專利名稱：用于光刻設(shè)備中的晶片粗對準(zhǔn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光刻設(shè)備中的晶片粗對準(zhǔn)的方法。另外，本發(fā) 明還涉及一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。此外，本發(fā)明涉及一種光刻 設(shè)備和一種計算機程序。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上(通常應(yīng)用到所述襯底的
目標(biāo)部分上)的機器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(IC)的制
造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩?；蜓谀０娴膱D案形成裝置
用于生成待形成在所述ic的單層上的電路圖案?？梢詫⒃搱D案轉(zhuǎn)移到襯
底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、 一個或多 個管芯)上。典型地，經(jīng)由成像將所述圖案轉(zhuǎn)移到在所述襯底上設(shè)置的 輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。通常，單個襯底將包含連續(xù)形成圖案的
相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包括所謂步進機，在所述步進 機中，通過將整個圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每一個目標(biāo)部 分；以及所謂掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向("掃 描"方向)掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向掃描 所述襯底來輻射每一個目標(biāo)部分。還可以通過將所述圖案壓印到所述襯 底上，而將所述圖案從所述圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到所述襯底上。
典型地，襯底上的目標(biāo)部分通過劃線分離，其中在劃線中設(shè)置了一 個或多個標(biāo)記。對于光刻設(shè)備中的晶片的粗光學(xué)對準(zhǔn)，沿跨過劃線的掃 描路徑在這樣的標(biāo)記之上執(zhí)行光學(xué)對準(zhǔn)掃描(因此，在劃線的外部也可 收集掃描數(shù)據(jù))。光學(xué)對準(zhǔn)掃描是基于所謂的自參考干涉法，以從標(biāo)記中 獲得掃描數(shù)據(jù)信號。典型地，這種標(biāo)記包括三條平行線，所述三條平行 線沿劃線的縱向方向延伸且在劃線的寬度方向上彼此互相間隔開。標(biāo)記中的每對線之間的間距與另一對線之間的間距不同。
在EP 1372040中已描述了所使用的自參考干涉法。例如通過模式識 別程序，通過在掃描數(shù)據(jù)信號中搜索與標(biāo)記設(shè)計(mark-design)的兩個 間距相匹配的信號部分可獲得標(biāo)記的位置。掃描數(shù)據(jù)信號中的匹配信號 部分的位置與掃描路徑中的標(biāo)記位置相關(guān)。
觀察到，鄰近標(biāo)記并且在劃線外面的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致與由標(biāo)記產(chǎn) 生的信號的干涉。所述干涉可能導(dǎo)致模式識別不準(zhǔn)確并且導(dǎo)致未對準(zhǔn)。
此外，因為鄰近標(biāo)記的任何器件結(jié)構(gòu)(產(chǎn)品結(jié)構(gòu))將會導(dǎo)致與所述 標(biāo)記本身的干涉，所以這將妨礙對準(zhǔn)性能。因此，標(biāo)記具有將被保持為 空的、沒有器件結(jié)構(gòu)的禁區(qū)(exclusion zone)。為此，典型地，劃線不具 有小于最小值的寬度。減小劃線的寬度可能導(dǎo)致精確度低的粗對準(zhǔn)結(jié) 果，并且因此當(dāng)使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的粗對準(zhǔn)方法時，這是不被期望的。

發(fā)明內(nèi)容
需要一種能克服現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個缺陷的方法。 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種對準(zhǔn)襯底的方法，所述襯底包括 在劃線中的標(biāo)記，所述劃線沿作為第一方向的縱向方向延伸，所述標(biāo)記 具有在所述第一方向上的周期性結(jié)構(gòu)和在垂直于所述第一方向的第二方 向上延伸的標(biāo)記結(jié)構(gòu)，所述周期性結(jié)構(gòu)具有在所述第一方向上的重復(fù)距 離，
所述方法包括
-提供照射束，用于在所述第二方向上掃描所述標(biāo)記； -在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第一掃描路徑掃描照射束斑； -在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第二掃描路徑掃描照射束斑， 所述第二掃描路徑平行于所述第一掃描路徑，其中，所述第二掃描路徑 相對于所述第一掃描路徑沿所述第一方向被移動了第一位移，所述第一 位移對應(yīng)于在所述第一方向上的所述周期性結(jié)構(gòu)的所述重復(fù)距離的一部 分。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備包
括4皮構(gòu)造用于保持襯底的襯底臺，所述襯底包括在劃線中的標(biāo)記，所 述劃線沿作為第一方向的縱向方向延伸，所述標(biāo)記具有在所述第一方向 上的周期性結(jié)構(gòu)和在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的標(biāo)記結(jié) 構(gòu)，在所述第一方向上的所述周期性結(jié)構(gòu)具有重復(fù)距離，
