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TWI500094B - 在基板上量測標的的次波長區段 - Google Patents

在基板上量測標的的次波長區段 Download PDF

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TWI500094B
TWI500094B TW098118266A TW98118266A TWI500094B TW I500094 B TWI500094 B TW I500094B TW 098118266 A TW098118266 A TW 098118266A TW 98118266 A TW98118266 A TW 98118266A TW I500094 B TWI500094 B TW I500094B
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德 斯加 毛瑞斯 凡
戴 克豪夫 馬卡斯 安德納斯 范
山米 慕沙
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Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Description

在基板上量測標的的次波長區段
本發明係關於可用於(例如)藉由微影技術來製造器件之檢測方法，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之標的部分上)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，圖案化器件(其或者被稱作光罩或主光罩)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)上之標的部分(例如，包括晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。圖案之轉印通常係經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近標的部分的網路。已知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至標的部分上來照射每一標的部分；及所謂的掃描器，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照射每一標的部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
為了監控微影製程，需要量測經圖案化基板之參數，例如，形成於基板中或基板上之順次層之間的疊對誤差。存在用於進行微影製程中所形成之顯微結構之量測的各種技術，包括掃描電子顯微鏡及各種專門工具之使用。一專門檢測工具形式為散射計，其中將輻射光束引導至基板之表面上之標的上，且量測經散射光束或經反射光束之性質。藉由比較光束在其已由基板反射或散射之前與之後的性質，可判定基板之性質。此可(例如)藉由比較經反射光束與儲存於與已知基板性質相關聯之已知量測庫中的資料而進行。已知兩種主要類型之散射計。分光散射計將寬頻帶輻射光束引導至基板上，且量測經散射至特定窄角範圍內之輻射的光譜(作為波長之函數的強度)。角解析散射計使用單色輻射光束且量測經散射輻射之作為角度之函數的強度。
將圖案轉印至基板上之若干順次抗蝕劑層上，以便建置多層結構，其中圖案貫穿其厚度。因此，需要確保任何給定層中之圖案均與先前層中之圖案精確地對準。對準順次經圖案化層之方式係藉由在層中具有疊對標的，此等疊對標的係可藉由在投影曝光光束以施加圖案之前由投影系統所投影之檢測光束而偵測。舉例而言，為了在基板上針對經曝光圖案而留存儘可能多之空間，將疊對標的定位於切割道中，切割道為基板之將被鋸切以將基板分離成個別IC之部分。在過去，疊對標的採取堆疊式(在若干層或所有層中)銅區域與介電區域交替之形式。疊對標的亦可用於基板相對於基板台或另一固定物件之對準。
隨著微影技術改良且更小圖案成為可能，更小IC亦成為可能，且因此，切割道之間的區域減少。若切割道在其間之「可用」區域變得愈來愈小時保持相同尺寸，則不可用基板與可用基板之比率增加，從而減少基板使用之效率。切割道中之疊對標的中之相對較大銅區域的當前使用意謂切割道之尺寸難以減少，且因此，基板空間之低效使用為不可避免的。疊對標的通常係以由平行條狀物組成之光柵的形式。光柵之間距應為類似於最終待製造於基板上之產品之量級的量級，使得可量測在校正精確度上之疊對。當前，可用最小間距為約400奈米。然而，現代設計通常需要300奈米或更小之間距。為了使此切實可行，用以照射標的之檢測光束的波長將需要小於450奈米。然而，此高頻率之光束的調諧容許度將極為有限。
需要在基板上形成將允許切割道空間減少且藉此允許基板上之空間之更有效使用的疊對標的。亦需要在基板上形成將具有足夠小以用於極小產品設計但亦將為可量測之特徵的疊對標的。
