TW530189B - Lithographic projection apparatus for imaging of a mask pattern and method of manufacturing a device using a lithographic projection apparatus - Google Patents

Description

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式 統 ，較特別的异太欢π 心〜呢示統又控制方 特 本發明關於微影投影裝置中動熊光昭. 之控制，該裝置包各· Y動4先照系 用於產 一照射系統，包含一 生一光照投影線束； 照射源及一動態光照系統 一第一可移動之物件台，備有一 罩； 光罩固持座以 固持一光 備有一基材固持座以固持一基 一第二可移動之物件台 材，及 一投影系統，用於將光罩之照射部份成像至基材之靶 份上。 ^ 為了簡明起見，投影系統在文後係稱為透鏡，惟，此詞 意應廣泛解釋為涵蓋多類投影系統，例如包括折射式光 學元件、反射式光學元件、雙折射式光學系統及荷電粒 子光學元件。動態光照系統亦可包括依諸原理任一者操 作之元件’以導引、成型或控制照射之投影束，且此元 件在文後可集體或單一地稱之為透鏡。此外，第一、二 物件台可分別稱為光罩台及基材台，再者，微影裝置可 為具有一或多光罩台及/或二或多基材台之型式，在此多 階段式裝置中’其他台亦可平行地使用，或者準備步驟 可在一或多階段實施，而一或多其他階段可用於曝光。 雙階段式微影裝置例如可見於WO 98/28665及 98/40791號世界專利申請案。 微影投影裝置例如可用於積體電路（I C s )之製造，在此 -4- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 訂

線 530189 A7 B7 五、發明説明 例子中，光罩（網線）可含有一對應於I C個別層之電路圖 型，且此圖型可成像於塗覆有一層感光材料（抗蝕劑）之一 基材（矽晶圓）上之一靶區（晶粒）。大體上而言，單枚晶圓 將含有一整個網絡之鄰近晶粒-其一次經由網線依序照 射。在某一型微影投影裝置中，各晶粒藉由一次曝現整 個網線圖型於晶粒上而照射，此一裝置通常稱為一晶圓 步進器。在一變換裝置中，一般稱為步進掃描裝置，各 晶粒係在一既定參考方向（掃描方向）之投影束下連續掃描 網線圖型，而在平行或反平行於此方向同步地掃描晶圓 台；由於投影系統大體上具有一倍率因數乂（通常小於 1)’因此晶圓台之掃描速度V將為因數Μ乘以網線台掃描 久數。關於本文微影裝置之較多資料可見於W〇 97/332〇5 號國際專利申請案。 在械〜裝置中，成像於晶圓上之圓型尺寸係受限於投 影照射之波長，欲產生具有較高裝置密度與較高操作速 度之積體電路，則需可成像較小之圖型。雖然大部份現 有微影投影裝置採用水銀燈或準分子雷射所生之紫外 線，但是亦可採用較高頻率（能量）之照射，例如euv或 X射線、或粒子束如電子或離子，以做為微影裝置中之光 惟，供一般網線圖型定義於上之玻璃或石英板通常對 某些此等形式之照射並不透光’例如在荷 子之變換型式中’網線即由金屬材料製成，並對所用 照射形式無法供其穿透’且其中切出孔穴以定義網線

