專利名稱：器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用光刻裝置的器件制造方法。
背景技術(shù)：
光刻裝置是一種用于在襯底的目標(biāo)部分上施加所需圖案的機(jī)器。光刻裝置例如可用于集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可采用圖案形成裝置如掩模來產(chǎn)生與IC的單個層相對應(yīng)的電路圖案，該圖案可成像于具有一層輻射敏感材料(抗蝕劑)的襯底(如硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如包括一個或多個管芯)上。通常來說，一個襯底包含將被連續(xù)曝光的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻裝置包括所謂的分檔器，其中通過將整個掩模圖案一次性地曝光在目標(biāo)部分上來照射各目標(biāo)部分；還包括所謂的掃描器，其中通過沿給定方向(“掃描”方向)通過投影光束掃描圖案并以平行于或反向平行于此方向而同步地掃描襯底來照射各目標(biāo)部分。
對準(zhǔn)是將掩模上特定點(diǎn)的圖像定位在待曝光晶片的特定點(diǎn)上的工藝。通常在襯底和掩模上均設(shè)置一個或多個對準(zhǔn)標(biāo)記，例如小的圖案。器件可包括許多層，其通過用中間處理步驟來連續(xù)地曝光而構(gòu)建成。在各次曝光之前使襯底和掩模上的標(biāo)記對準(zhǔn)，從而降低新的曝光和前次曝光之間的任何位置誤差，這種誤差稱為重疊誤差。
對于一些器件如微電子-機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)和微光-電子-機(jī)械系統(tǒng)(MOEMS)來說，希望能夠采用光刻工藝來在襯底的兩側(cè)上形成一定的結(jié)構(gòu)，在許多情況下，襯底的相對側(cè)上的結(jié)構(gòu)需要相互對準(zhǔn)。這意味著光刻裝置必須使被投影到襯底正面上的圖案與背面上的對準(zhǔn)標(biāo)記對齊。實(shí)現(xiàn)這一目的的已知方法是使用光學(xué)器件來將背面標(biāo)記的圖像投影到襯底的正面上，或者使用一種利用了可透過襯底的波長的對準(zhǔn)工具。然而在某些情況下，為了在第二面上進(jìn)行印刷，希望將襯底的第一面朝下地粘結(jié)在載體晶片(或操作晶片)上。在這種情況下，正面至背面的光學(xué)器件不起作用。另外，雖然硅襯底可透過紅外線輻射，但使用這種輻射的對準(zhǔn)的精度有限，并且可能會不合需要地加熱晶片。
例如在專利EP-A-1081748和US 5004705中已經(jīng)提出了在倒轉(zhuǎn)晶片并將粘結(jié)到載體上之前在晶片中蝕刻出較深的溝槽。然后蝕刻晶片以顯露出這些溝槽，其用于頂面曝光的粗略對準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種器件制造方法，其可在將襯底粘結(jié)到載體上時在襯底的一側(cè)上印刷與另一側(cè)上的標(biāo)記對齊的結(jié)構(gòu)，并且具有提高的精度。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種器件制造方法，包括步驟提供具有第一和第二表面的第一襯底；蝕刻所述襯底的所述第一表面到第一深度，產(chǎn)生至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記，所述對準(zhǔn)標(biāo)記包括標(biāo)準(zhǔn)對準(zhǔn)圖案的鏡像；將所述第一襯底的所述第一表面粘結(jié)在第二襯底上；使所述第一襯底變薄到等于或小于所述第一深度的第一厚度，從而顯露出所述對準(zhǔn)標(biāo)記；和在將所述襯底與所顯露出的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)的同時，利用光刻投影裝置在所述第二表面上形成至少一個圖案層。
形成于第一表面上的對準(zhǔn)標(biāo)記通過蝕刻顯露出來，作為正常定向的對準(zhǔn)標(biāo)記，光刻投影裝置可以很容易地與之對準(zhǔn)。因此，與印刷在正面上的標(biāo)記直接對齊的圖案就可印刷到襯底的背面上。標(biāo)準(zhǔn)對準(zhǔn)圖案是在用于成像的光刻裝置中的對準(zhǔn)工具可以對準(zhǔn)的圖案。例如，它可以是一組不同定向和間距的光柵。也可以使用其它的圖案。
