(57)【要約】【課題】基板がキャリヤに接着されるときに他方の側のマーカに位置合わせされた基板の一方の側で、改善された精度で構造を印刷するデバイス製造方法を提供すること。【解決手段】基板の両側上のデバイスの製造で、反転アラインメント・マーカが基板の第１の側上で１０μｍの深さまでエッチングされ、基板が反転されてキャリヤ・ウェハに接着され、その後、１０μｍの厚さまでラッピングまたは研磨されることで反転アラインメント・マーカを通常のアラインメント・マーカとして見えるようにする。反転アラインメント・マーカはオーバーレイされた通常および反転マーカを含むことが可能である。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の表面を有する第１の基板を供給するステップと、
標準アラインメント・パターンの鏡像を含む少なくとも１つのアラインメント・マーカと共に、前記基板の前記第１の表面を第１の深さまでエッチングするステップと、
前記第１の基板の前記第１の表面を第２の基板に接着するステップと、
前記第１の深さ以下の第１の厚さまで前記第１の基板を薄くし、それによって前記アラインメント・マーカを見えるようにするステップと、
リソグラフィ投影装置を使用して前記第２の表面上に少なくとも１つのパターン形成された層を形成し、見えるようにされたアラインメント・マーカに前記基板を位置合わせするステップとを含むデバイス製造方法。
【請求項２】
前記アラインメント・マーカがさらに、前記鏡像の上にオーバーレイされた前記標準アラインメント・パターンの通常像を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アラインメント・パターンが一次元のグレーティングのセットを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の深さが１０μｍ以上であり、前記第１の厚さが１０μｍ以下である、請求項１、請求項２または請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の基板を薄くする前記ステップがラッピングまたは研磨を含む、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記接着するステップの前に、第１の表面の中および／または上にデバイスを形成するさらなるステップを含む、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記アラインメント・マーカ（群）が、処理層のパターニングに使用されるのと同じ装置を使用してパターン形成される、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の表面上に少なくとも１つのパターン形成された層を形成する前記ステップが、見えるようにされたアラインメント・マーカ（群）に関して既知の位置で少なくとも１つのさらなるアラインメント・マーカの形成を含む、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置を使用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は基板の標的部分の上に所望のパターンを適用する機械である。例えば、リソグラフィ装置は集積回路（ＩＣ）の製造で使用することが可能である。その環境では、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを作り出すためにマスクなどパターニング手段が使用される可能性があり、このパターンが、感放射線性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウェハ）上の（１つもしくはいくつかのダイの部分を含む）標的部分の上に結像される可能性がある。概して、１枚の基板は連続して露光される隣接した標的部分のネットワークを有するであろう。知られているリソグラフィ装置には、１回でパターン全体を標的部分上に露光することによって各々の標的部分が照射されるステッパと称されるもの、および、投影ビームを通じてパターンを所与の方向（「走査」方向）に走査し、その間でこの方向に対して平行および逆平行に基板を同期して走査することによって各々の標的部分が照射されるスキャナと称されるものが含まれる。
【０００３】
アラインメントはマスク上の非特定点の像を、露光されるウェハ上の特定点に位置決めする方法である。通常、小さいパターンなど１つまたは複数のアラインメント・マークが基板とマスクの各々に設けられる。デバイスは、中間の処理ステップを伴う連続露光によって構築される多数の層で構成される可能性がある。各々の露光の前に、新たな露光と前の露光の間の、重ね合せ誤差と称されるいかなる位置的誤差も最少限にするために基板とマスクのマーカ間のアラインメントが実施される。
【０００４】