根據本發明之一態樣，提供一種用於基板上之標的，標的包括第一區域與第二區域交替之陣列，其中第一區域包括定向於第一方向上之結構，且第二區域包括定向於不同於第一方向之方向上之結構。
根據本發明之另一態樣，提供一種包括標的之基板，標的包括第一區域與第二區域交替之陣列，其中第一區域包括定向於第一方向上之結構，且第二區域包括定向於不同於第一方向之方向上之結構。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於檢測基板上之圖案之疊對的檢測方法，檢測方法包括：提供重疊於基板上之圖案上的標的，標的包括第一區域與第二區域交替之陣列，第一區域包括定向於第一方向上之結構，且第二區域包括定向於不同於第一方向之方向上之結構；藉由經偏振檢測輻射光束來照明標的；偵測來自標的之經反射偏振檢測輻射光束；及根據經反射偏振檢測輻射光束之性質而判定標的是否與圖案對準。
根據本發明之又一態樣，提供另一種用於檢測基板上之圖案之疊對的檢測方法，檢測方法包括：提供含有反射結構之重疊於基板上之圖案上的第一區域之陣列；提供含有反射結構之與第一區域交錯的第二區域之陣列，第二區域之反射結構係垂直於第一區域之反射結構而配置；藉由經偏振檢測輻射光束來照明第一區域及第二區域，經偏振檢測輻射光束包括等於或大於反射結構之間的距離乘以含有反射結構之材料之折射率的波長；偵測經反射偏振檢測輻射光束；及根據經反射偏振檢測輻射光束之性質而判定第一區域及第二區域是否與圖案對準。
根據本發明之又一態樣，提供一種用於在基板上形成標的之方法，方法包括：將含有第一區域與第二區域交替之陣列之層沈積至基板上，其中第一區域包括定向於第一方向上之結構，且第二區域包括定向於不同於第一方向之方向上之結構。
根據本發明之又一態樣，提供一種器件製造方法，器件製造方法包括：將經圖案化輻射光束投影至基板上，其中基板含有標的，標的包括第一區域與第二區域交替之陣列，其中第一區域包括定向於第一方向上之結構，且第二區域包括定向於不同於第一方向之方向上之結構。
現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，對應參考符號指示對應部分。
圖1示意性地描繪微影裝置。裝置包括：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DUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA且連接至經組態以根據某些參數而精確地定位圖案化器件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，塗覆抗蝕劑之晶圓)W且連接至經組態以根據某些參數而精確地定位基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PL，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之標的部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用以引導、成形或控制輻射之各種類型的光學組件，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。
圖案化器件支撐件以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統而處於所要位置。可認為本文對術語「主光罩」或「光罩」之任何使用均與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「圖案化器件」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標的部分中形成圖案的任何器件。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的輔助特徵，則圖案可能不會精確地對應於基板之標的部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於標的部分中所形成之器件(諸如，積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件可為透射或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影術中為熟知的，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，該等小鏡面中之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由鏡面矩陣所反射之輻射光束中。
