專利名稱：檢測(cè)標(biāo)記的設(shè)備和方法以及半導(dǎo)體器件加工系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備和方法以及半導(dǎo)體器件加工系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造期間常常會(huì)涉及利用掩模板在晶片上形成多個(gè)層的工藝。在所述多個(gè)層的形成過(guò)程中，會(huì)涉及利用蝕刻等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各層的圖案化。為了使晶片上重疊的多個(gè)層之間的圖案能夠彼此對(duì)準(zhǔn)，已知可在各層上形成對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。利用當(dāng)前層的掩模板與之前的層上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記之間進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，能夠使所形成的當(dāng)前層上的圖案與之前的層上的圖案彼此對(duì)準(zhǔn)。所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以具有相位反差(例如，“地形(topographical) ”反差)或者反射率反差。利用工藝環(huán)境中的背景照明(通常為可見(jiàn)光)來(lái)檢測(cè)相位反差或者反射率反差以獲得相位反差信號(hào)或者反射率反差信號(hào)，從而對(duì)所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)或成像。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可能被所述當(dāng)前層或者包含當(dāng)前層在內(nèi)的多個(gè)層覆蓋。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在以上所述的現(xiàn)有技術(shù)中，在要被圖案化的當(dāng)前層是對(duì)于可見(jiàn)光不透明的層或者透射率低的層的情況下，或者在要被圖案化的當(dāng)前層與具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的層之間具有對(duì)于可見(jiàn)光不透明的層或者透射率低的層的情況下，可見(jiàn)光被所述不透明的層或者透射率低的層反射或吸收，從而無(wú)法到達(dá)具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的層，如圖1所示(在圖1中，層4例如對(duì)于可見(jiàn)光具有較低的透射率，而層3例如是對(duì)于可見(jiàn)光基本上不透明的層)。在這種情況下，所獲得的相位反差信號(hào)或者反射率反差信號(hào)會(huì)嚴(yán)重減小，因此使得無(wú)法對(duì)標(biāo)記進(jìn)行清晰的成像。針對(duì)發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出了根據(jù)本發(fā)明的新的技術(shù)方案。 更具體地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備，包括x射線發(fā)射器，用于發(fā)射X射線；x射線檢測(cè)器；以及支撐部件，被配置用于支撐包含具有標(biāo)記的層的半導(dǎo)體器件，并且使得所述半導(dǎo)體器件能夠位于所述X射線發(fā)射器和所述X射線檢測(cè)器之間的光路上；其中，所述X射線檢測(cè)器被配置用于利用透射通過(guò)所述支撐部件上支撐的半導(dǎo)體器件的X射線而形成所述標(biāo)記的圖像。根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，所述支撐部件可具有X射線反射器，所述X射線反射器可被配置用于反射透射通過(guò)所述半導(dǎo)體器件的X射線。根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，該設(shè)備還可包括光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被配置用于將所述X射線發(fā)射器發(fā)射的X射線向著所述半導(dǎo)體器件反射，并且將經(jīng)過(guò)所述X射線反射器反射的并且經(jīng)過(guò)所述半導(dǎo)體器件透射的X射線向著所述X射線檢測(cè)器透射。根據(jù)一種可能的示例性實(shí)施方式，該設(shè)備還可包括光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被配置用于將所述X射線發(fā)射器發(fā)射的X射線向著所述半導(dǎo)體器件透射，并且將經(jīng)過(guò)所述X射線反射器反射的并且經(jīng)過(guò)所述半導(dǎo)體器件透射的X射線向著所述X射線檢測(cè)器反射。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，該設(shè)備還可包括開(kāi)閉器，被配置用于選擇性地?fù)踝』蛲ㄟ^(guò)所述X射線發(fā)射器發(fā)射的X射線。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，上述X射線檢測(cè)器可包括第一器件，被配置用于將入射到所述X射線檢測(cè)器的X射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光；第二器件，被配置用于會(huì)聚所述可見(jiàn)光；以及第三器件，被配置用于利用經(jīng)過(guò)會(huì)聚的所述可見(jiàn)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，上述X射線檢測(cè)器可包括第四器件，被配置用于將X射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，該設(shè)備還可包括第六器件，被配置用于從所述圖像中檢測(cè)所述標(biāo)記的位置和形狀。