專利名稱：作為對準(zhǔn)標(biāo)記的二進(jìn)制正弦子波長格柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對準(zhǔn)方法和襯底，尤其是用在光刻裝置中的方法和襯底。
背景技術(shù)：
光刻裝置是把所希望的圖案施加到襯底上的機(jī)器，通常是施加到襯底的目標(biāo)部分上。光刻裝置可用于例如集成電路(IC)的制造中。在該情況下，構(gòu)圖裝置，其或者稱為掩?；蜓谀０?reticle)，可用于產(chǎn)生將要形成在IC的各層上的電路圖案。該圖案可轉(zhuǎn)移在襯底(例如硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如包括一部分、一個、或幾個管芯)上。圖案的轉(zhuǎn)移一般是借助于成像到設(shè)置在襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。通常，單個襯底將包含被依次構(gòu)圖的鄰接的目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻裝置包括所謂的步進(jìn)器，其中每個目標(biāo)部分通過同時曝光該目標(biāo)部分上的整個圖案而被照射，以及所謂的掃描器，其中每個目標(biāo)部分通過沿給定的方向(“掃描”方向)通過輻射束來掃描圖案，同時平行于或反向平行于該方向同步掃描襯底而被照射。還可以通過在襯底上印圖案而把該圖案從構(gòu)圖裝置轉(zhuǎn)移到襯底上。
將圖案轉(zhuǎn)移到襯底上的幾個連續(xù)抗蝕劑層上，以便在它的整個厚度上構(gòu)成具有圖案的多層結(jié)構(gòu)。因此，重要的是保證任何給定層中的圖案和前一層中的圖案精確地對準(zhǔn)。對準(zhǔn)連續(xù)構(gòu)圖層的方法是在層中具有對準(zhǔn)標(biāo)記，在投影曝光束以施加圖案之前，由投影系統(tǒng)投影的對準(zhǔn)束可以檢測這些對準(zhǔn)標(biāo)記。為了在襯底上留下盡可能多的空間用于曝光的圖案，例如，將對準(zhǔn)標(biāo)記定位在劃線槽(scribe lane)中，其是襯底的一部分，其將被鋸開以將襯底分成單個IC。過去對準(zhǔn)標(biāo)記采用堆疊的(在幾個或者所有的層中)銅區(qū)和電介質(zhì)區(qū)交替的形式。
隨著光刻技術(shù)的改進(jìn)和更小圖案線成為可能，有源部件(例如IC中的存儲單元)的數(shù)量和密度增加了。在劃線槽中對準(zhǔn)標(biāo)記中相對大的銅區(qū)的使用意味著劃線槽的尺寸難以減小并且因此襯底空間的低使用效率是不可避免的。因此，劃線槽用掉了襯底上的空間，其可以更有效地用于有源的、有用的器件，而不是用于對準(zhǔn)標(biāo)記和/或測試結(jié)構(gòu)。在本領(lǐng)域中使用的對準(zhǔn)標(biāo)記包含大的結(jié)構(gòu)(即比通常器件尺寸大)。因?yàn)樘幚淼脑?，對?zhǔn)標(biāo)記應(yīng)當(dāng)類似于器件/產(chǎn)品尺寸以保證對準(zhǔn)精度。因此，將子部分(sub-segmentation)添加到標(biāo)記內(nèi)的大區(qū)域(例如，圖2中的結(jié)構(gòu)10)。子部分的通常尺寸可以大約是對準(zhǔn)束的波長，或者大于對準(zhǔn)束的波長。這可以使得區(qū)域10對于對準(zhǔn)束的波長是透明的；也就是說，使得對準(zhǔn)束不能感測這些結(jié)構(gòu)并因此不能用于對準(zhǔn)。
已知的對準(zhǔn)系統(tǒng)應(yīng)用輻射對準(zhǔn)束，其是由單獨(dú)的對準(zhǔn)單元輻射的并以格柵的方式入射在襯底上的標(biāo)記上。格柵將對準(zhǔn)束衍射成以不同角度延伸到格柵的法線的多個子束。用對準(zhǔn)單元的透鏡將所述的不同子束引導(dǎo)到平面中不同的位置。在該平面中，可以設(shè)置用于進(jìn)一步分離不同子束的裝置。還可以使用透鏡系統(tǒng)，以最終將在參考板上成像不同的子束來產(chǎn)生標(biāo)記的圖像。在該參考板中，可以提供參考標(biāo)記并可以在參考標(biāo)記后面布置輻射敏感檢測器。檢測器的輸出信號將依賴于襯底標(biāo)記的圖像和參考標(biāo)記重合的程度。以這種方式，可以測量和優(yōu)化在襯底上的標(biāo)記和對準(zhǔn)單元中的參考標(biāo)記的對準(zhǔn)程度。檢測器可以包括用于以不同次序測量強(qiáng)度和對準(zhǔn)位置的單獨(dú)的各檢測器。為了完成對準(zhǔn)，對準(zhǔn)單元中的參考必須和第二參考標(biāo)記對準(zhǔn)，例如一個提供給具有對準(zhǔn)單元的襯底臺。然后可以使用曝光將該第二參考標(biāo)記和掩模中的標(biāo)記對準(zhǔn)。