這樣，本發(fā)明就避免了在形成工藝層之前在襯底的第二表面上印刷對準(zhǔn)標(biāo)記的額外步驟的需要。
包含對準(zhǔn)圖案的鏡像的對準(zhǔn)標(biāo)記還可包括所述對準(zhǔn)圖案的正像，其重疊在鏡像上。這就產(chǎn)生了在襯底雙面曝光過程中可以對準(zhǔn)的單個對準(zhǔn)標(biāo)記，以保證雙面上的結(jié)構(gòu)之間的對準(zhǔn)。在對準(zhǔn)標(biāo)記包含一組光柵的情況下，這就將直線光柵轉(zhuǎn)換成柵格。在將襯底粘結(jié)到第二(載體)襯底上之前，可利用已知的技術(shù)在第一表面中和/或在其上形成器件。
用于對準(zhǔn)第一表面上或其中的結(jié)構(gòu)的正常對準(zhǔn)標(biāo)記可在與用于對準(zhǔn)形成于第二表面上的結(jié)構(gòu)的倒轉(zhuǎn)對準(zhǔn)標(biāo)記相同的步驟中印刷。這樣就可以保證正常標(biāo)記和倒轉(zhuǎn)標(biāo)記之間的位置關(guān)系，并因而保證第一和第二表面上的結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系。
厚度上的減小可通過拋光或研磨來實(shí)現(xiàn)。
第一深度可以為10微米左右或更大，第一厚度可以為10微米左右或更小。
雖然在本文中將具體地參考IC制造中的光刻裝置的使用，然而應(yīng)當(dāng)理解，這里所介紹的光刻裝置還具有其它應(yīng)用，例如集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等的制造。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在這種替代性應(yīng)用的上下文中，用語“晶片”或“管芯”在這里的任何使用分別被視為與更通用的用語“襯底”或“目標(biāo)區(qū)域”具有相同的含義。這里所指的襯底可在曝光前或曝光后例如在軌道(一種通常在襯底上施加抗蝕層并對暴露出來的抗蝕層進(jìn)行顯影的工具)或度量或檢查工具中進(jìn)行加工。在適當(dāng)之處，這里的公開內(nèi)容可應(yīng)用于這些和其它襯底加工工具中。另外，襯底可被不止一次地加工，例如以形成多層IC，因此，這里所用的用語“襯底”也可指已經(jīng)包含有多層已加工的層的襯底。
這里所用的用語“輻射”和“光束”用于包括所有類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如波長為365，248，193，157或126毫微米)和遠(yuǎn)紫外線(EUV)輻射(例如具有5-20毫微米范圍內(nèi)的波長)，以及粒子束，例如離子束或電子束。
這里所用的用語“圖案形成裝置”應(yīng)被廣義地解釋為可用于使投影光束的橫截面具有一定的圖案以便在襯底的目標(biāo)部分中形成圖案的裝置。應(yīng)當(dāng)注意的是，施加于投影光束中的圖案可以不精確地對應(yīng)于襯底目標(biāo)部分中的所需圖案。一般來說，施加于投影光束中的圖案將對應(yīng)于待形成在目標(biāo)部分內(nèi)的器件如集成電路中的特定功能層。
圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的例子包括掩模、可編程的鏡陣列和可編程的LCD面板。掩模在光刻領(lǐng)域中是眾所周知的，其包括例如二元型、交變相移型和衰減相移型等掩模類型，還包括各種混合式掩模類型?？删幊痰溺R陣列的一個例子采用微型鏡的矩陣設(shè)置，各鏡子可單獨(dú)地傾斜以沿不同方向反射所入射的輻射光束；這樣，反射光束就形成了圖案。在圖案形成裝置的各例子中，支撐結(jié)構(gòu)例如可為框架或臺，其可根據(jù)要求為固定的或可動的，并可保證圖案形成裝置可例如相對于投影系統(tǒng)處于所需的位置。用語“分劃板”或“掩模”在本文中的任何使用可被視為與更通用的用語“圖案形成裝置”具有相同的含義。
這里所用的用語“投影系統(tǒng)”應(yīng)被廣義地理解為包括各種類型的投影系統(tǒng)，包括折射光學(xué)系統(tǒng)、反射光學(xué)系統(tǒng)和反射折射光學(xué)系統(tǒng)，這例如應(yīng)根據(jù)所用的曝光輻射或其它因素如使用浸液或使用真空來適當(dāng)?shù)卮_定。用語“透鏡”在本文中的任何使用均應(yīng)被視為與更通用的用語“投影系統(tǒng)”具有相同的含義。