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，所述第六器件可與曝光裝置的對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)進(jìn)行通信。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，所述第一器件可被配置為與縫隙一起工作，所述縫隙的寬度可與所需的圖像分辨率一致。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，可以通過(guò)支撐部件相對(duì)于X射線檢測(cè)器在與X射線的入射方向垂直的方向上移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述標(biāo)記的檢測(cè)。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，所述第一器件可以是熒光轉(zhuǎn)換器。
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根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，所述第二器件可以是透鏡或聚光器。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，所述第三器件可以是圖像傳感器或光學(xué)檢測(cè)器，諸如電荷偶合器件或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器，或者諸如光電ニ極管、光電倍增管或雪崩光電檢測(cè)器。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，前述標(biāo)記可以是半導(dǎo)體器件的層中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，所述X射線反射器可以是多層鍍膜反射器。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體器件可以包含半導(dǎo)體晶片和ー個(gè)或更多個(gè)層。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，所述支撐部件可被配置為能夠在平行于所述支撐部件的支撐表面的方向上移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件加工系統(tǒng)，如前所述的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備；以及曝光裝置，被配置為對(duì)所述支撐部件上支撐的半導(dǎo)體器件進(jìn)行曝光，其中，所述半導(dǎo)體器件上涂有抗蝕劑。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)方面，提供一種用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的方法，包括將涂有抗蝕劑的半導(dǎo)體器件置于支撐部件上，使得所述半導(dǎo)體器件位于X射線發(fā)射器和X射線檢測(cè)器之間的光路上；從所述X射線發(fā)射器發(fā)射X射線，使得所述X射線透射通過(guò)所述半導(dǎo)體器件；以及用所述X射線檢測(cè)器檢測(cè)透射通過(guò)所述半導(dǎo)體器件的X射線從而形成所述標(biāo)記的圖像。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，該方法還可包括利用所形成的圖像進(jìn)行半導(dǎo)體器件的層之間的對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)ー種可能的示例性實(shí)施方式，該方法還可包括利用曝光裝置對(duì)所述支撐部件上支撐的半導(dǎo)體器件進(jìn)行曝光。根據(jù)本發(fā)明，即使在之前的層中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記被一個(gè)或多個(gè)層覆蓋，也能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。


構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示例性地圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同說(shuō)明書(shū)一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。圖1是示例性示出現(xiàn)有技術(shù)中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記檢測(cè)的視圖。圖2是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件中的層的標(biāo)記的設(shè)備的配置的圖。圖3是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的方法的流程圖。圖4是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件中的層的標(biāo)記的設(shè)備的配置的圖。圖5是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件中的層的標(biāo)記的設(shè)備的配置的圖。 