いくつかのデバイス、例えば微細電気機械システム（ＭＥＭＳ）および微細光学電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）については、リソグラフィ工程を使用して基板の両側で構造を作り出すことが可能であることが望ましく、多くのケースで、基板の反対側の構造は互いに位置合わせされる必要がある。これは、リソグラフィ装置が基板の表側上に投影されるパターンを裏側上のアラインメント・マーカに位置合わせする必要があることを意味する。これを行うために知られている方法は、後面のマーカの像を基板の前面に投影するための光学系、または基板を透過する波長を使用するアラインメント・ツールを使用する。しかしながら、いくつかの環境では基板の第１の側をキャリヤ（もしくはハンドル）・ウェハに接着し、それにより第２の側を印刷することが望ましい。その場合には、前面から後面への光学系は必要がない。また、シリコン基板は赤外放射に対して透過性であるが、そのような放射を使用するアラインメントは精度に限界があり、ウェハを加熱し望ましくないことがある。
【０００５】
例えば欧州特許出願１，０８１，７４８号および米国特許第５，００４，７０５号で、反転してキャリヤに接着する前にウェハ内に深くトレンチをエッチングすることが提案された。その後、ウェハは上面の露光の大まかなアラインメントに使用されるトレンチを見えるようにするためにエッチングされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板がキャリヤに接着されるときに、他方の側のマーカに位置合わせされた基板の一方の側で、改善された精度で構造を印刷するデバイス製造方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様によると、
第１および第２の表面を有する第１の基板を供給するステップと、
標準アラインメント・パターンの鏡像を含む少なくとも１つのアラインメント・マーカと共に、前記第１の基板の前記第１の表面を第１の深さまでエッチングするステップと、
前記第１の基板の前記第１の表面を第２の基板に接着するステップと、
前記第１の深さ以下の第１の厚さまで前記第１の基板を薄くし、それによって前記アラインメント・マーカを見えるようにするステップと、
リソグラフィ投影装置を使用して前記第２の表面上に少なくとも１つのパターン形成された層を形成し、見えるようにされたアラインメント・マーカに前記基板を位置合わせするステップとを含むデバイス製造方法が提供される。
【０００８】
第１の表面に形成されたアラインメント・マーカは、リソグラフィ装置が容易に位置合わせすることが可能な通常に配向されたアラインメント・マーカとしてエッチングされることによって見えるようにされる。したがって、前面に印刷されたマーカに直接的に位置合わせされるパターンを基板の後面に印刷することが可能となる。標準アラインメント・パターンは、結像に使用されるリソグラフィ装置のアラインメント・ツールが位置合わせすることの可能なものである。例えば、それは異なる配向とピッチのグレーティングのグループであることが可能である。他のパターンもやはり使用可能である。
【０００９】
こうして本発明は、処理層を形成する前に基板の第２の表面上にアラインメント・マーカを印刷する追加的な工程の必要性を回避する。
【００１０】
鏡像のアラインメント・パターンを有するアラインメント・マーカはまた、鏡像の上にオーバーレイされた前記アラインメント・パターンの通常の像を含むことも可能である。これは、露光中、それに対して位置合わせすることが可能な１つのアラインメント・マーカを基板の両側上に生成し、２つの側上の構造の間のアラインメントを確実化する。アラインメント・マークが一群のグレーティングを含むケースでは、これは直線のグレーティングを格子へと変化させる。基板が第２の（キャリヤ）基板に付けられる前に、知られている技術を使用して第１の表面の中および／または上にデバイスを形成することが可能である。
【００１１】
第１の表面の中または上の構造を位置合わせするのに使用するための通常のアラインメント・マーカは、第２の表面上に形成された構造を位置合わせするのに使用する反転されたアラインメント・マーカと同じ工程で印刷することが可能である。この方式で、通常および反転されたマーカ、およびそれゆえに第１と第２の表面上の構造の位置関係を保証することが可能である。
【００１２】
厚さの削減はラッピングまたは研磨によって達成することが可能である。
【００１３】
第１の深さは１０μｍの程度またはそれよりも上であることが可能であり、第１の厚さは１０μｍの程度またはそれよりも下であることが可能である。
【００１４】
本文中でＩＣの製造時のリソグラフィ装置の使用に対して特に言及される可能性があるが、ここで説明するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁区メモリ用の誘導と検出のパターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどといった他の応用例を有することが可能であることを理解されたい。そのような代替応用例の文脈で、ここに述べる「ウェハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用もさらに一般的な用語である「基板」または「標的部分」とそれぞれ同義語として考えることが可能であることを当業者は理解するであろう。ここで称する基板は、露光の前もしくは後に、例えばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）あるいは測定もしくは検査ツール内で処理される可能性がある。適用可能である場合、本開示はそのような、および他の基板処理ツールに応用される可能性がある。さらに、例えば多層のＩＣを作製するために基板が１回よりも多く処理される可能性があり、それにより、ここで使用する基板という用語はまた、すでに多数の被処理層を含む基板を称する可能性がある。
