專利名稱：對(duì)準(zhǔn)方法、對(duì)準(zhǔn)基底,光刻裝置和器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻投射裝置的對(duì)準(zhǔn)，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；用于根據(jù)所需的圖案對(duì)投射光束進(jìn)行構(gòu)圖的構(gòu)圖部件；用于保持基底的基底臺(tái)；用于將帶圖案的光束投射到基底第一側(cè)面靶部上的投射系統(tǒng)。
■程控反射鏡陣列。這種設(shè)備的一個(gè)例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的理論基礎(chǔ)是(例如)反射表面的尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔?，而非可尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇闉榉茄苌涔?。用一個(gè)適當(dāng)?shù)臑V光器，從反射的光束中過濾所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式，光束根據(jù)矩陣可尋址表面的尋址圖案而產(chǎn)生圖案。程控反射鏡陣列的另一實(shí)施例利用微小反射鏡的矩陣排列，通過使用適當(dāng)?shù)木植侩妶?，或者通過使用壓電致動(dòng)器裝置，使得每個(gè)反射鏡能夠獨(dú)立地關(guān)于一軸傾斜。再者，反射鏡是矩陣可尋址的，以使已尋址的反射鏡以不同的方向?qū)⑷肷涞妮椛涔馐瓷涞椒强蓪ぶ贩瓷溏R上；按照這種方式，根據(jù)矩陣可尋址反射鏡的可尋址圖案對(duì)反射光束進(jìn)行構(gòu)圖?？梢杂眠m當(dāng)?shù)碾娮友b置進(jìn)行該所需的矩陣尋址。在上述兩種情況中，構(gòu)圖部件包括一個(gè)或者多個(gè)程控反射鏡陣列。反射鏡陣列的更多信息可以從例如美國專利US5,296,891和美國專利US5,523,193、和PCT專利申請(qǐng)WO 98/38597和WO 98/33096中獲得，這些文獻(xiàn)在這里引入作為參照。在程控反射鏡陣列的情況中，所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述結(jié)構(gòu)可以是固定的或者根據(jù)需要是可移動(dòng)的。
■程控LCD陣列，例如由美國專利US5,229,872給出的這種結(jié)構(gòu)，它在這里引入作為參照。
為簡單起見，本文的其余部分在一定的情況下具體以掩膜和掩膜臺(tái)為例；可是，在這樣的例子中所討論的一般原理應(yīng)適用于上述更寬范圍的可程控構(gòu)圖部件。
為了簡單起見，投影系統(tǒng)在下文稱為“鏡頭”；可是，該術(shù)語應(yīng)廣意地解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng)，包括例如折射光學(xué)裝置，反射光學(xué)裝置，和反折射系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計(jì)類型中任一設(shè)計(jì)的操作部件，該操作部件用于操縱、整形或者控制輻射的投射光束，這種部件在下文還可共同地或者單獨(dú)地稱作“鏡頭”。另外，光刻裝置可以具有兩個(gè)或者多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或者多個(gè)掩膜臺(tái))。在這種“多級(jí)式”器件中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。例如在美國專利US5,969,441和1998年2月27號(hào)提交的序列號(hào)為09/180011的美國專利(WO 98/40791)中描述的二級(jí)光刻裝置，這里作為參考引入。
光刻投射裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構(gòu)圖部件可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于IC每一層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷光敏材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)的靶部上(例如包括一個(gè)或者多個(gè)電路小片(die))。一般的，單一的晶片將包含相鄰靶部的整個(gè)網(wǎng)格，該相鄰靶部由投射系統(tǒng)逐個(gè)相繼輻射。在目前采用掩膜臺(tái)上的掩膜進(jìn)行構(gòu)圖的裝置中，有兩種不同類型的機(jī)器。一類光刻裝置是，通過一次曝光靶部上的全部掩膜圖案而輻射每一靶部；這種裝置通常稱作晶片分檔器。另一種裝置(通常稱作分步掃描裝置)通過在投射射束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩膜圖案、并同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺(tái)來輻射每一靶部；因?yàn)橐话銇碚f，投射系統(tǒng)有一個(gè)放大系數(shù)M(通常＜1)，因此對(duì)基底臺(tái)的掃描速度V是對(duì)掩膜臺(tái)掃描速度的M倍。如這里描述的關(guān)于光刻設(shè)備的更多信息可以從例如美國專利US6,046,729中獲得，該文獻(xiàn)這里作為參考引入。
對(duì)準(zhǔn)是將掩模上一特定點(diǎn)的圖像定位在將要曝光的晶片上的一特定點(diǎn)的步驟。一般在各基底和晶片上提供一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，例如小圖案。一個(gè)器件可由多層組成，其中這些層是由具有中間處理步驟連續(xù)曝光建立的。在每次曝光之前都要對(duì)基底和掩模上的標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，以使新的曝光和上一次曝光之間的任何位置誤差最小化，這種誤差術(shù)語上稱為重疊誤差。
在例如微系統(tǒng)技術(shù)(MST)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、微光機(jī)電技術(shù)(MOEMS)和倒裝芯片的一些技術(shù)中，器件是在基底的兩側(cè)制作的。在基底的一側(cè)進(jìn)行曝光，以使曝光與事先已曝光的另一側(cè)基底上的特征精確對(duì)準(zhǔn)時(shí)存在問題。一般需要0.5微米等級(jí)或者更高的對(duì)準(zhǔn)精度。
現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種利用嵌入在晶片臺(tái)中附加的兩套光學(xué)元件的前后(front-to-backside)對(duì)準(zhǔn)(FTBA)系統(tǒng)。由此一種公知的貫通透鏡(through-the-lens)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)可以確定位于基底相對(duì)表面上的標(biāo)記位置。FTBA系統(tǒng)還可用于解決當(dāng)頂部標(biāo)記被處理層覆蓋并且再也不能進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)時(shí)所造成的工藝問題。但是從微小硬件設(shè)計(jì)的偏離、溫度變化、基底厚度和楔形變化、不可校正的透鏡誤差、非正交性的對(duì)準(zhǔn)光束和標(biāo)準(zhǔn)的重疊誤差影響了FTBA系統(tǒng)的精度。因此需要校正FTBA系統(tǒng)以滿足所需的對(duì)準(zhǔn)精度。
依據(jù)本發(fā)明，該目的和其它目的通過一種對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)校準(zhǔn)方法達(dá)到，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠使基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，其直接將輻射對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至一側(cè)，并通過一附加光學(xué)系統(tǒng)將所述對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向另一側(cè)，該方法包括以下步驟提供一具有第一和第二相對(duì)表面并且對(duì)于所述對(duì)準(zhǔn)光束輻射來說透明的校準(zhǔn)基底，所述校準(zhǔn)基底在其第一表面上具有一參考標(biāo)記；所述參考標(biāo)記可以從第一和第二表面檢測到；用導(dǎo)向至所述第一表面上的所述對(duì)準(zhǔn)光束對(duì)所述參考標(biāo)記進(jìn)行第一次對(duì)準(zhǔn)；用導(dǎo)向至所述第二表面上的所述對(duì)準(zhǔn)光束對(duì)所述參考標(biāo)記進(jìn)行第二次對(duì)準(zhǔn)，并且使其通過所述校準(zhǔn)基底到所述第一表面，同時(shí)將一平板插入到對(duì)準(zhǔn)光束中，使所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置移動(dòng)到所述第一標(biāo)記的位置處；其中第一次和第二次對(duì)準(zhǔn)可以按任意次序進(jìn)行。