圖6是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的X射線檢測(cè)器的配置的圖。圖7是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的X射線檢測(cè)器的配置的圖。圖8示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的X射線檢測(cè)器的配置的圖。圖9示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件加工系統(tǒng)的配置的圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意除非另外明確說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不一定是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述僅僅是說(shuō)明性的，絕不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用方法的任何限制。此外，在這里示出和討論的所有示例中，除非另外明確說(shuō)明，否則任何具體數(shù)值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不作為對(duì)本發(fā)明的限制。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，示例性實(shí)施例在其它示例中當(dāng)然可以具有不同的值。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論以避免模糊本發(fā)明的要點(diǎn)。在適當(dāng)情況下，這些對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)專利說(shuō)明書(shū)的一部分。類似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似的項(xiàng)目，因此，一旦某一項(xiàng)目在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。在本公開(kāi)中，術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體器件”意味著包含半導(dǎo)體材料的裝置，其不僅可以包括制成的半導(dǎo)體器件產(chǎn)品，而且還可以包括半導(dǎo)體器件在制造或加工過(guò)程中的中間產(chǎn)品。圖2是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件中的層的標(biāo)記的設(shè)備的配置的圖。圖2中示出一種用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備100，該設(shè)備100包括X射線發(fā)射器110，用于發(fā)射X射線；X射線檢測(cè)器120 ;支撐部件(例如，晶片臺(tái))130，被配置用于支撐包含具有標(biāo)記的層的半導(dǎo)體器件200，并且使得所述半導(dǎo)體器件200能夠位于所述X射線發(fā)射器110和所述X射線檢測(cè)器120之間的光路上。所述X射線檢測(cè)器120被配置用于利用透射通過(guò)支撐部件130上支撐的半導(dǎo)體器件200的X射線而形成所述標(biāo)記的圖像。X射線發(fā)射器110可被配置為發(fā)射平行(準(zhǔn)直)的X射線束。在圖2所示的實(shí)施例中，從X射線發(fā)射器110發(fā)射的X射線透射通過(guò)支撐部件130上支撐的半導(dǎo)體器件200，透射通過(guò)所述支撐部件130，然后入射到X射線檢測(cè)器120。然而，該實(shí)施例不限于圖2所示的布置。X射線檢測(cè)器120可被配置為所述支撐部件130的一部分。例如，X射線檢測(cè)器120可被配置在所述支撐部件130中。在這種情況下，從X射線發(fā)射器110發(fā)射的X射線透射通過(guò)支撐部件130上支撐的半導(dǎo)體器件200，透射通過(guò)所述支撐部件130的一 部分，然后入射到X射線檢測(cè)器120。作為替換方案，例如，X射線檢測(cè)器120可被配置在所述支撐部件130上。在這種情況下，從X射線發(fā)射器110發(fā)射的X射線透射通過(guò)支撐部件130上支撐的半導(dǎo)體器件200，然后入射到X射線檢測(cè)器120。半導(dǎo)體器件200可例如包含半導(dǎo)體晶片和ー個(gè)或更多個(gè)層。半導(dǎo)體器件200的層結(jié)構(gòu)以及對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的布置例如可以如圖1中所示，但是不限于此。本發(fā)明可適用于本領(lǐng)域公知的各種層結(jié)構(gòu)和對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記布置。在此要注意，上述設(shè)備100本身并不包括半導(dǎo)體器件200，而是被配置為能夠與半導(dǎo)體器件200 —起工作。X射線是ー種高能電磁放射線，其具有約0. 006納米 約2納米之間的波長(zhǎng)。與可見(jiàn)光相比，X射線具有強(qiáng)得多的穿透能力，且不對(duì)被照射對(duì)象(例如本發(fā)明中的半導(dǎo)體器件)造成破壞。X射線的吸收率取決于材料的原子序數(shù)和其他物理特性(例如材料的密度)。材料的密度和原子序數(shù)越大，材料吸收X射線的比率也越大。因此，具有不同原子序數(shù)和/或物理特性的材料對(duì)于特定能量的X射線具有不同的透射率和/或吸收率和/或反射率。半導(dǎo)體材料200的層中具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的部分和不具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的部分對(duì)于X射線的透射率和/或吸收率和/或反射率也是不同的。