-掃描裝置，所述掃描裝置用于提供在所述第二方向上掃描所述標(biāo)記 的照射束；
-控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被耦合至所述襯底臺和所述掃描裝置，用 于分別控制所述襯底臺和所述掃描裝置的動作，其中，所述控制系統(tǒng)被 構(gòu)建以控制
--提供照射束，用于在所述第二方向上掃描所述標(biāo)記； -在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第一掃描路徑掃描照射束斑； -在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第二掃描路徑掃描所述照射束 斑，所述第二掃描路徑平行于第一掃描路徑，其中，所述第二掃描路徑 相對于所述第一掃描路徑沿所述第一方向被移動了第一位移，所述第一 位移對應(yīng)于在所述第一方向上的所述周期性結(jié)構(gòu)的所述重復(fù)距離的一部 分。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種由計算機載入的計算機程序， 所述計算機包括處理器、存儲器，所述存儲器被連接至所述處理器，所 述計算機是光刻設(shè)備的一部分，所述光刻設(shè)備包括
-被構(gòu)造用于保持襯底的襯底臺，所述襯底包括在劃線中的標(biāo)記，所 述劃線沿作為第一方向的縱向方向延伸，所述標(biāo)記具有在所述第一方向 上的周期性結(jié)構(gòu)和在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的標(biāo)記結(jié) 構(gòu)，在所述第一方向上的所述周期性結(jié)構(gòu)具有重復(fù)距離，
-掃描裝置，所述掃描裝置用于提供在所述第二方向上掃描所述標(biāo)記
的照射束；
-被設(shè)置為控制系統(tǒng)的計算機，所述計算機被耦合至所述襯底臺和所 述掃描裝置，用于分別控制所述襯底臺和所述掃描裝置的動作； 所述計算機程序在被載入之后，允許處理器執(zhí)行 -提供照射束，用于在所述第二方向上掃描所述標(biāo)記； -在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第一掃描路徑掃描照射束斑；-在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第二掃描路徑掃描所述照射束 斑，所述第二掃描路徑平行于所述第一掃描路徑，其中，所述第二掃描 路徑相對于所述第一掃描路徑沿所述第一方向被移動了第一位移，所述 第一位移對應(yīng)于在所述第一方向上的所述周期性結(jié)構(gòu)的所述重復(fù)距離的 一部分。


現(xiàn)在參照隨附的示意性附圖，僅以舉例的方式，描述本發(fā)明的實施 例，其中，在附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，且其中 圖1描述了根據(jù)本發(fā)明實施例的光刻設(shè)備；
圖2描述了用于說明根據(jù)本發(fā)明所述的方法的粗對準(zhǔn)標(biāo)記的俯視
圖3描述了如由根據(jù)本發(fā)明所述的方法獲得的掃描數(shù)據(jù)的第一例
子；
圖4描述了如由根據(jù)本發(fā)明所述的方法獲得的掃描數(shù)據(jù)的第二例
子；
圖5描述了用于說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例所述的方法的粗對準(zhǔn) 標(biāo)記的俯視圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的光刻設(shè)備的實施例。
具體實施例方式
圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光刻設(shè)備。所述設(shè)備
包括
-照射系統(tǒng)(照射器)IL，構(gòu)建用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如，紫外 (UV)輻射或極紫外(EUV)輻射)；
-支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，構(gòu)造用于支撐圖案形成裝置(例如掩 模)MA并與構(gòu)建用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位圖案形成裝置的第一 定位裝置PM相連；
-襯底臺(例如晶片臺)WT，構(gòu)造用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕 劑的晶片)W，并與構(gòu)建用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連；和
-投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PS，所述投影系統(tǒng)PS構(gòu)建 用于將由圖案形成裝置MA賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標(biāo)部
分c (例如包括一根或多根管芯)上。
所述照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射 型、磁性型、電磁型、靜電型或其它類型的光學(xué)部件、或其任意組合， 以引導(dǎo)、成形、或控制輻射。
所述支撐結(jié)構(gòu)支撐所述圖案形成裝置，即承受圖案形成裝置的重 量。支撐結(jié)構(gòu)以依賴于圖案形成裝置的方向、光刻設(shè)備的設(shè)計以及諸如 圖案形成裝置是否保持在真空環(huán)境中等其它條件的方式保持圖案形成裝 置。所述支撐結(jié)構(gòu)可以采用機械的、真空的、靜電的或其它夾持技術(shù)來 保持圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或臺，例如，其可以根據(jù) 需要成為固定的或可移動的。所述支撐結(jié)構(gòu)可以確保圖案形成裝置位于 所需的位置上(例如相對于投影系統(tǒng))。在這里任何使用的術(shù)語"掩模 版"或"掩模"都可以認(rèn)為與更上位的術(shù)語"圖案形成裝置"同義。