該方法提供了一種用于校準(zhǔn)前后對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的直接和簡單的綜合步驟。對(duì)三種對(duì)準(zhǔn)步驟的結(jié)果進(jìn)行的比較是在對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)可見的位置處重新形成第二后側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，由此提供一種光學(xué)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法。因此可以有把握地將前后對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)用于不透明制品基底的對(duì)準(zhǔn)。
在參考基底的每一側(cè)面可以設(shè)置多個(gè)參考標(biāo)記，使得可以對(duì)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的每一重新成像光學(xué)系統(tǒng)重復(fù)該對(duì)準(zhǔn)步驟。
為了對(duì)平板的任何斜度(偏離平行)和不均勻性進(jìn)行平均，使平板關(guān)于基本平行于所述對(duì)準(zhǔn)光束方向的軸以及關(guān)于和基板平面平行的正交軸旋轉(zhuǎn)180°。在每一次旋轉(zhuǎn)之后重復(fù)第二次對(duì)準(zhǔn)步驟，給出4個(gè)測量值。
本發(fā)明還提供一種用于上述方法的校準(zhǔn)基板，其包括一透明本體，在其兩個(gè)相對(duì)表面之一上具有一參考標(biāo)記，所述參考標(biāo)記可以從所述相對(duì)表面的兩個(gè)表面上檢測到。
本發(fā)明的目的還可以通過一種光刻裝置中對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法達(dá)到，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠使基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，其直接將輻射對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至一側(cè)，并通過一附加光學(xué)系統(tǒng)將所述對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向另一側(cè)，該方法包括以下步驟提供一基底，在其第一表面上具有一對(duì)第一參考標(biāo)記；用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)所述的一對(duì)第一參考標(biāo)記進(jìn)行第一次對(duì)準(zhǔn)；用所述基底的第二表面上的一對(duì)第二參考標(biāo)記進(jìn)行第一次曝光；使所述基底繞著第一軸第一次旋轉(zhuǎn)180度；用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)所述的一對(duì)第二參考標(biāo)記進(jìn)行第二次對(duì)準(zhǔn)；用所述基底的所述第一表面上的一對(duì)第三參考標(biāo)記進(jìn)行第二次曝光；測量所述第一和第三參考標(biāo)記的相對(duì)位置，以校準(zhǔn)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。
第一軸可以是連接所述一對(duì)第一參考標(biāo)記的直線的垂直平分線，或者是連接所述一對(duì)第一參考標(biāo)記的直線。優(yōu)選圍繞著這兩種軸旋轉(zhuǎn)，重復(fù)該校準(zhǔn)步驟。
有利的是將上述兩種校準(zhǔn)方法組合。
本發(fā)明的目的還可以通過一種光刻裝置中對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法達(dá)到，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠使基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，其直接將輻射對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至一側(cè)，并通過一附加光學(xué)系統(tǒng)將所述對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向另一側(cè)，該方法包括以下步驟
提供一基底，在其第一表面上具有一對(duì)第一參考標(biāo)記，在其第二表面上具有一對(duì)第二參考標(biāo)記；用導(dǎo)向到所述表面的所述對(duì)準(zhǔn)光束對(duì)第一參考標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)第二參考標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；使所述基底圍繞著第一軸第一次旋轉(zhuǎn)180度；用導(dǎo)向到所述表面的所述對(duì)準(zhǔn)光束對(duì)第二參考標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)第一參考標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；比較上述對(duì)準(zhǔn)效果；其中對(duì)準(zhǔn)步驟可以按任何次序進(jìn)行。
第一軸可以是連接所述一對(duì)第一參考標(biāo)記的直線的垂直平分線，或者是連接所述一對(duì)第一參考標(biāo)記的直線。優(yōu)選圍繞著這兩種軸旋轉(zhuǎn)，重復(fù)該校準(zhǔn)步驟。
有利的是可以結(jié)合上述三種校準(zhǔn)方法中的任意一種。
本發(fā)明的目的還可以通過一種光刻裝置中對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法達(dá)到，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠使基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，其直接將輻射對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至一側(cè)，并通過一附加光學(xué)系統(tǒng)將所述對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向另一側(cè)，該方法包括以下步驟提供一校準(zhǔn)基底，在其第一表面上具有第一對(duì)三個(gè)或過多參考標(biāo)記的行列，在其第二表面上具有第二對(duì)三個(gè)或過多參考標(biāo)記的行列；用所述直接入射的對(duì)準(zhǔn)輻射對(duì)第一對(duì)參考標(biāo)記行列進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)第二對(duì)參考標(biāo)記行列進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；使所述基底圍繞著第一軸第一次旋轉(zhuǎn)180度；用所述直接入射的對(duì)準(zhǔn)輻射對(duì)第二對(duì)參考標(biāo)記行列進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)第一對(duì)參考標(biāo)記行列進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；比較上述對(duì)準(zhǔn)效果；其中對(duì)準(zhǔn)步驟可以按任何次序進(jìn)行。
有利的是將這種校準(zhǔn)方法與前面所述的三種方法中的任意一種進(jìn)行組合。
采用上述方法進(jìn)行校準(zhǔn)的光刻裝置可用于制作校準(zhǔn)基板，以對(duì)其它光刻裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。
本發(fā)明的第二方面是提供一種光刻投射裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；用于根據(jù)所需圖案對(duì)投射光束進(jìn)行構(gòu)圖的構(gòu)圖部件；
用于保持基底的基底臺(tái)；用于將帶圖案的光束投射到基底第一側(cè)靶部上的投射系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)采用所述基底對(duì)其來說是透明的輻射對(duì)準(zhǔn)光束的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于使所述支撐系統(tǒng)或所述構(gòu)圖部件上的參考標(biāo)記與設(shè)置在將要成像有所述帶圖案光束的所述基底第一表面上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)；可選擇性地插入到所述對(duì)準(zhǔn)光束通路中的平板，由此使所述對(duì)準(zhǔn)光束聚焦到與所述第一表面相對(duì)的所述基底的第二表面上。