可替換的對準(zhǔn)系統(tǒng)是直接軸上對準(zhǔn)系統(tǒng)，其通過投影系統(tǒng)將對準(zhǔn)束直接引導(dǎo)到設(shè)置在襯底上的標(biāo)記上。該射束可以通過襯底上的標(biāo)記衍射成不同的子束，并將反射到投影系統(tǒng)中。在橫穿過投影系統(tǒng)之后，不同的子束將聚焦到為掩模提供的參考對準(zhǔn)標(biāo)記上?？梢詫⒂勺邮鴺?gòu)成的襯底掩模的圖像成像在掩模中的參考標(biāo)記上。以這種方式，可以測量和優(yōu)化襯底上的標(biāo)記和掩模中的參考標(biāo)記的對準(zhǔn)程度。這可以通過使用輻射敏感檢測器來完成，其被構(gòu)造和布置用于檢測橫穿掩模中的標(biāo)記的對準(zhǔn)束。
可以在EP 1 260 870中找到對這兩種類型的對準(zhǔn)的描述，這里將其引作參考。
在比成像在襯底上的特征大得多的尺度上形成現(xiàn)有的對準(zhǔn)標(biāo)記。例如，框中框(box-in-box)類型的標(biāo)記可以具有10μm或更大的尺寸，而成像在襯底上的特征的最小尺寸可以是0.1μm。因此，當(dāng)對準(zhǔn)標(biāo)記投影在襯底上時，不同于構(gòu)圖的特征衍射的光，通過掩模圖案中的對準(zhǔn)標(biāo)記衍射的光將沿著不同的路徑傳播通過投影光學(xué)系統(tǒng)。因此，對準(zhǔn)標(biāo)記的圖像將經(jīng)受和掩模特征的圖像不同的像差，以及在對準(zhǔn)標(biāo)記中的位置誤差因此可以和構(gòu)圖特征中的位置誤差不同。這對可以決定重疊誤差的準(zhǔn)確度施加了限制。EP 0 997 782提出了對該問題的解決方案，由此將對準(zhǔn)標(biāo)記形成為具有和電路圖案的那些相似的線、寬度和間隔的格柵。使用襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記的電視攝像機(jī)圖像完成對準(zhǔn)。然而，在EP 0 997 782中提出的對準(zhǔn)標(biāo)記只顯示了和相鄰線的圖案相同的位置誤差，且沒有提供對于其它類型的圖案在測量重疊誤差方面改善的精確度。而且，對準(zhǔn)標(biāo)記需要附加的配置用于確定它的位置，并和現(xiàn)有的對準(zhǔn)系統(tǒng)不相兼容。
在EP 1 260 869中提出了另一個解決方案，其公開了一種襯底，其在覆蓋該襯底的基本透射的過程層中設(shè)置有對準(zhǔn)標(biāo)記，所述標(biāo)記包括至少一個相對高反射率區(qū)，用于反射輻射的對準(zhǔn)束的輻射，和相對低反射率區(qū)，用于反射較少的對準(zhǔn)束的輻射；其中沿第一和第二方向分割高反射率區(qū)，兩個方向基本上相互垂直，使得高反射率區(qū)包括主要是矩形的部分。
通過將對準(zhǔn)標(biāo)記的相對高反射率區(qū)分割成矩形的子部分，可以布置標(biāo)記以將光衍射成在投影透鏡的光瞳(pupil)平面中和掩模圖案中的結(jié)構(gòu)類似的位置。投射到晶片上的對準(zhǔn)標(biāo)記的圖像因此將遭受和掩模圖案的結(jié)構(gòu)的圖像相同的像差，并由此通過構(gòu)圖的特征的位置表示襯底上的標(biāo)記的位置。因?yàn)樵趦蓚€方向上將高反射率區(qū)的每個部分分成矩形塊，所以整個標(biāo)記經(jīng)歷相同的像差。
然而，一般而言，衍射輻射的強(qiáng)度分布在很多等級上，且并不使用所有的衍射級用于對準(zhǔn)。使用具有大于照明波長的特征尺寸的子部分意味著，因?yàn)楫a(chǎn)生了很多衍射級，所以將入射光的一部分衍射成不需要的更高級。優(yōu)化更高級的其中一種的強(qiáng)度可能暗示第一級的強(qiáng)度降低。在粗略晶片對準(zhǔn)的過程中使用第一級。第一級中的低信號強(qiáng)度可能導(dǎo)致大的對準(zhǔn)位置誤差。
這對于通過對準(zhǔn)波長在對準(zhǔn)中使用的衍射級導(dǎo)致了不良的晶片質(zhì)量。而且，在晶片上的分開位置中放置對準(zhǔn)標(biāo)記或者格柵，其產(chǎn)生了受到它們的不同環(huán)境和不同相位深度影響的衍射信號。這已經(jīng)顯示出導(dǎo)致信號移動了高達(dá)8微米，其是具有幾十微米的數(shù)量級的周期的子劃分標(biāo)記上的大誤差。
具有這些類型的標(biāo)記的其它缺點(diǎn)在于，在對準(zhǔn)之前它們都必須被單獨(dú)掃描。這給出了晶片的低生產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
希望的是在襯底上產(chǎn)生對準(zhǔn)標(biāo)記，其將允許更有效地使用襯底上的空間，以及在對準(zhǔn)工藝之前快速地產(chǎn)生并在對準(zhǔn)工藝的過程中有效地使用。還希望的是，在有用的等級中優(yōu)化衍射輻射的強(qiáng)度，例如用于對準(zhǔn)的第一衍射級。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種襯底，其具有設(shè)置在其上的對準(zhǔn)標(biāo)記，該對準(zhǔn)標(biāo)記包括周期陣列結(jié)構(gòu)，該陣列具有第一和第二端；所述結(jié)構(gòu)被隔開了小于對準(zhǔn)輻射束的波長的距離；以及其中所述結(jié)構(gòu)的寬度在一周期內(nèi)變化，使得該周期內(nèi)的局部相位(與有效折射率成比例)從陣列的第一端正弦地變化到第二端。