CN101251717A - 微电子装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种微电子装置及其制造方法。该微电子装置的制造方法包括使用光刻扫描器，以一第一速度，对基底上的虚设区进行曝光，使用光刻扫描器，以一第二速度，对基底上的虚设区进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快；另一实施例揭示微电子装置的另一制造方法，包括使用光刻扫描器，以一第一速度，对微电子装置的非关键层进行曝光，使用光刻扫描器，以一第二速度，对微电子装置的关键层进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快。通过本发明，可以利用不同的速度进行曝光，从而获得更佳的产量和质量。

Description

微电子装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种微电子装置和其制造方法，特别涉及一种光刻扫描器和其制造方法。
背景技术
光刻机台为一种将预定图案定义于基底的目标区的装置，举例来说，光刻装置可用来制造集成电路(IC)、平面显示装置和其它包括微小结构的元件。在一传统的光刻机台中，可使用一图形化装置(还可称为掩模mask或光掩模reticle)制造出一对应于一集成电路(或其它元件)的单一层的图案，此图案可映至一基底上的目标区(例如单一芯片的一部分或多个芯片的一部分)，其中基底例如为硅晶片或是玻璃基板，且其上形成有例如光刻胶的感光材料。
一般来说，一单一基底包括多个彼此相邻的曝光目标区。光刻机台包括扫描机(scanner)，其通过使用一投影光束沿一方向(扫描方向)扫描一图案光掩模，对每个目标区进行曝光，并且沿平行上述方向(或反方向)扫描一晶片基底。正确的扫描需要在曝光时，光掩模和晶片座移动间的校准极度的精准，举例来说，扫描机的扫描速度是影响产量和质量的关键因素。
在集成电路的制造工艺中，在关键层上，需要光刻步骤曝出一邻近晶片边缘的虚设(dummy)图案，而制作虚设影像图案会使曝光时间增加20％或是更多。一般来说，在曝光单一层时，会选择最大扫描速度，更甚者，在对关键层和非关键层进行曝光时，均会选择最大扫描速度。
发明内容
根据上述，本发明提供一种微电子装置的制造方法。首先，使用一光刻扫描器，以一第一速度，对一基底上的一虚设区进行曝光；其后，使用上述光刻扫描器，以一第二速度，对基底上的一产品区进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快。
上述的微电子装置的制造方法，其中优选地，
该第一速度和第二速度均为该基底和至少部分的光刻扫描器之间的相对速度。该第一速度大体上大于该第二速度的50％～100％。
本发明提供一种微电子装置的制造方法。首先，使用一光刻扫描器，以一第一速度，对微电子装置的一非关键区进行曝光。接下来，使用上述光刻扫描器，以一第二速度，对微电子装置的一关键区进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快。
上述的微电子装置的制造方法，其中优选地，
该第一速度和第二速度均为该基底和至少部分的光刻扫描器之间的相对速度。该第一速度大体上大于该第二速度的50％～100％。
本发明提供一种微电子装置。一用以使用光刻扫描器的装置，以一第一速度，对一基底上的一虚设区进行曝光，且用以使用光刻扫描器，以一第二速度，对基底上的一产品区进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快。
上述的微电子装置，其中优选地，
该第一速度和第二速度均为该基底和至少部分的光刻扫描器之间的相对速度。该第一速度大体上大于该第二速度的50％～100％。该对一基底上的一虚设区进行曝光包括对该基底上的一层进行曝光，且对该产品区进行曝光为曝光相同的该层。曝光该虚设区，包括于该虚设区中曝光一图案，且曝光该产品区，包括于该产品区中曝光相同的图案。
本发明还提供一种微电子装置。一用以使用光刻扫描器的装置，以一第一速度，对装置的非关键层进行曝光，且用以使用光刻扫描器，以一第二速度，对装置的关键层进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快。
上述的微电子装置，其中优选地，
该第一速度和第二速度，均为该基底和至少部分的光刻扫描器之间的相对速度。该第一速度大体上大于该第二速度的50％～100％。
本发明提供的微电子装置和其制造方法可以利用不同的速度进行曝光，从而获得更佳的产量和质量。
附图说明
图1a-图1c揭示本发明一或是多个实施例部分光刻机台的示意图；
图2揭示本发明一或是多个实施例部分光刻机台的俯视图；
