TWI282044B - Position measurement technique - Google Patents

Description

1282044 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關測量標記或類似物之位置的位置測量技 術。 【先前技術】 在製造半導體等等的曝光設備中，做爲偵測即將曝光 Φ 之晶圓區域之位置的方法，有一種使用對準光學系統來放 出預定之波長之光，並使用反射自用於位置偵測之對準標 記之光的光電轉換結果之方法。以下將簡單描述使用此技 術之製造半導體的習用曝光設備實例。 在圖5所不的曝光設備中，R表不原件（在下文中也被 稱爲光罩），其上形成有電子電路圖案、W表示晶圓，也 就是曝光基板、參考數字1表示投影光學系統。除此之外 ，S表示對準光學系統、2表示對準照明裝置、3表示分 φ 光鏡、4及5表示成像光學系統、6表示影像捕捉單元、7 表示A/D轉換單元、8表示積分裝置、以及9表示位置偵 測單元。參考數字1 〇表示波長切換單元，1 1表示可在二 維方向上移動的XY平台，且1 3表示平台控制單元1 3。 平台控制單元1 3可根據位置偵測單元9的偵測結果，使 XY平台定位於一預定的位置。參考數字1 4表示用以照明 光罩R的曝光照明光源。在此，在圖5中，雖只顯示偵測 位置於X方向上的對準光學系統S，但須暸解，同樣地， 曝光設備中也設置了用以沿著Y軸（垂直於繪圖紙面之方 -4 - 1282044 (2) 向）偵測位置的對準光學系統。圖5所示之用以製造半導 體的曝光設備，在光罩R與晶圓W相互對準後，從曝光 照明光源1 4發射曝光光線，且經過投影光學系統1，將形 成在光罩R上的電子電路圖案投影-曝光於放置在XY平 台1 1上的晶圓上。 接下來，描述上述曝光設備的位置偵測方法。做爲起 初的事項，首先，調整XY平台的位置，俾使在影像捕捉 φ 單元6的影像捕捉螢幕中可以看到晶圓W上的對準標記 WM。接下來，從對準照明裝置2發射非曝光光線，並藉 由波長切換單元1 0來切換波長。其波長已被切換之光通 ^ 量，經由成像光學系統4及分光鏡3而照明對準標記WM ^ 。反射自經照明之對準標記WM的光通量通過分光鏡3及 成像光學系統5，且將取得自反射的對準標記影像在影像 捕捉單元6形成之影像捕捉面上的觀察區域（WP)中（圖 2E)。影像捕捉單元6光電地轉換對準標記的影像。 φ 之後，來自影像捕捉單元6的輸出在A/D轉換裝置7 處被轉換成2維的數位信號序列。積分裝置8將係A/D轉 換裝置7之輸出的2維信號轉換成1維數位信號序列 S 1 (X)。在轉換成1維數位信號序列S 1 (X)之後，位置偵測 單元9偵測對準標記WM的位置。 藉由積分裝置8來產生1維數位信號序列Sl(x)需要 :(1)在影像捕捉單元6內的光電轉換及在A/D轉換裝置7 內的A/D轉換必須被實施於各自的動態範圍內，以及（2) 足夠的光偵測位準，以供藉由影像捕捉單元6來偵測對準 (3) 12-82044 ^ * 標記WM的位置。如果滿足這兩個條件，才有可能準確地 實施對準標記的位置偵測。 可以決定影像捕捉偵測位準是否在預定的範圍內，以 及根據該決定的結果來致使以一適當的光偵測位準實施標 記之影像捕捉的位置偵測技術被揭示於日本公開之專利公 報（Kokai)No. 2003 -092247。 但是，近年來，半導體（以DRAM做爲典型代表）的密 φ 度不斷提高，就像對準標記之位置偵測精確程度的要求也 不斷提高。爲了調整影像捕捉單元6的光偵測位準，方法 之一使用ND濾光鏡等等（圖中未顯示出）來調整對準照明 裝置的照明強度，且另一方法調整影像捕捉單元6的光偵 測時間（亦即，光電轉換裝置（諸如CCD)的電荷儲存時間） 。但是，在主要的數位信號序列S (X)被產生而藉由影像 捕捉單元6來取得在光電轉換之結果的A/D轉換後如此之S (X)的S/N比之情況中，由於對準照明裝置2之光源閃爍 φ 所導致的光雜訊，以及來自影像捕捉單元6和A/D轉換單 元7之電氣雜訊的影響意謂著，即使經過調整而使光偵測 位準相同，1維數信號信號序列S(x)的S/N比仍會由於光 偵測位準或由於照明強度及光偵測時間的組合而改變。這 意謂著，即使是具有相同的光偵測位準’對準標記位置偵 測準確度還是會波動，並因此，在某些情況中，會有對準 標記位置偵測準確度劣化的危險，且可能會有很多例子， 其中，只單純地將光偵測位準保持在預定的公差內是不夠 的0 -6- (4) 1282044 【發明內容】 本發明之例示性目的在於提供一創新的位置測量技術 ’其可抑制準確度的劣化。 