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型。為了避免提供阻光性之支承臂以令圖型中之凸塊不 透光，網線圖型即區分為由支承桁分隔之複數子圖型， 而整體圖型則在光照線束通過各次圖型（sub-pattern)後 藉由在線束中連續移動而正確地成像於晶圓上，此 合有時稱為椅式光罩（strutted mask)，且其範例可見於 5,079，112號美國專利。 關於使用電子束於微影裝置中之一般資料例如可見於 5,260，151號美國專利。 如1998年5月AE6之EIPBN「高產量SCALPEL系統中在 缝合次場邊界（stitched sub-field boundaries)之臨 界尺寸控制」一文中所示’若光照射線之線束強度輪廓 呈長方形，則缝合過程中之任一位置不精準皆將造成一 實質之用量誤差（dose error)。此一使用長方形線束輪 廓之缝合程序有時稱為「單純接合（simply_ butted)」，且若線束位置不精準，則沿著接缝處會有無 用量（no dose)或雙用量（double dose)之區域。因 此’ EIPBN文獻提出使用一梯形線束輪廓，且在缝合過程 中謹慎重疊，位置上之失準會造成較小之用量誤差。 惟，EIPBN文獻並未揭述產生一具有所需梯形強度輪廓 之光照線束之任一方法。 本發明之一目的即在提供一種在一微影投影裝置中產生 一光照線束之便利裝置，該線束具有一梯形強度輪廓。 依本發明所示，其提供一種微影投影裝置，用於將一光 罩中之一光罩圖型成像於一備有一照射感應層之基材 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 訂

區域包圍而呈直線排列之複數傳 上，光罩具有由不透明 輸區域，裳置包含： 一照射系統，包含一 Σ 光照線束； 照射源及一光照系統，用於產生一

罩， 基材固持座以固持一基 一第二可移動之物件台，備有一 材；及 扠於系統，用於將光罩之照射部份成像至基材之靶部 份上；其特徵在： 該動態光照系統係實施以利於任一既定傳輸區域至少部 份之一曝光週期期間，可改變光罩上之光照線束尺寸或 位置’而產生一有效之梯形線束輪廓。 「傳輸區域」一詞係指一至少對所用光照射線呈透光之 光罩區域。 藉由本發明，其可利用線束尺寸或位置之電子式控制而 輕易地產生所需之線束輪廓。 依本發明之又一内谷所示’其提供一種利用一微影投影 裝置以製造一裝置之方法，包含： 一照射系統，包含一照射源及一照射系統，用於產生一 光照線束； 一第一可移動之物件台，備有一光罩固持座以固持一光 罩； 一第二可移動之物件台，備有一基材固持座以固持一基 530189 A7

材 -投影系統，用於將光罩之照射部份成像至備有一照射 感應層又基材靶部份上，以利局部重疊；其特徵在 光罩上之光照線束尺寸或位wA Q ’ 了飞位罝係在王直線排列複數傳輸 區域既足傳輸區域至少一部份之—曝光週期過程期 間在-動態光照系統内變化，以利產生一有效之梯 束輪廓。 在一利用本發明微影投影裝置之製程中，一光罩中之圖 型係成像於一至少局部由一層能量感應材料(抗蝕劑)覆： 之基材上，在此成像步騾前，基材可經過多項程序，例 如上底漆、塗覆抗㈣及軟性烘烤。曝光後，基材可進 行其他程序，例如後曝光烘烤（PEB)、顯影、硬性烘烤 及成像圖型之測量/檢查，此列程序係對於一裝置如…者 個別層製圖之基礎，此一圖型層隨後經過多項程序，諸 如蚀刻、離子植入（摻雜）、金屬化、氧化、化學機械性拖 光等等，皆用於細磨一個別層。若需要多數層時，則整 個程序或其變化模式將需重複以製成各新層，最後，一 列裝置即呈現於基材（晶圓）上，諸裝置隨後以一技術相互 分隔，例如切細或鋸切，使各裝置可安裝於一載具上、 連接於銷腳等等。相關於此製程之進一步資料例如可取 自 McGraw Hill 出版公司 1997 年出版 ISBN 〇 〇7_〇6725〇_4 由