本文所使用之術語「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、折射反射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸沒液體之使用或真空之使用的其他因素。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用均與更通用之術語「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，使用如以上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(雙平台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在該等「多平台」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。
微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(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至微影裝置中之其他空間，例如，圖案化器件與投影系統之間。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。如本文所使用之術語「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單獨實體。在該等情況下，不認為輻射源形成微影裝置之一部分，且輻射光束係藉助於包括(例如)適當引導鏡面及/或光束放大器之光束傳送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當輻射源為汞燈時，輻射源可為微影裝置之整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括用以調整輻射光束之角強度分布的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分布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)。此外，照明器IL可包括各種其他組件，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布。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係由圖案化器件圖案化。在橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA後，輻射光束B穿過投影系統PL，投影系統PL將光束聚焦至基板W之標的部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器、2-D編碼器或電容性感測器)，基板台WT可精確地移動，例如，以便在輻射光束B之路徑中定位不同標的部分C。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之路徑而精確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。一般而言，可藉助於形成第一定位器PM之一部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之一部分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(與掃描器相對)之情況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用標的部分，但其可位於標的部分之間的空間中(此等被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，圖案化器件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之至少一者中：
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標的部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單重靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同標的部分C。在步進模式中，曝光場之最大尺寸限制單重靜態曝光中所成像之標的部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至標的部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單重動態曝光)。可藉由投影系統PL之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大尺寸限制單重動態曝光中之標的部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定標的部分之高度(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標的部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，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器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影術。
