確定光刻中基板的位置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及確定光刻系統(tǒng)中的基板的位置的方法，該系統(tǒng)包括光學(xué)對準(zhǔn)傳感器，用于將光束發(fā)射至基板并用于測量第零階反射光束的強(qiáng)度輪廓。本發(fā)明還涉及用于這樣的方法的光學(xué)位置標(biāo)記。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于處理基板并被配置成用于執(zhí)行這樣的方法的光刻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在光刻系統(tǒng)中的位置確定一般是已知的，其通常使用對在若干個(gè)衍射級上反射的光的檢測，例如在第4，967，088號美國專利中說明的。使用多個(gè)衍射級上反射的光來進(jìn)行位置測定的缺點(diǎn)在于，必須在系統(tǒng)中準(zhǔn)確地定位用于不同衍射級的光檢測器，因此提高了系統(tǒng)的成本。而且，這樣的系統(tǒng)對于光束焦點(diǎn)的細(xì)微誤差或者基板相對于光束的傾斜度極為敏感。
[0003]第US5，827，629號美國專利揭示了類似的系統(tǒng)，其中部署有具有曝光表面和曝光掩模的晶片。該曝光表面指向曝光掩模，并在其間插入間隙。晶片具有形成于該曝光表面上對準(zhǔn)晶片標(biāo)記的位置。該晶片標(biāo)記具有用于散射入射光的線性或點(diǎn)狀散射源，并且曝光掩模具有對準(zhǔn)掩模標(biāo)記的位置，該掩模標(biāo)記具有用于散射入射光的線性或點(diǎn)狀散射源。通過將照射光施加至晶片標(biāo)記和掩模標(biāo)記，以及通過觀察來自晶片標(biāo)記和掩模標(biāo)記的散射源吸的光，來檢測晶片掩模和曝光掩模的相對位置。為了至少部分地克服以上提及的現(xiàn)有技術(shù)的問題，發(fā)明人建議提供一種基板，該基板包括具有最大反射系數(shù)的反射性方格以及具有最小反射系數(shù)的非反射性方格的檢查板圖案，其中所述方格的寬度對應(yīng)于被投影在所述圖案上的光束的截面的直徑。通過測量經(jīng)反射的零階強(qiáng)度，可確定該光束相對于基板的位置變化，而不必測量多個(gè)衍射級。理想地，當(dāng)光束的光束斑點(diǎn)在該圖案上移動(dòng)時(shí)，經(jīng)反射的信號的強(qiáng)度為在該圖案上具有高光束斑點(diǎn)位置對比度的正弦函數(shù)。但是，在實(shí)踐中，光束斑點(diǎn)的強(qiáng)度分布通常并不對應(yīng)于均勻且尖銳地截?cái)嗟谋P形廓形，而是遵守高斯廓形，所得到的反射強(qiáng)度信號并不密切近似于正弦函數(shù)，而是按照光束在基板上的位置的函數(shù)。結(jié)果，基于反射光束的強(qiáng)度確定光束斑點(diǎn)在基板上的位置的準(zhǔn)確度低。
[0004]第US 7，418，125 B2號美國專利揭示了一種用于在圖像數(shù)據(jù)中檢測對應(yīng)于標(biāo)記的區(qū)域的位置作為標(biāo)記位置的設(shè)備，該標(biāo)記包括周期性布置的圖案。第一單元獲得真實(shí)空間能量分布，其對應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)中每一個(gè)部分的能量譜分布。概率分布獲取單元可基于該真實(shí)空間能量分布獲得概率分布，該概率分布指示了周期性布置圖案的重復(fù)性位置以及在此位置處的周期性強(qiáng)度。第二單元可由該概率分布獲得由概率分布獲取單元獲得的每一個(gè)概率分布和標(biāo)記的預(yù)登記概率分布之間的相關(guān)度，以及，第三單元基于由第二單元獲得的該相關(guān)度獲得標(biāo)記位置。