图3揭示本发明一或是多个实施例部分光刻机台的俯视图；
图4揭示本发明一或是多个实施例部分光刻机台的示意图。
其中，附图标记说明如下：
32～液体提供/吸收单元；         100～机台；
110～光掩模；                   120～晶片/基底；
122～曝光区；                   122a产品曝光区；
122b虚设曝光区；                130～光线；
140～照射装置；                 150～曝光狭缝；
160～缩图装置；                 400～装置；
410～照光系统；                 415～光掩模台；
420～支承光掩模；               425～投射单元；
430～支撑台单元；               435～光掩模激光干涉器；
440～可移动镜；                 445～主控制器；
450～台控制单元；               455～晶片/基底；
460～液体提供/吸收单元；        465～晶片台；
470～晶片支托物；               475～晶片台驱动器；
480～XY台；                     485～Z台；
490～晶片激光干涉仪；           495～可移动镜。
具体实施方式
以下详细讨论本发明较佳实施例的制造和使用，然而，根据本发明的概念，其可包括或运用于更广泛的技术范围。须注意的是，实施例仅用以揭示本发明制造和使用的特定方法，并不用以限定本发明。为简洁，本发明各实施例间相类似的单元采用相同的标号。更进一步，在以下的描述中，形成第一特征于第二特征上或上方的描述，可包括第一特征和第二特征直接接触的实施例，与另一实施例，其中第一特征和第二特征插入有一额外的特征，使得第一特征和第二特征不直接接触。
请参照图1a-图1c，揭示本发明一实施例部分光刻机台100的示意图。机台100包括一光刻扫描机，用以将图案从一光掩模110转移至一基底或是晶片120(以下统称为基底120)上的曝光区122。从一光源或照射装置140发射出的光线130，在通过光掩模110之前，穿过一曝光狭缝150，其中曝光狭缝150的宽度大体上和基底120上的曝光区122相同，或小于基底120上的曝光区122。之后，光线130穿过缩图装置160，以缩小光掩模影像的图案(例如4倍、5倍或其它的倍率)。接着，光线130照射于曝光区122。
在以上的曝光制造工艺中，光掩模110和基底120彼此间可相对的移动，其中光掩模110和基底120间的相对速度，在此可称为扫描速度或光刻扫描速度，此速度可根据光掩模110和基底120间相对的移动，或光掩模110和定位(positionally-fixed)狭缝或定位缩图装置间相对的移动。举例来说，光掩模110的位置相对于曝光狭缝150和缩图装置160为固定的，而基底120相对于曝光狭缝150和缩图装置160为移动的，其移动的方向可沿X轴(图1a-图1c的横向方向)、Y轴(图1a-图1c的入纸或出纸方向)或Z轴(图1a-图1c的纵向方向)。另外，基底120相对于曝光狭缝150和缩图装置160可为固定的，而光掩模110相对于曝光狭缝150和缩图装置160可为移动的(可沿X轴、Y轴或Z轴方向)。然而，如图1a-图1c所描绘，光掩模110和基底120相对于曝光狭缝150和缩图装置160均可为移动的(可沿X轴、Y轴或Z轴方向)。
例如，请参照图1a，光掩模110的左侧尾端和曝光区122的右侧尾端导入光线130。之后，如图1b所示，光掩模110的中间部分和曝光区122的中间部分为光线130照射，因此，光掩模110朝附图的左侧移动(负X轴方向)，基底120朝附图的右侧移动(正X轴方向)。接下来，如图1c所示，光掩模110的右侧尾端和曝光区122的左侧尾端为光线130照射，因此，光掩模110还进一步朝附图的左侧移动，基底120还进一步朝附图的右侧移动。
请注意，曝光区122和用来对曝光区122进行曝光的光掩模110的照射部分，在移动的方向(X轴方向、附图由左至右的方向)上不必须移动相同的距离。因此，在对曝光区122进行曝光时，光掩模110的移动速度不必须和基底120的移动速度相同，其中两者的移动速度相对于曝光狭缝150和缩图装置160，然而，光掩模110和基底120的相对速度更重要，此部分将会在以下描述。请注意，在对曝光区122进行曝光时，光掩模110和基底120不必须如图1a-图1c所示，沿着反方向移动，例如，在对曝光区122进行曝光时，光掩模110和基底120可沿平行的同方向移动。
在以上描述中，“左”和“右”以印制有图1a-图1c的纸张为基准，并且使用“左”和“右”仅为方便描述本发明实施范例，其不用以限制本发明。