在半導(dǎo)體材料200經(jīng)X射線照射后，經(jīng)由具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的部分的反射的X射線和經(jīng)由不具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的部分的反射的X射線的強(qiáng)度不同。例如，X射線的能量在入射到對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記時(shí)會(huì)被該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記大量吸收。X射線檢測(cè)器120例如能夠測(cè)量透射通過(guò)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記之后的X射線能量以及僅透射通過(guò)背景區(qū)域(不包含對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的部分)的X射線能量。S卩，X射線檢測(cè)器120能夠檢測(cè)到透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200的不同部分之后的X射線能量的透射率的差異。在ー種可能的實(shí)施方式中，X射線檢測(cè)器120與支撐部件130可以進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。這種移動(dòng)可以是沿平行于支撐部件130的平面的方向上的ニ維移動(dòng)，也可以是在任何方向上的三維移動(dòng)。例如,X射線檢測(cè)器120與支撐部件130中的至少ー個(gè)可以是可移動(dòng)的。此夕卜，支撐部件130也可以是相對(duì)于X射線檢測(cè)器120與X射線發(fā)射器110中的至少ー個(gè)而可移動(dòng)的。例如，所述支撐部件130可被配置位能夠在平行于所述支撐部件130的支撐表面的方向上移動(dòng)。圖3是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的方法的流程圖。該流程圖中的方法可以與本發(fā)明中任何一個(gè)實(shí)施例所述的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備一起工作。在步驟SI中，將包含具有標(biāo)記的層的半導(dǎo)體器件200放置于支撐部件130上，以使得半導(dǎo)體器件200位于X射線發(fā)射器110和X射線檢測(cè)器120之間的光路上。在步驟S2中，從X射線發(fā)射器110發(fā)射X射線，使得所述X射線透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200 ；在步驟S3中，用X射線檢測(cè)器120檢測(cè)透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200的X射線，從而形成所述標(biāo)記的圖像。通過(guò)上述步驟S1-S3，能夠獲得半導(dǎo)體器件的層中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的清晰準(zhǔn)確的圖像。在一種實(shí)施方式中，在上述的步驟S1-S3之后，可利用所形成的標(biāo)記的圖像進(jìn)行半導(dǎo)體器件200的層之間的對(duì)準(zhǔn)。例如，能夠通過(guò)從所形成的圖像中獲得關(guān)于該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置和形狀信息，執(zhí)行帶有圖案的掩模板與所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記之間的對(duì)準(zhǔn)。在一種實(shí)施方式中，所述半導(dǎo)體器件200的當(dāng)前層上涂敷有抗蝕劑。在這種情況下，在執(zhí)行上述對(duì)準(zhǔn)之后，可利用曝光裝置對(duì)所述支撐部件130上支撐的半導(dǎo)體器件200進(jìn)行曝光。所述掩模板例如可以與所述曝光裝置被設(shè)置在一起。圖4和圖5分別是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件中的層的標(biāo)記的設(shè)備的配置的圖。圖4和圖5中的與圖2中相同的附圖標(biāo)記指示與圖2中的部件類似的部件。除非明確指出，否則參照?qǐng)D2、圖3所描述的各部件的配置、性能和方法等內(nèi)容均可適用于圖4和圖5中示出的配置。如圖4和圖5所示，支撐部件130可以具有X射線反射器131，該X射線反射器131可被配置用于反射透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200的X射線。在一種實(shí)施方式中，X射線反射器131可以是多層鍍膜反射器(multiply coatedreflector)等等。然而，X射線反射器131不限于任何具體例子，只要其能夠以高的反射率(例如50%或更高，優(yōu)選地，70%或更高)反射X射線即可?？梢匀鐖D4和圖5中那樣設(shè)置與對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置大致對(duì)應(yīng)的多個(gè)X射線反射器131，但是也可以在對(duì)應(yīng)于整個(gè)半導(dǎo)體器件200的范圍而設(shè)置一體的X射線反射器131。如圖4和圖5所示，設(shè)備100還可包括光學(xué)元件140。所述光學(xué)元件140例如可以是分束器，諸如半透半反鏡。