【００１５】
ここで使用する「放射」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長を有する）および極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むすべてのタイプの電磁放射を包含し、ならびにイオン・ビームあるいは電子ビームといった粒子ビームを包含する。
【００１６】
ここで使用する「パターニング手段」という用語は、基板の標的部分にパターンを生じるように、投影ビームにその断面でパターンを与えるために使用することが可能な手段を称すると広く解釈されているはずである。投影ビームに与えられるパターンが基板の標的部分で望まれるパターンに厳密に対応しない可能性があることに留意すべきである。概して、投影ビームに与えられるパターンは、標的部分に作製される集積回路のようなデバイス内の特定の機能層に対応する。
【００１７】
パターニング手段は透過型あるいは反射型とすることが可能である。パターニング手段の例にはマスク、プログラム可能なミラー・アレイ、およびプログラム可能なＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィではよく知られており、バイナリ、レベンソン型位相シフト、およびハーフトーン型位相シフトといったマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッド・マスクのタイプを含む。プログラム可能なミラー・アレイの例は小型ミラーのマトリックス配列を使用し、それらの各々を、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾けることが可能である。この方法で、反射ビームがパターン形成される。パターニング手段の各々の例で、支持構造は例えばフレームあるいはテーブルであることが可能であり、それは必要に応じて固定型または可動型であることが可能であり、例えば投影システムとの関連でパターニング手段が所望の位置にあることを確実化する。ここで述べる「レチクル」または「マスク」という用語のいかなる使用もさらに一般的な用語である「パターニング手段」と同義語であると考えられることが可能である。
【００１８】
ここで使用する「投影システム」という用語は、例えば使用される露光の放射にとって、または浸漬流体の使用もしくは真空の使用など他の要因にとって適切であるような、屈折光学系、反射光学系、およびカタジオプトリック光学系を含む様々なタイプの投影システムを包含すると広く解釈するべきである。ここで述べる「レンズ」という用語のいかなる使用もさらに一般的な用語である「投影システム」と同義語であると考えられることが可能である。
【００１９】
照明システムもやはり、放射の投影ビームを方向付け、成形、または制御するための屈折性、反射性、および反射屈折性の光学部品を含む様々なタイプの光学部品を包含することが可能であり、そのような部品もやはり以下で、集合的もしくは単数的に「レンズ」と称される可能性がある。
【００２０】
リソグラフィ装置は２つ（２ステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプであることが可能である。そのような「多重ステージ」の機械では、追加のテーブルは平行して使用することが可能であり、あるいは１つまたは複数のテーブルに準備の段階が実行され、その間に１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用することも可能である。
【００２１】
リソグラフィ装置はまた、投影システムの最後の素子と基板の間の空間を満たすように比較的高い屈折率を有する液体、例えば水の中に基板が浸されるタイプであることも可能である。浸漬液はまた、リソグラフィ装置の別の空間、例えばマスクと投影システムの最初の素子の間に加えられることも可能である。浸漬技術は、投影システムの開口数を上げることに関して当該技術でよく知られている。
【００２２】
ここで、単なる例の方式で、添付の概略図面を参照しながら本発明の実施例を説明するが、その中で相当する参照記号は相当する部品を示す。
【実施例】
【００２３】
リソグラフィ投影装置
図１は、本発明の方法のステップを実行するのに使用することが可能なリソグラフィの投影装置を図式的に描いている。本装置は、
−放射（例えばＵＶ放射もしくはＤＵＶ放射）の投影ビームＰＢを供給するための照明システム（イルミネータ）ＩＬ、
−パターニング手段（例えばマスク）ＭＡを支持するための第１の支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴおよびパターニング手段をアイテムＰＬに関して正確に位置決めするための位置決め手段ＰＭ、
−基板（例えばレジスト被覆されたウェハ）Ｗを保持し、アイテムＰＬに関して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段ＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴ、および
−投影ビームＰＢに与えられたパターンをパターニング手段ＭＡによって基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）の上に結像するための投影システム（例えば屈折性の投影レンズ）ＰＬを含む。