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種包含用于曝光對準(zhǔn)標(biāo)記的圖案的掩模，該對準(zhǔn)標(biāo)記包括周期陣列結(jié)構(gòu)，該陣列具有第一和第二端；所述結(jié)構(gòu)被隔開了小于對準(zhǔn)輻射束的波長的距離；以及其中所述結(jié)構(gòu)的寬度在一周期內(nèi)變化，使得該周期內(nèi)的局部相位(與有效折射率成比例)從陣列的第一端正弦地變化到第二端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于檢查襯底上的圖案對準(zhǔn)的檢查方法，包括-在襯底上提供周期正弦陣列的反射結(jié)構(gòu)；-利用對準(zhǔn)輻射束照射陣列，該對準(zhǔn)輻射束包括大于所述結(jié)構(gòu)之間的距離的波長；-檢測反射的對準(zhǔn)輻射束；以及從反射束的特性確定陣列是否和圖案對準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種在襯底上產(chǎn)生對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，包括在襯底上沉積包括周期陣列結(jié)構(gòu)的層，該陣列具有周期變化的折射率，以及所述結(jié)構(gòu)之間的間隔小于預(yù)期對準(zhǔn)束的波長，且所述結(jié)構(gòu)的寬度在一周期內(nèi)變化，使得局部相位(與有效折射率成比例)從陣列的第一端正弦地變化到另一端。
根據(jù)本發(fā)明的最后一個方面，提供了一種裝置制造方法，其包括將構(gòu)圖的輻射束投影到襯底上，其中襯底包括由周期陣列結(jié)構(gòu)構(gòu)成的對準(zhǔn)標(biāo)記，所述結(jié)構(gòu)之間的距離小于對準(zhǔn)束的波長(但是大于構(gòu)圖束的波長)，以及相鄰結(jié)構(gòu)的寬度在一周期內(nèi)變化，使得該周期內(nèi)的局部相位(與有效折射率成比例)從陣列的第一端正弦地變化到第二端。


現(xiàn)在將參考附圖僅僅借助于實(shí)例來描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中對應(yīng)的參考標(biāo)記表示對應(yīng)的部分，以及其中圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻裝置；圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的對準(zhǔn)標(biāo)記；以及圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的對準(zhǔn)標(biāo)記的更詳細(xì)的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的光刻裝置。該裝置包括-照明系統(tǒng)(照明器)IL，其被配置用于調(diào)節(jié)輻射束B(例如，UV輻射或者可見光輻射)。
-支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺)MT，其被配置用于支撐構(gòu)圖裝置(例如，掩模)MA并連接到第一定位器PM，其被配置用于根據(jù)特定參數(shù)精確定位構(gòu)圖裝置；-襯底臺(例如晶片臺)WT，其被配置用于支持襯底(例如涂覆了抗蝕劑的晶片)W并連接到第二定位器PW，其被配置用于根據(jù)特定參數(shù)精確定位襯底；以及-投影系統(tǒng)(例如，折射投影透鏡系統(tǒng))PS，其被配置用于將由構(gòu)圖裝置MA給予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標(biāo)部分C(例如，包括一個或者多個管芯)上。
照明系統(tǒng)可以包括多種類型的光學(xué)部件，例如折射的、反射的、磁的、電磁的、靜電的或者其它類型的光學(xué)部件，或者它們的任何組合，用于引導(dǎo)、成形或者控制輻射。
支撐結(jié)構(gòu)支撐，即承受構(gòu)圖裝置的重量。它以依賴于構(gòu)圖裝置的定向、光刻裝置的設(shè)計、和其它條件例如構(gòu)圖裝置是否保持在真空環(huán)境中的方式保持構(gòu)圖裝置。支撐結(jié)構(gòu)可以使用機(jī)械的、真空的、靜電的或者其它的夾緊技術(shù)來保持構(gòu)圖裝置。支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者臺，例如，其可以根據(jù)需要被固定或者可以移動。例如，相對于投影系統(tǒng)，支撐結(jié)構(gòu)可以保證構(gòu)圖裝置處于所期望的位置。這里術(shù)語“掩模版”或“掩?！钡母鞣N使用都可以認(rèn)為與更通用的術(shù)語“構(gòu)圖裝置”同義。