這里所使用的術(shù)語"圖案形成裝置"應(yīng)該被廣義地理解為表示能夠 用于將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標(biāo)部分上 形成圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意，被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底 的目標(biāo)部分上的所需圖案完全相符(例如如果該圖案包括相移特征或所 謂輔助特征)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分上形成的器件 中的特定的功能層相對應(yīng)，例如集成電路。
圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包
括掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在
光刻術(shù)中是公知的，并且包括諸如二元掩模類型、交替型相移掩模類 型、衰減型相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩模類型?？删幊?反射鏡陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，每一個小反射鏡可以獨立 地傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖 案賦予由所述反射鏡矩陣反射的輻射束。
這里使用的術(shù)語"投影系統(tǒng)"應(yīng)該廣義地解釋為包括任意類型的投 影系統(tǒng)，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學(xué)系統(tǒng)、或其任意組合，如對于所使用的曝光輻射所適合的、或?qū)τ?諸如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這里使用的術(shù)語 "投影透鏡"可以認(rèn)為是與更上位的術(shù)語"投影系統(tǒng)"同義。
如這里所示的，所述設(shè)備是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替 代地，所述設(shè)備可以是反射型的.(例如，采用如上所述類型的可編程反 射鏡陣列，或采用反射式掩模)。
所述光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺(和/或兩個或 更多的掩模臺)的類型。在這種"多臺"機器中，可以并行地使用附加 的臺，或可以在一個或更多個臺上執(zhí)行預(yù)備步驟的同時，將一個或更多 個其它臺用于曝光。
光刻設(shè)備也可以是以下類型的，其中襯底的至少一部分被具有相對 高折射率的液體(例如水)所覆蓋，以填充投影系統(tǒng)和襯底之間的空 間。浸沒液也可以施加到光刻設(shè)備中的其它空間，例如施加到掩模和投 影系統(tǒng)之間。浸沒技術(shù)可用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑在本領(lǐng)域是公知 的。本文中所使用的術(shù)語"浸沒"并不意味著諸如襯底等結(jié)構(gòu)必須浸沒 在液體中，而僅僅意味著在曝光期間液體處于投影系統(tǒng)和襯底之間。
參照圖1，所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。該源和 所述光刻設(shè)備可以是分立的實體(例如當(dāng)該源為準(zhǔn)分子激光器時)。在這 種情況下，不會將該源考慮成形成光刻設(shè)備的一部分，并且通過包括例 如合適的定向反射鏡和/或擴束器的束傳遞系統(tǒng)BD的幫助，將所述輻射
束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源可以是所述
光刻設(shè)備的組成部分(例如當(dāng)所述源是汞燈時)?？梢詫⑺鲈磗o和所
述照射器IL、以及如果需要時設(shè)置的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱作輻射 系統(tǒng)。
所述照射器IL可以包括用于調(diào)整所述輻射束的角強度分布的調(diào)整器 AD。通常，可以對所述照射器的光瞳平面中的強度分布的至少所述外部 和/或內(nèi)部徑向范圍(一般分別稱為o-外部和cj-內(nèi)部)進行調(diào)整。此外， 所述照射器IL可以包括各種其它部件，例如積分器IN和聚光器CO。可 以將所述照射器用于調(diào)節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中具有所需的均勻 性和強度分布。所述輻射束B入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺MT)上的所
述圖案形成裝置(例如，掩模MA)上，并且通過所述圖案形成裝置來 形成圖案。已經(jīng)穿過掩模MA之后，所述輻射束B通過投影系統(tǒng)PS，所 述PS將輻射束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。通過第二定位裝置 PW和位置傳感器IF (例如，干涉儀器件、線性編碼器或電容傳感器) 的幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同的目標(biāo)部分C 定位于所述輻射束B的路徑中。類似地，例如在從掩模庫的機械獲取之 后，或在掃描期間，可以將所述第一定位裝置PM和另一個位置傳感器
(圖1中未明確示出)用于相對于所述輻射束B的路徑精確地定位掩模 MA。通常，可以通過形成所述第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊
(粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來實現(xiàn)掩模臺MT的移動。 類似地，可以采用形成所述第二定位裝置PW的一部分的長行程模塊和 短行程模塊來實現(xiàn)所述襯底臺WT的移動。在步進機的情況下(與掃描 器相反)，所述掩模臺MT可以僅與短行程致動器相連，或可以是固定 的?？梢允褂醚谀?zhǔn)標(biāo)記Ml、 M2和襯底對準(zhǔn)標(biāo)記Pl、 P2來對準(zhǔn)掩 模MA和襯底W。盡管所示的襯底對準(zhǔn)標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但是 它們可以位于目標(biāo)部分之間的空隙(這些公知為劃線對齊標(biāo)記)上。類 似地，在將多于一個的管芯設(shè)置在掩模MA上的情況下，所述掩模對準(zhǔn) 標(biāo)記可以位于所述管芯之間。
可以將所述設(shè)備用于以下模式中的至少一種中
1. 在步進模式中，在將掩模臺MT和襯底臺WT保持為基本靜止的 同時，將賦予所述輻射束的整個圖案一次投影到目標(biāo)部分C上(即，單 一的靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可 以對不同目標(biāo)部分C曝光。在步進模式中，曝光場的最大尺寸限制了在 單一的靜態(tài)曝光中成像的所述目標(biāo)部分C的尺寸。
2. 在掃描模式中，在對掩模臺MT和襯底臺WT同步地進行掃描的 同時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上(即，單一的動態(tài) 曝光)。襯底臺WT相對于掩模臺MT的速度和方向可以通過所述投影系 統(tǒng)PS的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。在掃描模式中，曝光場 的最大尺寸限制了單一動態(tài)曝光中所述目標(biāo)向)，而所述掃描運動的長度確定了所述目標(biāo)部分的高度(沿所述掃描方 向)。
3.在另一個模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的掩模臺MT 保持為基本靜止，并且在對所述襯底臺WT進行移動或掃描的同時，將 賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上。在這種模式中，通常采用
脈沖輻射源，并且在所述襯底臺WT的每一次移動之后、或在掃描期間
的連續(xù)輻射脈沖之間，根據(jù)需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操 作模式可易于應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的 可編程反射鏡陣列)的無掩模光刻術(shù)中。
也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。
圖2描述了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于說明所述方法的粗對準(zhǔn)標(biāo)
記的俯視圖。
標(biāo)記AM被設(shè)置在兩個目標(biāo)部分C中間的半導(dǎo)體晶片上的劃線SL 中。劃線SL沿第一方向Dl縱向地延伸，且在垂直于第一方向Dl的第 二方向D2上具有寬度W。
標(biāo)記AM包括在第一方向上的周期性結(jié)構(gòu)和在垂直于第一方向的第 二方向上延伸的標(biāo)記結(jié)構(gòu)。所述標(biāo)記包括彼此互相平行地排列且在劃線 SL的第一方向Dl上延伸的三條塊線(block line) MK M2、 M3。所述 三條塊線M1…M3具有長度L。
由在第二方向上的兩個間隙使所述三條塊線M1...M3彼此互相分 隔，這在第二方向上限定了標(biāo)記結(jié)構(gòu)。由具有第一間距LP1的第一間隙 間隔開第一塊線Ml和第二塊線M2，由具有第二間距LP2的第二間隙間 隔開第二塊線M2和第三塊線M3。每個間隙的間距不同于另一個間隙的 間距。應(yīng)該注意到，標(biāo)記可包括多于三條的彼此互相平行的塊線。
在圖2中，以基本上相同的方式把每條塊線M1...M3分成塊。每條 塊線Ml、 M2、 M3包括在第一方向Dl上由塊間距BP間隔開作為周期 結(jié)構(gòu)的多個塊BL。每個塊BL具有塊長度LB和塊寬度WB。所述塊間 距在第一方向上提供了周期結(jié)構(gòu)的重復(fù)距離。
在示例性標(biāo)記AM中，劃線SL的寬度W是60pm，第一間距LP1是16^m，第二間距LP2是21pm，塊間距BP是8fim，塊長度LB是 4pm以及塊寬度WB是3pm。
在光學(xué)對準(zhǔn)掃描過程中，提供自參考干涉計的照射束作為襯底上的 斑，用于照射標(biāo)記AM。自參考干涉計至少使用四個激光束，每個激光 束分別具有在大約530至大約850 nm范圍內(nèi)的波長且與其它激光束的波 長不同。另外，如下文將詳細(xì)描述的，設(shè)置自參考干涉計用于掃描在劃 線中的標(biāo)記上的照射束斑。此外，設(shè)置自參考干涉計用于記錄在跨過標(biāo) 記進行掃描的過程中獲得的干涉測量信號。
由于自參考干涉計的特性，在光學(xué)對準(zhǔn)掃描過程中，在與標(biāo)記中的 每條塊線M1...M3的位置相關(guān)的掃描位置處和塊線M1...M3的干涉點處 獲得干涉測量信號中的局部強度最小量。
設(shè)置所述標(biāo)記用于在光學(xué)對準(zhǔn)掃描過程中產(chǎn)生光學(xué)干涉圖案，其中 所述光學(xué)干涉圖案顯示多個單獨的局部強度最小量。
由分別代表晶片粗對準(zhǔn)的第一、第二和第三掃描路徑的虛線Sl、 S2、 S3闡明根據(jù)本發(fā)明的方法。平行于第二方向D2 (也被稱為對準(zhǔn)掃描 方向)的每個掃描路徑對應(yīng)于由在晶片的表面上的照射束斑的形心所產(chǎn) 生的路徑。
在圖2顯示的實施例中，所述第一掃描Sl基本上在塊BL之上穿過 每個塊線。第二掃描S2平行于第一掃描Sl穿過劃線SL，但在第一方向 Dl (也稱為對準(zhǔn)非掃描方向)上移動了第一位移DP1。第一位移DP1對 應(yīng)于重復(fù)距離(塊間距)BP的一部分。