入射到所述光學(xué)元件140的X射線的一部分能夠以第一路徑行進(jìn)(例如被反射)，而入射到所述光學(xué)元件140的X射線的另一部分能夠以第二路徑行進(jìn)(例如被透射)。在圖4所示的實(shí)施例中，光學(xué)元件140可被配置用于將X射線發(fā)射器110發(fā)射的X射線向著半導(dǎo)體器件200反射，并且將經(jīng)過(guò)所述X射線反射器131反射的并且經(jīng)過(guò)所述半導(dǎo)體器件200透射的X射線向著所述X射線檢測(cè)器120透射。更具體地，從X射線發(fā)射器110發(fā)射的X射線由光學(xué)元件140向著支撐部件130反射，由光學(xué)元件140反射的X射線透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200，透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200的X射線由X射線反射器131反射，由X射線反射器131反射的X射線再次透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200，再次透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200的X射線透射通過(guò)光學(xué)元件140，并且入射到X射線檢測(cè)器120。雖然圖中未示出，從X射線發(fā)射器Iio發(fā)射的入射到光學(xué)元件140的X射線的一部分可被光學(xué)元件140透射,可利用另一部件來(lái)接收透射通過(guò)光學(xué)元件140的X射線部分。此外，由X射線反射器131反射并且由半導(dǎo)體器件200透射的X射線的一部分可被光學(xué)元件140反射回到X射線發(fā)射器110或由另一部件接收。在圖5所不的實(shí)施例中，光學(xué)兀件140可被配置用于將X射線發(fā)射器110發(fā)射的X射線向著半導(dǎo)體器件200透射，并且將經(jīng)過(guò)所述X射線反射器131反射的并且經(jīng)過(guò)所述半導(dǎo)體器件200透射的X射線向著所述X射線檢測(cè)器120反射。更具體地，從X射線發(fā)射器110發(fā)射的X射線透射通過(guò)光學(xué)元件140，由光學(xué)元件140透射的X射線透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200，透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200的X射線由X射線反射器131反射，由X射線反射器131反射的X射線再次透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200，再次透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200的X射線由光學(xué)元件140向著X射線檢測(cè)器120反射，并且入射到X射線檢測(cè)器120。雖然圖中未示出，從X射線發(fā)射器110發(fā)射的入射到光學(xué)元件140的X射線的一部分可被光學(xué)元件140反射而由另一部件接收。此外，由X射線反射器131反射并且由半導(dǎo)體器件200透射的X射線的一部分可被光學(xué)元件140透射以回到X射線發(fā)射器110或由另ー部件接收。以上描述了其中設(shè)置X射線反射器和光學(xué)元件的各種實(shí)施方式。然而，本發(fā)明不限于這些具體的實(shí)施方式。在閱讀本公開(kāi)之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到包括X射線反射器和/或X射線分束器的其它光學(xué)部件的各種設(shè)置方式，只要這些設(shè)置方式能夠使得從X射線發(fā)射器110發(fā)射的X射線透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200，并且使透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200的X射線入射到X射線檢測(cè)器120即可。根據(jù)ー種可能的實(shí)施方式，設(shè)備100還可設(shè)置有開(kāi)閉器150 (例如，互鎖快門等)，該開(kāi)閉器150被配置用于選擇性地?fù)踝』蛲ㄟ^(guò)所述X射線發(fā)射器110發(fā)射的X射線。通過(guò)所述開(kāi)閉器150，能夠僅在需要X射線透射通過(guò)半導(dǎo)體器件200時(shí)使X射線通過(guò)，而避免使X射線不經(jīng)由半導(dǎo)體器件200透射而直接入射到X射線檢測(cè)器120上。根據(jù)ー種可能的實(shí)施方式，X射線檢測(cè)器120可以通過(guò)焦平面方式成像或掃描方式來(lái)檢測(cè)所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記以獲得所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的圖像。圖6 圖8是示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的X射線檢測(cè)器120的配置的圖。在圖6和圖7所示的X射線檢測(cè)器120的配置中，通過(guò)焦平面成像方式來(lái)獲取對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的圖像。在圖8所示的X射線檢測(cè)器120的配置中，通過(guò)掃描方式來(lái)獲取對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的圖像。