專利名稱：對準方法、對準基底,光刻裝置和器件制造方法
技術領域：
本發明涉及一種光刻投射裝置的對準，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統；用于根據所需的圖案對投射光束進行構圖的構圖部件；用于保持基底的基底臺；用于將帶圖案的光束投射到基底第一側面靶部上的投射系統。
■程控反射鏡陣列。這種設備的一個例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的理論基礎是(例如)反射表面的尋址區域將入射光反射為衍射光，而非可尋址區域將入射光反射為為非衍射光。用一個適當的濾光器，從反射的光束中過濾所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式，光束根據矩陣可尋址表面的尋址圖案而產生圖案。程控反射鏡陣列的另一實施例利用微小反射鏡的矩陣排列，通過使用適當的局部電場，或者通過使用壓電致動器裝置，使得每個反射鏡能夠獨立地關于一軸傾斜。再者，反射鏡是矩陣可尋址的，以使已尋址的反射鏡以不同的方向將入射的輻射光束反射到非可尋址反射鏡上；按照這種方式，根據矩陣可尋址反射鏡的可尋址圖案對反射光束進行構圖。可以用適當的電子裝置進行該所需的矩陣尋址。在上述兩種情況中，構圖部件包括一個或者多個程控反射鏡陣列。反射鏡陣列的更多信息可以從例如美國專利US5,296,891和美國專利US5,523,193、和PCT專利申請WO 98/38597和WO 98/33096中獲得，這些文獻在這里引入作為參照。在程控反射鏡陣列的情況中，所述支撐結構可以是框架或者工作臺，例如所述結構可以是固定的或者根據需要是可移動的。
■程控LCD陣列，例如由美國專利US5,229,872給出的這種結構，它在這里引入作為參照。
為簡單起見，本文的其余部分在一定的情況下具體以掩膜和掩膜臺為例；可是，在這樣的例子中所討論的一般原理應適用于上述更寬范圍的可程控構圖部件。
為了簡單起見，投影系統在下文稱為“鏡頭”；可是，該術語應廣意地解釋為包含各種類型的投影系統，包括例如折射光學裝置，反射光學裝置，和反折射系統。輻射系統還可以包括根據這些設計類型中任一設計的操作部件，該操作部件用于操縱、整形或者控制輻射的投射光束，這種部件在下文還可共同地或者單獨地稱作“鏡頭”。另外，光刻裝置可以具有兩個或者多個基底臺(和/或兩個或者多個掩膜臺)。在這種“多級式”器件中，可以并行使用這些附加臺，或者可以在一個或者多個臺上進行準備步驟，而一個或者多個其它臺用于曝光。例如在美國專利US5,969,441和1998年2月27號提交的序列號為09/180011的美國專利(WO 98/40791)中描述的二級光刻裝置，這里作為參考引入。
光刻投射裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構圖部件可產生對應于IC每一層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷光敏材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)的靶部上(例如包括一個或者多個電路小片(die))。一般的，單一的晶片將包含相鄰靶部的整個網格，該相鄰靶部由投射系統逐個相繼輻射。在目前采用掩膜臺上的掩膜進行構圖的裝置中，有兩種不同類型的機器。一類光刻裝置是，通過一次曝光靶部上的全部掩膜圖案而輻射每一靶部；這種裝置通常稱作晶片分檔器。另一種裝置(通常稱作分步掃描裝置)通過在投射射束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩膜圖案、并同時沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺來輻射每一靶部；因為一般來說，投射系統有一個放大系數M(通常＜1)，因此對基底臺的掃描速度V是對掩膜臺掃描速度的M倍。如這里描述的關于光刻設備的更多信息可以從例如美國專利US6,046,729中獲得，該文獻這里作為參考引入。
對準是將掩模上一特定點的圖像定位在將要曝光的晶片上的一特定點的步驟。一般在各基底和晶片上提供一個或多個對準標記，例如小圖案。一個器件可由多層組成，其中這些層是由具有中間處理步驟連續曝光建立的。在每次曝光之前都要對基底和掩模上的標記進行對準，以使新的曝光和上一次曝光之間的任何位置誤差最小化，這種誤差術語上稱為重疊誤差。
在例如微系統技術(MST)、微機電系統(MEMS)、微光機電技術(MOEMS)和倒裝芯片的一些技術中，器件是在基底的兩側制作的。在基底的一側進行曝光，以使曝光與事先已曝光的另一側基底上的特征精確對準時存在問題。一般需要0.5微米等級或者更高的對準精度。
現有技術中提出了一種利用嵌入在晶片臺中附加的兩套光學元件的前后(front-to-backside)對準(FTBA)系統。由此一種公知的貫通透鏡(through-the-lens)對準系統可以確定位于基底相對表面上的標記位置。FTBA系統還可用于解決當頂部標記被處理層覆蓋并且再也不能進行對準時所造成的工藝問題。但是從微小硬件設計的偏離、溫度變化、基底厚度和楔形變化、不可校正的透鏡誤差、非正交性的對準光束和標準的重疊誤差影響了FTBA系統的精度。因此需要校正FTBA系統以滿足所需的對準精度。