如果所述方法需要進行如下文詳細(xì)說明的第三掃描，那么第三掃描 S3平行于第二掃描S2穿過劃線SL，但在第一方向Dl上移動了第二位 移DP2。所述第二位移DP2對應(yīng)于重復(fù)距離(或塊間距)BP的第二部 分。
圖3描述如根據(jù)本發(fā)明所述方法獲得的示例性的掃描數(shù)據(jù)。
在圖3中，對于第一和第二掃描Sl、 S2中的每一個，單個波長的測
量強度(垂直軸線)作為在劃線SL內(nèi)的沿在第二方向D2上的各個掃描
路徑的測量位置(水平軸線)的函數(shù)被繪圖。
圖3中顯示的示例性掃描數(shù)據(jù)涉及如上所述的示例性標(biāo)記AM。在這個示例中，照射束斑的直徑典型地是大約為40(im。在這種情形中劃線
SL的寬度是60 |im。
第一掃描Sl產(chǎn)生了由點線曲線Gl所指示的第一干涉測量信號，在 所述第一掃描Sl中，照射束斑的形心穿過標(biāo)記AM的每個塊線Ml ... M3中的塊。第二掃描S2產(chǎn)生了由虛線曲線G2所指示的第二干涉測量 信號。
第一掃描Sl的點線曲線Gl顯示了圍繞中心值0在大約-20和+20prn 之間的間隔中的一些明顯的局部強度最小量。所述局部強度最小量是由 從標(biāo)記AM的線Ml ... M3衍射的光的干涉引起的。
在這個間隔的外面的位置上，所述強度增加，這是由于以下事實 照射束斑的漸增部分撞擊產(chǎn)品區(qū)域且不對標(biāo)記的干涉做出貢獻，而是僅 在所述表面上反射。在小于大約-30和大于大約+30的位置處，由于產(chǎn)品 區(qū)域C中的圖案本身的一些干涉，所述強度稍微降低。由于所述強度來 自于產(chǎn)品區(qū)域，干涉測量信號中的局部強度最小量的位置的確定變得不 準(zhǔn)確。
因為照射束斑的形心在塊線Ml... M3中的塊之間穿過，所以第二掃 描S2的虛線曲線G2基本上沒有顯示干涉圖案。因此，通過自參考干涉 計沒有探測到干涉。應(yīng)該指出的是，除了點線曲線G1中顯示的局部強度 最小量之外，作為位置的函數(shù)的虛線曲線G2的信號的強度對應(yīng)于點線曲 線G1的信號的強度。
根據(jù)本發(fā)明，所述方法提供了第一掃描Sl的強度和第二掃描S2的 強度之間的第一差值的確定。在圖3中，由實線曲線G3示出了第一差分 干涉測量信號。所述第一差分干涉測量信號G3顯示如由標(biāo)記AM產(chǎn)生的 局部強度最小量，而基本上除去了如由產(chǎn)品區(qū)域引起的干擾。因此，提 高了對準(zhǔn)的準(zhǔn)確度(即確定了標(biāo)記AM的位置)。
因為由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反射，使得所述差分干涉測量可允許減小 干涉測量信號的干擾，所以本發(fā)明的實施例可允許消除靠近劃線SL的目 標(biāo)部分C中的禁區(qū)。由于在第一和第二掃描之間沿第一方向相對小的移 動，由所述產(chǎn)品產(chǎn)生的信號趨向于與第一和第二掃描中的每一個非常類 似，其中，差分干涉測量信號導(dǎo)致來自于所述產(chǎn)品的信號大致為零。圖4描述了如根據(jù)本發(fā)明所述方法所獲得的掃描數(shù)據(jù)的第二示例。
在圖4中所描述的掃描數(shù)據(jù)涉及如參考圖3所論述的相同的標(biāo)記AM， 且該標(biāo)記設(shè)置在寬度為40|im的劃線SL中。因此，已經(jīng)在較小間隔的位 置中觀察到產(chǎn)品區(qū)域C對如由自參考干涉計測量的干涉測量信號的影 響。
再次，所述第一掃描Sl產(chǎn)生如由點線曲線Gl所指示的第一干涉測 量信號。所述第二掃描S2產(chǎn)生如由虛線曲線G2所指示的第二干涉測量 信號。
在這種情形中，第一掃描Sl的點線曲線Gl顯示了圍繞中心值為0 的位置的明顯的局部強度最小量。在較大的正和負(fù)位置值處，干涉測量 信號的強度快速地增加，在大約-20和大約+20,處達到最大值。在更大 的正和負(fù)值處，干涉測量信號的強度分別降低，在大約-40和大約+40pm 處達到恒定水平。很難從曲線G1中清楚地確定從點線曲線Gl中由標(biāo)記 AM引起的局部強度最小量。看上去不可能進行具有足夠準(zhǔn)確度的對 準(zhǔn)。
再次，虛線曲線G2具有與點線曲線G1相類似的包絡(luò)(eiwelope)。
實線曲線G3顯示出第一掃描Sl的強度和第二掃描S2的強度之間的 差值的第一差分干涉測量信號。第一差分干涉測量信號G3顯示了如由標(biāo) 記AM產(chǎn)生的局部強度最小量，而基本上除去由產(chǎn)品區(qū)域引起的干擾。 因此，提高了對準(zhǔn)(即確定標(biāo)記AM的位置)的準(zhǔn)確度。
典型地，由用于確定在第一差分干涉測量信號G3中的局部強度最小 量的模式和標(biāo)記AM所期望的模式之間的一致性的模式識別程序處理第 一差分干涉測量信號G3。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解地，如果核對成功，所述第一差分干涉 測量信號可被用在確定襯底在光刻設(shè)備的坐標(biāo)系中的位置的對準(zhǔn)程序 中。在所述第一和第二掃描Sl、 S2不能被準(zhǔn)確地定位的情況下，核對可 能會失敗。例如，在兩個掃描S1、 S2中，照射束斑的形心跨過標(biāo)記AM 的線M1…M3中的塊的一部分，或可替換地，在兩個掃描中照射束斑不 跨過所述塊，那么差值信號可能不包括可檢測的模式。
然而，如果核對失敗(不能匹配第一差分干涉測量信號的模式)，所述方法提供了執(zhí)行第三掃描S3。在第三掃描路徑中，照射束斑平行于第
二掃描S2穿過劃線SL，但在第一方向Dl上移動了第二位移DP2。
如果執(zhí)行第三掃描S3,那么第二差分干涉測量信號被確定為在第一掃描過程中獲得的第一干涉測量信號和在第三掃描過程中獲得的第三干涉測量信號之間的差值。另外，第三差分干涉測量信號被確定為在第一掃描過程中獲得的第二干涉測量信號和在第三掃描過程中獲得的第三干涉測量信號之間的差值。
第二差分干涉測量信號與標(biāo)記AM的所期望的模式匹配。如果核對成功，則第二差分干涉測量信號可被用于對準(zhǔn)程序中，否則第三差分干涉測量信號可被用于對準(zhǔn)程序中。
