TW200900879A - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Description

200900879 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於經由投射光學系統以將原 至基底以使基底受光曝照的曝光設備，以及 製造方法。 【先前技術】 在微影術中使用具有投射光學系統的曝 例如半導體積體電路等裝置。曝光設備將稱 的圖案投射至塗著有感光劑（光阻）之例如 等基底上的每一拍攝區以使基底（感光劑） 由此操作，原版的圖案轉印至感光劑上。 近年來，對於由曝光設備轉，印至基底的 勻性要求愈來愈高。隨著此種需求，由於傳 之投射光學系統所產生的閃光（雜散光或霧 投射的影像之對比及線寬均勻性（C D均勻 問題。 投射光學系統所產生的閃光大略可以分 局部閃光。根據發生模糊的距離，區分這 光。一般而言，在離原始投射影像約0.1 m 離處產生長程閃光，在離其約〇 . 1 # m至0.1 生局部閃光。 長程閃光主要導因於光學元件上的塗膜 邊緣與機械元件的反射/透射/散射而產生 版的圖案投射 使用其之裝置 光設備以製造 爲光罩的原版 晶圓或玻璃板 受光曝照。藉 圖案的線寬均 統上可以忽略 光），所以， 性變差）會有 成長程閃光及 二種型式的閃 m或更遠的距 mm的距離產 之反射及透鏡 的。局部閃光 -4- 200900879 主要導因於在相當小的角度範圍內存在有光學系統的光學 π件（例如透鏡）的表面以及光學元件上的塗膜的前向散 射光。 投射影像的對比及線寬均勻度因長程閃光的存在而變 差。投射的影像的對比會視閃光量而變差，而其線寬均勻 度會視影像局度相對於閃光量的差而變差。插入場光闌對 防止長程閃光是有效的。 曰本專利公開號2006-222222及11-219892均揭示光 闌建於投射光學系統中的曝光設備。 藉由在一基底上配置儘可能多的拍攝區以增加生產 力。慮及此點’可以採用每一拍攝區的間隔最小化的拍攝 佈局以降低任何浪費的區域。在此拍攝佈局中，在曝光進 行的拍攝區中的閃光通常會漏至相鄰的拍攝區中。這會在 相鄰於其它拍攝區的拍攝區中的週邊部份與中心部份之間 造成閃光量差異。換言之，閃光量隨著影像高度的差異而 變，造成線寬均勻度變差。 【發明內容】 慮及上述問題而產生本發明，本發明之目的在於抑制 導因於例如閃光存在的成像特徵變差。 根據本發明的第一態樣，提供使基底曝光的掃描式曝 光設備，該設備包括：照明系統，配置成照明原版的區 域；投射光學系統，配置成將原版的圖案投射至基底；及 光闌，配置成遮蔽從投射光學系統前進至基底的閃光的閃 -5- 200900879 光產生成分，以及使閃光的其餘成分通過，其中，光闌的 孔徑具有的形狀與照明區的形狀不同，以及，其中，光闌 的孔徑包含一部份，該部份在平行於基底的掃描方向之第 一方向上的尺寸根據與第一方向垂直的第二方向上與孔徑 中心的距離而變。 根據本發明的第二態樣，提供使基底曝光的掃描式曝 光設備，該設備包括：照明系統，配置成照明原版的區 域；投射光學系統，配置成將原版的圖案投射至基底；及 光闌，配置成遮蔽從投射光學系統前進至基底的閃光的閃 光產生成分，以及使閃光的其餘成分通過，其中，光闌的 孔徑包含一部份，該部份在平行於基底的掃描方向之第一 方向上的尺寸根據與第一方向垂直的第二方向上與孔徑中 心的距離而變，以及，其中，光闌插入於投射光學系統與 有基底設置的平面之間。 