爲達成上述目的，本發明提供一用以測量標記位置的 位置測量設備，該設備包含： 影像捕捉單元； 計算單元，取得由影像捕捉單元所捕捉之影像資料的 • 變量；以及 設定單元，根據由計算單元相對於由影像捕捉單元以 不同的光接收量所獲得之複數個影像資料所分別取得的變 . 量’設定與影像捕捉單元之光接收量有關的參數。 • 從以下的描述並配合附圖，將可明瞭本發明的其它特 徵、目的及優點，在所有圖中，相同的參考文數字指示相 同或類似的部分。 # 【實施方式】 以下將依據附圖來詳細描述本發明的較佳實施例。 (第一實施例） 以下將描述適合於曝光設備之本發明之位置偵測方法 的實施例。 圖1 A顯示依據本發明第一實施例之曝光設備的組態 。在圖中’ R表示光罩，其上形成有電子電路圖案，W表 示曝光基板晶圓，參考數字1表示投影光學系統。投影光 -7- (5) 1282044 學系統1根據從照明光源1 4所發射之投影光束而將光罩 R電子電路圖案影像投影於晶圓W上。 S表示對準光學系統，且其包括照明設備、分光鏡、 成像光學系統、影像捕捉單元及控制單元。參考數字2表 示定位照明裝置，其發射用於位置偵測的照明光，3表示 分光鏡，且4及5表示成像光學系統。參考數字60表示 影像捕捉裝置，其能夠調整用於光偵測照明裝置2之光反 φ 射的光偵測時間（儲存時間）。參考數字1 6表示控制單元， 其控制發射自照明裝置2之光通量的強度，並根據由影像 捕捉評估單元1 2的評估結果來設定影像捕捉裝置60光偵 測之光通量用的位置偵測時間。影像捕捉裝置60依據如 此所設定之光偵測時間，光偵測從照明裝置2所發射之光 的反射。 參考數字7表示A/D轉換單元，用以將由影像捕捉裝 置6 0所處理的結果轉換成數位信號，8表示積分單元，能 φ 夠對數位信號實施計算，且9表示位置偵測單元，用以根 據數位信號來偵測偵測目標的位置。參考數字1 0表示波 長切換單元，用以切換照明光的波長，且在偵測目標之位 置的偵測中，當以位置偵測照明光來照射偵測位置目標時 ，有可能切換到具有不同之波長的照明光。波長的切換可 藉由控制單元1 6來予以控制。參考數字1 1表示可在二維 方向上移動的XY平台，且13表示平台控制單元。當使 晶圓W曝光時，在平台控制單元13的控制下，XY平台 11移動及使晶圓W定位，以便使晶圓W的曝光區域曝光 -8- (6) 1282044 ’且在位置偵測期間，可定位設置在XY平台11上的位 置參考標記SM，以使影像捕捉單元60可偵測置於ΧΥ平 台上，且在影像捕捉單元60可觀察區域（WP)內之晶圓W 之曝光區域的位置。 參考數字1 2表示影像捕捉評估單元，其能夠測量由 積分單元8所提供之計算結果的變量，並可實施統計處理 ’諸如計算標準差、範圍等等，以及有關誤差評估的計算 Β ，諸如最小平方運算等等。參考數字15表示資料庫，用 以儲存由位置偵測單元9及影像捕捉評估單元1 2所實施 之偵測與評估的結果，並且可被寫入及讀取自資料庫被儲 存在記憶體內的狀態中。 . 圖1 Β爲舉例說明依據本發明第一實施例之位置偵測 程序流程的流程圖。首先，在步驟S 1 01，藉由經由平台 控制單元1 3來移動ΧΥ平台1 1以實施位置調整，俾使在 影像捕捉單元60的影像捕捉面（WP)內可觀察到ΧΥ平台 φ 1 1上的參考標記S Μ。如圖2 Β所示，在X Υ平台1 1的X Υ 平面內，設置複數個長方形的參考標記S Μ於X Υ平台1 1 上。WP是顯示影像捕捉單元60之影像捕捉螢幕的觀察區 域，且在步驟S101，一旦ΧΥ平台的參考標記（SM)進入到 影像捕捉單元60的觀察區域（WP)內，且調整到4個參考 標記都能被觀察到的位置，處理即進行步驟S 1 0 2，並且 從對準照明裝置2發射照明光。 在步驟S 1 0 3，藉由波長切換單元1 〇所選擇之波長的 光通量，經由成像光學系統4及分光鏡3，而照明XY平 -9- (7) 1282044 台上的參考標記S Μ。從參考標記S Μ所反射的光通量再 次返回到分光鏡3，並經過成像光學系統5，而在影像捕 捉單元60之觀察區域（WP)內形成參考標記SM的影像。 在步驟S 1 0 4，影像捕捉單元6 0光電地轉換參考標記 S Μ的影像，之後，來自影像捕捉單元6 0的輸出被輸入到 A/D轉換裝置7，且A/D轉換裝置7將光電轉換的結果轉 換成2維數位信號序列（S 105)。光偵測位準（照明位準=光 φ 通量強度X光偵測時間）可以藉由由影像捕捉單元60所實 施之光偵測時間的調整來予以調整。 在步驟S106，積分裝置8沿著Υ方向及X方向來積 分即爲A/D轉換裝置7之輸出的2維信號，將它們處理成 1維數位信號序列Sl(x)或Sl(y)(圖2D爲顯示藉由在Υ方 向上積分所取得之在X方向上的數位信號序列實例）。