本發(fā)明的該方面還提供一種器件制造方法，包括以下步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統(tǒng)提供輻射投射光束；利用構(gòu)圖部件來使投射光束的橫截面具有圖案；在所述基底第一側(cè)面上的輻射敏感材料層的靶部上投射帶圖案的輻射光束，其特征在于以下步驟在所述投射步驟之前，通過用所述基底對(duì)其來說是透明的輻射束照射所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，利用一對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)將所述支撐系統(tǒng)或所述構(gòu)圖部件上的參考標(biāo)記與設(shè)置在將要成像有所述帶圖案光束的所述基底第一表面上的第一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)；將一平板插入到所述對(duì)準(zhǔn)光束通路中，使所述對(duì)準(zhǔn)光束聚焦到與所述第一表面相對(duì)的所述基底的第二表面上，并使所述參考標(biāo)記與設(shè)置在所述第一表面相對(duì)的所述基底的第二表面上的第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明還提供一種校準(zhǔn)基底，其至少在鄰近一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置處具有小于或等于10微米的厚度，由此所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以從兩側(cè)檢測到。
該基底可設(shè)置厚度小于或等于10微米的第一區(qū)域以及第一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，厚度小于或等于10微米的第二區(qū)域以及第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，所述第一和第二區(qū)域在垂直于基底表面限定的平面的方向上是分離的。
有利的是該距離大于100微米。
本發(fā)明還提供一種光刻裝置的校準(zhǔn)方法，其包括利用上述厚度小于或等于10微米的基底實(shí)施上述第一方法；使基底圍繞著垂直于基底表面限定的平面的軸旋轉(zhuǎn)；第二次實(shí)施該方法。
在整個(gè)說明書中，基底特定側(cè)面上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記當(dāng)然包括蝕刻到基底所述側(cè)面上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，還包括帶有隨后沉積在基底頂部上材料的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，因此該標(biāo)記是嵌入的，并且不必再暴露在表面上。
依據(jù)本發(fā)明，在利用光刻投射裝置的制造方法中，一圖案(例如在掩模中的)成像在一至少部分覆蓋一層能量敏感材料(抗蝕劑)的基底上。在該成像步驟之前，基底可以進(jìn)行各種處理，例如涂底漆、涂布抗蝕劑和軟烘烤。曝光后，可以對(duì)基底上述其它處理，例如曝光后烘烤(PEB)，顯影，硬烘烤和測量/檢測成像特征。這一系列處理過程用作對(duì)器件，例如IC的各層進(jìn)行構(gòu)圖的基礎(chǔ)。這種已進(jìn)行構(gòu)圖的層可以繼續(xù)進(jìn)行各種處理，例如腐蝕，離子注入(摻雜)，金屬化，氧化，化學(xué)一機(jī)械拋光等，所有這些步驟用于對(duì)單層進(jìn)行加工。如果需要多層，則必須對(duì)每一新層重復(fù)整個(gè)處理步驟，或者一變形。最終，在基底(晶片)上將存在一列器件。這些器件可以用例如切割或鋸斷的技術(shù)分開，由此將各器件安裝在載體上，與插腳相連等。這些處理方法更詳細(xì)的信息可以從例如Peter van Zant的“Microchip FabricationA Practical Guide to SemiconductorProcessing”，第三版，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN0-07-067250-4的書中獲得，在此引入作為參考。
在本申請(qǐng)中，本發(fā)明的裝置具體用于制造Ic，但是應(yīng)該明確理解這些裝置可能具有其它應(yīng)用。例如，它可用于制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，在說明書中任何術(shù)語“劃線板”，“晶片”或者“電路小片(die)”的使用應(yīng)認(rèn)為分別可以由更普通的術(shù)語“掩?！?，“基底”和“靶部”代替。
在本文件中，使用的術(shù)語“照明輻射”和“照明光束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外輻射(例如具有365，248，193，157或者126nm波長)和EUV，以及粒子束，如離子束或者電子束。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的晶片的平面圖，其顯示了雙側(cè)對(duì)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)位置和方向；圖4表示本發(fā)明另一種雙側(cè)對(duì)準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)位置和方向的平面圖；圖5表示本發(fā)明實(shí)施例的具有集成光學(xué)組件基底臺(tái)的一部分的截面圖，圖6a和6b顯示本發(fā)明截面形式的另一實(shí)施例的基底臺(tái)、晶片和用于雙側(cè)對(duì)準(zhǔn)的示意圖。
圖7a到d顯示利用不透明基底實(shí)施的本發(fā)明第一次校準(zhǔn)步驟。
圖8a到d顯示本發(fā)明第二次校準(zhǔn)步驟；圖9和10顯示本發(fā)明第三次校準(zhǔn)步驟。
在圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部分。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明實(shí)施例1

圖1示意性地表示本發(fā)明一特定實(shí)施例的光刻投射裝置。該裝置包括輻射系統(tǒng)LA，Ex，IL，用于提供用于輻射的投射光束PB(例如UV輻射)；第一目標(biāo)臺(tái)(掩膜臺(tái))MT，設(shè)有用于保持掩模MA(例如分劃板)的掩膜保持器，并與用于將掩模相對(duì)于物體PL精確定位的第一定位裝置連接；第二目標(biāo)臺(tái)(基底臺(tái))WT，設(shè)有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器，并與用于將基底相對(duì)于物體PL精確定位的第二定位裝置連接；投射系統(tǒng)(“鏡頭”)PL(例如石英鏡頭系統(tǒng))，用于將掩模MA的輻射部分成像在基底W的靶部C(例如包括一個(gè)或多個(gè)電路小片(die))上。
如這里指出的，該裝置屬于透射型(例如具有透射掩模)?？墒?，一般來說，它還可以是例如反射型(具有反射掩模)。另外，該裝置可以利用其它種類的構(gòu)圖部件，如上述涉及的程控反射鏡陣列型。
輻射系統(tǒng)包含輻射源LA(例如UV激光器)，其產(chǎn)生輻射光束。該光束直接或經(jīng)過如擴(kuò)束器Ex的調(diào)節(jié)裝置后，再照射到照射系統(tǒng)(照射器)IL上。照射器IL包括調(diào)節(jié)裝置AM，用于設(shè)定光束強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。另外，它一般包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。按照這種方式，照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有理想的均勻和強(qiáng)度分布。
應(yīng)該注意，圖1中的輻射源LA可以置于光刻投射裝置的殼體中(例如當(dāng)源LA是汞燈時(shí)經(jīng)常是這種情況)，但也可以遠(yuǎn)離光刻投射裝置，其產(chǎn)生的輻射光束被(例如通過合適的定向反射鏡的幫助)引導(dǎo)至該裝置中；當(dāng)光源LA是準(zhǔn)分子激光器時(shí)通常是后面的那種情況。本發(fā)明和權(quán)利要求包含這兩種方案。
光束PB然后與保持在掩膜臺(tái)MT上的掩模MA相交。與掩模MA相交后，光束PB通過鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位裝置(和干射測量裝置IF)的輔助下，基底臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，例如在光束PB的光路中定位不同的靶部C。類似的，例如在從掩模庫機(jī)械提取掩模MA之后或者在掃描期間，可以使用第一定位裝置將掩模MA相對(duì)光束PB的光路進(jìn)行精確定位。一般地，在圖1中未明確顯示的長沖程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)的幫助下，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)臺(tái)MT、WT的移動(dòng)?？墒?，在晶片分檔器中(與分步掃描裝置相對(duì))，掩膜臺(tái)MT可與短沖程致動(dòng)裝置連接，或者固定。