依據本發明，該目的和其它目的通過一種對準系統校準方法達到，該對準系統能夠使基底相對側上的對準標記對準，其直接將輻射對準光束導向至一側，并通過一附加光學系統將所述對準光束導向另一側，該方法包括以下步驟提供一具有第一和第二相對表面并且對于所述對準光束輻射來說透明的校準基底，所述校準基底在其第一表面上具有一參考標記；所述參考標記可以從第一和第二表面檢測到；用導向至所述第一表面上的所述對準光束對所述參考標記進行第一次對準；用導向至所述第二表面上的所述對準光束對所述參考標記進行第二次對準，并且使其通過所述校準基底到所述第一表面，同時將一平板插入到對準光束中，使所述對準系統的焦點位置移動到所述第一標記的位置處；其中第一次和第二次對準可以按任意次序進行。
該方法提供了一種用于校準前后對準系統的直接和簡單的綜合步驟。對三種對準步驟的結果進行的比較是在對準系統可見的位置處重新形成第二后側對準標記，由此提供一種光學系統的校準方法。因此可以有把握地將前后對準系統用于不透明制品基底的對準。
在參考基底的每一側面可以設置多個參考標記，使得可以對對準系統的每一重新成像光學系統重復該對準步驟。
為了對平板的任何斜度(偏離平行)和不均勻性進行平均，使平板關于基本平行于所述對準光束方向的軸以及關于和基板平面平行的正交軸旋轉180°。在每一次旋轉之后重復第二次對準步驟，給出4個測量值。
本發明還提供一種用于上述方法的校準基板，其包括一透明本體，在其兩個相對表面之一上具有一參考標記，所述參考標記可以從所述相對表面的兩個表面上檢測到。
本發明的目的還可以通過一種光刻裝置中對準系統的校準方法達到，該對準系統能夠使基底相對側上的對準標記對準，其直接將輻射對準光束導向至一側，并通過一附加光學系統將所述對準光束導向另一側，該方法包括以下步驟提供一基底，在其第一表面上具有一對第一參考標記；用所述附加光學系統對所述的一對第一參考標記進行第一次對準；用所述基底的第二表面上的一對第二參考標記進行第一次曝光；使所述基底繞著第一軸第一次旋轉180度；用所述附加光學系統對所述的一對第二參考標記進行第二次對準；用所述基底的所述第一表面上的一對第三參考標記進行第二次曝光；測量所述第一和第三參考標記的相對位置，以校準所述對準系統。
第一軸可以是連接所述一對第一參考標記的直線的垂直平分線，或者是連接所述一對第一參考標記的直線。優選圍繞著這兩種軸旋轉，重復該校準步驟。
有利的是將上述兩種校準方法組合。
本發明的目的還可以通過一種光刻裝置中對準系統的校準方法達到，該對準系統能夠使基底相對側上的對準標記對準，其直接將輻射對準光束導向至一側，并通過一附加光學系統將所述對準光束導向另一側，該方法包括以下步驟
提供一基底，在其第一表面上具有一對第一參考標記，在其第二表面上具有一對第二參考標記；用導向到所述表面的所述對準光束對第一參考標記進行對準，用所述附加光學系統對第二參考標記進行對準；使所述基底圍繞著第一軸第一次旋轉180度；用導向到所述表面的所述對準光束對第二參考標記進行對準，用所述附加光學系統對第一參考標記進行對準；比較上述對準效果；其中對準步驟可以按任何次序進行。
第一軸可以是連接所述一對第一參考標記的直線的垂直平分線，或者是連接所述一對第一參考標記的直線。優選圍繞著這兩種軸旋轉，重復該校準步驟。
有利的是可以結合上述三種校準方法中的任意一種。
本發明的目的還可以通過一種光刻裝置中對準系統的校準方法達到，該對準系統能夠使基底相對側上的對準標記對準，其直接將輻射對準光束導向至一側，并通過一附加光學系統將所述對準光束導向另一側，該方法包括以下步驟提供一校準基底，在其第一表面上具有第一對三個或過多參考標記的行列，在其第二表面上具有第二對三個或過多參考標記的行列；用所述直接入射的對準輻射對第一對參考標記行列進行對準，用所述附加光學系統對第二對參考標記行列進行對準；使所述基底圍繞著第一軸第一次旋轉180度；用所述直接入射的對準輻射對第二對參考標記行列進行對準，用所述附加光學系統對第一對參考標記行列進行對準；比較上述對準效果；其中對準步驟可以按任何次序進行。
有利的是將這種校準方法與前面所述的三種方法中的任意一種進行組合。
采用上述方法進行校準的光刻裝置可用于制作校準基板，以對其它光刻裝置進行校準。
本發明的第二方面是提供一種光刻投射裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統；用于根據所需圖案對投射光束進行構圖的構圖部件；
用于保持基底的基底臺；用于將帶圖案的光束投射到基底第一側靶部上的投射系統，其特征在于一個采用所述基底對其來說是透明的輻射對準光束的對準系統，用于使所述支撐系統或所述構圖部件上的參考標記與設置在將要成像有所述帶圖案光束的所述基底第一表面上的對準標記對準；可選擇性地插入到所述對準光束通路中的平板，由此使所述對準光束聚焦到與所述第一表面相對的所述基底的第二表面上。