有许多因素可影响扫描速度，例如，以下表1揭示一假设的微电子元件所需的光刻扫描工作。
  扫描工作 结构层 影像   XY项目允许规格   Z项目允许规格   能量项目允许规格
  1   A11   B1   XY1   Z1   E1
  2   A11   B2   XY3   Z5   E3
  3   A12   B1   XY1   Z1   E1
  4   A12   B2   XY1   Z1   E1
  5   A12   B3   XY5   Z5   E5
  6   A12   B4   XY5   Z5   E5
  7   A13   B1   XY5   Z5   E3
表1(假设的扫描工作)
  允许规格   扫描速度
  XY1   S11
  XY2   S12
  XY3   S13
  XY4   S14
  XY5   S15
  XY6   S16
表2(XY-速度范围)
如表1所示，扫描工作因不同的准确度而有不同的规格，因规格不同而有不同的扫描速度，例如，在以上的表1中，扫描工作6包含在层A12上曝光制作影像B4，其对应于所有的XY5项目、Z5项目和E5项目。如以下表2-表4所揭示的假设的范例，每个项目均具有对应的最大、最小或较佳的扫描速度。
  允许规格   扫描速度
  Z1   S21
  Z2   S22
  Z3   S23
  Z4   S24
  Z5   S25
  Z6   S26
表3(Z-速度范围)
  允许规格   扫描速度
  E1   S31
  E2   S32
  E3   S33
  E4   S34
  E5   S35
  E6   S36
表4(能量-速度范围)
若是需要一尽可能快的扫描工作，例如增加产量，可能需要一具有最快扫描速度的扫描工作。接续讨论前述的扫描工作6，其必须从S15(XY5项目的速度范围)选择扫描工作的速度范围，从S25(Z5项目的速度范围)选择扫描工作的速度范围，从S35(E5项目的速度范围)选择扫描工作的速度范围。在此范例中，S35的速度范围比S25的速度范围大(在速率方面)，而S25的速度范围比S15的速度范围大。因此，对于扫描工作6，可满足XY5、Z5和E5项目的较大(最快)扫描速度是S15速度范围。
然而，在对单一晶片的所有图案进行曝光时，仅可采用一单一扫描速度，例如，在以上的表1中，扫描工作3-扫描工作6需要采用相同的扫描速度。举例来说，若扫描工作3和扫描工作4的最慢的扫描速度是S11速度范围，扫描工作5和扫描工作6的最慢的扫描速度是S15速度范围，其中S15速度范围比S11速度范围快，由于每个扫描工作均包括对相同的制造层进行曝光，扫描工作3-扫描工作6均需采用S11速度范围。
以下更进一步讨论此实施例，图2显示图1a-图1c中基底120的俯视图，其将基底120分隔成多个曝光区(在此统称为曝光区122)。曝光区122包括产品曝光区122a和虚设曝光区122b，其中在图2中，虚设曝光区122b重叠基底120的边界。为使附图简洁，仅将图2少数的曝光区122a和122b标示符号。产品曝光区122a为基底120上的可用作产品的单位区域，然而，虚设曝光区122b为可报废，且不可用作产品的单位，其仅用来增加产品单位的成品率。
如上所述，在对基底120上的单一层的所有曝光区122进行曝光时，仅可采用单一扫描速度，然而，当对虚设曝光区122b进行曝光的扫描速度增加时，对层进行曝光所需总曝光时间会减少，因此，可增加扫描制造工艺的产量。易而言之，若虚设曝光区122b的扫描速度大体上大于产品曝光区122a的扫描速度，对曝光区122的层进行曝光所需的总曝光时间会减少。举例来说，虚设曝光区122b的扫描速度可至少比产品曝光区122a的扫描速度大体上快50％。
请参考以下范例，如图2所示，曝光区122包括虚设曝光区122b和产品曝光区122a，若产品曝光区122a曝光的扫描速度比虚设曝光区122b曝光的扫描速度快100％，则对曝光区122的层的曝光时间至少可减少9.5％(相对于所有曝光区122使用与产品曝光区122a曝光的相同扫描速度)。举例来说，产品曝光区122a的扫描速度可约为360mm/s，虚设曝光区122b的扫描速度可约为720mm/s。若在单一层的曝光区122中，虚设曝光区122b的数量占较大部分，则采用虚设曝光区122b的扫描速度比产品曝光区122a曝光的扫描速度快的模式，可省下更多的时间。
请参照图3，其揭示图2中的基底120在不同制造步骤中，对不同的层进行光刻曝光的俯视图。相对于图2所曝光的层，图3所曝光的层为一非关键(non-critical)层，例如，对图3的层进行曝光的对准和曝光量的精确度可大于10％，对图2的层进行曝光的对准和曝光量的的精确度需小于3％。
