用于提供對準(zhǔn)標(biāo)記的方法、器件制造方法和光刻設(shè)備的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>攝影電影;光學(xué)設(shè)備的制造及其處理,應(yīng)用技術(shù)

專利名稱：用于提供對準(zhǔn)標(biāo)記的方法、器件制造方法和光刻設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在襯底上提供一組對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，一種器件制造方法以及一種光刻設(shè)備。本發(fā)明也涉及一種用于確定設(shè)置有所述對準(zhǔn)標(biāo)記的至少兩層的相對位移的方法。
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(通常到所述襯底的目標(biāo)
部分上)的機(jī)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模或掩模版(reticle)的圖案形成裝置用于生成在所述IC的單層上待形成的電路圖案。可以將該圖案轉(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，單獨(dú)的襯底將包含連續(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(jìn)機(jī)，在所述步進(jìn)機(jī)中，通過將全部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
(imprinting)到所述襯底上，將所述圖案從所述圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到所述襯底上。
通常，晶片覆蓋有彼此疊置的多個層。在所述層中，對圖案進(jìn)行曝光，其中一層中的圖案必須恰當(dāng)?shù)匕苍O(shè)在前一層上。在實(shí)際中，在連續(xù) 層之間總是會有偏移。這些層彼此間的偏移或位移在此被稱為重疊誤差或重疊。通過設(shè)置用于測量襯底對準(zhǔn)標(biāo)記的位置的至少一種對準(zhǔn)傳感器來確定重疊，所述襯底對準(zhǔn)標(biāo)記為此目的設(shè)置在這些層上。
存在用于確定光刻設(shè)備的重疊能力的多種方法。首先，可以使用由通常存在于光刻設(shè)備中的至少一個對準(zhǔn)傳感器來實(shí)現(xiàn)該目的。所述對準(zhǔn) 傳感器測量第一層中的對準(zhǔn)標(biāo)記相對于置于所述第一層頂部的第二層中的相同或相似的對準(zhǔn)標(biāo)記的相對位置。然而，所述重疊測量依賴于對準(zhǔn) 標(biāo)記或類似的重疊目標(biāo)，其尺寸遠(yuǎn)大于設(shè)置在襯底上的典型的產(chǎn)品特征。進(jìn)而，所述對準(zhǔn)傳感器設(shè)計精度也遠(yuǎn)大于典型的產(chǎn)品特征。
替代地，可以使用分立的量測工具來實(shí)現(xiàn)上述目的。例如，可以采用所述量測工具來確定外盒/框架在所述第一層中相對于所述第二層中的內(nèi)盒的位置的位置。該方法相對緩慢，且涉及在襯底上已經(jīng)設(shè)置第一層之后從所述光刻設(shè)備去除襯底。最后，所述重疊的測量可以基于SEM 工具?？梢栽诜直媛氏?即以與層中典型產(chǎn)品特征的尺寸量級相同的精度)，相對于在第二層中的在分辨率下的第二批線的位置，來測量在第一
層中的一組線的位置。然而，當(dāng)?shù)谝粚幽繕?biāo)位于產(chǎn)品層中時，基于SEM 工具的方法也是相當(dāng)耗時和難于實(shí)現(xiàn)(甚至不可能實(shí)現(xiàn))的

發(fā)明內(nèi)容
旨在提供一種用于在襯底上提供精確的和高質(zhì)量的對準(zhǔn)標(biāo)記的方法和設(shè)備。
還旨在提供一種用于提供對準(zhǔn)標(biāo)記的方法和設(shè)備，其中所述重疊誤差可以迅速地和以高精度地確定。
還旨在提供一種用于提供對準(zhǔn)標(biāo)記的方法和設(shè)備，其中所述重疊誤差可以在分辨率下確定。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于在襯底上提供一組對準(zhǔn)標(biāo)記
的方法，所述方法包括
在襯底的層的至少一個曝光區(qū)域上對第一圖案曝光，所述第一圖案包括具有第一元素尺寸的重復(fù)的一組元素；
在所述第一圖案的頂部上的所述至少一個曝光區(qū)域上對第二圖案曝光，所述第二圖案包括具有第二元素尺寸的一組重復(fù)的元素，所述第二元素的尺寸大于或小于所述第一元素尺寸，
其中所述第一和第二圖案的所述元素部分交疊，并組合形成一組重復(fù)的大尺寸的對準(zhǔn)標(biāo)記，以使得所述對準(zhǔn)標(biāo)記在重復(fù)方向上的邊緣由小尺寸元素形成。
根據(jù)另一個方面，提供一種用于校準(zhǔn)光刻設(shè)備的投影系統(tǒng)的方法，所述方法包括
a) 當(dāng)所述投影系統(tǒng)處在初始條件下，在襯底的層的至少一個曝光區(qū)域上對第一圖案進(jìn)行曝光以及在所述第一圖案的頂部上的所述至少一個曝光區(qū)域上對第二圖案進(jìn)行曝光，所述第一圖案包括重復(fù)的一組小尺寸元素，所述第二圖案包括一組大尺寸元素，其中所述第一和第二圖案的所述元素部分交疊，且組合形成一組重復(fù)的大尺寸對準(zhǔn)標(biāo)記，以使得
所述對準(zhǔn)標(biāo)記在重復(fù)方向上的邊緣由小尺寸元素形成；
b) 當(dāng)所述投影系統(tǒng)在受熱條件下，重復(fù)所述曝光過程a);
c) 確定關(guān)于作為投影系統(tǒng)的至少一部分的溫度的函數(shù)的所述對準(zhǔn)
標(biāo)記的變形的信息。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于確定設(shè)置有各批對準(zhǔn)標(biāo)記
的至少兩層的相對位移的方法，所述方法包括
在第一層上形成第一組組合的對準(zhǔn)標(biāo)記，在第二層上形成第二批補(bǔ)
充(complementary)的組合對準(zhǔn)標(biāo)記，所述第二層設(shè)置在所述第一層的頂部上；
輻射上述兩批組合的對準(zhǔn)標(biāo)記；
檢測在所述第一組和第二批對準(zhǔn)標(biāo)記之間的相對位移。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種器件制造方法，所述方法包括
將至少一個圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到所述器件的襯底上，其中轉(zhuǎn)移圖
案的步驟包括
將第一圖案轉(zhuǎn)移到襯底的層的至少一個曝光區(qū)域上，所述第一圖案
包括具有第一元素尺寸的一組重復(fù)的元素；
將第二圖案轉(zhuǎn)移到所述第一圖案的頂部上的所述至少一個曝光區(qū)
域上，所述第二圖案包括具有第二元素尺寸的一組重復(fù)的元素，所述第二元素尺寸大于或小于所述第一元素尺寸，
其中所述第一和第二圖案的所述元素部分交疊，并組合形成一組重復(fù)的大尺寸的對準(zhǔn)標(biāo)記，以使得所述對準(zhǔn)標(biāo)記在重復(fù)方向上的邊緣由小尺寸元素形成。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備設(shè)置用于將對準(zhǔn)標(biāo)記的圖案從圖案形成裝置提供到襯底上，其中所述設(shè)備被設(shè)置和構(gòu)建以使得