本發明的該方面還提供一種器件制造方法，包括以下步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統提供輻射投射光束；利用構圖部件來使投射光束的橫截面具有圖案；在所述基底第一側面上的輻射敏感材料層的靶部上投射帶圖案的輻射光束，其特征在于以下步驟在所述投射步驟之前，通過用所述基底對其來說是透明的輻射束照射所述對準標記，利用一對準系統將所述支撐系統或所述構圖部件上的參考標記與設置在將要成像有所述帶圖案光束的所述基底第一表面上的第一對準標記對準；將一平板插入到所述對準光束通路中，使所述對準光束聚焦到與所述第一表面相對的所述基底的第二表面上，并使所述參考標記與設置在所述第一表面相對的所述基底的第二表面上的第二對準標記對準。
本發明還提供一種校準基底，其至少在鄰近一對準標記的位置處具有小于或等于10微米的厚度，由此所述對準標記可以從兩側檢測到。
該基底可設置厚度小于或等于10微米的第一區域以及第一對準標記，厚度小于或等于10微米的第二區域以及第二對準標記，所述第一和第二區域在垂直于基底表面限定的平面的方向上是分離的。
有利的是該距離大于100微米。
本發明還提供一種光刻裝置的校準方法，其包括利用上述厚度小于或等于10微米的基底實施上述第一方法；使基底圍繞著垂直于基底表面限定的平面的軸旋轉；第二次實施該方法。
在整個說明書中，基底特定側面上的對準標記當然包括蝕刻到基底所述側面上的對準標記，還包括帶有隨后沉積在基底頂部上材料的對準標記，因此該標記是嵌入的，并且不必再暴露在表面上。
依據本發明，在利用光刻投射裝置的制造方法中，一圖案(例如在掩模中的)成像在一至少部分覆蓋一層能量敏感材料(抗蝕劑)的基底上。在該成像步驟之前，基底可以進行各種處理，例如涂底漆、涂布抗蝕劑和軟烘烤。曝光后，可以對基底上述其它處理，例如曝光后烘烤(PEB)，顯影，硬烘烤和測量/檢測成像特征。這一系列處理過程用作對器件，例如IC的各層進行構圖的基礎。這種已進行構圖的層可以繼續進行各種處理，例如腐蝕，離子注入(摻雜)，金屬化，氧化，化學一機械拋光等，所有這些步驟用于對單層進行加工。如果需要多層，則必須對每一新層重復整個處理步驟，或者一變形。最終，在基底(晶片)上將存在一列器件。這些器件可以用例如切割或鋸斷的技術分開，由此將各器件安裝在載體上，與插腳相連等。這些處理方法更詳細的信息可以從例如Peter van Zant的“Microchip FabricationA Practical Guide to SemiconductorProcessing”，第三版，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN0-07-067250-4的書中獲得，在此引入作為參考。
在本申請中，本發明的裝置具體用于制造Ic，但是應該明確理解這些裝置可能具有其它應用。例如，它可用于制造集成光學系統、用于磁疇存儲器的引導和檢測圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等等。本領域的技術人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，在說明書中任何術語“劃線板”，“晶片”或者“電路小片(die)”的使用應認為分別可以由更普通的術語“掩模”，“基底”和“靶部”代替。
在本文件中，使用的術語“照明輻射”和“照明光束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外輻射(例如具有365，248，193，157或者126nm波長)和EUV，以及粒子束，如離子束或者電子束。
圖3是本發明實施例的晶片的平面圖，其顯示了雙側對準光學系統位置和方向；圖4表示本發明另一種雙側對準光學系統位置和方向的平面圖；圖5表示本發明實施例的具有集成光學組件基底臺的一部分的截面圖，圖6a和6b顯示本發明截面形式的另一實施例的基底臺、晶片和用于雙側對準的示意圖。
圖7a到d顯示利用不透明基底實施的本發明第一次校準步驟。
圖8a到d顯示本發明第二次校準步驟；圖9和10顯示本發明第三次校準步驟。
在圖中，相應的附圖標記表示相應的部分。
優選實施方案的詳細說明實施例1

圖1示意性地表示本發明一特定實施例的光刻投射裝置。該裝置包括輻射系統LA，Ex，IL，用于提供用于輻射的投射光束PB(例如UV輻射)；第一目標臺(掩膜臺)MT，設有用于保持掩模MA(例如分劃板)的掩膜保持器，并與用于將掩模相對于物體PL精確定位的第一定位裝置連接；第二目標臺(基底臺)WT，設有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器，并與用于將基底相對于物體PL精確定位的第二定位裝置連接；投射系統(“鏡頭”)PL(例如石英鏡頭系統)，用于將掩模MA的輻射部分成像在基底W的靶部C(例如包括一個或多個電路小片(die))上。
如這里指出的，該裝置屬于透射型(例如具有透射掩模)。可是，一般來說，它還可以是例如反射型(具有反射掩模)。另外，該裝置可以利用其它種類的構圖部件，如上述涉及的程控反射鏡陣列型。
輻射系統包含輻射源LA(例如UV激光器)，其產生輻射光束。該光束直接或經過如擴束器Ex的調節裝置后，再照射到照射系統(照射器)IL上。照射器IL包括調節裝置AM，用于設定光束強度分布的外和/或內徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內)。另外，它一般包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。按照這種方式，照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有理想的均勻和強度分布。