所表示的裝置可以按照兩種不同模式使用1.在步進(jìn)模式中，掩膜臺(tái)MT基本保持不動(dòng)，整個(gè)掩膜圖像被一次投射(即單“閃”)到靶部C上。然后基底臺(tái)WT沿x和/或y方向移動(dòng)，以使不同的靶部C能夠由光束PB照射。
2.在掃描模式中，基本為相同的情況，但是所給的靶部C沒有暴露在單“閃”中。取而代之的是，掩膜臺(tái)MT沿給定的方向(所謂的“掃描方向，例如x方向”)以速度v移動(dòng)，以使投射光束PB掃描整個(gè)掩膜圖像；同時(shí)，基底臺(tái)WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時(shí)移動(dòng)，其中M是鏡頭PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相對(duì)較大的靶部C，而沒有犧牲分辨率。
圖2顯示了晶片臺(tái)WT上的晶片W。晶片標(biāo)記WM3和WM4設(shè)置在晶片W的第一側(cè)面(“前側(cè)”)上，光可從這些標(biāo)記按照如WM3和WM4上的箭頭方向反射，并與一以下將描述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)(未顯示)一起用于對(duì)準(zhǔn)掩模上的標(biāo)記。在晶片W的另一側(cè)面(“后側(cè)”)上進(jìn)一步設(shè)置了晶片標(biāo)記WM1和WM2。一光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)置于晶片臺(tái)WT上，用于向晶片W后側(cè)上的晶片標(biāo)記WM1和WM2提供光學(xué)通路。光學(xué)系統(tǒng)包括一對(duì)臂10A，10B。各臂由兩個(gè)反射鏡12，14和兩個(gè)鏡頭16，18構(gòu)成。各臂中的反射鏡12，14是傾斜的，由此其與水平線形成的角度總和為90E。由此，當(dāng)反射離開其它反射鏡時(shí)，垂直射向反射鏡之一上的光束將保持垂直。
在使用時(shí)，光從晶片臺(tái)WT上導(dǎo)向至反射鏡12，通過鏡頭16和18到反射鏡14，此后到各個(gè)晶片標(biāo)記WM1和WM2上。光從一部分晶片標(biāo)記反射，沿著光學(xué)系統(tǒng)的臂通過反射鏡14，鏡頭18和16和反射鏡12返回。反射鏡12，14和鏡頭16，18的排列方式使得晶片標(biāo)記WM1，WM2的圖像20A，20B相應(yīng)于設(shè)置在晶片W前側(cè)上的任何標(biāo)記WM3，WM4的垂直位置形成在晶片W前(上)表面的平面上。鏡頭16，18和反射鏡12，14的次序當(dāng)然適宜于光學(xué)系統(tǒng)可以不同。例如，鏡頭18可以位于反射鏡14和晶片W之間。
晶片標(biāo)記WM1，WM2的圖像20A，20B可以作為虛擬的晶片標(biāo)記，并可用于通過事先存在的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)(未顯示)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，其方式與設(shè)置在晶片W前(上)側(cè)上的實(shí)際晶片標(biāo)記一樣。
如圖2所示，光學(xué)系統(tǒng)10A，10B的臂產(chǎn)生移動(dòng)到晶片W側(cè)面處圖像20A，20B，由此可以從晶片W上的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)看到這些圖像。在圖3和4中顯示了兩種優(yōu)選的光學(xué)系統(tǒng)10A，10B的臂方向，其中圖3和4是晶片W位于XY平面上的平面圖，在圖3和4中，為了清楚起見，省略了晶片臺(tái)WT。在圖3中，光學(xué)系統(tǒng)10A，10B的臂沿著X軸對(duì)準(zhǔn)。在圖4中，光學(xué)系統(tǒng)10A，10B的臂與Y軸平行。在兩種情況下，晶片標(biāo)記WM1，WM2位于X軸上。晶片標(biāo)記WM1，WM2位于晶片W的下側(cè)，從而從晶片臺(tái)頂側(cè)看起來是反的。但是，使晶片標(biāo)記WM1，WM2的圖像20A，20B再一次回復(fù)到正確線路中的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)備的臂的反射鏡排列未反轉(zhuǎn)，因此這些圖像正好顯現(xiàn)出其好像位于晶片W的頂側(cè)一樣。光學(xué)系統(tǒng)的排列還使得晶片標(biāo)記WM1，WM2和其圖像20A，20B的尺寸比例為1∶1，即既不放大，也不縮小。因此，正好可以將圖像20A，20B當(dāng)作晶片W前側(cè)上的真實(shí)晶片標(biāo)記使用。應(yīng)當(dāng)理解該光學(xué)系統(tǒng)可以將更小的晶片標(biāo)記放大(或者使更大的晶片標(biāo)記縮小)；重要的是晶片標(biāo)記為可以利用事先存在的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的正確尺寸。一設(shè)置在掩模上的通用對(duì)準(zhǔn)圖案或標(biāo)號(hào)可以與真實(shí)和虛擬的晶片標(biāo)記一起用于對(duì)準(zhǔn)。
在該實(shí)例中，如圖2所示，晶片標(biāo)記設(shè)置在晶片W的前側(cè)和后側(cè)的相應(yīng)位置上。在圖3和4中，為了清楚，僅顯示了晶片W后側(cè)上的晶片標(biāo)記。依據(jù)該設(shè)置，當(dāng)晶片W繞著X或Y軸旋轉(zhuǎn)翻滾時(shí)，在晶片W頂側(cè)上的晶片標(biāo)記將位于底側(cè)，但是在一位置處，從而可被光學(xué)系統(tǒng)10A，10B的一個(gè)臂成像。
可以注意到，依據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡和其它組件的排列(特別是是否具有中間標(biāo)記圖像)，在某些方向上標(biāo)記的移動(dòng)可導(dǎo)致圖像向相反方向位移，而在其它方向，標(biāo)記和圖像將同樣地移動(dòng)。當(dāng)確定晶片標(biāo)記WM1，WM2的位置時(shí)，以及實(shí)施對(duì)準(zhǔn)而調(diào)整晶片W和掩模的相對(duì)位置時(shí)，控制對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的軟件就考慮到此種情況。
在晶片W的每一側(cè)都至少設(shè)置兩個(gè)晶片標(biāo)記。一個(gè)單獨(dú)的標(biāo)記可以給出掩模上特定點(diǎn)圖像與晶片上特定點(diǎn)的相對(duì)位置信息。但是，為了保證正確的方向，對(duì)準(zhǔn)和放大，至少使用兩個(gè)標(biāo)記。
圖5顯示了晶片臺(tái)WT的一部分截面。依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于將晶片標(biāo)記成像在晶片后側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)10A，10B以一種特定的方式內(nèi)置于晶片臺(tái)上。如圖5所示，光學(xué)系統(tǒng)一個(gè)臂上的反射鏡12，14并未設(shè)置成分離的組件，而是與晶片臺(tái)WT集成在一起。在晶片臺(tái)WT上加工有合適的表面，此后可以再設(shè)置一涂層，以改進(jìn)反射性，這樣就形成了反射鏡12，14。光學(xué)系統(tǒng)可以用與晶片臺(tái)一樣的材料制成，例如Zerodur，其具有極低的熱擴(kuò)散系數(shù)，因此保證可以保持高對(duì)準(zhǔn)精度。
前后對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的進(jìn)一步信息和其可替代形式在歐洲專利申請(qǐng)02250235.5中有描述，在此引入其內(nèi)容作為參考。
前后對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)可以將基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記按照理想的精度進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，但是需要校準(zhǔn)。