Peter van Zant所著「微晶片製造：半導體製程之實務導 引」一書中之第三版。 本文中雖然亦特別參考使用本發明裝置於ICs之製造， -8 - 530189 A7 B7 6 五、發明説明（ 但是可以瞭解的是此裝置另有多種可行之應用，例如 可用於積體光學系統、磁性記憶體所用導引與偵=" 型、液:U面板、薄膜式磁頭等之製造。在諸變：： 用中，習於此技者將瞭解到，本文中之「網線」、「f 圓」、或「晶粒」I詞之使用應視為可分別由「^ 罩」、「基材」及「輕區」等通用詞替代。 一 ,本又中’光照射線及光照線束等詞係用於涵蓋所 之電磁射線或粒子通量，包括且不限定的有紫外 EUV'X射線、電子及離子。 、 本發明可參考實例及相關圖式而獲得瞭解，其中 圖1說明本發明第一實施例之微影投影裝置/ · /2係-街式網線平面圖，揭示用於本發明實施例中之 掃描方向； 圖3說明在一缝合過程中線束之間重疊情形； 圖4 A至C說明缝合過程及在正確與不正確線束定位情況 下之生成份量； 圖5係一網線局部視圖，說明依本發明第—實施例之線 束輪廓產生方式； 圖6係-網線局部視圖，說明依本發明第二實施例之線 束輪廓產生方式；及 圖7係一網線局部視圖，#日 Ώ 說月依本發明第三實施例之線 束輪廓產生方式。 諸圖式中，相同之參考編號係指相同組件。 元件符號說明 裴 訂 線 -9 - 530189 A7 B7 五、發明説明（7 ) 1 網線 31 裙部 2 長形次場 A 箭頭 2, 次場 B 箭頭 3 C 靶部份 4 晶圓 CO 聚光器 5 光照線束 Ex 束成型光學元件 5a 線束 IN 集合器 5b 線束 LA 、Ex、IN、C0 照射系統 6 區域 MA 光罩 7a 淨射份量 MT 第一物件台 11 第一孑L PB 照射投影束 12 第二孔 PL 投影系統 20 主要次場部份 W 基材 21 混合區 WT 第二物件台 實施例1 圖1簡示本發明之一微影投影裝置，該裝置包含： • 一照射系統LA、Ex、 IN、CO， 用於供給一照射投影束 PB (例如UV或EUV照射）； • 一第一物件台（光罩台）MT， 備有一光罩固持座以固 持一光罩Μ A (例如 一網線） ，及連接於第一定位裝 置，以利相對於物項（i t e m ) P L而精確定位光罩； • 一第二物件台（基材台）WT， 備有一基材固持座以固 -10- 裝 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 訂

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五、發明説明 持、基材（例如一塗覆抗蝕劑之矽晶圓），及連接第 一疋位裝置，以利相對於物項p L而精確定位基材； 投〜系、、’先（透鏡）P L (例如一折射或雙折射系統，一 面鏡組或歹ij场偏光器），用於將光罩Μ A之一照射部 份成像於基材W之一靶部份c (晶粒）上。 如本文所述，裝置係傳輸型（即具有一傳輸性光罩），惟， 通常其亦可為反射型。 …、射系、.’充包§源L Α (例如一水銀燈、準分子雷射 (excimer laser)、設於一儲存環或同步加速器内之電子 束路徑週侧之波紋接收機、或一電子或離子束源），以利 產生一照射線束，此束係沿著光照系統中所包含之不同 光學组件而通過-例如束成型光學元件Εχ、一集合器川 及一聚光器CO -使得生成之束ρβ在其整體截面大致呈準 直及均句強度。 束ΡΒ隨後截取一光罩台ΜΤ上之光罩固持座所固持之光 罩ΜΑ，通過光罩ΜΑ後，束ΡΒ通過透鏡PL，而將束ΡΒ 聚焦於基材W之一乾區C上。藉由干涉測量位移與測量裝 置I F之協助’基材台W Τ可精確地移動，例如用於定位束 ΡΒ路徑中之不同靶區C。同樣，第一定位裝置可用於相 對於束ΡΒ之路徑而精確定位光罩ΜΑ，例如在光罩ΜΑ自 一光罩庫做機械式校正後。大體上，物件台ΜΤ、WT之 移動可藉助於一長行程模組（粗略定位）及一短行程模組 (精細定位）而達成，此未示於圖1中。上述裝置可使用於 二種不同模式： -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ 297公釐)