應該注意，圖1中的輻射源LA可以置于光刻投射裝置的殼體中(例如當源LA是汞燈時經常是這種情況)，但也可以遠離光刻投射裝置，其產生的輻射光束被(例如通過合適的定向反射鏡的幫助)引導至該裝置中；當光源LA是準分子激光器時通常是后面的那種情況。本發明和權利要求包含這兩種方案。
光束PB然后與保持在掩膜臺MT上的掩模MA相交。與掩模MA相交后，光束PB通過鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位裝置(和干射測量裝置IF)的輔助下，基底臺WT可以精確地移動，例如在光束PB的光路中定位不同的靶部C。類似的，例如在從掩模庫機械提取掩模MA之后或者在掃描期間，可以使用第一定位裝置將掩模MA相對光束PB的光路進行精確定位。一般地，在圖1中未明確顯示的長沖程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)的幫助下，可以實現目標臺MT、WT的移動。可是，在晶片分檔器中(與分步掃描裝置相對)，掩膜臺MT可與短沖程致動裝置連接，或者固定。
所表示的裝置可以按照兩種不同模式使用1.在步進模式中，掩膜臺MT基本保持不動，整個掩膜圖像被一次投射(即單“閃”)到靶部C上。然后基底臺WT沿x和/或y方向移動，以使不同的靶部C能夠由光束PB照射。
2.在掃描模式中，基本為相同的情況，但是所給的靶部C沒有暴露在單“閃”中。取而代之的是，掩膜臺MT沿給定的方向(所謂的“掃描方向，例如x方向”)以速度v移動，以使投射光束PB掃描整個掩膜圖像；同時，基底臺WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時移動，其中M是鏡頭PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相對較大的靶部C，而沒有犧牲分辨率。
圖2顯示了晶片臺WT上的晶片W。晶片標記WM3和WM4設置在晶片W的第一側面(“前側”)上，光可從這些標記按照如WM3和WM4上的箭頭方向反射，并與一以下將描述的對準系統(未顯示)一起用于對準掩模上的標記。在晶片W的另一側面(“后側”)上進一步設置了晶片標記WM1和WM2。一光學系統內置于晶片臺WT上，用于向晶片W后側上的晶片標記WM1和WM2提供光學通路。光學系統包括一對臂10A，10B。各臂由兩個反射鏡12，14和兩個鏡頭16，18構成。各臂中的反射鏡12，14是傾斜的，由此其與水平線形成的角度總和為90E。由此，當反射離開其它反射鏡時，垂直射向反射鏡之一上的光束將保持垂直。
在使用時，光從晶片臺WT上導向至反射鏡12，通過鏡頭16和18到反射鏡14，此后到各個晶片標記WM1和WM2上。光從一部分晶片標記反射，沿著光學系統的臂通過反射鏡14，鏡頭18和16和反射鏡12返回。反射鏡12，14和鏡頭16，18的排列方式使得晶片標記WM1，WM2的圖像20A，20B相應于設置在晶片W前側上的任何標記WM3，WM4的垂直位置形成在晶片W前(上)表面的平面上。鏡頭16，18和反射鏡12，14的次序當然適宜于光學系統可以不同。例如，鏡頭18可以位于反射鏡14和晶片W之間。
晶片標記WM1，WM2的圖像20A，20B可以作為虛擬的晶片標記，并可用于通過事先存在的對準系統(未顯示)進行對準，其方式與設置在晶片W前(上)側上的實際晶片標記一樣。
如圖2所示，光學系統10A，10B的臂產生移動到晶片W側面處圖像20A，20B，由此可以從晶片W上的對準系統看到這些圖像。在圖3和4中顯示了兩種優選的光學系統10A，10B的臂方向，其中圖3和4是晶片W位于XY平面上的平面圖，在圖3和4中，為了清楚起見，省略了晶片臺WT。在圖3中，光學系統10A，10B的臂沿著X軸對準。在圖4中，光學系統10A，10B的臂與Y軸平行。在兩種情況下，晶片標記WM1，WM2位于X軸上。晶片標記WM1，WM2位于晶片W的下側，從而從晶片臺頂側看起來是反的。但是，使晶片標記WM1，WM2的圖像20A，20B再一次回復到正確線路中的光學系統設備的臂的反射鏡排列未反轉，因此這些圖像正好顯現出其好像位于晶片W的頂側一樣。光學系統的排列還使得晶片標記WM1，WM2和其圖像20A，20B的尺寸比例為1∶1，即既不放大，也不縮小。因此，正好可以將圖像20A，20B當作晶片W前側上的真實晶片標記使用。應當理解該光學系統可以將更小的晶片標記放大(或者使更大的晶片標記縮小)；重要的是晶片標記為可以利用事先存在的對準系統進行對準的正確尺寸。一設置在掩模上的通用對準圖案或標號可以與真實和虛擬的晶片標記一起用于對準。
在該實例中，如圖2所示，晶片標記設置在晶片W的前側和后側的相應位置上。在圖3和4中，為了清楚，僅顯示了晶片W后側上的晶片標記。依據該設置，當晶片W繞著X或Y軸旋轉翻滾時，在晶片W頂側上的晶片標記將位于底側，但是在一位置處，從而可被光學系統10A，10B的一個臂成像。