如上所述，对基底120上的所有曝光区122可采用单一扫描速度进行曝光，然而，当非关键层的曝光区122的扫描速度增加(相对于关键层的曝光区122的扫描速度)，则可减少非关键层的曝光时间，且可减少所有层的曝光时间，因此，可增加扫描制造工艺的产量。换句话说，若非关键层的曝光区122的扫描速度，大体上比关键层的曝光区122的平均扫描速度快，则可缩减所有层的总扫描时间。例如，非关键层的曝光区122的扫描速度可大体上比关键层的曝光区122的平均扫描速度快50％，或非关键层的曝光区122的扫描速度，大体上比关键层的曝光区122(如图2中的一曝光区122a)的最慢扫描速度可大体上快50％。
请参考以下图3的范例，其包括非关键层的曝光区122，若非关键层的曝光区122的扫描速度大体上比关键层的任何曝光区122的最慢扫描速度约大100％，则非关键层的曝光区122进行曝光，所需的总时间约可减少50％(相对于关键层的所有曝光区122，采用关键层的任一曝光区122的最慢扫描速度所需总曝光时间)。例如，关键层的任一曝光区122的最慢扫描速度约可为360mm/sec，而非关键层的曝光区122的扫描速度约可为720mm/sec。
请参照图4，其显示装置400至少一部分的示意图，揭示本发明的一实施范例。在本发明的一实施例中，装置400可包括一光刻系统或并入一光刻系统。
装置400包括一照光系统410、一用以支承光掩模420的光掩模台415、一投射单元425和一支撑台单元430。另外，照光系统410还可包括其它部分，例如光源、光学系统的照光协调系统(illuminance uniformity system)(例如集光器或类似的系统)、分光镜(beam splitter)、传送镜(relay len)、滤光器和/或标线片遮帘(reticle blind)，为简洁，附图中未绘示以上构件。在照光系统410中，一照光或一曝光光线穿过一例如标线片遮帘所设定的曝光狭缝，到达一制作有电路图案或类似单元的光掩模420，且均匀照射。照光或曝光光线可包括ArF分子激光束(波长为193nm)、KrF分子激光束的深紫外光(波长为248nm)、超高压水银灯所产生的深紫外区光线(例如g光线或i光线)。照光系统410还可包括蝇眼(fly eye)镜、集光柱(rod integrator)(内反射型态的集光器)和/或光学衍射单元(例如集光器的部分)。
光掩模420可通过例如真空吸附固定于光掩模台415上，光掩模台415可通过光掩模台驱动器(例如线性移动器或是其它移动构件)于垂直照光系统410的光轴的XY平面驱动。此外，光掩模台415可沿着预定扫描方向驱动(例如图4所示的Y轴方向)，其扫描可依照对应于图1a-图1c、图2和图3的叙述进行扫描。可通过光掩模激光干涉器435通过可移动镜440以周期性或全时间检测光掩模台415在其移动平面的位置，其检测分辨率约介于0.5nm～1.0nm之间。光照台415可包括一具有垂直Y轴方向的反射表面的可移动镜片、一具有垂直X轴方向的反射表面的另一可移动镜片和对应于上述镜片的Y光掩模集光器与X光掩模集光器。为简洁，在图4中，以可移动镜440和光掩模激光干涉器435表示上述的元件。可通过光掩模干涉器435(interferometer)至主控制器445间的距离描述光掩模台415的位置信息(例如可通过台控制单元450)。台控制单元450可通过光掩模台驱动器，依照光掩模台415和回应主控制器445提供的位置信息，驱动或控制光掩模台。
投射单元425的光轴可和照光系统410的光轴重叠，投射单元425可包括一遮盖投射光学系统的筒状结构，其中投射光学系统包括多个镜片、镜片单元和/或其它在Z轴方向共享相同光轴，和在筒状结构中与筒状结构有特定位置关系的光学单元。举例来说，可使用具有预定投射倍率(例如1/4倍或1/5倍)的两边远心屈光系统(both-side telecentric dioptric system)。因此，当从照光系统410的曝光光线照射光掩模420上的照射区时，穿过光掩模420的照射光线可穿过投射单元425，且于晶片或基底上形成小于光掩模420上照射区内的电路图案的影像(电路图案的部分缩小影像)，其中晶片/基底455可涂布光刻胶或其它感光材料。
装置400还可包括液体提供/吸收单元460，如此，装置400可用于浸润式(immersion)光刻制造工艺，液体提供/吸收单元32可附加于投射单元425，如此，液体提供/吸收单元可围绕投射单元425的下部末端。
台单元430可包括一用作基底台的晶片台465、晶片台465上的晶片支托物470和一晶片台驱动器475，其中晶片台驱动器系驱动晶片台465和晶片支托物470。晶片台465包括一XY台480，例如可通过线性驱动器和/或其它构件于XY方向驱动，晶片台465还可包括一Z台485，例如设置于XY台480上且可提供Z轴方向的移动或对应于XY平面的倾斜方向的移动(沿着X轴一旋转方向Ωx和沿着Y轴一旋转方向ΩY，例如Z轴倾斜驱动机制)。此外，XY台480不仅在扫描方向(Y轴方向)为可移动的，其在垂直扫描方向的非扫描方向(X轴方向)也为可移动的。