亦可使用對以上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。
如圖2所示，微影裝置LA形成微影單元LC(有時亦被稱作微影單元或叢集)之一部分，其亦包括用以對基板執行預曝光製程及後曝光製程之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘焙板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同製程裝置之間移動基板，且接著將基板傳送至微影裝置之裝載盤LB。通常被共同地稱作軌道之此等器件係在軌道控制單元TCU之控制下，軌道控制單元TCU自身係由監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
為了正確且一致地曝光由微影裝置所曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測性質，諸如，後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)，等等。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其係在檢測可足夠迅速且快速地進行以使得同一分批之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可經剝離及重做-以改良良率-或廢除-藉此避免對已知為有缺陷之基板執行曝光。在基板之僅某些標的部分為有缺陷之情況下，可僅對為良好之彼等標的部分執行另外曝光。
使用檢測裝置以判定基板之性質，且特別係判定不同基板或同一基板之不同層的性質如何在層與層之間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影單元LC中或可為單獨器件。為了致能最快速之量測，需要使檢測裝置在曝光之後立即量測經曝光抗蝕劑層中之性質。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度-在抗蝕劑之已曝光至輻射之部分與抗蝕劑之尚未曝光至輻射之部分之間僅存在極小的折射率差-且並非所有檢測裝置均具有對進行潛影之有用量測的充分敏感性。因此，可在後曝光烘焙步驟(PEB)之後採取量測，後曝光烘焙步驟(PEB)通常為對經曝光基板所進行之第一步驟且其增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛伏的。亦有可能進行經顯影抗蝕劑影像之量測-此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除-或在圖案轉印步驟(諸如，蝕刻)之後進行經顯影抗蝕劑影像之量測。後者可能性限制重做有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。
圖3描繪可用於本發明之一實施例中的散射計SM1。散射計SM1包括寬頻帶(白光)輻射投影儀2，其將輻射投影至基板W上。經反射輻射傳遞至分光計偵測器4，其量測鏡面經反射輻射之光譜10(作為波長之函數的強度)。自此資料，可藉由處理單元PU來重新建構引起經偵測光譜之結構或剖面，例如，藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與如圖3之底部處所示之模擬光譜庫比較。一般而言，對於重新建構，結構之通用形式為已知的，且根據對製造結構所採用之製程的認識而採取某些參數，從而僅留下結構之少許參數以自散射量測資料加以判定。該散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。
圖4中展示可用於本發明之一實施例的另一散射計SM2。在此器件中，由輻射源2所發射之輻射係使用透鏡系統12經由干涉濾光器13及偏振器17而聚焦、由部分反射表面16反射且經由顯微鏡接物鏡15而聚焦至基板W上，顯微鏡接物鏡15具有高數值孔徑(NA)，較佳地為至少0.9且更佳地為至少0.95。浸沒散射計可甚至具有數值孔徑超過1之透鏡。經反射輻射接著透射穿過部分反射表面16而進入偵測器18，以便偵測散射光譜。偵測器可位於處於透鏡系統15之焦距的背部投影式光瞳平面11中，然而，光瞳平面可代替地藉由輔助光學器件(未圖示)而再成像至偵測器上。光瞳平面為輻射之徑向位置界定入射角且角位界定輻射之方位角的平面。偵測器較佳地為二維偵測器，使得可量測基板標的30之二維角散射光譜。偵測器18可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。
舉例而言，通常使用參考光束以量測入射輻射之強度。為了進行此過程，當輻射光束入射於光束分光器16上時，輻射光束之一部分透射穿過光束分光器而作為朝向參考鏡面14之參考光束。參考光束接著投影至同一偵測器18之不同部分上。