在第一掃描Sl和第二掃描S2之間的第一位移DPI以及在第二掃描S2和第三掃描S3之間的第二位移DP2相對于塊間距BP以這樣的方式被選取即，第一或第二或第三差分干涉測量信號將產(chǎn)生相對于標(biāo)記AM的所期望的模式的成功匹配。
在一個實施例中，第一位移DPI對應(yīng)于塊間距BP的四分之一(1/4)，第二位移DP2對應(yīng)于塊間距BP的八分之一(1/8)。
圖5描述了用于說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的所述方法的粗對準(zhǔn)標(biāo)記的俯視圖。
第二標(biāo)記AM2被設(shè)置在半導(dǎo)體晶片上的兩個目標(biāo)部分C中間的劃線SL中。劃線SL沿第一方向Dl縱向地延伸，且在垂直于第一方向Dl的第二方向D2上具有寬度W。
第二標(biāo)記AM包括以相對于第一方向Dl的傾斜角(不是零也不垂直)AN、在劃線SL的第一方向Dl上、在標(biāo)記長度L2的距離上彼此互相靠近地排列的多條傾斜線M4、 M5、 M6…M8。
所述傾斜線M4 ... M8通過周期性結(jié)構(gòu)及標(biāo)記結(jié)構(gòu)彼此互相分離，在第一方向上的周期性結(jié)構(gòu)具有如在第一方向Dl上的第三間隙LP3所表示的重復(fù)距離，在第二方向上的標(biāo)記結(jié)構(gòu)由在第二方向D2上的第四間隙LP4所表示。
每條線在第一方向Dl上具有第一寬度LB和在第二方向D2上具有第二寬度WB。在示例性的第二標(biāo)記AM2中，劃線SL的寬度W是60pm，第三間距LP3是4pm ，第四間距LP4是4|iim ，第 一 寬度LB是V^x2，2.828〃m ，所述第二寬度WB是x2， = 2.828//m 。(在這種情況中，所述角度AN被選為45度)
在光學(xué)對準(zhǔn)掃描過程中，自參考干涉計的照射束被設(shè)置為襯底上的斑，用于照射第二標(biāo)記AM2。
第二標(biāo)記AM2被設(shè)置用于在光學(xué)對準(zhǔn)掃描過程中產(chǎn)生光學(xué)干涉圖案，其中所述光學(xué)干涉圖案顯示多個單獨的局部強度最小量。
由分別代表晶片粗對準(zhǔn)的第一和第二掃描路徑的點線Sl、 S2示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的方法。平行于第二方向D2 (也被稱為對準(zhǔn)掃描方向)的每個掃描路徑對應(yīng)于由在晶片的表面上的照射束斑的形心所形成的路徑。
在圖5中顯示的示例中，第一掃描Sl在上部產(chǎn)品區(qū)域C中或靠近上部產(chǎn)品區(qū)域C處開始且橫穿所述劃線SL。首先，第一掃描穿過傾斜線M5，并且之后，穿過傾斜線M4。最終，第一掃描Sl在靠近下部產(chǎn)品區(qū)域C處或在下部產(chǎn)品區(qū)域C中結(jié)束。
下面，執(zhí)行第二掃描S2。在第一方向D1 (也被稱為對準(zhǔn)的非掃描方向)上將第二掃描S2移動第一位移DPI (其等于在第一方向上的周期性結(jié)構(gòu)的重復(fù)距離的一部分)且平行于第一掃描Sl穿過劃線SL:第二掃描S2在上部產(chǎn)品區(qū)域C中或靠近上部產(chǎn)品區(qū)域C處開始且橫穿所述劃線SL。首先，第二掃描S2穿過傾斜線M5，并且之后，穿過傾斜線M4。最終，第二掃描S2在靠近下部產(chǎn)品區(qū)域C處或在下部產(chǎn)品區(qū)域C中結(jié)束。
在這個實施例中，第一位移DPI對應(yīng)于作為重復(fù)距離的第三間距LP3的一部分(理想地為1/4)。
在第二實施例中，因為由于周期性和分別地在非掃描方向Dl和掃描方向D2上的標(biāo)記的標(biāo)記結(jié)構(gòu)的結(jié)合而導(dǎo)致總是彼此相對的異相地選擇兩個掃描S1、 S2，所以不需要執(zhí)行第三掃描。
圖6顯示了光刻設(shè)備的一個實施例。所述光刻設(shè)備包括掃描裝置、自參考干涉計和控制系統(tǒng)CA。為了簡明，在此處所述掃描裝置和自參考干涉計被單個塊SR所描述。實際上，掃描裝置和自參考干涉計可以是兩個分離的裝置或可替換地被集成到一個掃描設(shè)備中。
所述控制系統(tǒng)CA被耦合至襯底臺WT、自參考干涉計和掃描裝置，
用于分別控制襯底臺、自參考干涉計和掃描裝置的動作。
掃描裝置被配置以提供用于在第二方向上掃描標(biāo)記的照射束。自參
考干涉計能夠從半導(dǎo)體晶片的表面上的圖案(例如標(biāo)記AM)中檢測干涉測量信號。應(yīng)該指出的是，自參考干涉計對所述圖案中的所謂180°點對稱元素(element)敏感。
控制系統(tǒng)包括計算機布置CA和存儲器ME，所述計算機布置CA包括用于執(zhí)行數(shù)學(xué)運算的處理器PR。
可以理解，由包括這樣的控制系統(tǒng)的光刻設(shè)備執(zhí)行上面所描述的方法。這在圖5中被示意性地描述，示出了光刻設(shè)備的一個例子，所述光刻設(shè)備當(dāng)前進一步包括被設(shè)置用于與存儲器ME通信的處理器PR。存儲器ME可以是被設(shè)置以儲存指令和數(shù)據(jù)的任何類型的存儲器，諸如磁帶機13、硬盤14、只讀存儲器(ROM) 15、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM) 16以及隨機存取存儲器(RAM) 17。
所述處理器PR可被設(shè)置用于讀取和執(zhí)行儲存在存儲器ME中的可編程行，從而給處理器PR提供了執(zhí)行上面所述的方法的實施例的功能。
為了能夠執(zhí)行所述方法的實施例，處理器PR被連接至自參考干涉計SR，用于接收對應(yīng)于第一掃描SI和第二掃描S2以及(如果需要)第三掃描S3的干涉測量信號。應(yīng)該指出的是，自參考干涉計SR被示意性地顯示為鄰近晶片臺WT的塊，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解地，其可被設(shè)置在不同位置上。
進一步地，所述處理器PR可被設(shè)置以控制掩模臺MT的位置、襯底臺WT的位置、源SO、照射器IL、投影系統(tǒng)PS以及光刻設(shè)備的其它可能的部件中的至少一個。