在襯底的層的至少一個曝光區(qū)域上對第一圖案曝光，所述第一圖案包括具有第一元素尺寸的重復(fù)的一組元素；
在所述第一圖案的頂部上的所述至少一個曝光區(qū)域上對第二圖案曝光，所述第二圖案包括具有第二元素尺寸的一組重復(fù)的元素，所述第二元素的尺寸大于或小于所述第一元素尺寸，
其中所述第一和第二圖案的所述元素部分交疊，并組合形成一組重復(fù)的大尺寸的對準(zhǔn)標(biāo)記，以使得所述對準(zhǔn)標(biāo)記在重復(fù)方向上的邊緣由小尺寸元素形成。
本發(fā)明的其它的細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)勢將在本發(fā)明實(shí)施例的以下描述中進(jìn)行說明。

現(xiàn)在僅通過舉例并參考所附示意圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部分，且其中
圖l描述了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備；
圖2示意性地描述了激光步進(jìn)對準(zhǔn)設(shè)備的示意圖3A示出第一對準(zhǔn)圖案的實(shí)施例的示意性表示；
圖3B示出與圖3A示出的對準(zhǔn)圖案組合以形成對準(zhǔn)標(biāo)記的第二對準(zhǔn) 圖案的實(shí)施例的示意性表示；
圖4A示出由己知的曝光方法形成的對準(zhǔn)標(biāo)記；
圖4B示出由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的曝光方法形成的對準(zhǔn)標(biāo)記的實(shí) 施例；
圖5A-5F示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于確定重疊的各種對準(zhǔn)圖
案；
圖6A示出包含具有變形的特征的管芯的晶片的俯視圖；圖6B示出圖6A的管芯的更詳細(xì)的俯視圖6C示出被施加到圖6B的管芯上的樣本標(biāo)記的示例的俯視圖；圖6D示出圖6B的管芯的俯視圖，所述管芯設(shè)置有多個用于測量產(chǎn)品
變形的樣本標(biāo)記；
圖7A-7C示出在DPT應(yīng)用中的另一個實(shí)施例的橫截面視圖；圖8A-8D示出另一個實(shí)施例的橫截面示意圖，其示出對比度與圖案
密度要求；
圖8E示出如圖8D所示的實(shí)施例的俯視圖9A-9C示出在間隔技術(shù)應(yīng)用中的另一些實(shí)施例的橫截面示意圖；圖10A-10D示出在深溝應(yīng)用中的另一些實(shí)施例的橫截面示意圖；圖11A-11B示出在另一個深溝應(yīng)用中的另一些實(shí)施例的橫截面示意圖；以及
圖12A-12C示出在過孔層應(yīng)用中的另一些實(shí)施例的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖l示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的光刻設(shè)備。所述設(shè)備
包括
照射系統(tǒng)(照射器)IL，配置用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如，紫外(UV) 輻射)；
支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，配置用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA并與配置用于根據(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，配置用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W，并與配置用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連；以及
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配置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。
支撐結(jié)構(gòu)支撐圖案形成裝置，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取向、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)境中等其他條件的方式保持圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)可以釆用機(jī)械的、真空的、靜電的或其他夾持技術(shù)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)部分上所需的圖案完全相符(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?？删幊谭瓷?鏡陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，可以獨(dú)立地傾斜每一個小反射鏡，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。
應(yīng)該將這里使用的術(shù)語"投影系統(tǒng)"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)?于諸如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這里使用的任何術(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)備是反射型的(例如，采用反射式掩模)。替代地，所述設(shè)備可以是透射型的(例如，采用透射式掩模)。
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(jī)器中，可以并行地使用附加的臺，或可以在將一個或更多個其它臺用于曝光的同時，在一個或更多個臺上執(zhí)行預(yù)備步驟。
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。浸沒液也可以用于光刻設(shè)備中的其他空間，例如用于掩模和投影系統(tǒng)之間。浸沒技術(shù)是本領(lǐng)域中所公知的用于增加投影系統(tǒng)數(shù)值孔徑的技術(shù)。本文中所使用的術(shù)語"浸沒"并不意味著例如襯底等結(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l，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(shí)體(例如當(dāng)該源為準(zhǔn)分子激光器時)。在這種情況下，不會將該源考慮成光刻設(shè)備的組成部分，并且通過包括例如