1 維數位信號序列，舉例來說，可以是對應於參考標記SM 的1維數位信號序列S 1 (X)，如圖2D所示，並根據此信號 φ 序列S 1 (X)的反差（例如，此反差是在最大的情況），可以 決定影像捕捉單元60與參考標記SM的對準。（須注意’ 藉由移動對準光學系統中的光學元件、影像捕捉單元6 0 和參考標記S Μ，此對準變成可能）。用以取得反差的程序 可藉由位置偵測單元9來予以實施。此外’經由藉由積分 單元8相對於影像捕捉單元60之觀察區域（WP)內的位置 (X)所取得之1維數位信號序列s 1 (X)的微分’位置偵測單 元9可取得1維數位信號序列S1(x)的斜率與分布，以及 被影像捕捉單元6 0所光偵測到之光通量強度的最大値與 -10- (8) 1282044 光通量的強度分布。在圖2D中，在對應於參考標記SM-S Μ 4的位置出現信號位準峰値（Μ 1 - Μ 4 )(圖2 B )。藉由結合 峰値間之間距dM 1 -dM3與經參考標記標準化的配置間距 LM1-LM3(圖2B)，能夠使影像捕捉單元60與參考標記SM 對準。換言之，在改變影像捕捉單元60之光偵測時間的 同時，相對於峰値位置Ml-M4之標準化位置之未對準上 的變量光偵測時間係在其最小値處，藉由影像捕捉單元60 p ，使用該光偵測時間來實施影像捕捉，且根據如此所取得 之捕捉影像的反差，參考標記SM與影像捕捉單元60即 可被對準。 接下來是取得在爲使用於位置偵測所選擇之每一波長 處所發射之光束的閃爍及電氣雜訊的影響。首先，在步驟 S 107，爲了照明一沒有參考標記及圖案且是供位置偵測照 明之偵測用的區域，如圖2A所示，調整可被觀察到之區 域的位置（在XY平台上其內沒有參考標記SM的偵測區 φ 域（在下文中也被稱爲參考表面）），以便可被觀察於影像捕 捉單元60之影像捕捉螢幕（WP)內。接著，如同上述對參 考標記SM所實施之處理的情況一樣，以所選擇之波長的 光通量來照明此參考表面，反射光束在通過分光鏡3及成 像光學系統5後被影像捕捉單元60光偵測到，以實施來 自參考表面之反射光束的光電轉換。接下來，由影像捕捉 單元60之光電轉換的結果之後被A/D轉換裝置7所A/D 轉換，並且取得參考表面的1維數位信號序列。因此，對 影像捕捉單元6 0的每一個光偵測時間t c而言，可以取得 -11 - 1282044 ⑼ 參考標記S Μ之1維數位信號序列與參考表面之1維數位 信號序列之間的關係（亦即，S/N比）。 圖2C爲顯示1維數位信號序列So(x)做爲在X方向 上之1維數位信號序列例子的圖形。在其中，從S ο (X)的 分布，沒有任何圖案及參考標記之參考表面被觀察的情況 中，由於對準照明裝置2之光源的閃燦以及影像捕捉裝置 的電氣特性，數位信號序列不是恆定的，而是呈現如圖 • 2C所示的變量。藉由影像捕捉評估單元1 2來取得此變量（ 例如標準差），其根據此變量來決定適當的光偵測時間 (S 1 0 9)。接著，如此所決定的位置偵測然後藉由控制單元 _ 1 6內被設定於影像捕捉單元60中。 . 做爲用來決定適當之光偵測時間的特定程序，例如， 有如圖3A所示，設定影像捕捉單元60的光電偵測時間 tci於水平軸上，設定根據參考表面處之反射光束之1維 數位信號序列的變量（亦即，由影像捕捉評估單元1 2所取 φ 得之變量的指數，諸如標準差、範圍等）於垂直軸上，並 從兩者間的關係取得在1維數位信號序列之變量的光偵測 時間tcimin係在其最小値處。如圖3A所示，藉由取得標 準差而同時改變光偵測時間，光偵測時間tcimiri能夠被辨 識爲標準差的値爲在其最小値處的光偵測時間。光偵測時 間tci min爲使由位置偵測照明裝置2之光源的閃燦及電氣 雜訊所導致之變量的影響最小化的光偵測時間’且如果以 影像捕捉單元60來影像捕捉此光偵測時間內之對準標記 ，可使S/N比最大化。 -12- (10) 1282044 % 照明光的所有波長λ i實施上述程序，而藉由波長切 換單元1 0所切換之照明光可爲每一個波長λ i取得光偵測 時間tcimin，其中，參考表面1維數位信號序列的變量係 在其最小値處。圖3 B爲顯示由波長切換單元1 〇所切換之 照明光的波長A i與光偵測時間tci min之間的關係。藉由 根據所選擇的波長來切換光偵測時間tcimin，由於照明光 之閃爍所導致的雜訊等等可以被降低，且影像捕捉單元60 φ 的光偵測位準可以被調整，以使S/N比係在其最大値處。 圖3 B所示之波長與光偵測時間兩者間的關係，例如 可以用查閱表（LUT)的型式而被儲存在記憶體的資料庫15 中，並且在晶圓的對準偵測期間，可參考LUT，在適用於 _ 所選擇之波長的光偵測時間中，藉由曝光設備來實施位置 偵測。 