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•在步進模式中，光罩台MT基本上保持固定，且一整 個光罩影像投影於（即單次閃光）一靶區c上，基材台 wt隨後在χ及/或丫方向中移動，使得一不同之靶區c 可由束Ρ Β照射；

•在掃描模式中，基本上使用相同之情節，不同的是一 既定之靶區C並不以單次閃光曝光，而是光罩台％丁可 在一既定方向（即俗稱之掃描方向，例如χ方向）以一 速度V移動，使得投影束ρ Β掃描過一光罩影像； 基材台wt係同時在相同或相反方向以一速度 移動，其中Μ係透鏡PL之倍率（通常或1/5)。 依此，較大靶區C即可曝現，而不需要協於解析度。 訂 圖2揭不一網線平面及可用一光照束掃描之組織，如圖 所示，網線1包含一列長形次場2 (例如長度丨2毫米）且由 桁3分隔，網線例如係以一丨亳米平方之方形光束光照， 線束需光照各次場一充份時間，以輸送一份量而曝光基 材晶圓上之抗银劑。例如，若抗姓劑感應度為丨〇 # c /厘 米2 、束电見10 # A及倍率1 / 4，則各（子）場所需之時間為 6 2 5微秒。 所用之掃描方式（為習知者）係在箭頭B方向掃描過次場 之寬度，步進通過桁以避免過熱，及在箭頭A方向沿次場 長度（相互平行或反平行）機械式地掃描晶圓及網線。 如圖3所示，線束5 a、5 b用於掃描鄰近之次場2，且其 具有梯形（強度）輪廓。在缝合過程中，束5 a、5 b朝侧向 -12-

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移動使其在區域6中重疊於晶圓4上，如圖4 A所示，若線 束正確定位’則重疊區域6中之淨照射份量7 a即等於主線 束部份中者。 少量失準之效應係揭示於圖4 B、4 C中，若線束略為太 過於分開’則淨份量即在重疊區域中略為減少，如圖之 虛線7 b所不’右線束重璺過多，則淨份量即略為增力口， 如圖之虛線7c所示。任一情況中之略為不足或過多份量

並不隨著使用單柄技術時失準所發生之雙份量或無份量 而增力π。 圖5係一光罩次場之局部視圖，且其說明所需之線束輪 廓如何依據本發明實例而取得。 -装 次場2係由桁3圍繞且具有一混合區2 1於其邊緣週側， 其圖型則重複於鄰近次場之混合區中，桁3内侧緣備有一 裙部31且裙部上並無圖型。 訂

動態光照系統（圖中未示）投射出一均勻強度光照射線之 方形光照線束5於次場2上，光照線束5排列成其寬度（即 Y方向）相等於主要次場部份2 〇加上混合區域2 1 一侧之寬 度’因此照射線較小於桁3之裙部3 1之間距離。 所需之梯形線束輪扉依本發明而取得，其係利用在箭頭 B方向快速地於次場内掃描線束，即垂直於次場2長度之 方向’圖3所示之光照輪廓因而依在方向b中複數次前、 後掃描之總和而建立。 沿著次場縱向之一梯形輪廓在線束步進於該方向時亦為 所需，其藉由移動於箭頭A方向（即沿著次場長度）中而達 -13-