合適的定向反射鏡和/或擴(kuò)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。在其他情況下，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鲈碨O和所述照射器IL、以及如果需要時的所述束傳遞系統(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(qiáng)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(qiáng)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^"-外部和。-內(nèi)部)進(jìn)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(qiáng)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)穿過圖案形成裝置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IF2 (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(jī)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IF1用于將掩模MA相對于所述輻射束B的路徑精確地定位。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(shí)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(shí)現(xiàn)所述襯底臺WT的移動。在步進(jìn)機(jī)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。可以使用掩模對準(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P1、 P2占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但是他們可以位于目標(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)備用于以下模式的至少一種中
1. 在步進(jìn)模式中，在將賦予所述輻射束的整個圖案一次投影到目標(biāo)部分C上的同時，將掩模臺MT和襯底臺WT保持為基本靜止(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(jìn)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，在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C 上的同時，對掩模臺MT和襯底臺WT同步地進(jìn)行掃描(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的動態(tài)曝光中的所述目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)，而所述掃描運(yùn)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?fàn)顟B(tài)，并且在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分 C上的同時，對所述襯底臺WT進(jìn)行移動或掃描。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。
通常，晶片或襯底覆蓋有很多個層。每個層以在襯底上對圖案的曝光開始。所述圖案必須恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定在前一個上。在實(shí)際中，在連續(xù)的層之間總是會存在偏移。在襯底在經(jīng)過化學(xué)處連之后在曝光單元中被重新定位以使得單獨(dú)的層的所有圖案精確地彼此疊置的情況下，該偏移例如可以由所述襯底的輕微的不重合造成。這些層彼此相對的偏移或位移在此被稱為重疊誤差或重疊。
所述重疊由設(shè)置用于測量襯底對準(zhǔn)標(biāo)記的位置的至少一個對準(zhǔn)傳
感器所確定。圖2示出激光器步進(jìn)對準(zhǔn)布置的示例。如圖2所示的布置包括激光源2、反射鏡IO、半透半反鏡12、反射鏡14、檢測器4和處理器6。圖2也示出了投影系統(tǒng)PS、襯底W、襯底臺WT和致動器8。
在使用中，激光源2產(chǎn)生激光束16，所述激光束16被引導(dǎo)向反射鏡 10。反射鏡10將激光束16反射到半透半反鏡12。被半透半反鏡12反射的激光束16被引導(dǎo)到反射鏡14。被反射鏡14所反射的激光束16作為對準(zhǔn)束 18被引導(dǎo)到襯底W上的襯底對準(zhǔn)標(biāo)記P1。被標(biāo)記P1接收到的對準(zhǔn)束18作為經(jīng)過衍射的輻射16'被標(biāo)記P1衍射回反射鏡14。反射鏡14將經(jīng)過衍射的輻射16'反射到半透半反鏡12。鏡子12是半透的，并使經(jīng)過衍射的輻射16' 的一部分通過且到達(dá)檢測器4。檢測器4接收該部分經(jīng)過衍射的轄射16'，并產(chǎn)生用于處理器6的輸出信號。
如圖2所示的致動器8試圖示出襯底臺WT可以被移動到標(biāo)記P1可以與對準(zhǔn)束18對準(zhǔn)的位置處。另外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，致動器8設(shè)置用于移動襯底臺WT以允許由曝光光束通過投影系統(tǒng)PS曝光襯底W。致動器8由處理器6所控制。當(dāng)然，在實(shí)際中，可能存在多于一個致動器以允許襯底臺WT在多個方向上運(yùn)動。注意到，處理器6被示出為同時連接到檢測器4和致動器8的一個單處理器單元。然而，如果需要，處理器6 的多種不同功能可以在不同的處理器中實(shí)現(xiàn)。這些處理器不需要一定在光刻設(shè)備內(nèi)，而還可以位于所述光刻設(shè)備外部。
由處理器6接收到的信號可以被處理器6用于對準(zhǔn)標(biāo)記P1所在的層。
為此，可以采用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的各種算法。
本發(fā)明也可應(yīng)用于其它類型的對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，例如，在具有所謂"雅典娜(Athena)"傳感器的機(jī)構(gòu)中。所述對準(zhǔn)傳感器測量對準(zhǔn)標(biāo)記的位置。在對準(zhǔn)過程中，用對準(zhǔn)輻射束照射對準(zhǔn)標(biāo)記。所述對準(zhǔn)輻射束被所述對準(zhǔn)標(biāo)記衍射為多個衍射級，諸如+1、 -1、 +2和-2。采用光學(xué)元件，每批對應(yīng)的衍射級(比如+l和-l)可以被用于在參考板上形成對準(zhǔn)標(biāo)記的圖像。所述參考板可以包括針對待測量的每批對應(yīng)的衍射級的參考光柵。在每個參考光柵后面，可以設(shè)置檢測器來測量通過所述參考光柵的圖像中的輻射強(qiáng)度。通過將所述對準(zhǔn)標(biāo)記相對于參考板移動，對于一個或更多個圖像，可以找到具有最大強(qiáng)度的位置，其給出了對準(zhǔn)位置。
為了增強(qiáng)性能，可以測量多個圖像的強(qiáng)度，且所述對準(zhǔn)輻射束可以由多種顏色構(gòu)成。也不排除使用其它類型的傳感器，包括基于電容或聲學(xué)測量原理的傳感器。