須注意，雖然在本實施例中，如圖2C、2D所示的1 維數位信號序列係有關於X軸方向，但是替換地，也可使 φ 用Y軸方向的數位信號序列。此外，也可根據在每一個方 向上或兩個方向上的信號序列資料來決定光偵測時間 (tcimin) 〇 (第二實施例） 在本發明的第一實施例中，爲了決定光偵測時間tc， 最小的光偵測時間（tcimin)是根據當觀察設置於XY平台上 之參考標記SM及無參考標記之表面（參考表面）的1維數 位信號序列來予以決定的。但是’在本實施例中，最佳光 -13- (11) 1282044 偵測時間係藉由僅使用參考標記SM之位置偵測結果做爲 指數來予以取得的。在本實施例中，根據對應於XY平台 上之參考的1維數位信號序列，來調整影像捕捉單元60 與參考標記SM，以使他們對準的程序係以與第一實施例 相同的方式來予以實施的。 圖1 C爲舉例說明接續圖1 B所示之步驟S 1 06後之第 二實施例之特定程序流程的流程圖。首先，在步驟S2 01 p ，使用位置偵測單元9，根據圖2D所示之參考標記SM的 信號來偵測長方形標記的位置Ml-M4。在步驟 S202，取 得長方形標記之間的距離dMl-dM4(間距）。在此，長方形 標記間之間距（1]^1( = 1^2-1^1)-(1]\44( = 1^4-]^1)上的改變係因 _ 像照明裝置2之光源的閃爍及影像捕捉單元60之電氣特 性如此的因素所導致的。在參考標記SM之長方形標記間 的間距dMl-dM4被測量，而同時改變影像捕捉單元60處 的光偵測時間，且影像捕捉評估單元1 2根據這些測量而 φ 連續地計算間距的變量。圖3 C爲顯示被歸納成資料表之 間距dMl-dM4之測量的圖形，其中，對某波長λ 1之光通 量而言，光偵測時間從tel改變到tc2、tc3、…、tcm，且 爲所有每一個光偵測時間取得間距dMl-dM4的標準差（σ) 。此外，如圖2Β所示，在以已知量設定LM1-LM3成爲長 方形標記之間的標準長度之處可以爲標準長度（LMi)與所 測量到之標記間距（dMi)間的差取得標準差等等（步驟 S 2 0 3 )。須注意，做爲統計指數，除了標準差之外，使用 最大與最小測量値間的散布做爲範圍，或使用最小平方運 -14- (12) 1282044 算所取得之標準長度（LMi)與測量値（dMi)間的關係（舉例來 說，諸如顯示如此關係之近似直線斜率的參數）可以被使 用。在影像捕捉單元60改變用於反射光束之光電偵測之 光偵測時間的同時，取得這些統計指數。接著，在步驟 S2 04，根據步驟S2 03所取得的統計指數來決定光偵測時 間（例如，使用標記間距dMl-dM4之標準差、範圍等等爲 最小之光偵測時間做爲最佳光偵測時間）。接著，控制單 φ 元1 6將如此所決定的光偵測時間設定於影像捕捉單元60 中〇 在決定最佳光偵測時間方面，例如，如圖3 A所示， 描述於第一實施例中，影像捕捉單元60處的光偵測時間 tci可以被設定於水平軸，且顯示由影像捕捉評估單元12 所取得之1維數位信號序列上之變量的資料（例如，標記 間距dMl-dM4之標準差或範圍）可以被設定於垂直軸， 而且可取得1維數位信號序列之變量係在其最小値處的光 φ 偵測時間tcimin。按此方式所取得的光偵測時間tcimin爲 由於位置偵測照明裝置2之光源的閃爍及影像捕捉裝置60 之電氣特性所導致之變量的影響係在其最小値的光偵測時 間。須注意，位置偵測單元9爲位置偵測所切換之每一個 波長的光通量取得光偵測時間tcimin。此外，就像在第一 實施例中所描述的LUT(圖3)—樣，波長與光偵測時間之 間的關係係在其於對準偵測期間可供參考的狀態下被儲存 在記憶體內的資料庫1 5中。 當實際偵測對準標記時，光偵測時間tcimin被調整到 > 15- (13) 1282044 照明波長，並且捕捉對準標記的影像。藉由根據所選擇之 波長來切換光偵測時間tc i m in，照明光之閃爍等等的影響 可被消除，況且，影像捕捉單元60的光偵測位準可以被 調整，以使S/N比係在其最大値處。因此，即使當切換位 置偵測照明光的波長時，無論波長或對應於該波長的光源 爲何，仍可取得絕佳之S/N比的影像。 在本實施例中，以使參考標記SM之影像捕捉信號中 φ 之長方形標記間之間隔（間距）的“變量”最小化如此之方式 來決定光偵測時間tcimin。但是，影像捕捉的目標並不限 於XY平台1 1上的參考標記SM，而且，舉例來說，也可 以是設置在晶圓 W上做爲曝光光線之目標的晶圓標記 WM(如圖1 A所示）。