可以注意到，依據光學系統的反射鏡和其它組件的排列(特別是是否具有中間標記圖像)，在某些方向上標記的移動可導致圖像向相反方向位移，而在其它方向，標記和圖像將同樣地移動。當確定晶片標記WM1，WM2的位置時，以及實施對準而調整晶片W和掩模的相對位置時，控制對準系統的軟件就考慮到此種情況。
在晶片W的每一側都至少設置兩個晶片標記。一個單獨的標記可以給出掩模上特定點圖像與晶片上特定點的相對位置信息。但是，為了保證正確的方向，對準和放大，至少使用兩個標記。
圖5顯示了晶片臺WT的一部分截面。依據本發明實施例，用于將晶片標記成像在晶片后側的光學系統10A，10B以一種特定的方式內置于晶片臺上。如圖5所示，光學系統一個臂上的反射鏡12，14并未設置成分離的組件，而是與晶片臺WT集成在一起。在晶片臺WT上加工有合適的表面，此后可以再設置一涂層，以改進反射性，這樣就形成了反射鏡12，14。光學系統可以用與晶片臺一樣的材料制成，例如Zerodur，其具有極低的熱擴散系數，因此保證可以保持高對準精度。
前后對準系統的進一步信息和其可替代形式在歐洲專利申請02250235.5中有描述，在此引入其內容作為參考。
前后對準系統可以將基底相對側上的對準標記按照理想的精度進行對準，但是需要校準。
為了校準前后對準系統，需要知道由對準系統測出的后側對準標記的前側圖像位置和后側對準標記的實際位置之間的確切關系。可以方便地將該關系認為是FTBA偏移，其表示后側標記與其圖像之間的距離。為了確定FTBA偏移量，需要提供一種獨立于FTBA對準系統的確定后側標記位置的方式；將該確定結果與FTBA準系統測量的位置進行比較。
應當注TTL對準系統本身需要校準，以確定所測出的對準標記位置和由投射系統PL投射的圖像位置之間的關系。這種校準方法是已知的，并不形成本發明的任何部分。在以下的描述中對此將不考慮。
如下所述，本發明提供一種直接校準FTBA系統的方法。但是，這種校準方法比較費時。因此本發明還提供一種方法，將光刻裝置校準為參考(純凈)機器。然后用其制作參考基底(純凈基底)，并可用更簡單和更快地方法校準其它機器。
如上所述，FTBA系統是通過一光學系統將位于基底底側上的對準標記投射到與正常前側標記(基底頂側)一樣的z-水平上進行工作的。該平面由z＝0表示，與投射鏡頭的焦平面相應。通過設計，后側標記讀出位置的方向、尺寸和z平面位置盡可能地與前側標記相同。由此用于后側對準掃描的x，y位置可以用與頂側對準掃描的相同的方式進行確定。對光學變形和偏移校正需要進行多次校正。
利用透明校準晶片HW測量FTBA偏移量的步驟示于圖6a和b。
校準基底HW是用具有已知厚度，d和折射系數n的透明材料形成的，在其相對側上具有參考標記WM1，WM3。校準晶片優選盡可能制得較薄。參考標記WM3應具有可見的鏡像圖像成分，以可透過基底檢測，并且當通過FTBA光學系統觀察時表現正常。這可以通過具有各自方向的、位于已知位置處的兩個標記實現，或者通過將兩個方向組合到一個標記中的所謂總標記來實現。參考標記WM1優選以同樣方式構造，由此晶片可以進行翻轉。要注意，雖然所示的標記WM1和WM3是一個在另一個之上，但實際上它們也可以并排的。
對準系統在圖6(a)示意的情況下，以通常方式確定了校準基底HW前側上參考標記WM3的位置。此后用透射通過校準基底HW的對準輻射確定校準基底HW后側上參考標記WM1的位置。但是，為了補償標記MW1的焦點位置相對于標記WM3的位移，將具有預定厚度和折射系數的平板50插在校準基底HW之上，由此，如圖6(b)輻射線結構所示意的，標記MW1顯示出好像位于校準基底HW前部的平面上。此后，可以簡單地直接比較校準基底HW前側和后側上的實際標記位置，而在以前需要使用一種類似鋸斷和蝕刻晶片的破壞性技術來確定兩側的重疊性能，甚至測量誤差會超出實際的重疊精度。
可以看到，，對于在反射系數為n0(真空中n0＝1)的環境中反射系數為n1、厚度為d1的校準基底HW，通過以下關系式確定平板50的反射系數為n2、厚度為d2d2=n0·n2n1(n2-n0)·d1]]>為補償平板50的任何傾斜性，將平板50繞著3個正交軸(x，y，z)的每一個旋轉180°后重復該測定。可以用已知技術分別測量校準基底HW的任何不均勻性，并進行合適的校正。使用具有預定厚度和反射系數的平板50的方案，當然可以應用于任何需要移動晶片標記焦點位置的對準方法中。
用相同的晶片重復該測量過程，以使正交軸和旋轉軸之間的“串擾(cross-talk)”最小化。一般重復3次就足夠了。
上述方案還可以利用基底對其來說是透明的對準光束輻射，例如對硅基底使用紅外輻射，對基底產品相對側上標記的直接進行對準。當然，選擇用于平板的材料還必須對對準系統中所用的輻射透明。
另一種用于測量FTBA偏移量的第二程序包括標準硅基底，并且從估計偏移量開始。該程序顯示在圖7a到d和8a到d中。
在第一程序中，基底60用第一套標記61進行曝光。標記60上的箭頭表示其方向；該方向是重要的，因為對準系統一般僅能測量具有特定方向的標記。可以理解的是可以使用總標記，其將多于1個的方向組合到各標記中。標記的位置是當將晶片翻轉時，這些標記對于FTBA光學系統來說是可見的。這些曝光的標記顯示在圖7a中。然后將晶片翻轉(即，沿著Y軸旋轉180°)，并用FTBA系統和第一套標記61(第一套標記61現位于晶片的后側)進行定位。在該步驟，晶片前側(由圖7b和c中虛線表示)和后側之間的確切位置是未知的。然后將第二套標記62在晶片的前側曝光(由于在第一次曝光時是后側，因此在晶片的這一側沒有標記)。第二套標記62位于第一套標記61的預計位置處。最終晶片再一次繞著Y軸旋轉，并用FTBA系統和第二套標記進行對準，由此第三套標記63可以已知的偏移量進行曝光。測量第一和第三套標記61，63(這兩套標記均位于晶片的前側)在y位置處的差值，并減去已知的偏移量。由此得到兩個FTBA光學系統分支的y偏移量之和(即，晶片測定位置中心的y偏移量)。