照明系統(tǒng)也可包括用于對輻射投影光束進(jìn)行引導(dǎo)、成形或控制的任何類型的光學(xué)元件，包括折射、反射和反射折射的光學(xué)元件，這些元件在下文中統(tǒng)稱或單獨(dú)地稱為“透鏡”。
光刻裝置可以是具有兩個(雙級)或多個襯底臺(和/或兩個或多個掩模臺)的那種類型。在這種“多級”式機(jī)器中，附加的臺可以并聯(lián)地使用，或者可在一個或多個臺上進(jìn)行預(yù)備步驟而將一個或多個其它的臺用于曝光。
光刻裝置也可以是這樣的類型，其中襯底被浸入在具有較高折射率的液體如水中，從而填充了投影系統(tǒng)的最后元件和襯底之間的空間。浸液也可施加到光刻裝置的其它空間內(nèi)，例如掩模和投影系統(tǒng)的第一元件之間。浸沒技術(shù)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，其用于增大投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。


下面將只通過示例并參考示意性的附圖來介紹本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中相應(yīng)的標(biāo)號表示相應(yīng)的部分，在附圖中圖1顯示了可在本發(fā)明的方法中使用的光刻投影裝置；圖2是襯底的平面圖，其顯示了在本發(fā)明的方法中使用的對準(zhǔn)標(biāo)記的位置；和圖3到5分別顯示了正常對準(zhǔn)標(biāo)記、倒轉(zhuǎn)對準(zhǔn)標(biāo)記和組合對準(zhǔn)標(biāo)記；和圖6到8顯示了根據(jù)本發(fā)明的器件制造方法的步驟。
具體實(shí)施例方式
光刻投影裝置圖1示意性地顯示了一種可用于執(zhí)行本發(fā)明方法的步驟的光刻投影裝置。該裝置包括-用于提供輻射(例如UV輻射或DUV輻射)的投影光束PB的照明系統(tǒng)(照明器)IL；-用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA的第一支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，其與用于將圖案形成裝置相對于物體PL精確定位的第一定位裝置PM相連；-用于固定襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W的襯底臺(例如晶片臺)WT，其與用于將襯底相對于物體PL精確定位的第二定位裝置PW相連；和-用于在襯底W的目標(biāo)部分C(例如包括一個或多個管芯)上對由圖案形成裝置MA施加給投影光束PB的圖案進(jìn)行成像的投影系統(tǒng)(例如折射型投影透鏡)PL。
如這里所述，此裝置為透射型(例如采用了透射掩模)?；蛘?，此裝置也可以是反射型(例如采用了上述類型的可編程的鏡陣列)。
照明器IL接收來自輻射源SO的輻射光束。輻射源和光刻裝置可以是單獨(dú)的實(shí)體，例如在輻射源為準(zhǔn)分子激光器時。在這種情況下，輻射源不應(yīng)被視為形成了光刻裝置的一部分，輻射光束借助于光束傳送系統(tǒng)BD從源SO傳遞到照明器IL中，光束傳送系統(tǒng)BD例如包括適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向鏡和/或光束擴(kuò)展器。在其它情況下該輻射源可以是裝置的一個整體部分，例如在輻射源為水銀燈時。輻射源SO、照明器IL以及光束傳送系統(tǒng)BD(如果需要的話)可稱為輻射系統(tǒng)。
照明器IL可包括調(diào)節(jié)裝置AM，用于調(diào)節(jié)光束的角強(qiáng)度分布。通常來說，至少可以調(diào)節(jié)照明器的光瞳面內(nèi)的強(qiáng)度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別稱為σ-外部和σ-內(nèi)部)。另外，照明器IL通常包括各種其它的元件，例如積分器IN和聚光器CO。照明器提供了輻射的調(diào)整光束，其稱為投影光束PB，并在其橫截面上具有所需的均勻性和強(qiáng)度分布。