根據藉由由照明裝置2照明晶圓標記 WM所取得之影像捕捉結果，有可能決定晶圓標記WM之 間隔的變量係在其最小的値處光偵測時間tc i m i η。如果本 實施例的程序係適用於多片晶圓W，且連同其使用於晶圓 φ W上之晶圓標記WM的偵測，即使每一片晶圓表面的狀態 及標記的形狀各有不同，爲每一片晶圓決定最佳的光偵測 時間tcimin變得可能。 當使用晶圓標記WM做爲參考時，可以爲所有待測量 的標記取得最佳的光偵測時間，但在如此的情況中，所需 的處理時間相當長，因此，例如，可經由爲典型的晶圓標 記WM(例如，提供給單次樣本拍攝的晶圓標記）取得最佳 的光電偵測時間，並且爲其它的晶圓標記，在典型的晶圓 標記處所取得之光偵測時間中捕捉的影像，有可能縮短取 - 16- (14) 1282044 得光偵測時間的處理時間。此外，在一批之晶圓表面的狀 態與晶圓標記的形狀都被標準化的情況中’也有可能爲同 批中的後續晶圓使用爲該批中第一片晶圓所取得的最佳光 偵测時間t c i m i η。 因此，如上所述，藉由爲由波長切換單元1 0所切換 之照明波長找到最佳光偵測時間，更精確的對準標記位置 偵測係可能的。此外，藉由使用晶圓W上之標記的影像 φ 捕捉資料做爲指數來決定光偵測時間tcimin的，能夠決定 用於真正晶圓的最佳光偵測時間。 . (第三實施例） . 在本發明的第二實施例中，爲了取得最佳的光偵測時 間tcimin，是以參考標記SM或晶圓標記WM之影像捕捉 信號中之標記間距中的變量做爲指數。但是，在本實施例 中，藉由使用設置在XY平台上之參考標記SM之偵測位 • 置的變量來決定最佳的光偵測位準（光偵測時間）。在本實 施例中，影像捕捉單元60與參考標記SM的對準程序圖 1B所不之步驟S101-S106係如同第一實施例中來予以執行 的。 圖1 D爲舉例說明接續圖1 B所示之步驟S 1 0 6後之本 發明第三實施例之特定程序之流程的流程圖。首先，在步 驟S301，使用位置偵測單元9來偵測對應於長方形標記 中央之峰値的位置。在此，由於像照明光源之閃爍及影像 捕捉單元6 0的電氣特性，以及平台及偵測平台位置的干 -17- (15) 1282044 涉儀如此之因素，致使在位置Ml-M4(亦即，長方形標記 的設計或真正位置）之參考位置上發生變化。峰値位置 M1-M4能夠被取得，例如，做爲當影像捕捉參考標記SM 時所取得之1維數位信號序列Sl(x)中之圖2D所示之峰値 的位置。 在步驟S3 02，在改變影像捕捉裝置60之光偵測時間 的同時，取得被偵測之位置Ml-M4的變量（標準差等）。須 φ 注意，如同第二實施例的情況一樣，除了標準差以外，也 可以使用像最大値與最小値間之差異的範圍做爲變量的統 計指數。 接著，在步驟S 3 03，根據在步驟S3 02中所取得之位 置Μ 1 -M4的變量（標準差、範圍等等），決定光偵測時間， 俾使標準差等等之變量的指數係在其最小値處。接著，控 制單元1 6設定在影像捕捉裝置6 0內如此所取得之光偵測 時間。 φ 爲了決定最佳的光偵測時間，例如，如同圖3 Α所示 之針對第一實施例所描述的，可沿著水平軸來設定影像捕 捉單元60處的光偵測時間tci，可沿著垂直軸來設定例如 由影像捕捉評估單元1 2所取得之被測量値μ 1 - Μ 4的標準 差或範圍之變量的指數，並且取得被測量値Μ 1 - Μ 4上之 變量係在其最小値處的光偵測時間tcimin。此光偵測時間 t c i m i η爲由於位置偵測照明裝置2之光源閃爍及影像捕捉 單元6 0之電氣特性所導致之變量的影響係最小的光偵測 時間。此外，爲由位置偵測單元9之位置偵測所切換之光 -18 - (16) 1282044 通量的每一波長取得光偵測時間tcimin。波長與光偵測時 間之間的關係係在其於偵測對準標記時可供參考的狀態下 被儲存在記憶體中的資料庫1 5內，就像在第一實施例中 所描述的LUT(圖3B)—樣。 當真正偵測對準標記時，經由按照偵測照明波長來改 變光偵測時間t c i m i η，及切換光偵測時間t c i m i η，照明光 之閃燦等等的影響可被消除，並可調整影像捕捉單元60 φ 的光偵測位準，俾使S/Ν比達其最大値。因此，無論波長 或對應於該波長的光源爲何，都可取得絕佳S/N比的影像 〇 在本實施例中，以使參考標記SM之影像捕捉信號中 . 之長方形標記之位置的“變量”最小化如此之方式來決定光 偵測時間。但是，影像捕捉的目標並不限於ΧΥ平台11 上的參考標記SM，而且，舉例來說，也可以是設置在晶 圓W上之做爲曝光光線之目標的晶圓標記WM (如圖1 Α所 φ 示）。如果本實施例的程序係適用於多片晶圓W，連同其 使用於晶圓W上之晶圓標記WM的偵測，即使每一晶圓 之晶圓表面的狀態及標記的形狀都不同，爲每一晶圓決定 最佳的光偵測時間tcimin變成可能。 