所述處理器PR可被特定地設(shè)置作為特定的處理器，以執(zhí)行所述的方法，但是也可為中央處理器，所述中央處理器設(shè)置用于在整體上控制光刻設(shè)備且設(shè)置有用于執(zhí)行所述方法的實施例的另外功能。應(yīng)當(dāng)理解，可以設(shè)置更多和/或其它的單元，諸如為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的存儲器單元、輸入裝置和讀取裝置。另外，如果需要，它們中的一個或多個可被設(shè)置為物理地遠(yuǎn)離處理器PR。所述處理器PR被顯示為一個盒子，然而，它可包括并行地工作或由一個主處理器PR控制的多個處理單元，所述多個處理單元如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知地可彼此互相遠(yuǎn)離地設(shè)置。
觀察到，雖然在圖5中的所有連接被顯示為物理連接，但這些連接中的一個或多個可被設(shè)置成無線的。旨在顯示，所述"被連接的"單元被設(shè)置為以某種方式彼此通信。所述計算機系統(tǒng)可以是具有設(shè)置用于執(zhí)行在此處所描述的功能的模擬和/或數(shù)字和/或軟件技術(shù)的任何信號處理系統(tǒng)。
盡管在本文中可以做出具體的參考，將所述光刻設(shè)備用于制造IC，
但應(yīng)當(dāng)理解這里所述的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用，例如，集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器
(LCDs)、薄膜磁頭等的制造。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在這種替代應(yīng)用的情況中，可以將其中使用的任意術(shù)語"晶片"或"管芯"分別認(rèn)為是與更上位的術(shù)語"襯底"或"目標(biāo)部分"同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進行處理，例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對已曝光的抗蝕劑進行顯影的工具)、量測工具和/或檢驗工具中。在可應(yīng)用的情況下，可以將所述公開內(nèi)容應(yīng)用于這種和其它襯底處理工具中。另外，所述襯底可以處理一次以上，例如以便產(chǎn)生多層IC，使得這里使用的所述術(shù)語"襯底"也可以表示已經(jīng)包含多個已處理層的襯底。
盡管以上已經(jīng)做出了具體的參考，在光學(xué)光刻術(shù)的情況中使用本發(fā)明的實施例，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以用于其它應(yīng)用中，例如壓印光刻術(shù)，并且只要情況允許，不局限于光學(xué)光刻術(shù)。在壓印光刻術(shù)中，圖案形成裝置中的拓?fù)湎薅嗽谝r底上產(chǎn)生的圖案?？梢詫⑺鰣D案形成裝置的拓?fù)溆∷⒌教峁┙o所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過施加電磁輻射、熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑固化。在所述抗蝕劑固化之后，所述圖案形成裝置從所述抗蝕劑上移走，并在抗蝕劑中留下圖案。這里使用的術(shù)語"輻射"和"束"包含全部類型的電磁輻射，包
括紫外(UV)輻射(例如具有約365、 355、 248、 193、 157或126nm的波長)和極紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm范圍內(nèi)的波長)，以及粒子束，例如離子束或電子束。
在上下文允許的情況下，所述術(shù)語"透鏡"可以表示各種類型的光學(xué)部件中的任何一種或它們的組合，包括折射式、反射式、磁性式、電磁式和靜電式的光學(xué)部件。
盡管以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定的實施例，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明可以以與上述不同的形式實現(xiàn)。例如，本發(fā)明可以采取包含用于描述上述公開的方法的一個或更多個機器可讀指令序列的計算機程序的形式，或者采取具有在其中存儲的這種計算機程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的形式(計算機可讀介質(zhì)，例如，半導(dǎo)體存儲器、磁盤或光盤)。
以上的描述是說明性的，而不是限制性的。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離所附的權(quán)利要求的保護范圍的條件下，可以對本發(fā)明進行修改。
權(quán)利要求
1.一種用于對準(zhǔn)襯底的方法，所述襯底包括在劃線中的標(biāo)記，所述劃線沿作為第一方向的縱向方向延伸，所述標(biāo)記在所述第一方向上具有周期性結(jié)構(gòu)并且具有在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的標(biāo)記結(jié)構(gòu)，所述周期性結(jié)構(gòu)在所述第一方向上具有重復(fù)距離，所述方法包括步驟提供照射束，用于在所述第二方向上掃描所述標(biāo)記；在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第一掃描路徑掃描照射束斑；在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第二掃描路徑掃描所述照射束斑，所述第二掃描路徑平行于所述第一掃描路徑，其中，所述第二掃描路徑沿所述第一方向相對于所述第一掃描路徑被移動了第一位移，所述第一位移對應(yīng)于在所述第一方向上的所述周期性結(jié)構(gòu)的重復(fù)距離的一部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述標(biāo)記包括多條線，所述 多條線沿所述第一方向延伸且被設(shè)置為彼此互相平行，所述多條線中的 每條線以基本上相同的方式被分成多個塊，由在所述第一方向上的每條 線中的塊的間距限定所述周期性結(jié)構(gòu)的所述重復(fù)距離，并且由從所述多 條線中選取的每對線之間的間隙限定在所述第二方向上的所述標(biāo)記結(jié) 構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述多條線包括至少三條線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多條線包括一組傾斜 線，每條所述傾斜線以相對于所述第一方向的傾斜角排列；由在所述第 一方向上的每對線之間的間距限定所述周期性結(jié)構(gòu)的所述重復(fù)距離，并 且其中由在所述第二方向上的線之間的間隙限定在所述第二方向上的所 述標(biāo)記結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括步驟.