圖6中所示的X射線檢測(cè)器120可例如包括第一器件111，被配置用于將入射到所述X射線檢測(cè)器120的X射線(即，透射通過(guò)了半導(dǎo)體器件200的X射線)轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光；第二器件112，被配置用于會(huì)聚所述可見(jiàn)光(光學(xué)成像)；以及第三器件113，被配置用于利用經(jīng)過(guò)會(huì)聚的所述可見(jiàn)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。第一器件111例如可由熒光轉(zhuǎn)換器陣列構(gòu)成。第一器件111不限于具體的例子，只要其能夠進(jìn)行將X射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換即可。第二器件112例如可由成像透鏡或聚光器構(gòu)成。第二器件112不限于具體的例子，只要其能夠會(huì)聚 可見(jiàn)光(利用可見(jiàn)光成像)即可。第三器件113例如可以是陣列型的圖像傳感器，諸如電荷偶合器件、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器或光電檢測(cè)器的陣列。第三器件113不限于具體的例子，只要其能夠作為第二器件112的像面將第二器件112的成像光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換即可。根據(jù)ー種可能的實(shí)施方式，第三器件113可以進(jìn)行逐行線型掃描，以形成平面圖像輸出。作為替換方案，第三器件113可以執(zhí)行面掃描，從而直接形成平面圖像輸出。圖7示出X射線檢測(cè)器120的另ー種實(shí)施方式。圖7中所示的X射線檢測(cè)器120可例如包括第四器件115，被配置用于將X射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。與圖6中所示的實(shí)施例不同，在圖7中所示出的實(shí)施例中，X射線不必經(jīng)過(guò)兩步轉(zhuǎn)換而被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，而是可僅通過(guò)第四器件115直接將X射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。第四器件115例如是使用非晶硒作為X射線轉(zhuǎn)換材料的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器陣列。然而，第四器件115不限于具體的例子，只要其能夠?qū)⑷肷涞腦射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)即可。根據(jù)ー種可能的實(shí)施方式，第四器件115可以進(jìn)行逐行線型掃描，以形成平面圖像輸出。作為替換方案，第四器件115可以執(zhí)行面掃描，從而直接形成平面圖像輸出。圖8示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施例的X射線檢測(cè)器的配置的圖。如圖8所示，第一器件111可被配置為與縫隙117 —起工作，所述縫隙117的寬度可與所需的圖像分辨率一致。由第一器件111經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的可見(jiàn)光能夠通過(guò)所述縫隙而被傳送到第二器件112。第二器件112對(duì)入射的光線進(jìn)行會(huì)聚(光學(xué)成像)。第三器件113將會(huì)聚的光線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(光電轉(zhuǎn)換)。在這種情況下，通過(guò)支撐部件130相對(duì)于X射線檢測(cè)器120在與X射線的入射方向垂直的方向上移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述標(biāo)記的檢測(cè)。對(duì)于支撐部件130的每個(gè)移動(dòng)位置，均可重復(fù)以上的成像和光電轉(zhuǎn)換過(guò)程。然后，可從對(duì)應(yīng)于支撐部件130的各移動(dòng)位置的電信號(hào)重建出圖像信號(hào)。在圖8示出的實(shí)施例中，第三器件113例如可以是光學(xué)檢測(cè)器，諸如光電ニ極管、光電倍增管(PMT)或雪崩光電檢測(cè)器(APD)等等。然而，第三器件113不限于具體的例子，只要其能夠?qū)⒖梢?jiàn)光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)即可。圖8所示的第三器件113例如可以具有線型掃描方式，即掃描出的圖形是一條直線，多條直線排列可重構(gòu)為一幅ニ維圖像。

根據(jù)ー種可能的實(shí)施方式，設(shè)備100還可包括第六器件116 (例如，控制器)。第六器件116能夠與第三器件113 (或第四器件115)耦接以獲得第三器件113 (或第四器件115)所產(chǎn)生的電信號(hào)或圖像。此外，第六器件116可以與曝光裝置的對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)進(jìn)行通信。具體地，第六器件116可被配置用于從所述圖像中檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置和形狀。根據(jù)ー種可能的實(shí)施方式，第六器件116還可以被配置為利用檢測(cè)出的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置和形狀執(zhí)行與掩模板的投影圖案的對(duì)準(zhǔn)。雖然根據(jù)以上的描述，第六器件116被包含在設(shè)備100中，但是設(shè)備100也可不包含第六器件116而是能夠與作為獨(dú)立部件的第六器件116通信。圖9示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件加工系統(tǒng)的配置的圖。