[0005]所有以上提及的確定光刻系統(tǒng)中的基板的位置的方法都很繁瑣、復(fù)雜，并且具有缺點(diǎn)，例如不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種在光刻系統(tǒng)中確定基板的位置的的方法，其具有簡便性并準(zhǔn)確度非常高(包括高度可重制性以及可重復(fù)性)。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在于提供一種用于用在這樣的方法的光學(xué)位置標(biāo)記，以及被配置成用于執(zhí)行這樣的方法的光刻系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明是通過獨(dú)立權(quán)利要求定義的。從屬權(quán)利要求定義了具有優(yōu)勢的實(shí)施例。
[0009]為此，依據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了包括光學(xué)位置標(biāo)記的基板，該光學(xué)位置標(biāo)記可通過光學(xué)記錄頭讀出以發(fā)射光，優(yōu)選地為紅色或紅外光，該光學(xué)位置標(biāo)記具有標(biāo)記高度、標(biāo)記長度以及在基板上的預(yù)確定的已知位置，該光學(xué)位置標(biāo)記沿縱向方向延伸并被布置成用于改變位置標(biāo)記沿縱向方向的反射系數(shù)，其中該光學(xué)位置標(biāo)記包括:具有第一反射系數(shù)和第一寬度的第一區(qū)域；與該第一區(qū)域相鄰且構(gòu)成第一區(qū)域?qū)Φ牡诙^(qū)域，該第二區(qū)域具有第二反射系數(shù)和第二寬度，第一寬度等于沿縱向方向測量的第二寬度，并且第二反射系數(shù)不同于第一反射系數(shù)，其中第一區(qū)域包括與該光的波長(例如635nm)相比較的次波長結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明的基板的優(yōu)勢在于在第一區(qū)域內(nèi)提供次波長結(jié)構(gòu)，以提高位置標(biāo)記的處理容限。這可向以下說明這樣地理解?？墒褂贸Ｒ?guī)的光刻或處理技術(shù)制造次波長結(jié)構(gòu)。假設(shè)所述次波長結(jié)構(gòu)中的一個(gè)沒有被正確地制造或甚至可能缺失，仍可使用該標(biāo)記而不會(huì)損失太多準(zhǔn)確性。第二效果在于次波長特征，在用在本發(fā)明中時(shí)，可對光學(xué)位置標(biāo)記中的高度變化具有較低敏感度。而且，依據(jù)本發(fā)明的基板具有非常規(guī)則的結(jié)構(gòu)，即，整個(gè)位置標(biāo)記上的一個(gè)寬度和一個(gè)間隔，這樣大型的規(guī)則性導(dǎo)致對該位置標(biāo)記的設(shè)計(jì)容易得多并且從而大大將少了設(shè)計(jì)誤差的風(fēng)險(xiǎn)(換言之，將簡單的光學(xué)位置標(biāo)記設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的幾率比復(fù)雜光學(xué)位置標(biāo)記要低得多)。而且，這種設(shè)計(jì)校驗(yàn)度更高。因此，依據(jù)本發(fā)明所述的使用節(jié)段化標(biāo)記設(shè)計(jì)，則系統(tǒng)可重制性將更佳。
[0011]在一實(shí)施例中，第一寬度等于沿縱向方向測量的第二寬度。這種結(jié)構(gòu)提供了甚至更大的規(guī)則性。
[0012]在一實(shí)施例中，次波長結(jié)構(gòu)包括多個(gè)規(guī)則的條形節(jié)段，其沿垂直于縱向方向的另一個(gè)的方向延伸，其中每一個(gè)規(guī)則的節(jié)段是由第一子區(qū)域和第二子區(qū)域構(gòu)成。這是制作規(guī)則性次波長結(jié)構(gòu)的第一變體，并且實(shí)驗(yàn)顯示出使用這些標(biāo)記的結(jié)果是非常好的。