XY台480和Z台485可一并称为晶片台，使用一晶片激光干涉仪490(wafer laser interferometer)周期或全时间检测晶片于XY平面(可包括沿Z轴方向的旋转ΩZ)的位置，此检测可通过设置于Z台485上部表面的可移动镜495达成，且检测的分辨率可例如介于0.5nm～1nm之间。此外，该结构还可包括双镜片或双干涉仪的结构，关于镜片和干涉仪的描述，请参照以上有关光掩模台415的叙述。
可由台控制单元450和之后由主控制器445传送有关于晶片台的位置和速度信息，台控制单元450可通过晶片台驱动器475，依据晶片台的位置和/或速度信息，来控制晶片台(例如由主控制器445提供的导引)。
根据上述，本发明揭示微电子装置的制造方法，包括使用光刻扫描器，以一第一速度，对基底上的虚设区进行曝光，使用光刻扫描器，以一第二速度，对基底上的产品区进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快。
另外，本发明揭示微电子装置的另一制造方法，包括使用光刻扫描器，以一第一速度，对微电子装置的非关键层进行曝光，使用光刻扫描器，以一第二速度，对微电子装置的关键层进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快。
本发明还揭示一装置，用以使用光刻扫描器，以一第一速度，对基底上的虚设区进行曝光，使用光刻扫描器，以一第二速度，对基底上的虚设区进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快。
本发明还包括一装置，用以使用光刻扫描器，以一第一速度，对微电子装置的非关键层进行曝光，使用光刻扫描器，以一第二速度，对微电子装置的关键层进行曝光，其中第一速度大体上比第二速度快。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可以作些许的改动与润饰。因此，本发明的保护范围，应当视权利要求所界定的范围为准。

Claims (14)

1. 一种微电子装置的制造方法，包括如下步骤：
使用一光刻扫描器，以一第一速度，对一基底上的一虚设区进行曝光；及
使用该光刻扫描器，以一第二速度，对该基底上的一产品区进行曝光，其中该第一速度大体上比该第二速度快。
2. 如权利要求1所述的微电子装置的制造方法，其中该第一速度和第二速度均为该基底和至少部分的光刻扫描器之间的相对速度。
3.如权利要求1所述的微电子装置的制造方法，其中该第一速度大体上大于该第二速度的50％～100％。
4. 一种微电子装置的制造方法，包括如下步骤：
使用一光刻扫描器，以一第一速度，对该微电子装置的一非关键区进行曝光；及
使用该光刻扫描器，以一第二速度，对该微电子装置的一关键区进行曝光，其中该第一速度大体上比该第二速度快。
5. 如权利要求4所述的微电子装置的制造方法，其中该第一速度和第二速度均为该基底和至少部分的光刻扫描器之间的相对速度。
6. 如权利要求4所述的微电子装置的制造方法，其中该第一速度大体上大于该第二速度的50％～100％。
7. 一种微电子装置，包括：
一装置，用以使用一光刻扫描器，以一第一速度，对一基底上的一虚设区进行曝光，且用以使用该光刻扫描器，以一第二速度，对该基底上的一产品区进行曝光，其中该第一速度大体上比该第二速度快。
8. 如权利要求7所述的微电子装置，其中该第一速度和第二速度均为该基底和至少部分的光刻扫描器之间的相对速度。
9. 如权利要求7所述的微电子装置，其中该第一速度大体上大于该第二速度的50％～100％。
10. 如权利要求7所述的微电子装置，其中该对一基底上的一虚设区进行曝光包括对该基底上的一层进行曝光，且对该产品区进行曝光为曝光相同的该层。
11. 如权利要求7所述的微电子装置，其中曝光该虚设区，包括于该虚设区中曝光一图案，且曝光该产品区，包括于该产品区中曝光相同的图案。
12. 一种微电子装置，包括：
一装置，用以使用一光刻扫描器，以一第一速度，对该装置的非关键层进行曝光，且用以使用该光刻扫描器，以一第二速度，对该装置的关键层进行曝光，其中该第一速度大体上比该第二速度快。
13. 如权利要求12所述的微电子装置，其中该第一速度和第二速度，均为该基底和至少部分的光刻扫描器之间的相对速度。
14. 如权利要求12所述的微电子装置，其中该第一速度大体上大于该第二速度的50％～100％。
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