干涉濾光器13之集合可用以選擇在(比如)405奈米至790奈米或甚至更低(諸如，200奈米至300奈米)之範圍內的所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包括不同濾光器之集合。可代替干涉濾光器而使用光柵。
偵測器18可量測經散射輻射在單一波長(或窄波長範圍)下之強度、單獨地在多個波長下之強度，或在一波長範圍內所積分之強度。此外，偵測器可單獨地量測經橫向磁偏振輻射(光)及經橫向電偏振輻射(光)之強度，及/或經橫向磁偏振輻射(光)與經橫向電偏振輻射(光)之間的相位差。
使用寬頻帶輻射(光)源(亦即，具有寬輻射(光)頻率或波長範圍且因此具有寬顏色範圍之輻射源(光)源)成為可能，其給出較大光展量(etendue)，從而允許多個波長之混合。寬頻帶中之複數個波長較佳地各自具有δλ之頻寬及至少2δλ(亦即，頻寬之兩倍)之間隔。若干輻射「源」可為延伸型輻射源之已使用光纖束而分裂的不同部分。以此方式，可在多個波長下並行地量測角度解析散射光譜。可量測3-D光譜(波長及兩個不同角度)，其與2-D光譜相比含有更多資訊。此允許量測更多資訊，其增加度量衡製程穩固性。此在EP1,628,164A中得以更詳細地描述。
為了量測基板上之經曝光圖案之性質，可使用具有已知(或至少可量測)參數之測試圖案。此測試圖案可被稱作標記或標的30。基板W上之標的30可為光柵，其經列印，使得在顯影之後，條狀物係由固體抗蝕劑線形成。條狀物可或者經蝕刻至基板中。此圖案對微影投影裝置(特別為投影系統PL)中之色像差敏感，且照明對稱性及該等像差之存在將使其自身表現為經列印光柵之變化。因此，將經列印光柵之散射量測資料係用以重新建構光柵。根據對列印步驟及/或其他散射量測製程之認識，可將光柵之參數(諸如，線寬及形狀)輸入至由處理單元PU所執行之重新建構製程。
需要確保每次將曝光光束投影至基板上時，其均與已經存在於基板上之圖案對準。一層與另一層之對準被稱作疊對。為了量測基板上之後續層之疊對，疊對標的存在於許多抗蝕劑層中。疊對標的可為用以量測投影系統及圖案化器件相對於基板且相對於基板上之現有圖案之對準的相同標的。輻射光束(其可來自與曝光光束相同或不同之源，曝光光束將曝光每一抗蝕劑層，因此在每一層上形成圖案)係自疊對標的反射且繞射。疊對標的與先前經曝光層中其下方之疊對標的之任何未對準均可引起經反射輻射光束之繞射光譜中的特定對應特徵。可將此等特徵與特徵庫比較以使能夠判定導致繞射光譜特徵之疊對誤差(通常經量測為繞射光譜之第一繞射級中之非對稱性)。
出於處理原因，疊對標的尺寸應類似於器件/產品尺寸以保證對準精確度。疊對標的可在切割道中，切割道為產品(「晶粒內」)區域之間隨後在將基板鋸切成其組件產品期間被破壞之區域。或者，疊對標的可在晶粒內，但應接著不與產品相互作用。通常，在切割道中具有疊對標的之原因為：基板之經保留用於產品之寶貴的面積(real estate)較不可能被損害或填滿。然而，存在應在切割道中之許多標記及標的，且因此，需要能夠產生可包括於晶粒內且將不與產品相互作用之疊對標的。
在晶粒內具有疊對標的(但其不與圖案之曝光相互作用)之關鍵係具有可藉由檢測光束之散射而檢測但不散射曝光光束之疊對標的。此可導致疊對標的併入於圖案中，而不損害圖案。此又減少切割道中所需要之空間。
本發明之一實施例使用曝光波長可顯著地小於檢測波長之事實。檢測光束可(例如)為紅外線輻射或可見輻射(光)(亦即，將不影響基板上之抗蝕劑層之任何波長)，而曝光波長通常為紫外線或類似物，因此具有小於檢測光束之波長的波長。
圖5之頂部圖展示標準疊對標的之截面。光柵包括條狀物50，其中在其間具有空間52。光柵之條狀物50之寬度或臨界尺寸(CD)可具有寬度a。光柵之間距b為在條狀物及空間之圖案重複之前的距離；在此實例中為一條狀物50及一空間52(因為所有條狀物及空間均為相同寬度)。
在過去，已考慮到用以改變CD與間距之關係的方式。具有不同CD及/或不同間距之交纏光柵給出不同有效間距及作用時間循環(CD除以間距)。然而，甚至在交纏光柵之情況下，作用時間循環通常亦為約50%且間距為約400奈米、500奈米、750奈米或1000奈米。現代產品設計需要疊對針對更小尺寸為可量測的。300奈米或更小之間距為理想的。然而，對於此類別之尺寸，檢測輻射將需要具有約450奈米或更小之波長。在此類別之波長的情況下，用於調諧偏振、波長、孔徑等等之容許度極為有限。
本發明之一實施例設法藉由將疊對標的之區域分次區段來解決此尺寸問題。次區段之典型尺寸可約為檢測光束之波長或小於檢測光束之波長，但可大於曝光光束之波長。此可使區域對於曝光光束之波長為透明的；亦即，使得曝光光束不能感測結構且因此不能用於檢測。應瞭解，標的可直接以更小線42及空間40而非為製造製程之一部分的現有光柵之分次區段而產生。
在圖5之底部所示之實施例中，將線(或條狀物50)以及光柵(標的30)之空間52兩者均分次區段，各自相對於彼此而大體上垂直。換言之，在一方向(例如，垂直於光柵向量方向60)上將條狀物50分區段成更小條狀物42。在更小條狀物42之間仍存在空間40。然而，較佳地在垂直於條狀物42之方向的方向(亦即，平行於光柵向量方向60)上亦將原始標的之空間52分次區段。因此，存在區域50a及52a，其中垂直於彼此之次區段沿著光柵向量方向而交替。此等區段或區域可具有彼此相同之間距c或彼此不同之間距。條狀物42無需垂直於彼此。可使用不同地影響經偏振入射光束之任何定向差。