這里所使用的術(shù)語“構(gòu)圖裝置”應(yīng)廣義地解釋為指的是可用于把圖案以其截面賦予給輻射束、以便在襯底的目標(biāo)部分中形成圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意，賦予給輻射束的圖案可以不精確地對應(yīng)襯底的目標(biāo)部分中所希望的圖案，例如如果該圖案包括相移特征或所謂的輔助特征的話。通常，賦予給輻射束的圖案將對應(yīng)于形成在目標(biāo)部分中的器件中的特定功能層，例如集成電路。
構(gòu)圖裝置可以是透射的或者反射的。構(gòu)圖裝置的實(shí)例包括掩模、可編程鏡面陣列、以及可編程LCD面板。掩模在光刻中是眾所周知的，并且包括例如二進(jìn)制、交替相移、和衰減相移的掩模類型，以及各種混合掩模類型?？删幊嚏R面陣列的實(shí)例采用小鏡面的矩陣排列，其每一個都可獨(dú)立地傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。傾斜的鏡面利用輻射束來賦予圖案，其被鏡面矩陣反射。
這里所使用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”應(yīng)廣義地解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng)，包括折射的、反射的、反折射的、磁的、電磁的和靜電的光學(xué)系統(tǒng)，或其任意組合，其適合于所使用的曝光輻射、或適合于其他因素，例如使用浸液或使用真空。這里術(shù)語“投影透鏡”的各種使用都可以認(rèn)為與更通用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”同義。
如此處所描述的，該裝置是透射型的(例如采用透射掩模)?；蛘?，該裝置可以是反射型的(例如采用如上所述的類型的可編程鏡面陣列，或者采用反射掩模)。
光刻裝置可以是具有兩個(雙級)或更多襯底臺(和/或兩個或更多掩模臺)的類型。在這種“多級”機(jī)器中，可并行使用附加臺，或者預(yù)備步驟可在一個或多個工作臺上執(zhí)行，而一個或多個其他工作臺用于曝光。
光刻裝置還可以是這樣的類型，其中可以用具有相對高折射率的液體，例如水，覆蓋襯底的至少一部分，以便于填充投影系統(tǒng)和襯底之間的空間。還可以將浸液施加到光刻裝置中的其它空間中，例如，在掩模和投影系統(tǒng)之間。浸漬技術(shù)在本領(lǐng)域中是公知的，用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。這里使用的術(shù)語“浸漬”不意味著諸如襯底之類的結(jié)構(gòu)必須浸沒在液體中，而是只意味著在曝光的過程中將液體放置在投影系統(tǒng)和襯底之間。
參考圖1，照明器IL接收來自輻射源SO的輻射束。該源和光刻裝置可以是分開的實(shí)體，例如當(dāng)該源是準(zhǔn)分子激光器時。在這種情況下，不認(rèn)為該源形成光刻裝置的一部分，并且輻射束借助于射束傳輸系統(tǒng)BD從該源SO傳送到照明器IL，該射束傳輸系統(tǒng)包括例如合適的導(dǎo)向鏡面和/或擴(kuò)束器。在其他情況下，該源可以是光刻裝置的整體部分，例如當(dāng)該源是汞燈時。該源SO和照明器IL，如果需要的話連同射束傳輸系統(tǒng)BD一起，可稱為輻射系統(tǒng)。
照明器IL可包括用于調(diào)節(jié)輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)節(jié)器AD。通常，可以調(diào)節(jié)在照明器的光瞳平面內(nèi)的強(qiáng)度分布的至少外和/或內(nèi)徑向范圍(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。此外，照明器IL可包括各種其他部件，例如積分器IN和聚光器CO。該照明器可用于調(diào)節(jié)輻射束，以便具有其截面上所希望的均勻性和強(qiáng)度分布。
輻射束B入射到在支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺MT)上所支持的構(gòu)圖裝置(例如掩模MA)上，并由該構(gòu)圖裝置來構(gòu)圖。橫穿過掩模MA后，輻射束B穿過投影系統(tǒng)PS，其將該射束聚焦在襯底W的目標(biāo)部分C上。借助于第二定位器PW和位置傳感器IF(例如干涉測量器件、線性編碼器或電容傳感器)，襯底臺WT可以精確地移動，例如以便沿輻射束B的路徑定位不同的目標(biāo)部分C。類似地，第一定位器PM和另一位置傳感器(其未在圖1中明確示出)可用于相對于輻射束B的路徑來精確定位掩模MA，例如在從掩模庫中機(jī)械取出之后，或在掃描期間。通常，掩模臺MT的移動可借助于長沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精確定位)來實(shí)現(xiàn)，其形成第一定位器PM的一部分。類似地，襯底臺WT的移動可使用長沖程模塊和短沖程模塊來實(shí)現(xiàn)，其形成第二定位器PW的一部分。在步進(jìn)器(其與掃描器相對)的情況下，掩模臺MT可只連接到短沖程致動器上，或者可以固定。掩模MA和襯底W可以使用掩模對準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和襯底對準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2來對準(zhǔn)。雖然所示的襯底對準(zhǔn)標(biāo)記占用了專用的目標(biāo)部分，但它們可位于目標(biāo)部分之間的空間中(這些稱為劃線槽對準(zhǔn)標(biāo)記)。類似地，在其中一個以上的管芯設(shè)置在掩模MA上的情況下，掩模對準(zhǔn)標(biāo)記可位于這些管芯之間。