[0013]在一實(shí)施例中，該次波長結(jié)構(gòu)包括多個(gè)規(guī)則的條形節(jié)段，其沿縱向方向延伸，其中每一個(gè)規(guī)則的條狀節(jié)段是由第一子區(qū)域和第二子區(qū)域構(gòu)成的。這是制作規(guī)則的次波長結(jié)構(gòu)的第二變體，并且實(shí)驗(yàn)顯示出使用這些標(biāo)記的結(jié)果是非常好的，且甚至稍好于第一變體。
[0014]一個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步包括多個(gè)額外的區(qū)域?qū)?，其中每一個(gè)額外區(qū)域?qū)旧系扔诘谝粎^(qū)域?qū)?，這樣的結(jié)構(gòu)的規(guī)則性非常具有優(yōu)勢，如以前討論的那樣。而且，區(qū)域?qū)υ蕉啵涮卣骶驮蕉?。這在將互相關(guān)用于測量位置標(biāo)記相對于期望位置的位移的情況下(即通過將測量的強(qiáng)度圖形與期望的強(qiáng)度圖形進(jìn)行比較)是具有優(yōu)勢的。在一實(shí)施例中，第一寬度和第二寬度在I μ m到2 μ m之間的范圍內(nèi)。該范圍的優(yōu)點(diǎn)在于其大于傳統(tǒng)光學(xué)讀取頭的光斑大小，其通常是在Iym至2μπι的范圍內(nèi)。該效果在于第一和第二區(qū)域之間的反射光束強(qiáng)度的對比度更高。
[0015]在一實(shí)施例中，該標(biāo)記長度為至少100 μ m。標(biāo)記長度越長，就越能使用互相關(guān)測量準(zhǔn)確地確定標(biāo)記位置，即對較大的區(qū)域進(jìn)行互相關(guān)則導(dǎo)致互相關(guān)曲線中的較高尖峰。
[0016]在一實(shí)施例中，次波長結(jié)構(gòu)提供第一反射系數(shù)，其低于第二反射系數(shù)。在該實(shí)施例中次波長結(jié)構(gòu)從光學(xué)讀取頭有效地吸收光束，這嚴(yán)重降低了第一區(qū)域的反射系數(shù)。
[0017]在一實(shí)施例中，第一區(qū)域?qū)投鄠€(gè)額外區(qū)域?qū)?gòu)成第一主區(qū)域?；暹M(jìn)一步包括與該第一主區(qū)域相鄰的第二主區(qū)域，其中，第二主區(qū)域?yàn)榛旧蠠o結(jié)構(gòu)。額外增加的基本無結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域提高了光學(xué)位置標(biāo)記的處理容限并改進(jìn)了互相關(guān)測量，即，互相關(guān)函數(shù)示出了更高的且更尖銳的尖峰。
[0018]在一實(shí)施例中，第三主區(qū)域與第二主區(qū)域相鄰，其中當(dāng)沿縱向方向觀看時(shí)，該第二主區(qū)域被嵌入第一主區(qū)域和第三主區(qū)域之間。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于位置標(biāo)記可非常容易地被光學(xué)檢測到，這歸因于兩個(gè)分開的區(qū)域。這樣可在當(dāng)使用例如顯微鏡時(shí)能夠快速地估計(jì)出光學(xué)位置標(biāo)記的位置。
[0019]在一實(shí)施例中，第三主區(qū)域是以與包括次波長結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域類似的方式建立的。該實(shí)施例提供了更大的規(guī)則性，并且從而處理相關(guān)性更低，并且具有更高的可校驗(yàn)度。
[0020]在一實(shí)施例中，第一主區(qū)域和第三主區(qū)域是基本上相同的。該實(shí)施例提供了更大的規(guī)則性，并且從而處理相關(guān)性更低，并且具有更高的可校驗(yàn)度。