圖3A和3B示出根據(jù)本方法的實(shí)施例的用于形成對準(zhǔn)標(biāo)記的多批對準(zhǔn)圖案的示例。所述方法包括在第一層20的曝光區(qū)域上對重復(fù)設(shè)置的圖案元素的第一密集圖案21進(jìn)行曝光。在示出的實(shí)施例中，圖案21由基本平行的元素22 (此后稱為"溝"，盡管可以理解在其它實(shí)施例中也可以應(yīng) 用相似的元素或線)的陣列構(gòu)成。所述溝以恒定間距27間隔，且每個溝 22具有第一寬度(F,)。所述第一寬度可以是典型的產(chǎn)品特征的尺寸量級。目前在光刻中實(shí)現(xiàn)的尺寸在45nm或更小的范圍內(nèi)，且甚至可能在將來到達(dá)更小的尺寸，例如32nm或更小。然而，在其它的實(shí)施例中，所述第一寬度也可以比在分辨率下的間距大得多。例如，通過放大從在分辨率下的間距開始的間距，可以確定作為間距的函數(shù)的印刷誤差，這將在下面進(jìn)行討論。
在己經(jīng)對在分辨率下的第一圖案21 (即溝22)進(jìn)行曝光之后，對光敏抗蝕劑層20進(jìn)行顯影。在曝光過程中，例如由于透鏡變形、掩模版刻寫誤差或任何其它工具導(dǎo)致的偏移(例如與浸沒相關(guān)的偏移或透鏡受熱)，第一層圖案21可能已經(jīng)被偏移了。在對層20進(jìn)行曝光后，在所述第一圖案21的頂部上的曝光區(qū)域上對第二對準(zhǔn)圖案23進(jìn)行曝光。如圖3B所示，第二圖案23還包括一組重復(fù)的元素，所述重復(fù)的元素由基本平行的第二溝24的陣列構(gòu)成，所述第二溝24具有比第一元素22的寬度(F,)大的寬度(F2)。第二對準(zhǔn)圖案23的溝24部分地與第一對準(zhǔn)圖案21的溝22交疊，以便形成多個組合的對準(zhǔn)標(biāo)記25，如圖3B所示。所述第二溝被設(shè) 定尺寸和布置以便與所述第一溝交疊，以使得所述組合的對準(zhǔn)標(biāo)記25的邊緣由第一元素22的邊緣26 (在重復(fù)Pr的方向上，參考圖3A)。以這種方式，可以制作大尺寸的對準(zhǔn)標(biāo)記25，這是由于這些尺寸能夠被標(biāo)準(zhǔn)對準(zhǔn) 傳感器所檢測到，而對準(zhǔn)標(biāo)記25的精度以及由此的經(jīng)過對準(zhǔn)的位置被第一圖案21的小尺寸元素22確定。否則，換句話說，通過在曝光區(qū)域上對圖案(圖像)進(jìn)行兩次曝光，可以形成至少一個兩次曝光的對準(zhǔn)標(biāo)記25，其中所述對準(zhǔn)標(biāo)記的精度可以被很大程度上改善，且對準(zhǔn)標(biāo)記的位置可以以比標(biāo)準(zhǔn)對準(zhǔn)標(biāo)記的低分辨率將允許的分辨率高得多的分辨率來確定。
在其它的實(shí)施例中，所述小尺寸元素可以在分辨率下設(shè)定尺寸，即將尺寸設(shè)置為在能夠由光刻工具觀察或成像的細(xì)節(jié)的最小水平，目前典
型地為大約45nm，如之前所述。小尺寸圖案元素在分辨率下設(shè)定尺寸的實(shí)施例的示例將在之后給出。
在上述實(shí)施例中，所述第一圖案和所述第二圖案在同一層中被曝光。替代在同一層中的兩次曝光(即兩次圖形化(DPT)應(yīng)用)，所述第一圖案可以在第一層中被曝光，且所述第二圖案可以在第二層中被曝光，所述第二層與所述第一層重疊。以這種方式，能夠增強(qiáng)對準(zhǔn)標(biāo)記的對比度。通過將所述第二層中的第二圖案與所述第一層中的第一圖案相結(jié)合，得到的標(biāo)記可以具有比限定在所述第一層中限定的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記更高的對比度。由于設(shè)計的需要，其甚至可能不能將具有足夠的對比度的標(biāo)記限定在第一層中。尤其是當(dāng)將硬掩模用于第三層曝光且需要對準(zhǔn)所述第一層時，可以應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的對準(zhǔn)標(biāo)記，這將在后面討論。
例如在DPT過程中，一個人甚至可以在實(shí)際上在該層中沒有對準(zhǔn)圖案的情況下確定前一層的位置。
進(jìn)而，在將所述第一和第二圖案在不同的層中曝光的情況下，可以采用已經(jīng)存在于光刻設(shè)備中的對準(zhǔn)系統(tǒng)來對準(zhǔn)所形成的對準(zhǔn)標(biāo)記。通過第二層曝光形成對比度，而第一層曝光確定被對準(zhǔn)的位置。應(yīng)當(dāng)理解，假定第二層重疊誤差保持在小于土F/2，則所述誤差對于所述被對準(zhǔn)的位置沒有影響，其中F是印刷在所述第一層中的最小的圖案元素尺寸。如將在下面所討論的，可以顛倒將第一和第二圖案施加于至少一個層上的整個次序，即大尺寸圖案元素在所述第一層中被曝光而小尺寸元素的密集圖案(例如溝)在所述第二層中被曝光，所述第二層置于所述第一層的頂部上。在這種情況下，所述被對準(zhǔn)的位置由所述第二層圖案來確定。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述對準(zhǔn)標(biāo)記由與至少兩個小尺寸圖案元素部分地交疊的單個大尺寸圖案元素構(gòu)成。更特別地，所述大尺寸元素具有大于連續(xù)的小尺寸元素之間的間距的寬度，以使得所述大尺寸元素將至少在一定程度上與至少兩個所述小尺寸元素交疊。然而，在其它實(shí)施例中，采用多于一個的大尺寸圖案元素和大量的小尺寸圖案元素。為了確保在后面的實(shí)施例中所述第一和第二圖案相互匹配，連續(xù)的大尺寸圖案元素之間的空間的寬度(W，參見圖3)被選擇成所述小尺寸圖案元素
22的間距27的整數(shù)倍。
在圖4A和4B中，示出了對準(zhǔn)標(biāo)記的其它示例。圖4A示出三批30對準(zhǔn)標(biāo)記25，其由單一曝光得到。由于最后的溝(線)成像效應(yīng)，外面兩條溝(或線)25'的質(zhì)量可能很差。溝25'的質(zhì)量對于確定所述被對準(zhǔn)的位置十分重要，并因此對于確保高對準(zhǔn)精度也十分重要。由于這兩條溝是半密集的，所以這并非容易執(zhí)行的任務(wù)。圖4B示出三批30對準(zhǔn)標(biāo)記25，其由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的兩次曝光得到。在此，外溝(或線)25'由密集圖案21得到，且由最后的溝25'所形成的圖案的邊緣是清晰限定的，以
使得高質(zhì)量對準(zhǔn)標(biāo)記形成在襯底上。
在與圖3A和3B聯(lián)系的所述的實(shí)施例中，第一曝光形成相對小尺寸圖案元素22的第一圖案，而第二曝光形成相對大尺寸圖案元素23的第二圖
案。然而，在其它實(shí)施例中，情況相反。在第一曝光中，形成相對大尺寸圖案元素23的第一圖案，而第二曝光形成相對小尺寸圖案元素22的第
二圖案。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，提供一種用于確定設(shè)置有各批對準(zhǔn)標(biāo)記的至少兩層的相對位移的方法。所述方法包括在第一層上形成第一組組合的對準(zhǔn)標(biāo)記，在第二層上形成第二批補(bǔ)充的、組合的對準(zhǔn)標(biāo)記，所述第二層設(shè)置在所述第一層的頂部上。此后，輻射所述兩批組合的對準(zhǔn)標(biāo)記，并以高精度確定在所述第一和第二批對準(zhǔn)標(biāo)記之間的相對位移。這
種實(shí)施例的示例在圖5A-5F中示出。圖5A示出第一圖案21，所述第一圖案21在襯底的第一層20中的第一曝光區(qū)域處形成。所述第一圖案是包括多個連續(xù)的小尺寸元素22的類型，其可以是在分辨率下的密集圖案的形式。在同一第一層20的另一個曝光區(qū)域中，曝光包括多個連續(xù)的大尺寸元素24的類型的第二圖案，如圖5D所示。接下來，第二層29被置于第一層20的頂部上。在圖5A的同一曝光區(qū)域中，在第二層29上曝光第三圖案，