如圖8a到d，以類似方式確定FTBAx-偏移量。首先用第四套標記71對晶片70曝光，如圖8a所示，該標記包括正常標記71b和旋轉標記71a(標記的方向由箭頭所示)。標記71a和71b如圖所示，以已知的間距彼此相鄰。這種標記排列方式對于x-偏移檢測是必須的，因為對準系統僅能檢測具有特定方向的標記。標記71b的方向使得可以從前側對準系統檢測。標記71a的方向被反轉，使得一旦基底繞著x-軸旋轉180度(即翻轉)，也可通過FTBA光學系統進行檢測。
曝光后，使晶片70繞著x軸進行旋轉(即翻轉)并用FTBA系統和旋轉了的標記71a進行對準，成為圖8b所示的情況。如圖8c所示，第五套標記72在標記71a的預計位置處曝光。此后繞著x軸再一次旋轉晶片70。通過用FTBA系統將晶片與第五套標記72對準，以已知的偏移量對第六套標記73進行曝光。
測量第四和第六套標記71，73(這兩套標記均位于晶片的前側)在x位置處的差值，并減去已知的偏移量。該計算方法包括其考慮了正常標記71b和旋轉標記71a之間的距離的附加的偏移量。由此得到兩個FTBA光學系統分支的x偏移量之和(即，晶片測定位置中心的x偏移量)。
在圖7和8中描述和顯示的測量未提供晶片旋轉方面的信息。這是因為x和y偏移量的測量需要分別進行。為了進行確定和補償旋轉效果，需要作進一步的測量。該測量方法是用4行標記(未顯示)進行的，該標記的位置位置允許通過FTBA光學系統進行成像。對繞著y軸翻轉之前和之后的標記位置進行測量，可以確定晶片的角度旋轉，由此可以確定y軸偏移量。該旋轉測量受到FTBA光學系統窗口尺寸的限制。用第一種方法描述的透明晶片可以獲得更精確的旋轉測量結果。實際使用時，第一種和第二種方法均可使用，第一種用于測量旋轉，第二種用于測量x和y偏移量。
第三程序類似于第二程序，但是用預先曝光了的晶片代替在該程序中對晶片進行曝光。
參考圖9，基底80的前側設置了第一套標記81，在其后側上設置了第二套標記82。第一套標記81相對于第二套標記82的相對位置是未知的。檢測前側標記81，并檢測后側標記82(通過FTBA光學系統進行觀測)的圖像位置。將晶片繞著y軸旋轉180度(即翻轉)，并檢測前側標記82和后側標記81圖像的位置。
測量第一套標記81和第二套標記82在y位置處的差值。由此得到兩個FTBA光學系統分支的FRBA的y偏移量之和(即，晶片測定位置中心的y偏移量)。
參考圖10，基底90在其前側設有兩套標記。這些標記如圖所示，以已知的間距彼此相鄰。第一套標記91的方向使得可以由前側對準系統進行檢測。第二套標記92的方向被反轉，使得一旦基底繞著x-軸旋轉180度(即翻轉)，也可通過FTBA光學系統進行檢測。除了位于前側標記91，92，基底90的后側也設有兩套類似標記(在圖10中未示出)。
前側標記91，92與后側標記的相對位置是未知的。檢測第一套前側標記91的位置，并檢測相應的一套后側標記(通過FTBA光學系統觀察)的圖像位置。將晶片繞著x軸旋轉180度(即翻轉)。檢測第二套前側標記92的位置，并檢測相應的一套后側標記的圖像位置。
測量前側標記和后側標記之間在x位置上的差值，并考慮相鄰標記的已知距離。由此得到兩個FTBA光學系統分支的FTBA的x偏移量之和(即，晶片測定位置中心的x偏移量)。
用4行標記(未顯示)進行旋轉測量，該標記的位置允許通過FTBA光學系統進行成像，如在第二方法中所述的那樣。
第三程序可以重復多次，以使正交軸和旋轉軸之間的“串擾(cross-talk)”最小化。一般重復3次就足夠了。第二程序然后可以緊接著第三步驟，第三程序提供在第一程序中曝過光的標記的重復測量結果。
第二和第三程序比第一程序提供更精確的FTBA系統x和y偏移量測量結果，雖然使用預對準標記可以測定旋轉誤差，但是因為FTBA光學系統的視窗較小，其精度較低。另一方面由于玻璃的不均勻性，使用玻璃基底進行校準時，對x和y位置偏移量的測量不那么精確，但是由于兩個分支之間的長臂，其可提供更精確的旋轉偏移量。因此將這兩種方法組合，可以更充分地校準參考機器。
用于校準參考機器的第四程序利用了一超薄基底。該超薄基底設有例如以上提及的總標記類型的參考標記，由于晶片較薄，可以從兩側直接讀出該標記。為此，與通常晶片500微米的厚度相比，該基底的厚度為10微米或更薄。
使用超薄基底直接測定標記位置和通過FTBA光學系統直接給出FTBA偏移量時，僅受到對準光束非正常入射角度造成的任何誤差。這可以用如第一方法所述的平板進行補償，或者從焦深校準計算出誤差進行補償并減之。
超薄校準晶片僅需在參考標記區域中較薄。因此超薄校準晶片可以通過在相對厚的晶片中蝕刻一凹槽，然后在該凹槽的底部蝕刻參考標記進行構造。另一方式是，還可以在一較厚基底中的通孔上粘貼上一片所需厚度的合適材料。