投影光束PB入射在固定于掩模臺MT上的掩模MA上。在穿過掩模MA后，投影光束PB通過透鏡PL，透鏡PL將光束聚焦在襯底W的目標(biāo)部分C上。借助于第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如干涉測量儀)，襯底臺WT可精確地移動，例如將不同的目標(biāo)部分C定位在光束PB的路徑中。類似地，可用第一定位裝置PM和另一位置傳感器(其在圖1中未明確地示出)相對于光束PB的路徑對掩模MA進(jìn)行精確的定位，例如在將掩模MA從掩模庫中機(jī)械式地重新取出之后或者在掃描過程中。通常來說，借助于形成為定位裝置PM和PW的一部分的長行程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)，可實(shí)現(xiàn)載物臺MT和WT的運(yùn)動。然而，在采用分檔器的情況下(與掃描器相反)，掩模臺MT可只與短行程致動器相連，或被固定住。掩模MA和襯底W可采用掩模對準(zhǔn)標(biāo)記M1，M2和襯底對準(zhǔn)標(biāo)記P1，P2來對準(zhǔn)。
所述裝置可在以下優(yōu)選的模式中使用1.在步進(jìn)模式中，掩模臺MT和襯底臺WT基本上保持靜止，而施加到投影光束上的整個圖案被一次性投影到目標(biāo)部分C上(即單次靜態(tài)曝光)。然后沿X和/或Y方向移動襯底臺WT，使得不同的目標(biāo)部分C被曝光。在步進(jìn)模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中所成像的目標(biāo)部分C的大小。
2.在掃描模式中，掩模臺MT和襯底臺WT被同步地掃描，同時施加到投影光束上的圖案被投影到目標(biāo)部分C上(即單次動態(tài)曝光)。襯底臺WT相對于掩模臺MT的速度和方向由投影系統(tǒng)PL的放大(縮小)和圖像倒轉(zhuǎn)特性來確定。在掃描模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了單次動態(tài)曝光中的目標(biāo)部分的寬度(非掃描方向上)，而掃描運(yùn)動的長度決定了目標(biāo)部分的高度(掃描方向上)。
3.在另一模式中，掩模臺MT基本上保持固定并夾持了可編程的圖案形成裝置，而襯底臺WT在施加到投影光束上的圖案被投影到目標(biāo)部分C上時產(chǎn)生運(yùn)動或掃描。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，可編程的圖案形成裝置根據(jù)需要在襯底臺WT的各次運(yùn)動之后或在掃描期間的兩次連續(xù)輻射脈沖之間進(jìn)行更新。這種操作模式可容易地應(yīng)用于采用了可編程的圖案形成裝置、例如上述類型的可編程的鏡陣列的無掩模式光刻技術(shù)。
還可以采用上述使用模式的組合和/或變型，或者采用完全不同的使用模式。
實(shí)施例1圖2顯示了將在兩側(cè)上設(shè)置器件的晶片W，晶片上設(shè)有正常標(biāo)記(未示出)和倒轉(zhuǎn)標(biāo)記1-4。倒轉(zhuǎn)標(biāo)記1-4是正常標(biāo)記圍繞晶片的旋轉(zhuǎn)軸線的鏡像，該旋轉(zhuǎn)軸線在這里為Y軸。正常標(biāo)記可采用任何方便的形式，例如本領(lǐng)域已知的光柵、光柵組、塊中塊、框中框、人字形標(biāo)記等，并可形成為用于在一系列曝光之前與襯底整體地對準(zhǔn)的初始標(biāo)記。在該示例中，標(biāo)記設(shè)置在晶片軸上的對稱位置處。本發(fā)明當(dāng)然也可應(yīng)用其它標(biāo)記，例如處于各目標(biāo)區(qū)域或管芯附近的標(biāo)記。
在圖3中顯示了正常標(biāo)記PM的例子，其包括一組四個光柵。在這四個光柵中，雖然在圖中未明顯示出，但其中一對是水平的而另一對是垂直的，各對中的兩個光柵以已知的方式具有不同周期。圖4顯示了相應(yīng)的倒轉(zhuǎn)標(biāo)記RPM，其具有處于鏡像設(shè)置的相同的四個光柵。在圖5中顯示了組合標(biāo)記OPM，從圖中可看出，一維的光柵變成了兩維的光柵或柵格。
圖6到8顯示了本發(fā)明方法的一個示例中的步驟。首先，通過已知方式在晶片W1的第一表面10a上蝕刻出正常標(biāo)記(未示出)和倒轉(zhuǎn)標(biāo)記OPM1，OPM2，這些標(biāo)記被蝕刻到10微米或更大的深度d1。然后進(jìn)行曝光和其它加工步驟以在第一表面上形成所需的器件。然后將襯底W1翻轉(zhuǎn)，并采用粘合層將其粘結(jié)在載體襯底W2上。圖7顯示了粘結(jié)在載體襯底W2上的襯底W1，其中第二表面10b處于最上方。