為了校準(zhǔn)前后對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，需要知道由對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)測出的后側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的前側(cè)圖像位置和后側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的實(shí)際位置之間的確切關(guān)系?？梢苑奖愕貙⒃撽P(guān)系認(rèn)為是FTBA偏移，其表示后側(cè)標(biāo)記與其圖像之間的距離。為了確定FTBA偏移量，需要提供一種獨(dú)立于FTBA對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的確定后側(cè)標(biāo)記位置的方式；將該確定結(jié)果與FTBA準(zhǔn)系統(tǒng)測量的位置進(jìn)行比較。
應(yīng)當(dāng)注TTL對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)本身需要校準(zhǔn)，以確定所測出的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置和由投射系統(tǒng)PL投射的圖像位置之間的關(guān)系。這種校準(zhǔn)方法是已知的，并不形成本發(fā)明的任何部分。在以下的描述中對(duì)此將不考慮。
如下所述，本發(fā)明提供一種直接校準(zhǔn)FTBA系統(tǒng)的方法。但是，這種校準(zhǔn)方法比較費(fèi)時(shí)。因此本發(fā)明還提供一種方法，將光刻裝置校準(zhǔn)為參考(純凈)機(jī)器。然后用其制作參考基底(純凈基底)，并可用更簡單和更快地方法校準(zhǔn)其它機(jī)器。
如上所述，F(xiàn)TBA系統(tǒng)是通過一光學(xué)系統(tǒng)將位于基底底側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記投射到與正常前側(cè)標(biāo)記(基底頂側(cè))一樣的z-水平上進(jìn)行工作的。該平面由z＝0表示，與投射鏡頭的焦平面相應(yīng)。通過設(shè)計(jì)，后側(cè)標(biāo)記讀出位置的方向、尺寸和z平面位置盡可能地與前側(cè)標(biāo)記相同。由此用于后側(cè)對(duì)準(zhǔn)掃描的x，y位置可以用與頂側(cè)對(duì)準(zhǔn)掃描的相同的方式進(jìn)行確定。對(duì)光學(xué)變形和偏移校正需要進(jìn)行多次校正。
利用透明校準(zhǔn)晶片HW測量FTBA偏移量的步驟示于圖6a和b。
校準(zhǔn)基底HW是用具有已知厚度，d和折射系數(shù)n的透明材料形成的，在其相對(duì)側(cè)上具有參考標(biāo)記WM1，WM3。校準(zhǔn)晶片優(yōu)選盡可能制得較薄。參考標(biāo)記WM3應(yīng)具有可見的鏡像圖像成分，以可透過基底檢測，并且當(dāng)通過FTBA光學(xué)系統(tǒng)觀察時(shí)表現(xiàn)正常。這可以通過具有各自方向的、位于已知位置處的兩個(gè)標(biāo)記實(shí)現(xiàn)，或者通過將兩個(gè)方向組合到一個(gè)標(biāo)記中的所謂總標(biāo)記來實(shí)現(xiàn)。參考標(biāo)記WM1優(yōu)選以同樣方式構(gòu)造，由此晶片可以進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。要注意，雖然所示的標(biāo)記WM1和WM3是一個(gè)在另一個(gè)之上，但實(shí)際上它們也可以并排的。
對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)在圖6(a)示意的情況下，以通常方式確定了校準(zhǔn)基底HW前側(cè)上參考標(biāo)記WM3的位置。此后用透射通過校準(zhǔn)基底HW的對(duì)準(zhǔn)輻射確定校準(zhǔn)基底HW后側(cè)上參考標(biāo)記WM1的位置。但是，為了補(bǔ)償標(biāo)記MW1的焦點(diǎn)位置相對(duì)于標(biāo)記WM3的位移，將具有預(yù)定厚度和折射系數(shù)的平板50插在校準(zhǔn)基底HW之上，由此，如圖6(b)輻射線結(jié)構(gòu)所示意的，標(biāo)記MW1顯示出好像位于校準(zhǔn)基底HW前部的平面上。此后，可以簡單地直接比較校準(zhǔn)基底HW前側(cè)和后側(cè)上的實(shí)際標(biāo)記位置，而在以前需要使用一種類似鋸斷和蝕刻晶片的破壞性技術(shù)來確定兩側(cè)的重疊性能，甚至測量誤差會(huì)超出實(shí)際的重疊精度。
可以看到，，對(duì)于在反射系數(shù)為n0(真空中n0＝1)的環(huán)境中反射系數(shù)為n1、厚度為d1的校準(zhǔn)基底HW，通過以下關(guān)系式確定平板50的反射系數(shù)為n2、厚度為d2d2=n0·n2n1(n2-n0)·d1]]>為補(bǔ)償平板50的任何傾斜性，將平板50繞著3個(gè)正交軸(x，y，z)的每一個(gè)旋轉(zhuǎn)180°后重復(fù)該測定?？梢杂靡阎夹g(shù)分別測量校準(zhǔn)基底HW的任何不均勻性，并進(jìn)行合適的校正。使用具有預(yù)定厚度和反射系數(shù)的平板50的方案，當(dāng)然可以應(yīng)用于任何需要移動(dòng)晶片標(biāo)記焦點(diǎn)位置的對(duì)準(zhǔn)方法中。
用相同的晶片重復(fù)該測量過程，以使正交軸和旋轉(zhuǎn)軸之間的“串?dāng)_(cross-talk)”最小化。一般重復(fù)3次就足夠了。
上述方案還可以利用基底對(duì)其來說是透明的對(duì)準(zhǔn)光束輻射，例如對(duì)硅基底使用紅外輻射，對(duì)基底產(chǎn)品相對(duì)側(cè)上標(biāo)記的直接進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)然，選擇用于平板的材料還必須對(duì)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)中所用的輻射透明。
另一種用于測量FTBA偏移量的第二程序包括標(biāo)準(zhǔn)硅基底，并且從估計(jì)偏移量開始。該程序顯示在圖7a到d和8a到d中。
在第一程序中，基底60用第一套標(biāo)記61進(jìn)行曝光。標(biāo)記60上的箭頭表示其方向；該方向是重要的，因?yàn)閷?duì)準(zhǔn)系統(tǒng)一般僅能測量具有特定方向的標(biāo)記?？梢岳斫獾氖强梢允褂每倶?biāo)記，其將多于1個(gè)的方向組合到各標(biāo)記中。標(biāo)記的位置是當(dāng)將晶片翻轉(zhuǎn)時(shí)，這些標(biāo)記對(duì)于FTBA光學(xué)系統(tǒng)來說是可見的。這些曝光的標(biāo)記顯示在圖7a中。然后將晶片翻轉(zhuǎn)(即，沿著Y軸旋轉(zhuǎn)180°)，并用FTBA系統(tǒng)和第一套標(biāo)記61(第一套標(biāo)記61現(xiàn)位于晶片的后側(cè))進(jìn)行定位。在該步驟，晶片前側(cè)(由圖7b和c中虛線表示)和后側(cè)之間的確切位置是未知的。然后將第二套標(biāo)記62在晶片的前側(cè)曝光(由于在第一次曝光時(shí)是后側(cè)，因此在晶片的這一側(cè)沒有標(biāo)記)。第二套標(biāo)記62位于第一套標(biāo)記61的預(yù)計(jì)位置處。最終晶片再一次繞著Y軸旋轉(zhuǎn)，并用FTBA系統(tǒng)和第二套標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，由此第三套標(biāo)記63可以已知的偏移量進(jìn)行曝光。測量第一和第三套標(biāo)記61，63(這兩套標(biāo)記均位于晶片的前側(cè))在y位置處的差值，并減去已知的偏移量。由此得到兩個(gè)FTBA光學(xué)系統(tǒng)分支的y偏移量之和(即，晶片測定位置中心的y偏移量)。
如圖8a到d，以類似方式確定FTBAx-偏移量。首先用第四套標(biāo)記71對(duì)晶片70曝光，如圖8a所示，該標(biāo)記包括正常標(biāo)記71b和旋轉(zhuǎn)標(biāo)記71a(標(biāo)記的方向由箭頭所示)。標(biāo)記71a和71b如圖所示，以已知的間距彼此相鄰。這種標(biāo)記排列方式對(duì)于x-偏移檢測是必須的，因?yàn)閷?duì)準(zhǔn)系統(tǒng)僅能檢測具有特定方向的標(biāo)記。標(biāo)記71b的方向使得可以從前側(cè)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)檢測。標(biāo)記71a的方向被反轉(zhuǎn)，使得一旦基底繞著x-軸旋轉(zhuǎn)180度(即翻轉(zhuǎn))，也可通過FTBA光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行檢測。
曝光后，使晶片70繞著x軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(即翻轉(zhuǎn))并用FTBA系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)了的標(biāo)記71a進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，成為圖8b所示的情況。如圖8c所示，第五套標(biāo)記72在標(biāo)記71a的預(yù)計(jì)位置處曝光。此后繞著x軸再一次旋轉(zhuǎn)晶片70。通過用FTBA系統(tǒng)將晶片與第五套標(biāo)記72對(duì)準(zhǔn)，以已知的偏移量對(duì)第六套標(biāo)記73進(jìn)行曝光。