當以小於λ/n之間距而將標的分次區段時(其中n為形成有標的之材料的折射率且λ為檢測輻射之波長)，經分次區段之區域50a及52a將表現為具有沿著光柵向量方向60而交替之不同有效折射率的人造各向異性材料。交替區域50a及52a之陣列亦可垂直於光柵向量方向60而延伸。
各向異性材料之關鍵為：經正交偏振光束(橫向磁(TM)光束及橫向電(TE)光束)將在經分次區段之標的之不同區段50a及52a中不同地作用，因為區段50a及52a之有效折射率將不同。
圖6中說明此概念。圖6展示對於入射於光柵上之經TE偏振輻射(光)及經TM偏振輻射(光)而言次波長光柵之作為作用時間循環(CD/間距，其中間距經標註有參考字母c)之函數的經計算有效折射率。自圖6可見，經TE偏振光束及經TM偏振光束可在其傳播穿過次波長光柵時經歷不同有效折射率。以圖5所示之垂直方式來施加區段會利用此過程。舉例而言，沿著經分次區段之標的之光柵向量60而偏振的檢測光束將對於沿著光柵向量方向60而分次區段之部分52a被經歷為TE光束且對於垂直於此向量60而分次區段之部分50a被經歷為TM光束。此意謂：標的之不同區域50a、52a將具有不同有效折射率(亦被稱作折射率對比度)，此為一要求，以便引起一信號。就「信號」而言，意謂的係可由偵測器或CCD相機量測之經繞射TM光束強度與TE光束強度之間的差。若在兩個經偏振光束之間存在差，則在存在疊對誤差的情況下此差之改變更易於被注意。如圖6中可見，可藉由選擇標的之線及空間上之區段之不同作用時間循環(CD/c)來最佳化有效折射率對比度，且因此可最大化信號。
藉由施加如以上所描述之次區段，可提供適合於感測器之間距範圍。同時，可遵守更小且更精確之設計要求。此外，此設計提供調諧作用時間循環以最大化第1繞射級信號之可能性，第1繞射級信號為通常提供最強信號之繞射級(其中在疊對誤差之情況下具有最易量測之非對稱性)。
可對圖5之底部所示之標的中彼此疊置的兩個標的進行疊對量測，或者，可將「正常」標的重疊於經分次區段之標的上，或反之亦然。
作為單獨益處，如以上所描述之結構(亦即，條狀物或線42)之次波長週期性陣列可藉此使用曝光光束而形成於基板上。可藉由條狀物42之形狀及2-D陣列之週期性而精確地控制該等光柵擔當用於檢測波長之人造晶體。該晶體之巨觀光學性質(例如，折射率之有效實數部分及虛數部分)。此意謂：可針對檢測波長而製訂基板之巨觀光學性質。詳言之，當疊對標的係與透射檢測光束之投影系統對準時，可導致檢測光束以特定散射光譜而散射。經定位以偵測散射光譜之偵測器接著計算檢測光束是否藉由其光譜而對準且其藉由光譜中之經改變參數而未對準之量。基板之光學性質之製訂係曝光光束之波長可(顯著地)小於檢測光束之波長之事實的結果。可藉由利用曝光光束之波長的成像能力來控制檢測光束之波長的光學性質。
藉由具有小於檢測光束波長但大於曝光光束波長之此等線42及空間41，形成具有受控光學性質之人造材料。光學性質可為有效折射率之實數(折射率或反射率)及虛數(吸收)部分。可藉由利用微影技術來製造具有檢測波長之受控光學性質之人造材料，亦即，當此等檢測技術係用於微影術中時，微影裝置自身可用以形成疊對標的。藉由使用具有小於檢測光束波長之光柵週期的標的，入射輻射(光)將不能夠解析此等特徵且因此將結構視為均質媒體。此均質媒體將具有有效折射率(實數及虛數兩者)，有效折射率係取決於如以上所描述之組成結構之材料的折射率及結構的幾何形狀(亦即，週期及作用時間循環)。
此疊對標的系統之益處為：可使用曝光波長來形成及製訂用於檢測波長之基板的光學性質(若非檢測波長之益處)。
疊對標的亦可應用於其他製程層，諸如，深渠溝層、區域互連層，等等。經分次區段之光柵可應用於疊對標的中，而且用作抗反射層。
基板中之此等疊對標的亦可被稱作光子晶體或次波長表面，其經蝕刻至矽基板中且展現抗反射特性。疊對標的可藉由在光阻光罩中全像記錄交叉光柵接著進行反應性離子蝕刻以將初級光罩轉印至基板上(例如，使用曝光光束)而製造。可在全文係以引用之方式併入本文中的「Antireflection behavior of silicon sub-wavelength periodic structures for visible light」(Lalanne及Morris，Nanotechnology 8(1997)53-56)中找到關於可如何製造此類別之結構的更多資訊。
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，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造積體光學系統、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，在該等替代應用之情境中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「標的部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)軌道(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所提及之基板。適用時，可將本文之揭示應用於該等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便形成多層IC，使得本文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。