具有超薄區域的校準晶片可用于減小對準光束非正常入射角度造成的誤差。該校準晶片在其前側表面設置有超薄區域，以及位于其后側表面的相鄰的超薄區域。沿著z軸旋轉晶片(不翻轉晶片)，可以確定對準光束非正常入射角度造成的誤差。
用于校準參考機器的第5程序包括在標準晶片的兩側曝光標記。標記的位置是用FTBA光學系統和微小的偏移值直接確定的。晶片被翻轉并且重復進行測量。此后晶片被切成小塊，并用一種掃描電子顯微鏡確定晶片相對側上的標記位置。
合適的時候，可以使用相同的晶片重復上述任何一種方法，以使正交軸和旋轉軸之間的“串擾”最小化。一般重復3次就足夠了。
一但校準了參考機器，則制作兩側均有標記的晶片以及測量前側和后側標記之間的確切的位置關系變得簡單。這些參考晶片被稱作“純凈的晶片”，可用于直接校準其它機器的FTBA系統。前側和后側參考標記的相對位置是用將要校準的FTBA系統測量的，將其結果與直接給出FTBA偏移量的已知相對位置進行比較。
以下將描述一些利用FTBA系統的對準方案。
當用FTBA僅在前側對圖像進行對準時，預對準標記不必與圖像本身對準。因此如果僅使用一臺機器，則無需進行精確的FTBA偏移校正。是否知道后側對準標記相對于前側圖案的位置也不重要。如果要使用多臺機器，則第一臺被調節的機器可以稱作是“純凈”的，并用于制作“純凈晶片”，以調節所有其它機器。對于曝光，此后的步驟是●將預對準標記曝光在后側上，并將其蝕刻到晶片中。
●在前側實施產品的正常曝光和過程，但使用后側標記進行對準。
當使用FTBA對準兩側面上的圖像時，預對準標記必須與圖像本身對準。因此需要進行完全的校準，并采用以下程序進行曝光●將預對準標記曝光在前側上，并將其蝕刻到晶片中。
●在前側實施產品的正常曝光和過程，使用前側標記進行對準。
●翻轉該晶片(后側變為前側，前側變為后側)。
●在前側實施產品的正常曝光和過程，但使用后側標記(第一次曝光的前側標記)進行對準。
當使用FTBA對準三個側面(第一晶片的兩個側面和與第一晶片粘結的第二晶片的一個側面)上的圖像時，預對準標記再一次必須與圖像本身對準。因此需要進行完全的校準，并采用以下步驟進行曝光●將預對準標記曝光在前側上，并將其蝕刻到晶片中。
●在前側實施產品的正常曝光和過程，使用前側標記進行對準。
●翻轉該晶片(后側變為前側，前側變為后側)。
●在前側實施產品的正常曝光和過程，但使用后側標記進行對準。
●將一薄晶片粘結在前側上(前側變為粘結側)。
●在粘結側實施產品的正常曝光和過程，但使用后側標記進行對準。
雖然以上描述了本發明的具體實施例，但是應當理解本發明可以用不同于以上所述的其它方式實施。本說明書不意于限制本發明。
權利要求
1 一種對準系統的校準方法，該對準系統能夠使基底相對側上的對準標記對準，其直接將輻射對準光束導向至一側，并通過一附加光學系統將所述對準光束導向至另一側，該方法包括以下步驟提供一具有第一和第二相對表面并且對于所述對準光束輻射來說透明的校準基底，所述校準基底在其第一表面上具有一參考標記，所述參考標記可以從第一和第二表面檢測到；用導向至所述第一表面上的所述對準光束對所述參考標記進行第一次對準；用導向至所述第二表面上的所述對準光束對所述參考標記進行第二次對準，并使其通過所述校準基底到所述第一表面，同時將一平板插入到對準光束中，使所述對準系統的焦點位置移動到所述第一標記的位置處；其中第一次和第二次對準可以按任意次序進行。
2 如權利要求1所述的方法，其進一步包括以下步驟使所述平板圍繞著三個正交軸旋轉180°，并且在每一次旋轉之后，重復所述第二校準步驟。
3 如權利要求1或2所述的方法，其中所述第一次對準是通過所述附加光學系統進行的。
4 用于以上任一權利要求所述方法的校準基底，其包括一透明本體，在其兩個相對表面之一上具有一參考標記，所述參考標記可以從所述相對表面的兩個表面上檢測到。
5 如權利要求4所述的校準基底，其中所述對準標記包括衍射光柵。
6 一種光刻裝置中對準系統的校準方法，該對準系統能夠使基底相對側上的對準標記對準，其直接將輻射對準光束導向至一側，并通過一附加光學系統將所述對準光束導向另一側，該方法包括以下步驟提供一基底，在其第一表面上具有一對第一參考標記；用所述附加光學系統對所述的一對第一參考標記進行第一次對準；在所述基底的第二表面上對一對第二參考標記進行第一次曝光；使所述基底繞著第一軸第一次旋轉180度；用所述附加光學系統對所述的一對第二參考標記進行第二次對準；在所述基底的所述第一表面上對一對第三參考標記進行第二次曝光；測量所述第一和第三參考標記的相對位置，以校準所述對準系統。
7 如權利要求6所述的方法，其進一步包含用所述附加光學系統測定所述的一對第二參考標記的位置。
8 如權利要求6或7的方法，其中所述第一軸為連接所述的一對第一參考標記直線的垂直平分線。
9 如權利要求6或7的方法，其中所述第一軸為連接所述的一對第一參考標記的直線。
10 一種光刻裝置的校準方法，其包括實施權利要求1-3所述的任一方法和權利要求6-9所述的任一方法。