其中所述第三圖案是具有多個與所述第一圖案部分地交疊的大尺寸元素 24 (參見圖5B)的類型。類似地，在所述大尺寸元素24的頂部上、在圖 5D的相同的曝光區(qū)域上對多個小尺寸元素曝光，如圖5E所示。在此，圖 5C和5F示出在兩個曝光區(qū)域上形成的對準(zhǔn)標(biāo)記30、 31。對準(zhǔn)標(biāo)記30表示第一層20的X、 Y位置(在分辨率下)，而對準(zhǔn)標(biāo)記31表示第二層29的X、 Y位置(在分辨率下)。在兩個位置之間的差別造成了在分辨率下的重疊偏移或重疊。因此，可以使用存在于光刻設(shè)備中的重疊傳感器(例如 SMASH型對準(zhǔn)傳感器(參見EP1372040A2)或Athena型對準(zhǔn)傳感器(參見EP0卯6590A1)或其它任何衍射/相位光柵型的檢測系統(tǒng))來確定在分辨率下的重疊。另外，基于照相機(jī)或圖像的系統(tǒng)也可以被用于檢測在分辨率下的結(jié)構(gòu)的位置。以這種方式，能夠借助僅僅能夠在較低的分辨率下進(jìn)行測量的對準(zhǔn)傳感器來測量(襯底的特征的)在分辨率下的重疊。在如圖6A-6D所示的實(shí)施例中，圖案的小尺寸元素由重疊目標(biāo)區(qū)域處的產(chǎn)品特征形成。圖6A示出具有大量待曝光的管芯的晶片40。圖6B 示出晶片40的管芯41'中的一個的放大的細(xì)節(jié)。其示出管芯41'的產(chǎn)品特征44，例如在DRAM存儲器中的大量并行字線(wordline)、溝、位線或控制柵極。存在并行元素的變形(例如由于透鏡和掩模版的變形、與浸沒有關(guān)的誤差、掩模和襯底臺中的誤差或者透鏡受熱而導(dǎo)致的誤差)。在圖6B的光敏抗蝕劑特征的頂部上對第二層進(jìn)行曝光，其中設(shè)置多個對準(zhǔn) 圖案42，每個圖案具有一組重復(fù)的對準(zhǔn)圖案元素43。形成的產(chǎn)品如圖6D 所示。每個對準(zhǔn)圖案42與現(xiàn)有的產(chǎn)品特征44一起形成能夠被用于確定管芯的局部變形的對準(zhǔn)標(biāo)記。實(shí)際上，可以將所述變形確定為管芯上的位置的函數(shù)。盡管在圖6D中示出三個對準(zhǔn)標(biāo)記42，但是對準(zhǔn)標(biāo)記的數(shù)量是可以變化的，這依賴于產(chǎn)品的特性。
所述方法還可以被用于校準(zhǔn)透鏡受熱效應(yīng)。在對襯底上的連續(xù)的場曝光的過程中，投影系統(tǒng)的一個或多個透鏡受熱。該受熱過程影響透鏡的特性，即當(dāng)透鏡在曝光過程中受熱時，透鏡的變形就會發(fā)生變化。因此，當(dāng)?shù)谝粓霰黄毓鈺r的透鏡變形通常不同于當(dāng)另一個場被曝光時的透鏡變形。因此，被曝光到襯底上的圖案可以被用于確定關(guān)于透鏡變形的受熱效應(yīng)的信息。基于所述信息，可以對投影系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，例如通過操縱投影系統(tǒng)以考慮在襯底的曝光過程中透鏡變形的所期望的變化。
盡管在上述實(shí)施例中，釆用恒定的間距，但是在其它實(shí)施例中，也可以采用變間距的小尺寸元素，例如從近乎孤立(ISO)的線(即具有相對大的間距，但其間距小于大尺寸元素(對準(zhǔn)標(biāo)記)的間距)變化為如圖6所示的密集線。這些小尺寸元素被曝光光束曝光，所述曝光光束通
常具有相對短的波長，例如具有大約193nm的波長(入)的"藍(lán)"光。用于在襯底上形成小尺寸元素的結(jié)構(gòu)存在于掩模(或掩模版)上，且"藍(lán)" 光的衍射出現(xiàn)。然后被衍射的光通過曝光透鏡。從ISO結(jié)構(gòu)衍射的光和來自密集結(jié)構(gòu)的光以不同方式通過透鏡。
因此，具有不同的間距的圖案(即與用于形成對準(zhǔn)標(biāo)記的大尺寸元素的大間距或?qū)?zhǔn)間距相比的小尺寸間距)被曝光光束以不同方式衍射，并經(jīng)歷不同的透鏡變形(通過曝光透鏡的光路不同)。所述不同的透鏡變形造成了襯底上的特征的不同位移(偏移)。通過對在第一圖案(具有小尺寸元素)上的具有大尺寸間距的第二圖案進(jìn)行曝光，可以確定所述位移(偏移)。
對準(zhǔn)通常由至少一個對準(zhǔn)傳感器來實(shí)現(xiàn)，其中對準(zhǔn)傳感器具有用于生成波長相對大的光(例如波長為633nm的"紅"光)的光源。該光造成具有大尺寸間距(即大尺寸元素的間距)的元素的衍射。所述對準(zhǔn)傳感器配置用于檢測從這些具有大尺寸間距的大尺寸元素所衍射的光，并因此能夠?qū)崿F(xiàn)對準(zhǔn)過程。然而，根據(jù)實(shí)施例，由小尺寸元素的圖案來確定對準(zhǔn)標(biāo)記的位置，因而由不同的小尺寸元素來確定對準(zhǔn)標(biāo)記的位置。由于每個獨(dú)立的小尺寸間距最終在襯底上有差異地呈現(xiàn)(像差導(dǎo)致的位移)，所以具有不同間距的一組圖案可以被用于確定有關(guān)特征(例如孤立的(ISO)線和密集的線)的間距對由對準(zhǔn)傳感器感測的對準(zhǔn)信號的影
響的信息?；谠撔畔ⅲ梢赃M(jìn)行iso-密集校準(zhǔn)。
圖7A-7B涉及本發(fā)明的另一個實(shí)施例。在該實(shí)施例中，在兩次圖形化(DPT)應(yīng)用中限定對準(zhǔn)標(biāo)記。圖中示出襯底45，硬掩模46已經(jīng)施加于所述襯底45的頂部上。在第一圖形化步驟中，具有相對小尺寸圖案元素或溝48的第一圖案在層46中被圖形化。在所述第一圖形化過程之后的結(jié)果如圖7A所示。然后，進(jìn)行第二圖形化步驟，且在層46中對具有相對大尺寸元素49的第二圖案進(jìn)行圖形化。參照圖7B，所述小尺寸元素48和所述大尺寸元素49的組合形成對準(zhǔn)標(biāo)記。更具體地，所述對準(zhǔn)標(biāo)記自身被限定在所述第二圖形化過程中，而被對準(zhǔn)的位置被限定在所述第一圖形化過程中。
圖7C示出可選的實(shí)施例，其中在所述第二圖形化過程之后，一些凸起(線)47被保留在由圖7B的大尺寸圖案元素49所占據(jù)的區(qū)域中。或者，換句話說，在所述大尺寸元素的圖形化過程中，在大尺寸元素的區(qū)域上的小尺寸元素的子集被保持基本完整。凸起的數(shù)量應(yīng)當(dāng)被保持足夠小以為待形成的組合的對準(zhǔn)標(biāo)記形成足夠的對比度，而同時該數(shù)量應(yīng)當(dāng)足夠大以滿足圖案密度需求，例如由芯片制造商提出的要求。
圖8A-8E涉及本發(fā)明的另一個實(shí)施例，其中類似于與圖7A-7C相結(jié)合所描述的實(shí)施例，在兩次圖形化(DPT)應(yīng)用中(更具體地為雙重曝光應(yīng)用)在硬掩模層中形成對準(zhǔn)圖案。本實(shí)施例的目的在于在第一次曝光中限定具有良好對比度的圖案(標(biāo)記)，并隨后在第二次曝光中，增加各個過程的分割以便滿足圖案密度要求。圖中示出襯底45，硬掩模46已經(jīng) 被施加在所述襯底45的頂部上。在第一圖形化步驟中，具有相對大尺寸圖案元素或溝50的第一圖案在層46中被圖形化。在所述第一圖形化步驟之后的結(jié)果如圖8A和8B所示。在圖8A中，提供多個大尺寸圖案元素50，而在圖8B中，提供具有大尺寸圖案元素51的類似圖案，其中多個小尺寸元素(例如線)52被保持完整。然而，在所述小尺寸元素52之間的區(qū)域 53足夠大以保持具有主要為大尺寸圖案元素51的圖案。以這種方式，可以滿足任何圖案密度要求。