儘管以上可特定地參考在光學微影術之情境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，壓印微影術)中，且在情境允許時不限於光學微影術。在壓印微影術中，圖案化器件中之構形界定形成於基板上之圖案。可將圖案化器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，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文所使用之術語「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、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及遠紫外線(EUV)輻射(例如，具有在為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」在情境允許時可指代各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
儘管以上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，其含有描述如以上所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之該電腦程式。
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而言將顯而易見的為，可在不脫離以下所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。
2．．．寬頻帶(白光)輻射投影儀
4．．．分光計偵測器
10．．．光譜
11．．．背部投影式光瞳平面
12．．．透鏡系統
13．．．干涉濾光器
14．．．參考鏡面
15．．．透鏡系統
16．．．部分反射表面
17．．．偏振器
18．．．偵測器
30．．．基板標的
40．．．空間
42．．．線/條狀物
50．．．條狀物
50a．．．區域/區段/部分
52．．．空間
52a．．．區域/區段/部分
a．．．寬度
b．．．間距
c．．．間距
AD．．．調整器
B．．．輻射光束
BD．．．光束傳送系統
BK．．．烘焙板
C．．．標的部分
CH．．．冷卻板
CO．．．聚光器
DE．．．顯影器
I/O1．．．輸入/輸出埠
I/O2．．．輸入/輸出埠
IF．．．位置感測器
IL．．．照明器
IN．．．積光器
LA．．．微影裝置
LACU．．．微影控制單元
LB．．．裝載盤
LC．．．微影單元
M1．．．圖案化器件對準標記
M2．．．圖案化器件對準標記
MA．．．圖案化器件
MT．．．圖案化器件支撐件
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PL．．．投影系統
PM．．．第一定位器
PU．．．處理單元
PW．．．第二定位器
RO．．．機器人
SC．．．旋塗器
SCS．．．監督控制系統
SM1．．．散射計
SM2．．．散射計
SO．．．輻射源
TCU．．．軌道控制單元
W．．．基板
WT．．．基板台
X．．．方向
Y．．．方向
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖2描繪根據本發明之一實施例的微影單元或叢集；
圖3描繪根據本發明之一實施例的第一散射計；
圖4描繪根據本發明之一實施例的第二散射計；
圖5描繪根據目前技術發展水平及根據本發明之一實施例的疊對標的；且
圖6描繪根據本發明之一實施例之經TE偏振輻射與經TM偏振輻射在其自疊對標的之不同部分反射時的比較。
2．．．寬頻帶(白光)輻射投影儀
4．．．分光計偵測器
10．．．光譜
PU．．．處理單元
SM1．．．散射計
W．．．基板
X．．．方向

Claims (24)

  1. 一種用於一基板上之標的(target)，該標的包含：一光柵(grating)，其係由第一區域與第二區域交替之一陣列所形成，並經配置在一光柵向量(vector)方向上以一光柵間距(pitch)重複，其中該等第一區域包含定向於一第一方向上之結構的週期性陣列，並經配置以小於該光柵間距的一第一間距重複，且其中該等第二區域包含定向於不同於該第一方向之一方向上之結構的週期性陣列，並經配置以小於該光柵間距的一第二間距重複。
  2. 如請求項1之標的，其中該標的經組態以量測該基板上之層的堆疊。
  3. 如請求項1之標的，其中該標的經組態以量測該基板相對於一固定物件之對準。