[0021]在一實(shí)施例中，第一區(qū)域和第三區(qū)域是不同的(長度、間距、結(jié)構(gòu)數(shù)量，等)。使第一和第二區(qū)域彼此不同提供了額外的信息，也就是標(biāo)記相對于光學(xué)頭的掃描方向的定向，即左側(cè)和右側(cè)是可區(qū)別的。
[0022]一個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步包括第一端部區(qū)域，其位于與第一主區(qū)域相鄰的光學(xué)位置標(biāo)記的第一端部，該第一端部區(qū)域基本上無結(jié)構(gòu)。該基本上無結(jié)構(gòu)的端部區(qū)域的增加可提高光學(xué)位置標(biāo)記的處理容限，并改進(jìn)互相關(guān)測量，即，互相關(guān)函數(shù)示出了更高的且更尖銳的尖峰。
[0023]在一實(shí)施例中進(jìn)一步包括第二端部區(qū)域，其位于與第三主區(qū)域相鄰的光學(xué)位置標(biāo)記的第二端部處，該第二端部區(qū)域基本上無結(jié)構(gòu)。增加基本上無結(jié)構(gòu)的端部區(qū)域提高了光學(xué)位置標(biāo)記的處理容限，并改進(jìn)了互相關(guān)測量，即，互相關(guān)函數(shù)示出了更高的且更尖銳的尖峰。
[0024]在一實(shí)施例中，標(biāo)記高度為紅光或紅外光波長的若干倍。在一實(shí)施例中，標(biāo)記高度盡可能更大，以盡可能為沿該方向的位置誤差提供最高容限。但是，標(biāo)記高度優(yōu)選地小于40 μ m，使得其擬合入通常具有此寬度的切割線內(nèi)。
[0025]為了這個(gè)目的，依據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種用于處理依據(jù)本發(fā)明如權(quán)利要求I至14所限定的基板的光刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0026]-基板曝光器件，用于曝光該基板；
[0027]-基板載體，用于接收所述基板，其中，該基板載體可相對于該基板曝光器件移動(dòng)，以能夠曝光所述基板的不同部分，以及
[0028]-光學(xué)對準(zhǔn)傳感器，其被安裝至該系統(tǒng)使得其與基板曝光器件具有基本上恒定不變的距離，該光學(xué)對準(zhǔn)傳感器被配置成用于發(fā)射光束至基板并且用于測量第零階反射光束的強(qiáng)度廓形，
[0029]其中該光刻系統(tǒng)被配置成執(zhí)行本發(fā)明如權(quán)利要求22至31所限定的方法。
[0030]本發(fā)明的光刻系統(tǒng)使用測量第零階反射光束的強(qiáng)度，而不是現(xiàn)有技術(shù)中已知的第一和更高階測量。本發(fā)明的基板可以被方便地用于本發(fā)明的方法。然而在現(xiàn)有技術(shù)方案中，反射光束的強(qiáng)度需要有一些廓形或正弦變化，而在本發(fā)明中完全沒有這樣的要求。正如將對于本發(fā)明的方法進(jìn)行的解釋，本發(fā)明僅需要改變反射性，其導(dǎo)致反射光束強(qiáng)度的變化。一旦位置標(biāo)記的強(qiáng)度圖形已知，則本發(fā)明中唯一需要的就是將測量的強(qiáng)度圖形與已知的強(qiáng)度圖形相比較以確定光學(xué)位置標(biāo)記的實(shí)際位置。
[0031]在一實(shí)施例中，進(jìn)一步包括另一個(gè)的光學(xué)對準(zhǔn)傳感器，其被安裝至系統(tǒng)使得其與基板曝光器件具有另一個(gè)基本上恒定不變的距離，光學(xué)對準(zhǔn)傳感器被配置成用于發(fā)射另一個(gè)光束至基板并且被用于測量第零階反射光束的強(qiáng)度廓形，該光刻系統(tǒng)被配置成用于使得所述光對準(zhǔn)傳感器沿第一方向掃描，并且該光刻系統(tǒng)被配置成使得所述另一個(gè)光學(xué)對準(zhǔn)傳感器沿著與所述第一方向正交的第二方向掃描。該實(shí)施例