在兩種情況中，獲得具有相對高對比度的圖案。然后，進(jìn)行所述第二圖形化步驟，且具有相對小尺寸的元素或溝54的第二圖案在層46中被
圖形化。從圖8A的情況開始，溝54在平行于光柵周期的方向上被圖形化，導(dǎo)致如圖8C所示的布局。小尺寸元素54和大尺寸元素50的組合形成對準(zhǔn) 標(biāo)記。如圖8A所示的對準(zhǔn)標(biāo)記具有可能需要的高對比度，以便能夠進(jìn)行第二次曝光。然而，標(biāo)記8A可能干擾用戶的設(shè)計規(guī)則。這可能在DPT應(yīng) 用中或者當(dāng)掩模之后跟著所謂的修整掩模(trim mask)來處理時尤其顯著有用。
從圖8B所示的情況開始，其中原始線或小尺寸元素52的一些部分已經(jīng)被保持完整，所述溝不能沿著平行于光柵周期的方向被圖形化。替代地，溝55在垂直于所述光柵周期(參見灰色區(qū)域)的方向上被圖形化，這導(dǎo)致在圖8D的橫截面中和圖8E的俯視圖中所示出的對準(zhǔn)標(biāo)記。在這點(diǎn) 上，所述對準(zhǔn)標(biāo)記服從設(shè)計規(guī)則，且下面的襯底可以被蝕刻。
圖9A-9C示出本發(fā)明的另一個實(shí)施例。圖9A示出襯底45，硬掩模60 被應(yīng)用于所述襯底45的頂部上。以如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的方式，硬掩模 60己經(jīng)設(shè)置有多個間隔件62。換句話說，特征在硬掩模60上被圖形化，在所述硬掩模及其特征上形成膜，所述膜被部分地蝕刻掉，以使得所述特征的水平表面被曝光，僅僅將膜材料留在其側(cè)壁上，并去除原有的被圖形化的特征。結(jié)果是僅僅保留所述膜材料，所述膜材料形成間隔件62，如圖9A所示。所述間隔件構(gòu)成小尺寸圖案元素的第一圖案。
在另一個步驟中，應(yīng)用修整掩模，去除(修整) 一部分間隔件并得到如圖9B所示的圖案。所述修整掩模部分地去除間隔件62，并因此制作重復(fù)的一組相對大尺寸的圖案元素63。小尺寸圖案元素(間隔件62)和大尺寸圖案元素63的組合形成對準(zhǔn)標(biāo)記。再者，所述對準(zhǔn)標(biāo)記被限定在所述修整掩模中，而被對準(zhǔn)的位置由間隔件層來限定。
圖9C示出具有替代的布局的另一個實(shí)施例。所述修整掩模去除多個間隔件62，但是將圖9B中大尺寸元素63所占據(jù)的區(qū)域中的多個間隔件64
保持完整，以便能夠符合一定的圖案密度要求。
圖10A和10B示出本發(fā)明的另一個實(shí)施例。圖中示出襯底，典型地為具有大量電容器的存儲器芯片的一部分，在所述襯底中存在深溝層65。深溝層65包括多個深溝67 (深度典型為8pm或更大)，所述深溝67通常設(shè)置用于形成重復(fù)的一組相對小尺寸圖案元素。進(jìn)而，深溝67 (即小尺寸圖案元素)設(shè)置成多組深溝67，以形成一組重復(fù)的大尺寸圖案元素。所
述多組深溝67—起形成對準(zhǔn)標(biāo)記。在圖10A中，所述對準(zhǔn)標(biāo)記由三組深溝67構(gòu)成。該數(shù)量可以改變，且在大多數(shù)應(yīng)用中，將大于三。在此，為了增強(qiáng)所述對準(zhǔn)標(biāo)記的對比度，可以去除在所述深溝位置處的所述深溝層65的上部的一部分(例如通過有效面積曝光(Active Area exposure) 過程來完成)。所得到的圖案如圖10B所示。以下述方式實(shí)現(xiàn)所述去除即形成多個大尺寸圖案元素69，其中大尺寸圖案元素69部分地與多個小尺寸圖案元素67交疊，而大尺寸元素69的邊緣由原有深溝67來形成。所述大尺寸圖案元素的存在改善了所述對準(zhǔn)標(biāo)記的對比度，但是所述對準(zhǔn) 標(biāo)記的定位仍舊由深溝67來確定。
對比度增強(qiáng)可能對于對準(zhǔn)標(biāo)記被限定在后續(xù)層中的一個中的硬掩模下面的深溝層中的情況尤其有益。該情況由圖10C示意性地示出。圖 10C示出圖10A的布局，其中另一層76和硬掩模70己經(jīng)被施加于深溝層65 的頂部上。由于另一層76的存在，尤其是硬掩模70的存在，所述對準(zhǔn)標(biāo) 記(參見圖10C)的對比度可能太低。當(dāng)采用用于去除深溝層65的上部的一部分的對比度增強(qiáng)處理，更具體地是有效面積曝光過程(或者可以被用于增強(qiáng)對比度的任何其它處理步驟)，且后續(xù)層76和硬掩模70被設(shè)置在經(jīng)過處理的深溝層65的頂部上時，這導(dǎo)致具有更好的對比度的對準(zhǔn)標(biāo) 記(參見圖10D)。所述對比度甚至可以被增強(qiáng)到這種程度，使得即使在硬掩模(形成第三層)存在的情況下，被對準(zhǔn)的位置可以由第一層的深溝(即深溝層65)來確定。
圖11A和11B示出在類似于結(jié)合圖10A-10D所述的配置的配置中的本發(fā)明的另一個實(shí)施例。在本實(shí)施例中，襯底包括深溝層71，在所述深溝層71中，已經(jīng)提供了多個深溝72。深溝72沒有分組，但是或多或少地沿著深溝層71均勻分布。另一層74和硬掩模75被施加在深溝層71的頂部上。圖11A示出沒有限定對準(zhǔn)標(biāo)記的配置。為了提供具有對準(zhǔn)標(biāo)記的襯底去除在多個位置上的深溝72的上部，以使得多個大尺寸元素或凹槽77 存在于深溝層71的上部中。所述凹槽可以通過任何過程來制作，例如有效面積曝光過程。當(dāng)所述凹槽已經(jīng)被制成時，所述另一層74和隨后的硬掩模75被應(yīng)用在深溝層71的頂部上。凹槽77與深溝72—起形成對準(zhǔn)標(biāo)記。所述對準(zhǔn)標(biāo)記的對比度由凹槽77確定，而被對準(zhǔn)的位置由在深溝層71中的溝72所確定。
圖12A-12C示出本發(fā)明的另一個實(shí)施例，其中組合不同的對準(zhǔn)圖案以形成對準(zhǔn)標(biāo)記的概念被應(yīng)用于過孔層。圖12A示出襯底89，所述襯底 89由彼此疊置的多個層78-84構(gòu)成。層81和82已經(jīng)設(shè)置有金屬觸點(diǎn)或過孔 86的群組85，用于將金屬層80和82互聯(lián)。在本發(fā)明的意義上說，過孔86 形成重復(fù)的一組小尺寸圖案元素。所述過孔還設(shè)置成多個群組85，每群組形成一組相對大尺寸元素的元素。在其中這些小尺寸圖案元素沒有被進(jìn)一步處理的情況下，它們可以被考慮成形成對準(zhǔn)標(biāo)記。在圖12A中描述了三組過孔86，盡管在實(shí)際中用于一起形成對準(zhǔn)標(biāo)記的群組的數(shù)量可以是變化的。然而，該類型的對準(zhǔn)標(biāo)記的對比度可以證明是不充分的。為了改善對準(zhǔn)標(biāo)記的對比度(同時保持由過孔86所限定的原有對準(zhǔn)標(biāo)記的精度)，所述過孔的上部可以經(jīng)歷金屬暴露(metal exposure)過程，以形成如圖12B所示的配置。
所述金屬暴露過程使得過孔的上部限定重復(fù)的一組大尺寸元素87，每個元素87的尺寸被設(shè)定并布置為與過孔86的群組85部分地交疊。小尺寸圖案元素(即過孔86)和大尺寸元素(即被暴露給金屬的部分)的組合形成對準(zhǔn)標(biāo)記。由于該對準(zhǔn)標(biāo)記的對比度由大尺寸的被暴露給金屬的部分87來確定，而精度(被對準(zhǔn)的位置)由小尺寸的過孔86來確定(由于所述對準(zhǔn)標(biāo)記的邊緣由過孔86形成，這可以從圖12B中看出)，所以能夠改善該對準(zhǔn)標(biāo)記的對比度。