測量第四和第六套標(biāo)記71，73(這兩套標(biāo)記均位于晶片的前側(cè))在x位置處的差值，并減去已知的偏移量。該計(jì)算方法包括其考慮了正常標(biāo)記71b和旋轉(zhuǎn)標(biāo)記71a之間的距離的附加的偏移量。由此得到兩個(gè)FTBA光學(xué)系統(tǒng)分支的x偏移量之和(即，晶片測定位置中心的x偏移量)。
在圖7和8中描述和顯示的測量未提供晶片旋轉(zhuǎn)方面的信息。這是因?yàn)閤和y偏移量的測量需要分別進(jìn)行。為了進(jìn)行確定和補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)效果，需要作進(jìn)一步的測量。該測量方法是用4行標(biāo)記(未顯示)進(jìn)行的，該標(biāo)記的位置位置允許通過FTBA光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行成像。對(duì)繞著y軸翻轉(zhuǎn)之前和之后的標(biāo)記位置進(jìn)行測量，可以確定晶片的角度旋轉(zhuǎn)，由此可以確定y軸偏移量。該旋轉(zhuǎn)測量受到FTBA光學(xué)系統(tǒng)窗口尺寸的限制。用第一種方法描述的透明晶片可以獲得更精確的旋轉(zhuǎn)測量結(jié)果。實(shí)際使用時(shí)，第一種和第二種方法均可使用，第一種用于測量旋轉(zhuǎn)，第二種用于測量x和y偏移量。
第三程序類似于第二程序，但是用預(yù)先曝光了的晶片代替在該程序中對(duì)晶片進(jìn)行曝光。
參考圖9，基底80的前側(cè)設(shè)置了第一套標(biāo)記81，在其后側(cè)上設(shè)置了第二套標(biāo)記82。第一套標(biāo)記81相對(duì)于第二套標(biāo)記82的相對(duì)位置是未知的。檢測前側(cè)標(biāo)記81，并檢測后側(cè)標(biāo)記82(通過FTBA光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行觀測)的圖像位置。將晶片繞著y軸旋轉(zhuǎn)180度(即翻轉(zhuǎn))，并檢測前側(cè)標(biāo)記82和后側(cè)標(biāo)記81圖像的位置。
測量第一套標(biāo)記81和第二套標(biāo)記82在y位置處的差值。由此得到兩個(gè)FTBA光學(xué)系統(tǒng)分支的FRBA的y偏移量之和(即，晶片測定位置中心的y偏移量)。
參考圖10，基底90在其前側(cè)設(shè)有兩套標(biāo)記。這些標(biāo)記如圖所示，以已知的間距彼此相鄰。第一套標(biāo)記91的方向使得可以由前側(cè)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行檢測。第二套標(biāo)記92的方向被反轉(zhuǎn)，使得一旦基底繞著x-軸旋轉(zhuǎn)180度(即翻轉(zhuǎn))，也可通過FTBA光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行檢測。除了位于前側(cè)標(biāo)記91，92，基底90的后側(cè)也設(shè)有兩套類似標(biāo)記(在圖10中未示出)。
前側(cè)標(biāo)記91，92與后側(cè)標(biāo)記的相對(duì)位置是未知的。檢測第一套前側(cè)標(biāo)記91的位置，并檢測相應(yīng)的一套后側(cè)標(biāo)記(通過FTBA光學(xué)系統(tǒng)觀察)的圖像位置。將晶片繞著x軸旋轉(zhuǎn)180度(即翻轉(zhuǎn))。檢測第二套前側(cè)標(biāo)記92的位置，并檢測相應(yīng)的一套后側(cè)標(biāo)記的圖像位置。
測量前側(cè)標(biāo)記和后側(cè)標(biāo)記之間在x位置上的差值，并考慮相鄰標(biāo)記的已知距離。由此得到兩個(gè)FTBA光學(xué)系統(tǒng)分支的FTBA的x偏移量之和(即，晶片測定位置中心的x偏移量)。
用4行標(biāo)記(未顯示)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)測量，該標(biāo)記的位置允許通過FTBA光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行成像，如在第二方法中所述的那樣。
第三程序可以重復(fù)多次，以使正交軸和旋轉(zhuǎn)軸之間的“串?dāng)_(cross-talk)”最小化。一般重復(fù)3次就足夠了。第二程序然后可以緊接著第三步驟，第三程序提供在第一程序中曝過光的標(biāo)記的重復(fù)測量結(jié)果。
第二和第三程序比第一程序提供更精確的FTBA系統(tǒng)x和y偏移量測量結(jié)果，雖然使用預(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以測定旋轉(zhuǎn)誤差，但是因?yàn)镕TBA光學(xué)系統(tǒng)的視窗較小，其精度較低。另一方面由于玻璃的不均勻性，使用玻璃基底進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，對(duì)x和y位置偏移量的測量不那么精確，但是由于兩個(gè)分支之間的長臂，其可提供更精確的旋轉(zhuǎn)偏移量。因此將這兩種方法組合，可以更充分地校準(zhǔn)參考機(jī)器。
用于校準(zhǔn)參考機(jī)器的第四程序利用了一超薄基底。該超薄基底設(shè)有例如以上提及的總標(biāo)記類型的參考標(biāo)記，由于晶片較薄，可以從兩側(cè)直接讀出該標(biāo)記。為此，與通常晶片500微米的厚度相比，該基底的厚度為10微米或更薄。
使用超薄基底直接測定標(biāo)記位置和通過FTBA光學(xué)系統(tǒng)直接給出FTBA偏移量時(shí)，僅受到對(duì)準(zhǔn)光束非正常入射角度造成的任何誤差。這可以用如第一方法所述的平板進(jìn)行補(bǔ)償，或者從焦深校準(zhǔn)計(jì)算出誤差進(jìn)行補(bǔ)償并減之。
超薄校準(zhǔn)晶片僅需在參考標(biāo)記區(qū)域中較薄。因此超薄校準(zhǔn)晶片可以通過在相對(duì)厚的晶片中蝕刻一凹槽，然后在該凹槽的底部蝕刻參考標(biāo)記進(jìn)行構(gòu)造。另一方式是，還可以在一較厚基底中的通孔上粘貼上一片所需厚度的合適材料。
具有超薄區(qū)域的校準(zhǔn)晶片可用于減小對(duì)準(zhǔn)光束非正常入射角度造成的誤差。該校準(zhǔn)晶片在其前側(cè)表面設(shè)置有超薄區(qū)域，以及位于其后側(cè)表面的相鄰的超薄區(qū)域。沿著z軸旋轉(zhuǎn)晶片(不翻轉(zhuǎn)晶片)，可以確定對(duì)準(zhǔn)光束非正常入射角度造成的誤差。
用于校準(zhǔn)參考機(jī)器的第5程序包括在標(biāo)準(zhǔn)晶片的兩側(cè)曝光標(biāo)記。標(biāo)記的位置是用FTBA光學(xué)系統(tǒng)和微小的偏移值直接確定的。晶片被翻轉(zhuǎn)并且重復(fù)進(jìn)行測量。此后晶片被切成小塊，并用一種掃描電子顯微鏡確定晶片相對(duì)側(cè)上的標(biāo)記位置。
合適的時(shí)候，可以使用相同的晶片重復(fù)上述任何一種方法，以使正交軸和旋轉(zhuǎn)軸之間的“串?dāng)_”最小化。一般重復(fù)3次就足夠了。
一但校準(zhǔn)了參考機(jī)器，則制作兩側(cè)均有標(biāo)記的晶片以及測量前側(cè)和后側(cè)標(biāo)記之間的確切的位置關(guān)系變得簡單。這些參考晶片被稱作“純凈的晶片”，可用于直接校準(zhǔn)其它機(jī)器的FTBA系統(tǒng)。前側(cè)和后側(cè)參考標(biāo)記的相對(duì)位置是用將要校準(zhǔn)的FTBA系統(tǒng)測量的，將其結(jié)果與直接給出FTBA偏移量的已知相對(duì)位置進(jìn)行比較。
以下將描述一些利用FTBA系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)方案。
當(dāng)用FTBA僅在前側(cè)對(duì)圖像進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)時(shí)，預(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記不必與圖像本身對(duì)準(zhǔn)。因此如果僅使用一臺(tái)機(jī)器，則無需進(jìn)行精確的FTBA偏移校正。是否知道后側(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記相對(duì)于前側(cè)圖案的位置也不重要。如果要使用多臺(tái)機(jī)器，則第一臺(tái)被調(diào)節(jié)的機(jī)器可以稱作是“純凈”的，并用于制作“純凈晶片”，以調(diào)節(jié)所有其它機(jī)器。對(duì)于曝光，此后的步驟是●將預(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記曝光在后側(cè)上，并將其蝕刻到晶片中。
●在前側(cè)實(shí)施產(chǎn)品的正常曝光和過程，但使用后側(cè)標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