如圖8所示，晶片W1被研磨或拋光至所需厚度d2，例如約10微米或更小，并且根據(jù)將在其上形成的器件的需要來對上表面10b’進(jìn)行精整加工。在這個階段，蝕刻到第一表面中達(dá)10微米或更大深度的倒轉(zhuǎn)標(biāo)記1-4將在顯露在第二表面上，從而可用已知方式來與之對準(zhǔn)。
在國際專利申請WO 98/39689中介紹了可用于與所顯露出的倒轉(zhuǎn)標(biāo)記對準(zhǔn)的適當(dāng)對準(zhǔn)系統(tǒng)和工藝，其文獻(xiàn)通過引用結(jié)合于本文中。
如果使用圖5所示的組合標(biāo)記，那么可從襯底的兩側(cè)來與之對準(zhǔn)，從而保證能直接對準(zhǔn)襯底的相對側(cè)上的結(jié)構(gòu)，而無需進(jìn)行補(bǔ)償。
雖然在上文中介紹了本發(fā)明的特定實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以不同于上述的方式來實(shí)施。此說明書并不意味限制了本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種器件制造方法，包括步驟提供具有第一和第二表面的第一襯底；蝕刻所述襯底的所述第一表面到第一深度，產(chǎn)生至少一個對準(zhǔn)標(biāo)記，所述對準(zhǔn)標(biāo)記包括標(biāo)準(zhǔn)對準(zhǔn)圖案的鏡像；將所述第一襯底的所述第一表面粘結(jié)在第二襯底上；使所述第一襯底變薄到等于或小于所述第一深度的第一厚度，從而顯露出所述對準(zhǔn)標(biāo)記；和在將所述襯底與所顯露出的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)的同時，利用光刻投影裝置在所述第二表面上形成至少一個圖案層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對準(zhǔn)標(biāo)記還包括重疊在所述鏡像上的所述標(biāo)準(zhǔn)對準(zhǔn)圖案的正像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述對準(zhǔn)圖案包括一組一維光柵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的方法，其特征在于，所述第一深度為10微米或更大，所述第一厚度為10微米或更小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于，使所述第一襯底變薄的所述步驟包括拋光或研磨。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述粘結(jié)步驟之前在所述第一表面中和/或在其上形成器件的另一步驟。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，利用與可用于使工藝層形成圖案的相同的裝置來使所述對準(zhǔn)標(biāo)記形成圖案。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述第二表面上形成至少一個圖案層的所述步驟包括在相對于所述顯露出的對準(zhǔn)標(biāo)記為已知的位置上形成至少一個另外的對準(zhǔn)標(biāo)記。
全文摘要
在襯底的兩個側(cè)面上制造器件的過程中，在襯底的第一面上蝕刻出倒轉(zhuǎn)對準(zhǔn)標(biāo)記達(dá)10微米的深度，然后翻轉(zhuǎn)襯底并將其粘結(jié)在載體晶片上，之后將襯底拋光或研磨到10微米的厚度，以顯露出倒轉(zhuǎn)對準(zhǔn)標(biāo)記來作為正常對準(zhǔn)標(biāo)記。該倒轉(zhuǎn)對準(zhǔn)標(biāo)記可包括重疊的正常標(biāo)記和倒轉(zhuǎn)標(biāo)記。
文檔編號H01L23/544GK1510522SQ20031012395
公開日2004年7月7日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者K·F·貝斯特, J·J·康索利尼, S·希恩德, K F 貝斯特, 康索利尼, 韉 申請人:Asml荷蘭有限公司