在圖12C中，示出了本發(fā)明的另一個實(shí)施例。在該實(shí)施例中，針對于一組重復(fù)的小尺寸圖案元素，過孔86被設(shè)定尺寸和布置，這類似于結(jié) 合圖12A所討論的實(shí)施例，但是所述小尺寸圖案元素沒有被分組為一組形成相對大尺寸元素85。在本實(shí)施例中，對準(zhǔn)標(biāo)記僅僅在金屬暴露過程之后形成，以提供如圖12C所示的配置。被暴露給金屬的部分88限定一組大尺寸元素，其與由過孔86所形成的小尺寸元素結(jié)合形成對準(zhǔn)標(biāo)記。被暴露給金屬的部分88被設(shè)定尺寸和布置，以使得所述對準(zhǔn)標(biāo)記的邊緣由過孔86形成，而不是由被暴露給金屬的部分所形成，如圖12C所示。因此，所述對準(zhǔn)標(biāo)記提供良好的對比度，這是由于其由大尺寸的被暴露給金屬的部分88決定，而精度(被對準(zhǔn)的部分)高，是因?yàn)檫@由小尺寸過孔86所決定。在該實(shí)施例中，所述過孔被暴露為溝，而在其它實(shí)施例中，所述過孔被暴露為接觸孔。
在另一個實(shí)施例中(圖中未示出)，所述方法包括在襯底的曝光場之間的至少一條劃線中提供第一和第二圖案。例如，通過在襯底的第一場的左邊一條劃線中提供相對小尺寸的圖案元素的第一圖案，通過在所述第一場的右邊一條劃線中提供相對大尺寸的圖案元素的第二圖案，并在襯底的第二場的劃線中重復(fù)提供第一和第二圖案的步驟，所述第二場與所述第一場鄰接，以使得設(shè)置在所述第一場的劃線中的一條中的圖案與設(shè)置在所述第二場的劃線中的一條中的圖案交疊，例如通過交疊地對第一和第二場進(jìn)行曝光(往復(fù)移動)，可以在所述劃線中獲得對準(zhǔn)標(biāo)記。在設(shè)置在所述場的上、下劃線中的對準(zhǔn)標(biāo)記的情況下，類似的過程是可能的。
應(yīng)當(dāng)理解，在如圖所示的多個實(shí)施例中，所述標(biāo)記大致是矩形的。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解，所述標(biāo)記不需要嚴(yán)格地為矩形，而是可以包括少量的不規(guī)則形狀，其包括例如不是完美方形的拐角和不是完全直的和均勻的側(cè)邊。替代地，它們僅僅應(yīng)當(dāng)是足夠程度的矩形，以起到用于對準(zhǔn)目的的光柵的作用。
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"和"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(jìn)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(jìn)行顯影的工具)、量測工具和/或檢驗(yàn)工具中。在可應(yīng)用的情況下，可以將所述公開內(nèi)容應(yīng)用于這種和其他襯底處
理工具中。另外，所述襯底可以處理一次以上，例如為產(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)包含多個己處理層的襯底。
盡管以上己經(jīng)做出了具體的參考，在光學(xué)光刻的情況中使用本發(fā)明的實(shí)施例，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以用于其他應(yīng)用中，例如壓印光刻，并且只要情況允許，不局限于光學(xué)光刻。在壓印光刻中，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
紫夕卜(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(shí)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(shí)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(jī)器可讀指令序列的計算機(jī)程序的形式，或者采取具有在其中存儲的這種計算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的形式 (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(hù)范圍的條件下，可以對本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在襯底上提供一組對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，所述方法包括在襯底的層的至少一個曝光區(qū)域上對第一圖案曝光，所述第一圖案包括具有第一元素尺寸的一組重復(fù)的元素；對位于所述第一圖案上方的第二圖案曝光，所述第二圖案包括具有第二元素尺寸的一組重復(fù)的元素，所述第二元素尺寸不同于所述第一元素尺寸，其中所述第一和第二圖案的所述元素至少部分地交疊，并組合形成一組重復(fù)的大尺寸的對準(zhǔn)標(biāo)記，以使得所述對準(zhǔn)標(biāo)記在重復(fù)方向上的邊緣由小尺寸元素形成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在連續(xù)的大尺寸圖案元素之間的空間的寬度(w)是所述小尺寸圖案元素的間距的整數(shù)倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述第一圖案包括小尺寸元素，且所述第二圖案包括大尺寸元素。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述第一圖案包括大尺寸元素，且所述第二圖案包括小尺寸元素。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一圖案在第一層中被曝光，且所述第二圖案在第二層中被曝光，所述第二層與所述第一層至少部分地交疊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一圖案和所述第二圖案在同一層中被曝光。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述對準(zhǔn)標(biāo)記用于對具有分辨率的圖案進(jìn)行成像，且所述小尺寸元素以該分辨率設(shè)置尺寸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，包括以所述小尺寸元素的分辨率對準(zhǔn)組合的對準(zhǔn)標(biāo)記。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，包括步驟確定在所述小尺寸元素的分辨率下的組合對準(zhǔn)標(biāo)記的位置。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，包括步驟確定在所述大尺寸元素的分辨率下的組合對準(zhǔn)標(biāo)記與其周圍環(huán)境之間的對比度。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，包括步驟提供第一組對準(zhǔn)標(biāo)記，其中在第一層中的所述第一圖案包括小尺寸元素，且在第二層中的所述第二圖案包括大尺寸元素；提供第二批對準(zhǔn)標(biāo)記，其中在第一層中的所述第一圖案包括大尺寸元素，且在第二層中的所述第二圖案包括小尺寸元素；根據(jù)所述第一組對準(zhǔn)標(biāo)記確定所述第一層的位置；根據(jù)所述第二批對準(zhǔn)標(biāo)記確定所述第二層的位置；以及根據(jù)所確定的所述第一層的位置以及所確定的所述第二層的位置來確定重疊偏移。