當(dāng)使用FTBA對(duì)準(zhǔn)兩側(cè)面上的圖像時(shí)，預(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記必須與圖像本身對(duì)準(zhǔn)。因此需要進(jìn)行完全的校準(zhǔn)，并采用以下程序進(jìn)行曝光●將預(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記曝光在前側(cè)上，并將其蝕刻到晶片中。
●在前側(cè)實(shí)施產(chǎn)品的正常曝光和過程，使用前側(cè)標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
●翻轉(zhuǎn)該晶片(后側(cè)變?yōu)榍皞?cè)，前側(cè)變?yōu)楹髠?cè))。
●在前側(cè)實(shí)施產(chǎn)品的正常曝光和過程，但使用后側(cè)標(biāo)記(第一次曝光的前側(cè)標(biāo)記)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
當(dāng)使用FTBA對(duì)準(zhǔn)三個(gè)側(cè)面(第一晶片的兩個(gè)側(cè)面和與第一晶片粘結(jié)的第二晶片的一個(gè)側(cè)面)上的圖像時(shí)，預(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記再一次必須與圖像本身對(duì)準(zhǔn)。因此需要進(jìn)行完全的校準(zhǔn)，并采用以下步驟進(jìn)行曝光●將預(yù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記曝光在前側(cè)上，并將其蝕刻到晶片中。
●在前側(cè)實(shí)施產(chǎn)品的正常曝光和過程，使用前側(cè)標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
●翻轉(zhuǎn)該晶片(后側(cè)變?yōu)榍皞?cè)，前側(cè)變?yōu)楹髠?cè))。
●在前側(cè)實(shí)施產(chǎn)品的正常曝光和過程，但使用后側(cè)標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
●將一薄晶片粘結(jié)在前側(cè)上(前側(cè)變?yōu)檎辰Y(jié)側(cè))。
●在粘結(jié)側(cè)實(shí)施產(chǎn)品的正常曝光和過程，但使用后側(cè)標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以用不同于以上所述的其它方式實(shí)施。本說明書不意于限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1 一種對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠使基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，其直接將輻射對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至一側(cè)，并通過一附加光學(xué)系統(tǒng)將所述對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至另一側(cè)，該方法包括以下步驟提供一具有第一和第二相對(duì)表面并且對(duì)于所述對(duì)準(zhǔn)光束輻射來說透明的校準(zhǔn)基底，所述校準(zhǔn)基底在其第一表面上具有一參考標(biāo)記，所述參考標(biāo)記可以從第一和第二表面檢測到；用導(dǎo)向至所述第一表面上的所述對(duì)準(zhǔn)光束對(duì)所述參考標(biāo)記進(jìn)行第一次對(duì)準(zhǔn)；用導(dǎo)向至所述第二表面上的所述對(duì)準(zhǔn)光束對(duì)所述參考標(biāo)記進(jìn)行第二次對(duì)準(zhǔn)，并使其通過所述校準(zhǔn)基底到所述第一表面，同時(shí)將一平板插入到對(duì)準(zhǔn)光束中，使所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置移動(dòng)到所述第一標(biāo)記的位置處；其中第一次和第二次對(duì)準(zhǔn)可以按任意次序進(jìn)行。
2 如權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟使所述平板圍繞著三個(gè)正交軸旋轉(zhuǎn)180°，并且在每一次旋轉(zhuǎn)之后，重復(fù)所述第二校準(zhǔn)步驟。
3 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第一次對(duì)準(zhǔn)是通過所述附加光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行的。
4 用于以上任一權(quán)利要求所述方法的校準(zhǔn)基底，其包括一透明本體，在其兩個(gè)相對(duì)表面之一上具有一參考標(biāo)記，所述參考標(biāo)記可以從所述相對(duì)表面的兩個(gè)表面上檢測到。
5 如權(quán)利要求4所述的校準(zhǔn)基底，其中所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記包括衍射光柵。
6 一種光刻裝置中對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠使基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，其直接將輻射對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至一側(cè)，并通過一附加光學(xué)系統(tǒng)將所述對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向另一側(cè)，該方法包括以下步驟提供一基底，在其第一表面上具有一對(duì)第一參考標(biāo)記；用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)所述的一對(duì)第一參考標(biāo)記進(jìn)行第一次對(duì)準(zhǔn)；在所述基底的第二表面上對(duì)一對(duì)第二參考標(biāo)記進(jìn)行第一次曝光；使所述基底繞著第一軸第一次旋轉(zhuǎn)180度；用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)所述的一對(duì)第二參考標(biāo)記進(jìn)行第二次對(duì)準(zhǔn)；在所述基底的所述第一表面上對(duì)一對(duì)第三參考標(biāo)記進(jìn)行第二次曝光；測量所述第一和第三參考標(biāo)記的相對(duì)位置，以校準(zhǔn)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。
7 如權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包含用所述附加光學(xué)系統(tǒng)測定所述的一對(duì)第二參考標(biāo)記的位置。
8 如權(quán)利要求6或7的方法，其中所述第一軸為連接所述的一對(duì)第一參考標(biāo)記直線的垂直平分線。
9 如權(quán)利要求6或7的方法，其中所述第一軸為連接所述的一對(duì)第一參考標(biāo)記的直線。
10 一種光刻裝置的校準(zhǔn)方法，其包括實(shí)施權(quán)利要求1-3所述的任一方法和權(quán)利要求6-9所述的任一方法。
11 一種光刻裝置對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠使基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，其直接將輻射對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至一側(cè)，并通過一附加光學(xué)系統(tǒng)將所述對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向另一側(cè)，該方法包括以下步驟提供一基底，在其第一表面上具有一對(duì)第一參考標(biāo)記，在其第二表面上具有一對(duì)第二參考標(biāo)記；用導(dǎo)向到所述表面的所述對(duì)準(zhǔn)光束對(duì)第一參考標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)第二參考標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；使所述基底圍繞著第一軸第一次旋轉(zhuǎn)180度；用導(dǎo)向到所述表面的所述對(duì)準(zhǔn)光束對(duì)第二參考標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)第一參考標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；比較上述對(duì)準(zhǔn)；其中對(duì)準(zhǔn)步驟可以按任何次序進(jìn)行。