所示的裝置可以按照下述模式中的至少一種來使用1.在步進(jìn)模式中，掩模臺MT和襯底臺WT基本保持靜止，同時賦予給輻射束的整個圖案一次投影到目標(biāo)部分C上(即單次靜態(tài)曝光)。然后襯底臺WT沿X和/或Y方向移動，以便可以曝光不同的目標(biāo)部分C。在步進(jìn)模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中成像的目標(biāo)部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，同步掃描掩模臺MT和襯底臺WT，同時將賦予給輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上(即單次動態(tài)曝光)。襯底臺WT相對于掩模臺MT的速度和方向可以通過投影系統(tǒng)PS的放大(縮小)和圖像反轉(zhuǎn)特性來確定。在掃描模式中，曝光場的最大尺寸限制了單次動態(tài)曝光中目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)，而掃描運(yùn)動的長度決定了目標(biāo)部分的高度(沿掃描方向)。
3.在另一模式中，掩模臺MT基本保持靜止支持可編程構(gòu)圖裝置，并且襯底臺WT被移動或被掃描，同時賦予給輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上。在該模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在襯底臺WT的每次移動之后，或者在掃描期間在連續(xù)的輻射脈沖之間，根據(jù)需要來更新可編程構(gòu)圖裝置。這種操作模式可以容易地應(yīng)用于利用可編程構(gòu)圖裝置的無掩模光刻中，例如如上所述類型的可編程鏡面陣列。
還可以采用上述所使用的模式的組合和/或變化，或者采用完全不同的模式。
為了對準(zhǔn)的目的，在掩模MA中掩模設(shè)置有標(biāo)記(M1和M2)?？梢酝ㄟ^投影系統(tǒng)PL使這些標(biāo)記(M1和M2)直接或者間接對準(zhǔn)襯底W中的標(biāo)記(P1和P2)。在該對準(zhǔn)的過程中，將獲得關(guān)于通過投影系統(tǒng)PL投影在襯底W上的圖像C的位置的信息。這對于保證彼此準(zhǔn)確地定位用不同掩模曝光的不同層是必要的。因此必要的是，在每一層曝光之前，將掩模MA中的圖像和相同襯底標(biāo)記(P1和P2)對準(zhǔn)。
在本發(fā)明中使用具有不同波長的輻射束用于曝光波長和對準(zhǔn)波長。曝光輻射的波長小于對準(zhǔn)輻射的波長。對準(zhǔn)波長可以是例如紅外或者可見光；更具體地說接近或者在633nm或者在560-630nm的范圍內(nèi)；或者來自HeNe激光器或者鹵素?zé)舻妮椛?即不影響襯底上的抗蝕劑層的任何波長)，同時曝光波長通常是紫外線或者類似物。
在襯底上產(chǎn)生子波長周期陣列結(jié)構(gòu)，其可通過對準(zhǔn)束檢測而不影響曝光束。這意味著，可以在和晶片的目標(biāo)區(qū)域相同的晶片部分中產(chǎn)生對準(zhǔn)標(biāo)記，而不影響圖像。
圖2示出了基于二維光子晶體的對準(zhǔn)標(biāo)記的實(shí)例。在該實(shí)施例中，深色列10是由接觸孔的2維陣列12構(gòu)成的。對于對準(zhǔn)束(1-D或者2-D)的波長來說，結(jié)構(gòu)可以是形成人造晶體的任何重復(fù)特征。實(shí)際上，可能的是，所述特征將是接觸孔。它還可以是例如用在深溝槽應(yīng)用中的“磚”狀結(jié)構(gòu)。例如，在銅鑲嵌工藝中，孔的陣列被印刷、刻蝕于氧化硅中并用銅填充。拋光多余的銅。
圖2中所示的陣列的特征尺寸d和間距p都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于對準(zhǔn)束的波長。間距p必須小于對準(zhǔn)束的波長，而特征尺寸d可選地可以更小。通過使這些結(jié)構(gòu)或者接觸孔小于對準(zhǔn)束波長，但是大于曝光束波長，產(chǎn)生具有可控光特性的人造材料。光特性可以是有效折射率的實(shí)數(shù)(折射率或者反射率)和虛數(shù)(吸收)部分。通過利用光刻技術(shù)，即當(dāng)在光刻中使用這些對準(zhǔn)技術(shù)時，可以制造對于-對準(zhǔn)波長具有可控光特性的人造材料，可以使用光刻裝置本身來產(chǎn)生對準(zhǔn)標(biāo)記。通過使用小于對準(zhǔn)束的波長的結(jié)構(gòu)(格柵周期)，入射光將不能夠分辨這些特征，并因此將該結(jié)構(gòu)看作均勻介質(zhì)。該均勻介質(zhì)將具有有效折射率(實(shí)數(shù)和虛數(shù))，其依賴于構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的材料的折射率和該結(jié)構(gòu)的幾何形狀(即周期和占空比)。