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述小尺寸元素形成密集圖案，所述密集圖案由線或溝構(gòu)成。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中每個元素大致是矩形，且所述大尺寸元素的寬度大于連續(xù)的小尺寸元素相互之間的間距。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述小尺寸圖案元素由重疊目標(biāo)區(qū)域上的產(chǎn)品特征形成。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中在對所述大尺寸元素進(jìn)行圖形化的過程中，在所述大尺寸圖案元素的區(qū)域上的小尺寸元素的子集被保持基本完整。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，包括步驟提供多個對準(zhǔn)標(biāo)記，所述多個對準(zhǔn)標(biāo)記在所述小尺寸圖案元素之間具有變化的間距。
17. —種用于校準(zhǔn)光刻設(shè)備的投影系統(tǒng)的方法，所述方法包括a)當(dāng)所述投影系統(tǒng)處在初始條件下，在襯底的層的至少一個曝光區(qū)域上對第一圖案進(jìn)行曝光以及在所述第一圖案的頂部上的所述至少一個曝光區(qū)域上對第二圖案進(jìn)行曝光，所述第一圖案包括重復(fù)的一組小尺寸元素，所述第二圖案包括一組大尺寸元素，其中所述第一和第二圖案的所述元素部分地交疊，且組合形成一組重復(fù)的大尺寸對準(zhǔn)標(biāo)記，以使得所述對準(zhǔn)標(biāo)記在重復(fù)方向上的邊緣由小尺寸元素形成；b) 當(dāng)所述投影系統(tǒng)在受熱條件下時，重復(fù)所述曝光過程a);c) 確定關(guān)于作為投影系統(tǒng)的至少一部分的溫度的函數(shù)的所述對準(zhǔn) 標(biāo)記的變形的信息。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，包括步驟基于所確定的關(guān)于所述變形的信息，調(diào)整作為所述溫度的函數(shù)的投影系統(tǒng)的特性。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一和第二圖案被設(shè)置在襯底的曝光場之間的至少一個劃線中。
20. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，包括在襯底的第一場的劃線中的一條劃線中提供相對小尺寸圖案元素的第一圖案；在所述第一場的相反的劃線中提供相對大尺寸圖案元素的第二圖案；以及在所述襯底的第二場的劃線中重復(fù)提供所述第一和第二圖案的步驟，所述第二場與所述第一場鄰接，以使得設(shè)置在所述第一場的劃線中的一條劃線中的圖案與設(shè)置在所述第二場的劃線中的一條劃線中的圖案交疊。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述對準(zhǔn)標(biāo)記根據(jù)如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的方法來設(shè)置。
22. —種用于確定設(shè)置有各批對準(zhǔn)標(biāo)記的至少兩層的相對位移的方法，所述方法包括根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的方法，在第一層上形成第一組組合的對準(zhǔn)標(biāo)記，在第二層上形成第二批補(bǔ)充的組合對準(zhǔn)標(biāo)記，所述第二層設(shè)置在所述第一層的頂部上；輻射上述兩批組合的對準(zhǔn)標(biāo)記；以及檢測在所述第一組和第二批對準(zhǔn)標(biāo)記之間的相對位移。
23. —種器件制造方法，所述方法包括將至少一個圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到所述器件的襯底上，其中轉(zhuǎn)移圖案的步驟包括將第一圖案轉(zhuǎn)移到襯底的層的至少一個曝光區(qū)域上，所述第一圖案包括具有第一元素尺寸的重復(fù)的一組元素；將第二圖案轉(zhuǎn)移到所述第一圖案的頂部上的所述至少一個曝光區(qū) 域上，所述第二圖案包括具有第二元素尺寸的重復(fù)的一組元素，所述第二元素尺寸大于或小于所述第一元素尺寸，其中所述第一和第二圖案的所述元素部分地交疊，并組合形成一組重復(fù)的大尺寸的對準(zhǔn)標(biāo)記，以使得所述對準(zhǔn)標(biāo)記在重復(fù)方向上的邊緣由小尺寸元素形成。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的器件制造方法，其中所述對準(zhǔn)標(biāo)記根據(jù) 如權(quán)利要求l-22中任一項(xiàng)所述的方法來提供。
25. —種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備設(shè)置用于將對準(zhǔn)標(biāo)記的圖案從圖案形成裝置提供到襯底上，其中所述設(shè)備被設(shè)置和構(gòu)建以使得在襯底的層的至少一個曝光區(qū)域上對第一圖案曝光，所述第一圖案包括具有第一元素尺寸的重復(fù)的一組元素；在所述第一圖案的頂部上的所述至少一個曝光區(qū)域上對第二圖案曝光，所述第二圖案包括具有第二元素尺寸的一組重復(fù)的元素，所述第二元素尺寸大于或小于所述第一元素尺寸，其中所述第一和第二圖案的所述元素部分地交疊，并組合形成一組重復(fù)的大尺寸的對準(zhǔn)標(biāo)記，以使得所述對準(zhǔn)標(biāo)記在重復(fù)方向上的邊緣由小尺寸元素形成。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備設(shè)置用于根據(jù)權(quán)利要求l-22中任一項(xiàng)所述的方法提供一組對準(zhǔn)標(biāo)記。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于提供對準(zhǔn)標(biāo)記的方法、器件制造方法和光刻設(shè)備。實(shí)施例涉及一種用于在襯底上提供一組對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，所述方法包括在襯底的層上對具有一元素尺寸的元素的第一圖案進(jìn)行曝光，并在所述第一圖案上方對具有一不同的元素尺寸的元素的第二圖案進(jìn)行曝光。所述第一和第二圖案的元素交疊并形成一組對準(zhǔn)標(biāo)記，所述對準(zhǔn)標(biāo)記的邊緣由小尺寸元素形成。實(shí)施例還涉及設(shè)置用于提供這樣一組對準(zhǔn)標(biāo)記的光刻設(shè)備。實(shí)施例還涉及一種用于校準(zhǔn)光刻設(shè)備以考慮與受熱相關(guān)的變形的方法。
文檔編號G03F7/20GK101526757SQ20091011857
公開日2009年9月9日申請日期2009年3月4日優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者理查德·約翰內(nèi)斯·弗朗西斯克斯·范哈恩申請人:Asml荷蘭有限公司

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