收納該圖案化元件且將該圖案施加於被固持於一圖案化部位處的該基板之一部分;將該基板固持於一基板支撐件上;量測該基板上之複數個對準標記之部位,以便參考該圖案化部位而直接地或間接地定位該等標記;操作該圖案化子系統,同時使用該量測步驟之結果而以一移動序列使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位,使得將該圖案重複地施加於該基板之複數個所要部分處;及根據該經施加圖案來處理該基板以產生產品特徵,其中使用引導於該基板處之一或多個對準感測器而藉由在該移動序列期間操作該(該等)對準感測器以在將該圖案施加於一第一基板部分以產生經更新量測之後辨識及量測該基板上之對準標記來執行該量測步驟,且其中結合先前量測而使用該等經更新量測以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位以用於將該圖案施加於一後續基板部分。
  14. 如請求項13之方法,其中操作該(該等)對準感測器以在順次基板部分之間的一轉變運動期間辨識及量測該基板上之對準標記。
  15. 一種將一圖案自一圖案化元件轉印至一基板上之方法,該方法包含:提供一圖案化子系統,該圖案化子系統用於收納該圖案化元件且將該圖案施加於被固持於一圖案化部位處的該基板之至少一部分;將該基板固持於一基板支撐件上;量測該基板上之對準標記相對於該圖案化元件之部位;使用該量測步驟之結果以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位,使得將該圖案施加於該基板之一所要部分,該部分之部位係相對於存在於該基板上之對準標記予以準確地界定;及根據該經施加圖案來處理該基板以產生產品特徵,其中使用在該基板上之部位處經引導成圍繞該圖案化部位而分佈的複數個對準感測器而藉由在該移動序列期間操作該等對準感測器以在將該圖案施加於一第一基板部分以產生經更新量測之後辨識及量測該基板上之對準標記來執行該量測步驟,且其中使用該等經更新量測以使該基板支撐件、該圖案化子系統及該圖案化元件相對於彼此而定位以用於將該圖案施加於一後續基板部分。
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