【００２４】
ここで示すように、本装置は透過タイプ（例えば透過型マスクを使用する）である。場合によっては、本装置は反射タイプ（例えば上記に参照されるようなタイプのプログラム可能なミラー・アレイを使用する）であることも可能である。
【００２５】
イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射のビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマ・レーザであるとき、分離型のエンティティであることも可能である。そのようなケースでは、放射源がリソグラフィ装置の一部を形成すると考えられることはなく、放射ビームは、例えば適切な指向ミラーおよび／またはビーム・エキスパンダを含むビーム供給システムＢＤの補助を得て放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと送られる。他のケースでは、例えば放射源が水銀ランプであるとき、放射源が装置の一体部分であることも可能である。放射源ＳＯとイルミネータＩＬは、必要であればビーム供給システムＢＤと一体化されて放射システムと称される可能性がある。
【００２６】
イルミネータＩＬは、ビームの角度の強度分布を調節するための調節手段ＡＭを含むことが可能である。イルミネータのひとみ平面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径量（一般的にそれぞれσアウターおよびσインナーと称される）を調節することが可能である。付け加えると、イルミネータＩＬは概して、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといった様々な他の部品を含む。イルミネータは、投影ビームＰＢと称される調整された放射ビームを供給し、その断面内の所望の均一性および強度分布を有する。
【００２７】
投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡ上に入射する。マスクＭＡを横切り、投影ビームＰＢは基板Ｗの標的部分Ｃ上にビームを集束させるレンズＰＬを通過する。第２の位置決め手段ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計測装置）の補助を得て、例えばビームＰＢの経路内の異なる標的部分Ｃに位置決めするように基板テーブルＷＴを正確に移動させることが可能である。同様に、第１の位置決め手段ＰＭおよび別の位置センサ（図１に明示していない）は、例えばマスク・ライブラリから機械的修正をした後、または走査時に、ビームＰＢの経路に関してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用することが可能である。概して、目標物テーブルＭＴとＷＴの移動は、位置決め手段ＰＭとＰＷの一部を構成するストロークの長いモジュール（大まかな位置決め）とストロークの短いモジュール（細かい位置決め）の補助によって実現される。しかしながらステッパのケースでは（スキャナとは逆に）、マスク・テーブルＭＴはストロークの短いアクチュエータだけに接続するか、または固定することが可能である。マスクＭＡおよび基板Ｗはマスク・アラインメント・マークＭ１、Ｍ２および基板アラインメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることが可能である。
【００２８】
図の装置は以下の好ましいモードで使用することが可能である。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴが本質的に静止状態に保たれ、その間で、投影ビームに与えられたパターン全体が１回（すなわち単一の静止露光）で標的部分Ｃ上に投影される。その後、異なる標的部分Ｃを露光することができるように基板テーブルＷＴがＸおよび／またはＹ方向に移動させられる。ステップ・モードでは、露光領域の最大サイズが１回の静止露光で結像される標的部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードでは、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴが走査され、その間に投影ビームに与えられたパターンが同期して標的部分Ｃの上に投影される（すなわち１回の動的露光）。基板テーブルＷＴのマスク・テーブルＭＴに関する速度と方向は投影システムＰＬの拡大（縮小）率および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光領域の最大サイズが１回の動的露光の標的部分の（非走査方向の）幅を制限し、それに対して走査移動の距離が標的部分の（走査方向の）高さを決定する。
３．他のモードでは、マスク・テーブルＭＴは本質的に静止してプログラム可能なパターニング手段を保持し続け、投影ビームに与えられたパターンが標的部分Ｃ上に投影される間に基板テーブルＷＴが移動させられるかまたは走査される。このモードでは、概して、パルス化された放射源が使用され、基板テーブルＷＴの各移動の後、または走査時の継続的な放射パルスの間に、プログラム可能なパターニング手段が必要に応じて更新される。操作のこのモードは上記に参照されるタイプのプログラム可能なミラー・アレイのようなプログラム可能なパターニング手段を利用するマスクレスのリソグラフィに容易に適用することが可能である。