此外，雖然可爲所有待測量的標記取得最佳的光偵測 時間tcimin，但當個別地取得光偵測時間時，所需要的處 理時間相當長。因此，例如，可經由爲典型的晶圓標記 WM(例如，提供給單次樣本拍攝的晶圓標記）取得最佳的 光偵測時間，並且爲其它的晶圓標記，在典型的晶圓標記 -19- (17) 1282044 處所取得之光偵測時間中捕捉的影像’有可能縮短取得光 偵測時間所需的處理時間。此外，在一批之晶圓表面的狀 態與晶圓標記的形狀都被標準化的情況中，也有可能爲同 批中的後續晶圓使用爲該批中第一片晶圓所取得的最佳光 偵測時間tcimin。 因此，如上所述，經由爲由波長切換單元1 〇所切換 之照明波長找到最佳光偵測時間，更爲精確之對準標記的 φ 位置偵測係可能的。此外，經由根據晶圓標記的影像捕捉 信號來決定光偵測時間t c i m i η，即可決定用於真正晶圓的 最佳光偵測時間。 此外，在上述之光偵測時間的決定方面’藉由將平台 的振動、干涉儀測量誤差等等的影響列入考慮來評估標記 的位置（例如，根據光偵測時間期間複數個平台位置的資 料（例如複數個平台位置的平均位置）來取得標記位置），其 不僅可消除光源閃爍及影像捕捉單元60之電氣特性/雜訊 φ 的影響，而且還可消除ΧΥ平台Π之振動及雷射干涉儀（ 未顯不出）之測量誤差的影響。 (第四實施例） 在前述之本發明的第二及第三實施例中，最佳的光偵 測時間係取得自長方形標記（其包含參考標記SM)之間的 間隔（間距）及長方形標記的偵測位置。但是，也有可能經 由取得光位準公差來達成測量準確度。 光位準公差爲一評斷標準，經由光位準公差，可決定 -20- (18) 1282044 影像捕捉裝置6 Q的光偵測位準是否適合用於參考標記s Μ 及晶圓標記WM之影像捕捉的偵測。當偵測參考標記等等 之位置時’經由設定光位準公差，並調整光偵測時間與照 明強度，以使光偵測位準係在一光位準公差範圍內，有可 能縮短調整光偵測時間所需的時間。 在本實施例中，實施影像捕捉裝置6 0與參考標記S Μ 之對準程序（圖1Β所示之步驟S101-S106)的方法與第一實 φ 施例相同。 圖1 Ε爲舉例說明接續圖1 Β所示之步驟s 1 0 6後之第 四實施例之特定程序之流程的流程圖。首先，在步驟 . S 4 0 1 ’使用位置偵測單元9來偵測圖2 D所示之參考標記 . S Μ之影像捕捉信號之長方形標記的位置μ 1 -Μ4。在步驟 S 4 02，根據偵測結果，取得長方形標記之間的間距 dMl( = M2-Ml) 、 dM2( = M3 -M2) 、 dM3( = M4-M3) 、 d Μ 4 ( = Μ 4 - Μ 1) 〇 0 在此，長方形標記間之間距d Μ 1 - d Μ 4的變量，如同 先前實施例所解釋的，係因像照明裝置2之光源的閃爍及 影像捕捉單元60之電氣特性如此之因素所造成的。 在步驟S4 03，在改變光通量之波長、影像捕捉裝置 60之光偵測時間及照明強度的同時，經由影像捕捉評估單 元12來連續計算如此所取得之間距dMl-dM4上的變量（ 標準差等）。如同針對第二實施例的描述，其結果被總結 於諸如圖4B所示的資料表內，並且被儲存在資料庫1 5中 。圖4B爲以表的形式總結標記間距dM卜dM4偵測結果與 (19) 1282044 當時之標準差間的關係’其中’使用於位置偵測之光通量 的波長λ是λ i，且光偵測位準Hi (係由照明強度I及影像 捕捉裝置60之光偵測Tc所決定的）被改變。 在步驟S 4 0 4，根據在步驟S 4 0 3中之計算的結果來決 定最佳光位準公差。做爲用來決定最佳光位準公差之特定 程序而言，例如，如圖4A所示，光偵測位準被設定在水 平軸上，標記間距的標準差被設定在垂直軸上，且提供一 φ 可容許之標準差<rai的光偵測位準被設定成光位準公差的 下限。在圖4 A中，以斜線表不的部分爲一提供在可容§午 標準差處或下方之變量的光偵測位準範圍。此範圍爲 _ 光位準公差。通常，在影像捕捉裝置60與A/D轉換單元 7的動態範圍內，光偵測位準應儘可能地大，但是，倘若 是其係在對被偵測之長方形標記之位置的精確度沒有不利 影響的範圍內（在光位準公差內），光偵測位準也可以是小 的。 φ 圖4A爲顯示對一預定之波長λ i而言，標準差與光偵 測位準間之關係的圖形。爲能夠由波長切換單元1 〇所設 定的每一個照明波長執行上述的處理，且在標記間距 dMl-dM4的標準差等於或低於可容許之標準差（S401-S4 04)的條件下，爲每一波長取得光位準公差。 