M.Collischon等人的文獻(xiàn)“Optimized Artificial IndexGratings”(Infrared phys.technol.36(1995)，第915-921頁)描述了作為由子波長微結(jié)構(gòu)的微小晶格(minilattice)構(gòu)成的二進(jìn)制(binary)格柵的人工折射率格柵。該文獻(xiàn)描述了金屬的或者電介質(zhì)的子波長格柵的使用，其歸功于子波長微結(jié)構(gòu)的陣列，產(chǎn)生了包含具有總 “有效”折射率的格柵的材料。該有效折射率使得微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)類似具有分布折射率的材料。這種結(jié)構(gòu)的好處在于可以形成該結(jié)構(gòu)的周期和占空比，使得根據(jù)入射對準(zhǔn)波長，只有零衍射級是可檢測的，且其余的衍射級是易消失的。這樣，可以在零級中幾乎100％效率地透射或者反射所有的入射能量。通過改變子部分或者微結(jié)構(gòu)的占空比，可以控制格柵周期內(nèi)的局部相位，并因此可以改變從格柵透射或者反射的光的方向。這意味著，可以在更有用的位置放置檢測器。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的格柵中的結(jié)構(gòu)構(gòu)造的實(shí)例。結(jié)構(gòu)11的尺寸從結(jié)構(gòu)的陣列的一端正弦地變化到另一端(即與結(jié)構(gòu)的折射率成比例的相位從陣列的一端變化到另一端)。然而，從一個結(jié)構(gòu)的左邊緣到下一結(jié)構(gòu)的左邊緣的距離(間距)是恒定的，并被標(biāo)記為距離b。格柵周期(即從正弦周期的最小值到最大值)被標(biāo)記為a，且在結(jié)構(gòu)11之間的變化距離被標(biāo)記為cm，其中m是單個結(jié)構(gòu)11的數(shù)量。
占空比tm被限定為tm＝(b-cm)/b通過改變子部分的占空比tm以便于在格柵周期內(nèi)產(chǎn)生正弦變化的局部相位，僅僅使用二進(jìn)制子波長結(jié)構(gòu)產(chǎn)生正弦格柵，并將所有的入射光反射到單級中，其是相應(yīng)正弦格柵的特性。
在本發(fā)明中描述的“正弦”對準(zhǔn)標(biāo)記將所有的入射能量集中到單個衍射級中。在粗略晶片對準(zhǔn)階段期間需要兩個“正弦”對準(zhǔn)格柵。一個對準(zhǔn)部分是基于16μm周期；另一個具有17.6μm周期。實(shí)際上，可以將這些格柵并入到只產(chǎn)生兩個衍射級的單個對準(zhǔn)格柵中；一個源自于基礎(chǔ)的16μm周期，另一個源自17.6μm周期。由此將所有的入射能量置于相關(guān)級中。
換句話說，通過疊加兩個或者更多個具有不同周期a的這些正弦格柵10，可以將光專門地引導(dǎo)到相關(guān)對準(zhǔn)所需要的衍射級中。相關(guān)對準(zhǔn)將依賴于對準(zhǔn)輻射波長，其又將依賴于曝光波長和對準(zhǔn)的特征。這具有增強(qiáng)信號的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)闆]有輻射耦合到不需要的衍射級中，其是現(xiàn)有技術(shù)的問題。
而且，還可以使用如上所述的二進(jìn)制子波長格柵來形成用于捕獲(capturing)的有效標(biāo)記。通過利用彼此相鄰設(shè)置的特殊選擇的但不同的周期掃描兩個格柵來執(zhí)行捕獲。通過處理在該掃描期間從格柵獲得的信號，可以確定襯底的位置。例如，通過疊加16微米和17.6微米周期的格柵，可以將兩個標(biāo)記組合到一個格柵中并被同時掃描?？梢越柚ㄐ挝锓珠_并單獨(dú)地檢測兩個格柵的衍射級。和現(xiàn)有技術(shù)的分離格柵的掃描相比，組合格柵的這種同時掃描將導(dǎo)致生產(chǎn)量的增加。
根據(jù)本發(fā)明的對準(zhǔn)標(biāo)記具有優(yōu)化格柵效率以及由此顯著改善襯底質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。尤其可以很好地在氧化硅上的浮動或者堆疊標(biāo)記浮動中使用對準(zhǔn)標(biāo)記，因?yàn)檫@些標(biāo)記可以防止輻射穿過各層到達(dá)更低的層并避免了來自更低層的不想要的反射。這是因?yàn)檫@些標(biāo)記是金屬的子波長格柵，已知其用于用作偏振濾波器的線柵。線柵具有這樣的特性，即它全部反射具有平行于格柵凹槽的電場分量的入射束，同時它允許具有垂直于該凹槽的電場的光束通過。因此，如果入射束是TE偏振光(具有平行于格柵的凹槽的電場)，則沒有光穿過格柵，并因此將不發(fā)生更低層的不想要的反射。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過在兩個分開的格柵上方掃描來執(zhí)行捕獲。這些格柵可以具有不同的相位深度。這些格柵的每一個可以被能影響源自于它們的信號的不同環(huán)境(例如結(jié)構(gòu))圍繞并因此導(dǎo)致測量誤差。在本發(fā)明中，這兩個格柵被組合成一個格柵，并由此消除了由不同環(huán)境引入的測量誤差的可能性。