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成，且其遠慢於箭頭B方向中者。 實施例2 圖6類似於圖5，揭示所需之線束輪廓如何依據本發明 :二實例而取得’在此實例中，光照線束之形狀係由動 態光照系統中二孔1 1、i 2之重疊所定義，較精確而士係 由-孔上之影像相互重疊而定義。所需要之線束輪；係 藉$移動第二孔12上之第—孔"影像及藉由移動網線上 之第二孔影像而取得，二個動作皆沿對角線方向C發生。 在一較佳實例中，光照線束初期設定為僅覆蓋主^次場 區域2 (之一部份），且逐步於曝光過程期間擴大而覆蓋混 合區域2 1 (之對應部份）。圖3所示之光照輪廓由此成立為 曝光期間光照之總和（積分），另者，光照線束初期可廣泛 設定，且在曝光期間減小尺寸。 實施例3 本發明之一第二實例揭示於圖7且特別適用於可做閃光 光照之方形或近方形之長方形次場（例如長寬比為1 :丨至 2 : 1 )，例如在一電子束直接寫入式裝置中。方形次場2， 係由線束5光照’線束仍呈固定，但是在曝光期間變化尺 寸，以利產生有效之梯形線束輪廓。在曝光開始時，線 束通電而其尺寸匹配於次場之非重叠區，且在曝光期間 在X與Y方向穩定地膨脹，直到其另外覆蓋次場2，週邊週 圍之混合區域21。另者，裝置可配置以投射出一大線 束，其在初期覆蓋整個次場2 1，包括混合區域2 1，並且 在曝光期間減小線束尺寸。藉由交替膨脹及收縮線束而 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 530189 A7 B7 五、發明説明（ ） " 12 曝現依序之子場，則生產量即可改善，此舉可不需要在 曝光之間復置線束成型元件，此外，其亦可利用一固定 尺寸線束之軌道式移動而曝光一方形或近方形次場（使得 在X與γ方向中有振盪運動）。 在本發明用於電子或離子束式微影裝置實例中，例如線 束可利用移動上述二成型孔之影像而做電子式控制，且 使用併同申請之第98201997.8 (Ρ·0113)號歐洲專利申請案 之裝置。 雖然吾人已於先前說明本發明之一特定實例，但是可以 瞭解的是本發明可用上述以外方式實施，本文並非用於 侷限本發明。 -15-

Claims (1)

1. 530189 A8 B8 C8 __________ D8 申請專利範圍 重疊部份，其影像將在基材(w)上重疊於一鄰近 區域-部份之影像’及一非重疊部份，其影像將 不重疊於一鄰近傳輸區域之影像；及該光照裝置適可 產生-光照，線束（PB)，以利於一曝光週期起始時大致 僅光照該傳輸區域之該非重疊部份，及在該曝光週期 過程期間增加照明線束（PB)尺寸，以另外光照該傳輸 區域之該重疊部份。 5·如申請專利範圍第Η之裝置，其中__傳輸區域包 含一重叠部份，其影像將在基材（W)上重叠於一鄰近 傳輸區域一部份之影像，及一非重疊部份，其影像將 不重疊於一鄰近傳輸區域之影像；及該光照裝置適可 產生一光照線束（PB)，以利於一曝光週期起始時大致 光照該傳輸區域之該非重疊與重疊部份，及在該曝光 週期過程期間減少光照線束（PB)尺寸，以利於該曝光 週期末期大致僅光照該傳輸區域之該非重疊部份。 6.如申請專利範圍第4或5項之裝置，其中該傳輸區域概 呈方形。 7·如申請專利範圍第4或5項之裝置，其中該傳輸區域呈 長形。 8· —種利用微影投影裝置以製造圖型構造之方法，包含 一照射系統，包含一照射源（LA)及一動態光照系統 (Ex，IN，CO),用於產生一光照線束（pB); 一第一可移動之物件台（MT) ’備有一光罩固持座以 固持一光罩（MA); -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 530189 A8 B8 C8 —--- —第二可移動之物件台（WT) ’備有一基材固持座以 固持一基材（W);及 —投影系統（PL)，用於將光罩（MA)之照射部份成 像至備有一照射感應層之基材（W)之乾部份（c)上， 以利局部重疊；其特徵在： 光罩上之光照線束（P B )尺寸或位置係在呈直線排列 複數傳輸區域之一既定傳輸區域至少一部份之一曝光 週期過程期間在該動態光照系統（E X，IN，C Ο )内變 化，以利產生一有效之梯形線束輪廓。 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）