當真正偵測對準標記時，根據偵測的照明波長，經由 將光偵測位準切換到按前述方法所取得之光位準公差內的 Hi，可將照明光之閃爍等等的影響消除，且影像捕捉裝置 6〇的光偵測位準可以被調整，以使s/Ν比係在可容許的 -22- (20) 1282044 極限之內。因此，即使當切換位置偵測照明光的波長時， 無論波長或對應於該波長的光源爲何，都可取得絕佳之 S/N比的影像。須注意，光偵測位準是由所發射之光通量 的強度及影像捕捉裝置60的光偵測時間來予以決定的， 而因此，控制單元1 6，經由調整這些參數的任何一者或兩 者皆被調整，調整照明裝置2及/或影像捕捉裝置60，以 便滿足上述的光位準公差條件。 p 此外，在本實施例中，光位準公差係根據參考標記 SM之長方形標記間之間距的變量來予以決定的。但是， 也可根據晶圓上之晶圓標記WM的長方形標記來決定光位 . 準公差。在此情況中，經由使本實施例的程序適用於多片 . 晶圓W，以及使用晶圓士的晶圓標記WM，其即可爲每片 晶圓決定光位準公差，即使每片晶圓的表面狀態及標記形 狀各異。雖然可爲晶圓上的每一個標記取得光位準公差， 但如果是從晶圓上的代表性標記（例如，設置在對應於單 φ 次樣本拍攝之區域中的標記）取得光位準公差，並且將爲 該代表性標記所取得之光位準公差使用於其它標記，則可 縮短取得光位準公差所需的處理時間。此外，在同批中後 續的晶圓中，也可使用爲第一片晶圓所取得之光位準公差 〇 因此，如上所述，經由調整光偵測位準以便滿足爲每 一個照明波長所預設之光位準公差的條件，即可做到更準 確的對準標記位置偵測。此外，經由根據晶圓上之標記的 影像捕捉資料來決定光位準公差，即可決定用於真正晶圓 -23- (21) 1282044 的最佳光位準公差。 依據本發明，可提供一高準確的位置偵測技術，其減 少了諸如上述準確度的劣化。 (裝置製造方法的實施例） 接下來，將描述利用上述曝光設備之半導體裝置製造 程序。圖6爲顯示半導體裝置之整個製造程序的流程圖。 φ 在步驟1(電路設計），實施半導體裝置的設計。在步驟2( 遮罩製造），根據所設計的電路圖案來製造遮罩。在此同 時，在步驟3 (晶圓製造），使用原材料（諸如矽）來製造晶 , 圓。步驟4 (晶圓處理）被稱爲前處理，其中，使用上述的 遮罩及晶圓，使用光刻法在晶圓上形成真正的電路。接下 來的步驟5(組合）被稱爲後處理，且爲一步驟，其中，使 用步驟3所製造的晶圓組合在一起而成爲半導體晶片，此 組合程序同時也包括諸如組合步驟（切塊、接合）及封裝步 鲁 驟（晶片***）迨樣的組合處理。在步驟6 (檢驗），測試在 步驟5中所製造之半導體裝置的操作性及耐用性。在經過 這些處理後，半導體裝置製造完成，在步驟7裝貨。 圖7爲顯示上述晶圓處理之詳細流程的圖形。在步驟 1 1 (氧化），晶圓的表面被氧化。在步驟1 2 ( C V D )，在晶圓 表面上形成絕緣層。在步驟1 3 (形成電極），以氣相沈積法 而在晶圓上形成電極。在步驟1 4(離子注射），將離子注射 到晶圓內。在步驟1 5 (抗蝕劑程序），在晶圓表面上塗覆感 光劑。在步驟16(曝光），藉由上述的曝光設備而將電路圖 -24- (22) 1282044 案轉移到晶圓上。在步驟1 7(顯影），將經過曝光的晶圓顯 影。在步驟1 8(蝕刻），將被顯影之光阻圖案以外的所有部 分去除。在步驟1 9(抗蝕劑剝離），完成蝕刻，並將不再需 要的光阻去除。經由重複以上步驟，即可在晶圓上建構出 多層的電路圖案。依據本發明，可提供適用此裝置製造程 序的位置偵測技術，其可減少諸如上述的準度劣化。 很明顯地’本發明可有各種不會違離本發明之精神與 φ 範圍的不同實施例，須瞭解，除了如同界定於申請專利範 圍中的實施例’本發明並不受限於前述的特定較佳實施例 【圖式簡單說明】 所附圖式，在此被倂入本說明書中，並成爲本說明書 的一部分，例舉本發明的實施例，且連同其描述，用來解 釋本發明的原理。 圖1A係顯示依據本發明第一實施例之曝光設備之架 構的圖形； 圖1 B係舉例說明依據本發明第一實施例之位置偵測 程序之流程的流程圖； 圖1 C係舉例說明接續圖1 B所示之步驟S 1 0 6後之本 發明第二實施例之特定程序之流程的流程圖； 圖1 D係舉例說明接續圖1 B所示之步驟S 1 0 6後之本 發明第三實施例之特定程序之流程的流程圖； 圖1 E係舉例g兌明接繪圖1 B所示之步驟S 1 0 6後之本 -25- (23) 1282044 發明第四實施例之特定程序之流程的流程圖； 圖2A-2E係舉例說明參考平面及參考標記之影像捕捉 的圖形； 圖3A係顯示位置偵測時間與雜訊分量標準差間之關 係的圖形； 圖3 B係顯示由切換單元1 〇所切換之照明光射波長λ 與某給定波長之光偵測位準tcimin時間之間的關係之圖形 i 圖3 C係以資料表的形式總結間距dM 1 -dM4的偵測結 果之圖形，在其中，對於波長λ 1之光通量而言，光偵測 時間從tc 1改變到tc2、tc3、…、tcm的情況中； . 