【００２９】
上記で説明した使用モードの組み合わせおよび／または変形例、あるいはまったく異なる使用モードもやはり使用される可能性がある。
【００３０】
「実施例１」
図２は、両側にデバイスを設けられ、通常のマーカ（図示せず）と反転マーカ１〜４を設けられるウェハＷを示している。反転マーカ１〜４は、その周りでウェハが回転される軸であって、このケースでは通常マーカのＹ軸である軸について鏡像である。通常マーカは、グレーティング、グレーティング群、ボックス・イン・ボックス、フレーム・イン・フレーム、山形模様など当該技術で知られているいかなる便利な形をとることも可能であり、一連の露光に先立って基板の全体的位置合わせに使用される基礎的マーカを形成することが可能である。本例では、マーカはウェハの軸上で対称の位置に設けられる。もちろん、本発明は他のマーカ、例えば各標的領域もしくはダイに隣接するマーカに適用することも可能である。
【００３１】
図３に、通常マーカＰＭの例が示されており、これは４つのグレーティング群を有する。４つのグレーティングのうち、一対は水平方向であって一対は垂直方向であり、図面からは明確ではないが、各々の対のうちの２つのグレーティングは知られている方式で異なる周期性を有する。図４は対応する反転マーカＲＰＭを示しており、それは同じ４つのグレーティングを有するが鏡像になった配列である。組み合わされたマーカＯＰＭが図５に示されており、見受けられるように、一次元グレーティングが二次元グレーティングもしくは格子になっている。
【００３２】
図６〜８は本発明の方法の例の中の工程を例示している。最初に、通常マーカ（図示せず）および反転マーカＯＰＭ１、ＯＰＭ２が知られている方式で１０μｍ以上の深さｄ１まで基板Ｗ１の第１の表面１０ａ内にエッチングされる。その後、第１の表面上に所望のデバイスを形成するために露光およびその他の工程が実行される。その後、基板Ｗ１が反転され、接着層でキャリヤ基板Ｗ２に付けられる。図７は、第２の表面１０ｂを最上部にしてキャリヤ基板ＣＷに付けられた基板Ｗを示している。
【００３３】
図８に示したように、ウェハＷは所望の厚さｄ２、例えば約１０μｍ以下の厚さまで研磨またはラッピングされ、上面１０ｂ’はその上に形成されるデバイスに必要とされるように仕上げられる。この段階で、第１の表面内に１０μｍ以上の深さまでエッチングされた反転マーカ１〜４は第２の表面で見えるようになり、知られている方式で位置合わせすることが可能となる。
【００３４】
見えるようになった反転マーカに位置合わせするのに使用することが可能な適切なアラインメント・システムと処理工程はＷＯ９８／３９６８９号に述べられており、その文書はここに参考資料で取り入れられている。
【００３５】
図５に示した組み合わされたマーカが使用される場合、それに対するアラインメントを基板の両側から実施し、オフセットを必要とせずに基板の反対側の構造の直接アラインメントを確実化する。
【００３６】
本発明の特定の実施例を以上に説明してきたが、説明したものとは別の方法で本発明を実施することができることは理解されるであろう。本説明は本発明を限定しないものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の方法に使用することが可能なリソグラフィ投影装置を描いた図である。
【図２】本発明の方法に使用されるアラインメント・マーカの場所を示す基板平面図である。
【図３】通常のアラインメント・マーカを描いた図である。
【図４】反転のアラインメント・マーカを描いた図である。
【図５】組み合わせのアラインメント・マーカを描いた図である。
【図６】本発明によるデバイス製造方法の工程群を具体的に示す図である。
【図７】本発明によるデバイス製造方法の工程群を具体的に示す図である。
【図８】本発明によるデバイス製造方法の工程群を具体的に示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
ＳＯ  放射源
ＢＤ  ビーム供給システム
ＩＬ  照明システム（イルミネータ）
ＡＭ  調節手段
ＩＮ  インテグレータ
ＣＯ  コンデンサ
ＰＢ  投影ビーム
ＭＡ  マスク
ＭＴ  マスク・テーブル
ＰＭ、ＰＷ  位置決め手段
ＰＬ  投影システム（レンズ）
Ｗ、Ｗ１  基板（レジスト被覆されたウェハ）
ＷＴ  基板テーブル（ウェハ・テーブル）
ＩＦ  位置センサ
Ｍ１、Ｍ２  マスク・アラインメント・マーク
Ｐ１、Ｐ２  基板アラインメント・マーク
Ｃ  標的部分
１、２、３、４、ＲＰＭ、ＯＰＭ１、ＯＰＭ２  反転マーカ
ＰＭ  通常マーカ
ＯＰＭ  組み合わされたマーカ
１０ａ  第１の表面
１０ｂ  第２の表面
１０ｂ’  上面
Ｗ２  キャリヤ基板
ｄ１  深さ
ｄ２  厚さ
【図１】
2004207732.tif 000003
【図２】
2004207732.tif 000004
【図３】
2004207732.tif 000005
【図４】
2004207732.tif 000006
【図５】
2004207732.tif 000007
【図６】
2004207732.tif 000008
【図７】
2004207732.tif 000009
【図８】
2004207732.tif 000010