對于這些周期的二維陣列的另一術(shù)語是“人造晶體”。借助陣列的占空比tm和周期可以精確地控制這些晶體的微觀光學(xué)特性，例如折射率的有效實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分(“有效折射率”)。因此，由于微觀光學(xué)特性，可以使襯底的微觀光學(xué)特性適應(yīng)于對準(zhǔn)波長。
還可以將對準(zhǔn)標(biāo)記應(yīng)用到其它過程層，例如深溝槽層、局部內(nèi)連接層等等。周期的二維陣列可以應(yīng)用于對準(zhǔn)標(biāo)記，而且作為抗反射層。
襯底中的這些光子晶體對準(zhǔn)標(biāo)記還可以被稱為子波長表面，其被刻蝕到硅襯底中并顯示抗反射特性。它們可以通過下述來制作在光致抗蝕劑掩模中全息地記錄交叉格柵，其后進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕以將初級掩模轉(zhuǎn)移到襯底上(例如使用曝光束)?？梢栽贚alanne和Morris的 “Antireflection behaviour of silicon subwavelengthperiodic structures for visible light”(Nanotechnology 8(1997)53-56)中找到關(guān)于怎樣制作這種結(jié)構(gòu)的更多信息。
盡管在本文中特別參考在制造IC中光刻裝置的使用，但是應(yīng)當(dāng)理解的是這里描述的光刻裝置可以具有其它的應(yīng)用，例如制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁域存儲器的引導(dǎo)和檢測模式、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在這些可替換的應(yīng)用的情況下，這里術(shù)語“晶片”或者“管芯”的任何使用都可以被認(rèn)為是分別和更通用的術(shù)語“襯底”或者“目標(biāo)部分”同義?？梢栽谄毓庵盎蛘咧螅诶畿壍?通常將抗蝕劑層施加到襯底并顯影曝光的抗蝕劑的工具)、計量工具和/或檢測工具中，處理這里所指的襯底。在可應(yīng)用的地方，可以將這里的公開應(yīng)用于這些和其它襯底處理工具。而且，襯底可以被處理一次以上，例如以便產(chǎn)生多層IC，使得這里使用的術(shù)語襯底還被稱為已經(jīng)包含多個處理層的襯底。
盡管以上已經(jīng)特別參考了本發(fā)明的實(shí)施例在光學(xué)光刻的情況下的使用，但是應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明可以用于其它的應(yīng)用中，例如印記光刻，并在上下文允許的地方，不局限于光學(xué)光刻。在印記光刻中，構(gòu)圖裝置的外形限定了襯底上產(chǎn)生的圖案?？梢詫?gòu)圖裝置的外形壓制到提供到襯底的抗蝕劑層中，因此通過施加電磁輻射、熱、壓力或者其結(jié)合來固化抗蝕劑。在固化了抗蝕劑之后將構(gòu)圖裝置移出抗蝕劑，將圖案留在其中。
這里使用的術(shù)語“輻射”和“束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有大約365、355、248、193、157或者126nm的波長)和極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5-20nm的范圍內(nèi)的波長)，以及粒子束，例如離子束或者電子束。
在上下文允許的地方，術(shù)語“透鏡”可以指多種類型的光學(xué)部件的任何一種或者組合，包括折射的、反射的、磁的、電磁的和靜電的光學(xué)部件。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以用不同于上述的另外的方式來實(shí)施。例如，本發(fā)明可以采取計算機(jī)程序的形式，其包括描述上述方法的一個或者多個序列的機(jī)器可讀指令，或者具有存儲在其中的這種計算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲器、磁或光盤)。
上面的描述旨在為說明性的而非限制性的。因此，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然在不脫離下面所述的權(quán)利要求的范圍的情況下可以對所述的本發(fā)明作出修改。
權(quán)利要求