如圖9所示，所述半導(dǎo)體器件加工系統(tǒng)500可包括如前所述的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備100 ;以及曝光裝置400，該曝光裝置400被配置為對(duì)所述支撐部件上支撐的涂有抗蝕劑的半導(dǎo)體器件200進(jìn)行曝光。曝光裝置400可以是用于對(duì)各種抗蝕劑進(jìn)行曝光的曝光裝置。所述曝光裝置400例如設(shè)置有用于對(duì)抗蝕劑進(jìn)行構(gòu)圖的掩模板。根據(jù)ー種可能的實(shí)施方式，曝光裝置400與設(shè)備100在空間位置上可以是相對(duì)固定的，并且可按照本領(lǐng)域中已知的光刻機(jī)對(duì)設(shè)備100與曝光裝置400的校準(zhǔn)要求進(jìn)行定期校準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明，由于使用X射線，即使對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記被對(duì)于可見(jiàn)光不透明的多個(gè)層覆蓋，也能夠?qū)λ鰧?duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行清晰成像。由此，使得能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置和形狀。至此，已經(jīng)詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明的多種可能的實(shí)施例。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思，沒(méi)有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實(shí)施這里公開(kāi)的技術(shù)方案。 雖然已經(jīng)通過(guò)示例對(duì)本發(fā)明的ー些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上示例僅是為了進(jìn)行說(shuō)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，包括 X射線發(fā)射器(110)，用于發(fā)射X射線； X射線檢測(cè)器(120);以及 支撐部件(130)，被配置用于支撐包含具有標(biāo)記的層的半導(dǎo)體器件(200)，并且使得所述半導(dǎo)體器件(200)能夠位于所述X射線發(fā)射器(110)和所述X射線檢測(cè)器(120)之間的光路上； 其中，所述X射線檢測(cè)器(120)被配置用于利用透射通過(guò)所述支撐部件(130)上支撐的半導(dǎo)體器件(200)的X射線而形成所述標(biāo)記的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述支撐部件(130)具有X射線反射器(131)，所述X射線反射器(131)被配置用于反射透射通過(guò)所述半導(dǎo)體器件(200)的X射線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，還包括 光學(xué)元件(140)，所述光學(xué)元件(140)被配置用于將所述X射線發(fā)射器(110)發(fā)射的X射線向著所述半導(dǎo)體器件(200)反射，并且將經(jīng)過(guò)所述X射線反射器(131)反射的并且經(jīng)過(guò)所述半導(dǎo)體器件(200)透射的X射線向著所述X射線檢測(cè)器(120)透射。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，還包括 光學(xué)元件(140)，所述光學(xué)元件(140)被配置用于將所述X射線發(fā)射器(110)發(fā)射的X射線向著所述半導(dǎo)體器件(200)透射，并且將經(jīng)過(guò)所述X射線反射器(131)反射的并且經(jīng)過(guò)所述半導(dǎo)體器件(200)透射的X射線向著所述X射線檢測(cè)器(120)反射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，還包括 開(kāi)閉器(150)，被配置用于選擇性地?fù)踝』蛲ㄟ^(guò)所述X射線發(fā)射器(110)發(fā)射的X射線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)權(quán)利要求的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述X射線檢測(cè)器(120)包括 第一器件(111)，被配置用于將入射到所述X射線檢測(cè)器(120)的X射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光; 第二器件(112)，被配置用于會(huì)聚所述可見(jiàn)光；以及 第三器件(113)，被配置用于利用經(jīng)過(guò)會(huì)聚的所述可見(jiàn)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)權(quán)利要求的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述X射線檢測(cè)器(120)包括 第四器件(115)，被配置用于將X射線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，還包括 第六器件(116)，被配置用于從所述圖像中檢測(cè)所述標(biāo)記的位置和形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述第六器件(116)與曝光裝置的對(duì)準(zhǔn)子系統(tǒng)進(jìn)行通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述第一器件(111)被配置為與縫隙(117) —起工作，所述縫隙(117)的寬度與所需的圖像分辨率一致。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，通過(guò)支撐部件(130)相對(duì)于X射線檢測(cè)器(120)在與X射線的入射方向垂直的方向上移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述標(biāo)記的檢測(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述第一器件(111)是突光轉(zhuǎn)換器。