12 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一軸為連接所述一對(duì)第一參考標(biāo)記直線的垂直平分線。
13 如權(quán)利要求12的方法，其中所述第一軸為連接所述一對(duì)第一參考標(biāo)記的直線。
14 一種光刻裝置的校準(zhǔn)方法，其包括實(shí)施權(quán)利要求1-3所述的任一方法和權(quán)利要求11-13所述的任一方法。
15 一種光刻裝置的校準(zhǔn)方法，其包括實(shí)施權(quán)利要求6-9所述的任一方法和權(quán)利要求11-13所述的任一方法。
16 一種光刻裝置對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠使基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，其直接將輻射對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至一側(cè)，并通過一附加光學(xué)系統(tǒng)將所述對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向另一側(cè)，該方法包括以下步驟提供一校準(zhǔn)基底，在其第一表面上具有第一對(duì)三個(gè)或更多參考標(biāo)記的行列，在其第二表面上具有第二對(duì)三個(gè)或更多參考標(biāo)記的行列；用所述直接入射的對(duì)準(zhǔn)輻射對(duì)第一參考標(biāo)記行列進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)第二對(duì)參考標(biāo)記行列進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；使所述基底圍繞著第一軸第一次旋轉(zhuǎn)180度；用所述直接入射的對(duì)準(zhǔn)輻射對(duì)第二對(duì)參考標(biāo)記行列進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，用所述附加光學(xué)系統(tǒng)對(duì)第一對(duì)參考標(biāo)記行列進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；比較上述對(duì)準(zhǔn)；其中對(duì)準(zhǔn)步驟可以按任何次序進(jìn)行。
17 一種光刻裝置的校準(zhǔn)方法，其包括實(shí)施權(quán)利要求16所述的方法和權(quán)利要求6-15所述的任一方法。
18 一種光刻裝置對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠使基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，其直接將輻射對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向至一側(cè)，并通過一附加光學(xué)系統(tǒng)將所述對(duì)準(zhǔn)光束導(dǎo)向另一側(cè)，該方法包括以下步驟用權(quán)利要求1-3，6-10，11-15所述的任一方法或權(quán)利要求17所述的方法校準(zhǔn)一參考光刻裝置；使用所述參考光刻裝置確定校準(zhǔn)基底上第一和第二參考標(biāo)記的位置關(guān)系，所述第一和第二標(biāo)記位于所述校準(zhǔn)基底的相對(duì)表面上，使用所述校準(zhǔn)基底校準(zhǔn)所述光刻裝置。
19 用于權(quán)利要求18的校準(zhǔn)基底，在其相對(duì)表面上具有第一和第二參考標(biāo)記，并且組合了指示第一和第二參考標(biāo)記位置關(guān)系的信息。
20 一種器件制造方法，包括以下步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統(tǒng)提供輻射投射光束；利用構(gòu)圖部件來使投射光束的橫截面具有圖案；在所述基底第一側(cè)面上的輻射敏感材料層的靶部上投射帶圖案的輻射光束，其特征在于以下步驟用權(quán)利要求1-3，6-10，11-15所述的任一方法或權(quán)利要求17所述的方法校準(zhǔn)一對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)；在所述投射步驟之前，用所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)將所述支撐系統(tǒng)或所述構(gòu)圖部件上的參考標(biāo)記與設(shè)置在基底相對(duì)側(cè)上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。
21 一種光刻投射裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；用于根據(jù)所需圖案對(duì)投射光束進(jìn)行構(gòu)圖的構(gòu)圖部件；用于保持基底的基底臺(tái)；用于將帶圖案的光束投射到基底第一側(cè)靶部上的投射系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)采用所述基底對(duì)其來說是透明的輻射對(duì)準(zhǔn)光束的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于使所述支撐系統(tǒng)或所述構(gòu)圖部件上的參考標(biāo)記與設(shè)置在將要成像有所述帶圖案光束的所述基底第一表面上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)；可選擇性地電插入到所述對(duì)準(zhǔn)光束通路中的平板，由此使所述對(duì)準(zhǔn)光束聚焦到與所述第一表面相對(duì)的所述基底的第二表面上。
22 一種器件制造方法，包括以下步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統(tǒng)提供輻射投射光束；利用構(gòu)圖部件來使投射光束的橫截面具有圖案；在所述基底第一側(cè)面上的輻射敏感材料層的靶部上投射帶圖案的輻射光束，其特征在于以下步驟在所述投射步驟之前，通過用基底對(duì)其來說是透明的輻射束照射所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，利用一對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)將所述支撐系統(tǒng)或所述構(gòu)圖部件上的參考標(biāo)記與設(shè)置在將要成像有所述帶圖案光束的所述基底第一表面上的第一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)；將一平板插入到所述對(duì)準(zhǔn)光束通路中，使所述對(duì)準(zhǔn)光束聚焦到與所述第一表面相對(duì)的所述基底的第二表面上，并使所述參考標(biāo)記與設(shè)置在所述第一表面相對(duì)的所述基底的第二表面上的第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。
23 一種校準(zhǔn)基底，其至少在鄰近一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置處具有小于或等于10微米的厚度，由此所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以從兩側(cè)檢測到。
24 如權(quán)利要求23所述的校準(zhǔn)基底，其中該基底可設(shè)置厚度小于或等于10微米并設(shè)置第一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的第一區(qū)域，厚度小于或等于10微米并設(shè)置第二對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的第二區(qū)域，所述第一和第二區(qū)域在垂直于基底表面限定的平面的方向上是分離的。
25 如權(quán)利要求24所述的校準(zhǔn)基底，其中分離的距離大于100微米。
26 一種光刻裝置的校準(zhǔn)方法，其包括采用如權(quán)利要求23-25所述的任一晶片實(shí)施權(quán)利要求1-3所述的任一方法使基底圍繞著垂直于基底表面限定的平面的軸旋轉(zhuǎn)；第二次實(shí)施該方法。
全文摘要
使用一種相對(duì)側(cè)上具有參考標(biāo)記的透明校準(zhǔn)基底對(duì)前后對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。插入一平板，使對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置從校準(zhǔn)基上表面移動(dòng)到下表面。
文檔編號(hào)G03F9/00GK1442757SQ03110779
公開日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2003年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月1日
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