1.一種襯底，具有設(shè)置在其上的對準(zhǔn)標(biāo)記，其包括周期陣列結(jié)構(gòu)，該陣列具有第一和第二端；以及所述結(jié)構(gòu)處于小于對準(zhǔn)輻射束的波長的間距，其中所述結(jié)構(gòu)的寬度在一周期內(nèi)變化，使得局部相位從陣列的第一端正弦地變化到第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底，其中陣列的占空比變化，使得格柵具有從陣列的一端到另一端正弦變化的局部相位，以及其中將占空比限定為(b-cm)/b，其中cm為相鄰結(jié)構(gòu)m和m+1之間的距離，以及b是子波長周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底，其中陣列的周期是恒定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底，還包括具有和第一陣列不同的周期的第二陣列，第二陣列覆蓋在第一陣列上，使得可以測量它們的相對對準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的襯底，其中第一陣列具有16微米的周期，以及第二陣列具有17.6微米的周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底，其中將對準(zhǔn)標(biāo)記施加于襯底上的一個或者多個抗蝕劑層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底，其中將對準(zhǔn)標(biāo)記施加到深溝槽層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底，其中將對準(zhǔn)標(biāo)記施加到光刻裝置中的過程層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的襯底，其中周期陣列的占空比和周期影響包含該周期陣列的材料的折射率的實(shí)數(shù)和虛數(shù)部分。
10.一種對準(zhǔn)測量系統(tǒng)，用于測量圖案和在其上曝光該圖案的襯底的對準(zhǔn)，其包括具有設(shè)置在其上的對準(zhǔn)標(biāo)記的襯底，其包括兩個周期陣列結(jié)構(gòu)，第二陣列覆蓋在第一陣列上，所述陣列均具有第一和第二端；以及所述結(jié)構(gòu)處于小于對準(zhǔn)輻射束的波長的間距，其中所述結(jié)構(gòu)的寬度在一周期內(nèi)變化，使得局部相位從陣列的第一端正弦地變化到第二端，以及所述陣列具有不同的周期，其中該系統(tǒng)包括照明裝置，用于照射結(jié)構(gòu)的陣列；楔形物，用于分開兩個陣列的組合衍射輻射的衍射級；和檢測器，用于測量陣列的分開的衍射級。
11.一種掩模，包括用于曝光對準(zhǔn)標(biāo)記的圖案，該對準(zhǔn)標(biāo)記包括周期陣列結(jié)構(gòu)，該陣列具有第一和第二端；所述結(jié)構(gòu)被隔開了小于對準(zhǔn)輻射束的波長的距離；以及其中所述結(jié)構(gòu)的寬度在一周期內(nèi)變化，使得局部相位從陣列的第一端正弦地變化到第二端。
12.一種檢查方法，用于檢查襯底上圖案的對準(zhǔn)，其包括-在襯底上提供反射結(jié)構(gòu)的周期正弦陣列；-利用包括大于所述結(jié)構(gòu)之間的距離的波長的對準(zhǔn)輻射束照射陣列；-檢測反射的對準(zhǔn)輻射束；以及-從反射束的特性確定陣列是否和圖案對準(zhǔn)。
13.一種在襯底上產(chǎn)生對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，包括在襯底上沉積包括周期陣列結(jié)構(gòu)的層，該陣列具有周期變化的折射率，以及所述結(jié)構(gòu)之間的間隔小于預(yù)期對準(zhǔn)束的波長，且選擇所述結(jié)構(gòu)的寬度使得局部相位從陣列的第一端正弦地變化到另一端。
14.一種裝置制造方法，包括將構(gòu)圖的輻射束投影到襯底上，其中襯底包括由周期陣列結(jié)構(gòu)構(gòu)成的對準(zhǔn)標(biāo)記，該陣列具有第一端和第二端，所述結(jié)構(gòu)之間的距離小于對準(zhǔn)束的波長，以及相鄰結(jié)構(gòu)的寬度在一周期內(nèi)變化，使得局部相位從陣列的所述第一端正弦地變化到所述第二端。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求14的方法制造的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及作為對準(zhǔn)標(biāo)記的二進(jìn)制正弦子波長格柵，更具體地說涉及用于襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記，所述對準(zhǔn)標(biāo)記包括周期的2維陣列結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)的間隔小于對準(zhǔn)束但是大于曝光束，以及所述結(jié)構(gòu)的寬度從陣列的一端正弦地變化到另一端。
文檔編號G03F1/14GK1983036SQ20061014931
公開日2007年6月20日 申請日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日
發(fā)明者R·J·F·范哈倫, S·穆薩 申請人:Asml荷蘭有限公司