根據本發明的第三態樣，提供使基底曝光的掃描式曝 光設備，該設備包括：照明系統，配置成照明原版的區 域；投射光學系統，配置成將原版的圖案投射至基底；及 光闌，配置成遮蔽從投射光學系統前進至基底的閃光的閃 光產生成分，以及使閃光的其餘成分通過，其中，光闌包 含一部份，該部份配置成通過光闌的閃光成分在平行於基 底的掃描方向之第一方向上的積分量根據與第一方向垂直 的第二方向上與光闌的孔徑中心的距離而降低，以及’其 中，光闌插入於投射光學系統與有基底設置的平面之間。 根據本發明的第四態樣，提供裝置製造方法，包括下 -6- 200900879 述步驟：使用如上所述的曝光設備，將塗有感光劑的基底 曝光’以及使基底上的感光劑顯影。 根據本發明，能夠抑抑制導因於例如閃光存在的成像 特徵變差。 從參考附圖的下述舉例說明的實施例之說明中，將清 楚本發明的進一步特點及態樣。 【實施方式】 於下，將參考附圖，說明本發明的較佳實施例。 圖1顯示根據本發明的較佳實施例之曝光設備的配 置。此後’將以本發明應用至掃描式曝光設備的情形爲例 說明。但是本發明也可以應用至使基底曝光並使原版及基 底保持不動的曝光設備。 舉例而言’照明光學系統1 2 0包含第一照明光學單元 102、第二照明光學單元1〇3、及第三照明光學單元1〇4, 以及，以光源1 0 1供應的雷射光照明原版1 1 1。舉例而 S ’雖然光源可以是輸出具有波長193 nm或248 nm的 光，但是，其僅爲實施例。也可以使用其它光源。第一照 明光學單元1 02接收光源1 〇 1供應的光以及產生進行例如 有效光源分佈及極化狀態的的控制之光。第二照明光學單 元1 〇3接收第一照明光學單元〗02所供應的光，以及產生 進行例如剖面狀及照明分佈的控制之狹縫光。第三照明光 學單元1 0 4將例如第二照明光學單元1 0 3所供應的光導引 至原版以照明原版1 1 1上的預定照明區。照明區具有由與 200900879 掃描方向平行的成對相對立側以及與掃描方向 相對立側所形成的長方形。 曝光設備1 00將原版111的圖案經由投射 投射至塗有感光劑的基底1 〇 9，以使感光劑曝 操作，原版111的圖案被轉印至感光劑。掃描 由分別使用基底驅動機構11 〇和原版驅動機構 地掃描驅動基底109及原版111，使基底109 攝區曝光。舉例而言，當光由基底109反射而 閃光由例如最接近基底109的光學元件107之 統的光學元件反射並再度入射至基底1 09。此 在基底1 09上形成標的影像的光將稱爲成像光 生閃光的光將稱爲閃光。 曝光設備1〇〇包括光闌108，用於防止導 存在之成像特徵的降低。光闌108遮蔽從投 106行進至基底109的閃光的閃光產生成分， 光的其餘部份通過。舉例而言，光闌108可以 光學系統106與有基底109設置的平面之間 言，光闌108可以插入於有基底109設置的平 投射光學系統1 06的光學元件之中最接近平面 1 〇 7之間。假定投射光學系統1 0 6具有中間影 影像形成於上的平面（中間影像平面）。在此 闌1 0 8可以插入於投射光學系統1 0 6的二光學 這二光學元件面對中間影像平面以致於它們經 平面而彼此相面對。爲了增加成像光與閃光之 垂直的成對 光學系統而 光。藉由此 曝光設備藉 105以同步 上的每一拍 產生的長程 投射光學系 後，有助於 ，以及，產 因於光闌的 射光學系統 以及，使閃 插入於投射 。更具體而 面與最接近 的光學元件 像作爲真實 情形中，光 元件之間， 由中間影像 間的隔離程 -8- 200900879 度’光闌1 08較佳地插入成接近投射光學系統 平面或接近中間影像平面。 圖2顯示當光闌1〇8插入於基底109與投 106 (光學元件1〇7 )之間時基底109的週邊。 考慮基底109反射的光由最接近基底109的光 並苒度作入射至基底1 09作爲閃光之情形。爲 204，光闌108需要插入於基底109與最接近 件之間。 