11 一種光刻裝置對準系統的校準方法，該對準系統能夠使基底相對側上的對準標記對準，其直接將輻射對準光束導向至一側，并通過一附加光學系統將所述對準光束導向另一側，該方法包括以下步驟提供一基底，在其第一表面上具有一對第一參考標記，在其第二表面上具有一對第二參考標記；用導向到所述表面的所述對準光束對第一參考標記進行對準，用所述附加光學系統對第二參考標記進行對準；使所述基底圍繞著第一軸第一次旋轉180度；用導向到所述表面的所述對準光束對第二參考標記進行對準，用所述附加光學系統對第一參考標記進行對準；比較上述對準；其中對準步驟可以按任何次序進行。
12 如權利要求11所述的方法，其中所述第一軸為連接所述一對第一參考標記直線的垂直平分線。
13 如權利要求12的方法，其中所述第一軸為連接所述一對第一參考標記的直線。
14 一種光刻裝置的校準方法，其包括實施權利要求1-3所述的任一方法和權利要求11-13所述的任一方法。
15 一種光刻裝置的校準方法，其包括實施權利要求6-9所述的任一方法和權利要求11-13所述的任一方法。
16 一種光刻裝置對準系統的校準方法，該對準系統能夠使基底相對側上的對準標記對準，其直接將輻射對準光束導向至一側，并通過一附加光學系統將所述對準光束導向另一側，該方法包括以下步驟提供一校準基底，在其第一表面上具有第一對三個或更多參考標記的行列，在其第二表面上具有第二對三個或更多參考標記的行列；用所述直接入射的對準輻射對第一參考標記行列進行對準，用所述附加光學系統對第二對參考標記行列進行對準；使所述基底圍繞著第一軸第一次旋轉180度；用所述直接入射的對準輻射對第二對參考標記行列進行對準，用所述附加光學系統對第一對參考標記行列進行對準；比較上述對準；其中對準步驟可以按任何次序進行。
17 一種光刻裝置的校準方法，其包括實施權利要求16所述的方法和權利要求6-15所述的任一方法。
18 一種光刻裝置對準系統的校準方法，該對準系統能夠使基底相對側上的對準標記對準，其直接將輻射對準光束導向至一側，并通過一附加光學系統將所述對準光束導向另一側，該方法包括以下步驟用權利要求1-3，6-10，11-15所述的任一方法或權利要求17所述的方法校準一參考光刻裝置；使用所述參考光刻裝置確定校準基底上第一和第二參考標記的位置關系，所述第一和第二標記位于所述校準基底的相對表面上，使用所述校準基底校準所述光刻裝置。
19 用于權利要求18的校準基底，在其相對表面上具有第一和第二參考標記，并且組合了指示第一和第二參考標記位置關系的信息。
20 一種器件制造方法，包括以下步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統提供輻射投射光束；利用構圖部件來使投射光束的橫截面具有圖案；在所述基底第一側面上的輻射敏感材料層的靶部上投射帶圖案的輻射光束，其特征在于以下步驟用權利要求1-3，6-10，11-15所述的任一方法或權利要求17所述的方法校準一對準系統；在所述投射步驟之前，用所述對準系統將所述支撐系統或所述構圖部件上的參考標記與設置在基底相對側上的對準標記對準。
21 一種光刻投射裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統；用于根據所需圖案對投射光束進行構圖的構圖部件；用于保持基底的基底臺；用于將帶圖案的光束投射到基底第一側靶部上的投射系統，其特征在于一個采用所述基底對其來說是透明的輻射對準光束的對準系統，用于使所述支撐系統或所述構圖部件上的參考標記與設置在將要成像有所述帶圖案光束的所述基底第一表面上的對準標記對準；可選擇性地電插入到所述對準光束通路中的平板，由此使所述對準光束聚焦到與所述第一表面相對的所述基底的第二表面上。
22 一種器件制造方法，包括以下步驟提供一至少部分覆蓋一層輻射敏感材料的基底；利用輻射系統提供輻射投射光束；利用構圖部件來使投射光束的橫截面具有圖案；在所述基底第一側面上的輻射敏感材料層的靶部上投射帶圖案的輻射光束，其特征在于以下步驟在所述投射步驟之前，通過用基底對其來說是透明的輻射束照射所述對準標記，利用一對準系統將所述支撐系統或所述構圖部件上的參考標記與設置在將要成像有所述帶圖案光束的所述基底第一表面上的第一對準標記對準；將一平板插入到所述對準光束通路中，使所述對準光束聚焦到與所述第一表面相對的所述基底的第二表面上，并使所述參考標記與設置在所述第一表面相對的所述基底的第二表面上的第二對準標記對準。
23 一種校準基底，其至少在鄰近一對準標記的位置處具有小于或等于10微米的厚度，由此所述對準標記可以從兩側檢測到。
24 如權利要求23所述的校準基底，其中該基底可設置厚度小于或等于10微米并設置第一對準標記的第一區域，厚度小于或等于10微米并設置第二對準標記的第二區域，所述第一和第二區域在垂直于基底表面限定的平面的方向上是分離的。
25 如權利要求24所述的校準基底，其中分離的距離大于100微米。
26 一種光刻裝置的校準方法，其包括采用如權利要求23-25所述的任一晶片實施權利要求1-3所述的任一方法使基底圍繞著垂直于基底表面限定的平面的軸旋轉；第二次實施該方法。
全文摘要
使用一種相對側上具有參考標記的透明校準基底對前后對準系統進行校準。插入一平板，使對準系統的焦點位置從校準基上表面移動到下表面。
文檔編號G03F9/00GK1442757SQ03110779
公開日2003年9月17日 申請日期2003年2月27日 優先權日2002年3月1日
發明者J·洛夫, H·W·M·范比爾, 桂成群, F·G·C·比寧 申請人:Asml荷蘭有限公司