13.根據(jù)權(quán)利要求6的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述第二器件(112)是透鏡或聚光器。
14.根據(jù)權(quán)利要求6的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述第三器件(113)是圖像傳感器或光學(xué)檢測(cè)器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述第三器件(113)是電荷偶合器件或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述第三器件(113)是光電二極管、光電倍增管或雪崩光電檢測(cè)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中所述標(biāo)記為半導(dǎo)體器件(200)的層中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。
18.根據(jù)權(quán)利要求2的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中所述X射線反射器(131)是多層鍍膜反射器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)權(quán)利要求的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述半導(dǎo)體器件包含半導(dǎo)體晶片和一個(gè)或更多個(gè)層。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)權(quán)利要求的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述支撐部件(130)能夠在平行于所述支撐部件(130)的支撐表面的方向上移動(dòng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)權(quán)利要求的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100)，其中，所述X射線發(fā)射器(110)被配置為用于發(fā)射準(zhǔn)直的X射線束。
22.—種半導(dǎo)體器件加工系統(tǒng)(500)，包括 如權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)所述的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的設(shè)備(100);以及 曝光裝置(400)，被配置為對(duì)所述支撐部件上支撐的半導(dǎo)體器件(200)進(jìn)行曝光，其中，所述半導(dǎo)體器件(200)上涂有抗蝕劑。
23.一種用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的方法，包括 將涂有抗蝕劑的半導(dǎo)體器件(200)置于支撐部件(130)上，使得所述半導(dǎo)體器件(200)位于X射線發(fā)射器(110)和X射線檢測(cè)器(120)之間的光路上(SI)； 從所述X射線發(fā)射器(110)發(fā)射X射線，使得所述X射線透射通過(guò)所述半導(dǎo)體器件(200) (S2);以及 用所述X射線檢測(cè)器(120)檢測(cè)透射通過(guò)所述半導(dǎo)體器件(200)的X射線從而形成所述標(biāo)記的圖像(S3)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的方法，還包括利用所形成的圖像進(jìn)行半導(dǎo)體器件(200)的層之間的對(duì)準(zhǔn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的用于檢測(cè)半導(dǎo)體器件的層中的標(biāo)記的方法，還包括利用曝光裝置(400)對(duì)所述支撐部件(130)上支撐的半導(dǎo)體器件(200)進(jìn)行曝光。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于檢測(cè)標(biāo)記的設(shè)備和方法以及半導(dǎo)體器件加工系統(tǒng)。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的對(duì)半導(dǎo)體器件上的層的標(biāo)記的檢測(cè)準(zhǔn)確性低的問(wèn)題，本發(fā)明利用X射線發(fā)射器和X射線檢測(cè)器來(lái)對(duì)支撐部件上的半導(dǎo)體器件的層所包含的標(biāo)記進(jìn)行成像。根據(jù)本發(fā)明，由于使用X射線，即使標(biāo)記被對(duì)于可見(jiàn)光不透明的多個(gè)層覆蓋，也能夠?qū)λ鰳?biāo)記進(jìn)行清晰的成像。
文檔編號(hào)H01L21/67GK103035547SQ20111030089
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者伍強(qiáng) 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司