-由自參考干涉計記錄在沿所述第一掃描路徑掃描過程中所獲得的第一干涉測量信號；由所述自參考干涉計記錄在沿第二掃描路徑掃描過程中所獲得的第 二干涉測量信號；以及由所述第一干涉測量信號和所述第二干涉測量信號確定第一差分干 涉測量信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括將第一差分干涉測量信號的模式與對應(yīng)于所述標(biāo)記的所期望的模式 相匹配。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第一差分干涉測量信號 被用于確定光刻設(shè)備中的晶片對準(zhǔn)程序中的襯底的位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中如果所述第一差分干涉測量信號中的模式與所述標(biāo)記的所期望的模式不匹配，所述方法進一步包括沿跨過所述標(biāo)記的第三掃描路徑掃描照射束斑，所述第三掃描路徑 平行于所述第一掃描路徑且相對于所述第一掃描路徑被移動了第二位 移，所述第二位移對應(yīng)于在所述第一方向上的所述周期性結(jié)構(gòu)的所述重 復(fù)距離的第二部分，和由所述自參考干涉計記錄在沿所述第三掃描路徑的掃描過程中所獲 得的第三干涉測量信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括由所述第一干涉測量信號和所述第三干涉測量信號確定第二差分干涉測量信號；將所述第二差分干涉測量信號的模式與對應(yīng)于所述標(biāo)記的所期望的模式相匹配；以及如果所述第二差分干涉測量信號中的模式與所述標(biāo)記的所期望的模 式不匹配由所述第一干涉測量信號和所述第三干涉測量信號確定第三差分干涉測量信號；將第三差分干涉測量信號的模式與對應(yīng)于所述標(biāo)記的所期望的模式 相匹配。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，從所述第二和第三差分干涉 測量信號中選取的一個干涉測量信號被用于確定光刻設(shè)備中的晶片對準(zhǔn) 程序中的襯底的位置。
11. 一種光刻設(shè)備，包括襯底臺，所述襯底臺構(gòu)建用于保持襯底，所述襯底包括在劃線中的 標(biāo)記，所述劃線沿作為第一方向的縱向方向延伸，所述標(biāo)記具有在所述 第一方向上的周期性結(jié)構(gòu)和在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的 標(biāo)記結(jié)構(gòu)，所述周期性結(jié)構(gòu)在所述第一方向上具有重復(fù)距離，掃描裝置，所述掃描裝置用于提供在所述第二方向上掃描所述標(biāo)記 的照射束；和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被耦合至所述襯底臺和所述掃描裝置，用 于分別控制所述襯底臺和所述掃描裝置的動作，其中，所述控制系統(tǒng)被 構(gòu)建以控制提供照射束，用于在所述第二方向上掃描所述標(biāo)記； 在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第一掃描路徑掃描照射束斑；以及在所述第二方向上沿跨過所述標(biāo)記的第二掃描路徑掃描所述照 射束斑，所述第二掃描路徑平行于所述第一掃描路徑，其中，所述第二 掃描路徑相對于所述第一掃描路徑沿所述第一方向被移動了第一位移， 所述第一位移對應(yīng)于在所述第一方向上的所述周期性結(jié)構(gòu)的所述重復(fù)距 離的一部分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光刻設(shè)備，其中，所述控制系統(tǒng)還包括 自參考干涉計，所述自參考干涉計被構(gòu)造用于記錄由所述掃描裝置所獲 得的干涉測量信號，所述控制系統(tǒng)被耦合至所述自參考干涉計以用于控 制自參考干涉計的動作，其中，所述控制系統(tǒng)被構(gòu)建以控制記錄在沿所述第一掃描路徑掃描過程中所獲得的第一干涉測量信號；記錄在沿所述第二掃描路徑掃描過程中所獲得的第二干涉測量信號；和由所述第一干涉測量信號和所述第二干涉測量信號確定第一差分干 涉測量信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于光刻設(shè)備中的晶片粗對準(zhǔn)的方法，其中，襯底包括在劃線中的標(biāo)記，所述劃線沿作為第一方向的縱向方向延伸。所述標(biāo)記具有在所述第一方向上的周期性結(jié)構(gòu)。所述方法包括提供照射束，用于在垂直于標(biāo)記的周期性結(jié)構(gòu)的方向上沿跨過所述標(biāo)記的第一掃描路徑掃描所述標(biāo)記；沿跨過所述標(biāo)記的第二掃描路徑掃描照射束斑，所述第二掃描路徑平行于所述第一掃描路徑，其中，相對于所述第一掃描路徑將所述第二掃描路徑被移動了第一位移，所述第一位移對應(yīng)于所述周期性結(jié)構(gòu)的重復(fù)距離的一部分。
文檔編號G03F9/00GK101539725SQ20091012684
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者帕特里克·沃納阿, 法蘭西斯卡·戈德弗瑞德斯·卡斯珀·碧嫩 申請人:Asml荷蘭有限公司