  4. 如請求項1之標的，其中該等第一區域包含在該第一方向上所對準之條狀物，且該等第二區域包含在大體上正交於該第一方向之第二方向上所對準之條狀物。
  5. 如請求項4之標的，其中該等第一區域之該等條狀物(bars)係與該光柵向量方向對準，且該等第二區域之該等條狀物係實質上垂直於該光柵向量方向。
  6. 如請求項1之標的，其中該第一間距不同於該第二間距。
  7. 如請求項1之標的，其中該等第一區域包含不同於該等 第二區域之有效折射率(effective reflective indices)。
  8. 如請求項1之標的，其中第一區域及第二區域之該陣列經配置，使得自該標的之一表面所反射之一經偏振輻射光束在自該等第一區域反射時擔當一經TE偏振光束且在自該等第二區域反射時擔當一經TM偏振光束。
  9. 如請求項1之標的，其中該等第一區域及該等第二區域中之該等結構的一圖案及週期性影響含有該等結構之一材料之一折射率的實數部分及虛數部分。
  10. 如請求項1之標的，其中該陣列形成一各向異性標的。
  11. 如請求項1之標的，其中該陣列包含一光子晶體。
  12. 如請求項1之標的，其中該陣列為2維的。
  13. 一種包含一標的之基板，該標的包含：一光柵，其係由第一區域與第二區域交替之一陣列所形成，並經配置在一光柵向量方向上以一光柵間距重複，其中：該等第一區域包含定向於一第一方向上之結構的週期性陣列，並經配置以小於該光柵間距的一第一間距重複，且該等第二區域包含定向於不同於該第一方向之一方向上之結構的週期性陣列，並經配置以小於該光柵間距的一第二間距重複。
  14. 如請求項13之基板，其中該標的應用於該基板上之一或多個抗蝕劑層。
  15. 如請求項13之基板，其中該標的應用於一深渠溝層。
  16. 如請求項13之基板，其中該標的應用於一微影裝置中之一製程層。
  17. 如請求項13之基板，其中該標的係用於一堆疊式組態中。
  18. 如請求項13之基板，其中該第一間距不同於該第二間距。
  19. 一種用於檢測(inspecting)一基板上之一圖案之一疊對的檢測方法，其包含：提供重疊(superimpose)於該基板上之該圖案上的一標的，該標的包含由第一區域與第二區域交替之一陣列所形成的一光柵，該光柵並經配置在一光柵向量方向上以一光柵間距重複，該等第一區域包含定向於一第一方向上之的週期性陣列結構，並經配置以小於該光柵間距的一第一間距重複，且該等第二區域包含定向於不同於該第一方向之一方向上之結構的週期性陣列，並經配置以小於該光柵間距的一第二間距重複；藉由一經偏振檢測輻射光束來照明該標的，該第一間距及該第二間距小於該經偏振檢測輻射光束的一波長(λ)除以一材料的一折射率(n)，該材料中具有該週期性陣列；偵測自該標的所反射之該經偏振檢測輻射光束；及根據該經反射偏振檢測輻射光束而判定該標的是否與該圖案對準。
  20. 一種用於檢測一基板上之一圖案之一疊對的檢測方法， 其包含：提供一光柵的第一區域之一陣列，該光柵經配置以在一光柵向量方向上以一光柵間距重複，該等第一區域含有重疊於該基板之該圖案上的反射結構，且該等第一區域經配置以小於該光柵間距的一第一間距重複；提供該光柵的第二區域之一陣列，該等第二區域含有與該等第一區域交錯(interleaved)之反射結構，該等第二區域之該等反射結構經配置實質上垂直於該等第一區域之該等反射結構，且經配置以小於該光柵間距的一第二間距重複；藉由一經偏振檢測輻射光束來照明該等第一區域及該等第二區域，該第一間距及該第二間距小於該經偏振檢測輻射光束的一波長(λ)除以一材料的一折射率(n)，該材料中具有該週期性陣列；偵測自該等第一區域及該等第二區域所反射之該經偏振檢測輻射光束；及根據該經反射偏振檢測輻射光束而判定該等第一區域及該等第二區域是否與該圖案對準。
  21. 一種用於在一基板上產生(creating)一標的之方法，其包含：將含有由第一區域與第二區域交替之一陣列所形成的一光柵之一層沈積至該基板上，該光柵經配置以在一光柵向量方向上以一光柵間距重複，其中該等第一區域包含定向於一第一方向上之結構的週期性陣列，並經配置 以小於該光柵間距的一第一間距重複，且該等第二區域包含定向於不同於該第一方向之一方向上之結構的週期性陣列，並經配置以小於該光柵間距的一第二間距重複。
  22. 一種器件(device)製造方法，其包含：將一經圖案化輻射光束投影至一基板上，以在該基板的產品區域(product area)中形成器件特徵，及在該基板上形成測試圖案，其中該等測試圖案包含至少一標的，該標的包含由第一區域與第二區域交替之一陣列所形成的一光柵，該光柵經配置在一光柵向量方向上以一光柵間距重複，其中該等第一區域包含定向於一第一方向上之結構的週期性陣列，並經配置以小於該光柵間距的一第一間距重複，且該等第二區域包含定向於不同於該第一方向之一方向上之結構的週期性陣列，並經配置以小於該光柵間距的一第二間距重複。
  23. 如請求項22之器件製造方法，其中該第一間距不同於該第二間距。
  24. 一種器件，其係根據如請求項22之方法而製造。
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