圖4 A係顯示標準差與光偵測位準間之關係的圖形， 在其中預定波長λ係固定的情況中； 圖4Β係顯示標記間距dMl-dM4與當時之標準差間之 關係的圖形，在其中，用於位置偵測之光通量的波長λ爲 φ 又i，以及，光偵測位準被設定於Hi的情況中； 圖5係顯示依據習用例之曝光設備的架構之圖形； 圖6係顯示半導體裝置之整個製程的圖形； 圖7係顯示晶圓處理之詳細流程的圖形。 【主要元件符號說明】 1 投影光學系統 R 光罩 W 晶圓 - 26- (24) 1282044 S 對準光學系統 2 對準照明裝置 3 分光鏡 4 成像光學系統 5 成像光學系統 6 影像捕捉單元 7 A/D轉換單元 φ 8 積分裝置 9 位置偵測單元 10 波長切換單元 11 X Y平台 _ 13 平台控制單元 14 光源 60 影像捕捉裝置 16 控制單元 φ 12 影像捕捉評估單元 15 資料庫 -27 -

Claims (1)

1. (1) 1282044 十、申請專利範圍 第9 4 1 0 9 6 5 0號專利申請案^____ f ~~~"^「**’* 抑明粉 4 -----Τ-^ΤΤΊΙ Τι I 1 中文申請專利範圍修正本i年月日修（更)正本I • —----—，一-―一—一一 民國9 5年1 2月15曰修正 1 . 一種用以測量標記位置的位置測量設備，該設備包 含： 一影像捕捉單元，被組構來捕捉該標記之影像； 一計算器，被組構來計算由該影像捕捉單元所捕捉之 W像資料中的變量；以及 一控制器，被組構來根據由該計算器相對於由該影像 捕捉單元以該影像捕捉單元之不同的儲存時間所獲得之複 數個影像資料所分別計算的變量，設定該影像捕捉單元之 儲存時間和由該影像捕捉單元之光接收量公差的其中之一 〇 2·如申請專利範圍第1項的設備，其中，該計算器被 組構來計算該影像資料之標準差及範圍的其中之一做爲該 變量。 3 .如申請專利範圍第1項的設備，另包含一偵測單元 ，該偵測單元被組構來根據該影像資料以取得部分之該等 標記間的間距，其中，該計算器被組構來計算由該偵測單 元所取得之複數個間距與分別對應於該複數個間距之複數 個參考間距間之差的變量做爲該變量。 4.如申請專利範圍第1項的設備，另包含一偵測單元 1282044 (2) ，該偵測單元被組構來根據該影像資料以取得部分之該等 標記的位置，其中，該計算器被組構來計算由該偵測單元 所取得之複數個位置與分別對應於該複數個位置之複數個 參考位置間之差的變量做爲該變量。 5 .如申請專利範圍第1項的設備，另包含一照明器， 該照明器被組構來以其波長係可變的光照明該標記，其中 ，該控制器被組構來設定與多個波長之每一個波長相關的 ^ 參數。 6. —種用以在基板上曝光圖案的曝光設備，該設備包 含： 如申請專利範圍第1項的位置測量設備，用以測量配 ' 置於該曝光設備中之標記的位置。 7. 如申請專利範圍第6項的設備，其中，該位置測量 設備被組構來測量該基板上之標記的位置。 8 .如申請專利範圍第6項的設備，另包含一被組構來 • 固持該基板及移動的平台，其中，該位置測量設備被組構 來測量該平台上之標記的位置。 9 .如申請專利範圍第6項的設備，另包含一被組構來 固持該基板及移動的平台，其中，該影像捕捉單元被組構 來捕捉該平台上的參考表面之影像以獲得該影像資料。 1 0.如申請專利範圍第6項的設備，另包含一偵測單 元，該偵測單元被組構來根據該影像資料以取得部分之該 等標記間的間距，其中，該計算器被組構來計算由該偵測 單元所取得之複數個間距與分別對應於該複數個間距之複 -2 - (3) 1282044 數個參考間距間之差的變量做爲該變量。 1 1 .如申請專利範圍第6項的設備，其中，另包含一 偵測單元，該偵測單元被組構來根據該影像資料以取得部 分之該等標記的位置，其中，該計算器被組構來計算由該 偵測單元所取得之複數個位置與分別對應於該複數個位置 之複數個參考位置間之差的變量做爲該變量。 1 2 ·如申請專利範圍第1 0項的設備，其中，該標記爲 φ 在該基板上的標記。 1 3 ·如申請專利範圍第1 0項的設備，另包含一被組構 來固持該基板及移動的平台，其中，該標記爲在該平台上 的標記。 I4· 一種製造裝置之方法，該方法包含以下步驟： 使用如申請專利範圍第6項的曝光設備來對基板曝光 圖案， 使經曝光的基板顯影；以及 處理該經顯影的基板以製造該裝置。