光闌108的孔徑209形成爲大於光闌108 曝光區（成像光203通過的區域），以致於孔 遮蔽成像光203。作爲閃光抵達基底109上的 抵達區207通常大於基底109上的曝光區（成 入的區域）。 圖3 A及3 B用於說明閃光量相對於影像高 光量變化相對於影像高度變化）。圖3 A顯示； 的拍攝佈局。圖3 B顯示在圖3 A中所示的評估 評估的閃光量相對於影像高度分佈。 考量使用具有如圖2所示的長方形孔徑 108而以圖3A中所示的拍攝佈局掃描曝光被 區301與其二側的相鄰拍攝區302L及3 02 R之 評估的拍攝區3 0 1中的評估位置3 0 3之閃光量 示。換言之，在掃描曝光相鄰的拍攝區302Lf[ 使陰影區模糊的閃光進入被評估的拍攝區301 光量在被評估的拍攝區301的週邊部份變成 1 〇 6的影像 射光學系統 舉例而言， 學元件反射 了遮蔽閃光 它的光學元 的平面上之 徑2 0 9不會 區域之閃光 像光203進 度分佈（閃 藍底109上 位置3 0 3所 209的光闌 評估的拍攝 情形。在被 如圖3 B所 ]302R 時， ，以致於閃 相當大。此 200900879 外，光闌108的孔徑209具有長方形，長方形具有在掃描 方向208長度相等並平行於掃描方向20 8之側邊。如圖 3 B所示，閃光量分佈具有閃光量急遽改變的部份3 1 1和 3 1 3 〇 在其左側上的部份3 1 1和部份3 1 3均表示在掃描曝光 圖3A的左側上的相鄰拍攝區3 02L時使被評估的拍攝區 3 〇 1模糊之閃光量。在其右側上的部份3 1 2和部份3 1 4均 表示在掃描曝光圖3A的右側上的相鄰拍攝區3 02R時使被 評估的拍攝區301模糊之閃光量。對應於掃描曝光相鄰的 拍攝區3 02L及3 02R時未被閃光模糊的區域之被評估的拍 攝區301的部份315成爲具有最小閃光量的部份。 如上所述，取決於閃光的模糊程度，產生不均勻的閃 光量分佈。參考圖3 B，代號3 5 0表示影像高度之間的 差，亦即，閃光量的最大値與最小値之間的差。由於線寬 均勻度強烈地取決於閃光量分佈，所以，使閃光量分佈平 坦是重要的。 此處，將平行於掃描方向的方向定義爲第一方向’垂 直於第一方向的方向定義爲第二方向。在本實施例中’光 闌1 〇 8的孔徑具有一部份，此部份在第一方向上的尺寸根 據第二方向上與光闌1 0 8的孔徑中心的距離而變。使用具 有此孔徑的光闌1 0 8，允許有效控制閃光量分佈。由於掃 描方向與界定拍攝區的四側之成對的相對立側平行’所 以，也能夠將第一方向界定爲平行於拍攝區的成對相對立 側之方向。 -10- 200900879 圖4顯示可以有效均勻化閃光量分佈的光闌1 0 8 徑形狀。爲了儘可能地遮蔽閃光，孔徑403需要具有 闌1 08的平面上的曝光區205的形狀幾乎相同的形狀 是，如上所述般，此方式通常使閃光量分佈不均勻並 降低線寬均勻度。爲解決此問題，光闌1 〇 8的孔徑形 佳地被決定爲類似例如孔徑403，以致於閃光的某些 到達閃光量相當小的影像高度（區域）。孔徑403包 部份，此部份在第一方向上的尺寸在延著第二方向（ 於掃描方向的方向）離開孔徑4 0 3的中心之方向上降從 圖5顯示當使用圖4中所示的光闌1 08時的閃光 佈。線4 1 1顯示掃描曝光被評估的拍攝區3 01的左側 相鄰的拍攝區3 02L時到達被評估的拍攝區301之 量。線4 1 2顯示掃描曝光被評估的拍攝區3 0 1的右側 相鄰的拍攝區3 02R時到達被評估的拍攝區301之 量。線4 1 3顯示線4 1 1和4 1 2所標示的閃光量的總合 圖5所示，閃光量的總合呈現平坦分佈。 圖4顯示光闌1 〇 8，其中，形成有孔徑4 0 3，孔徑 包含一部份，此部份杢掃描方向上的尺寸會在離開中 方向上降低。但是，本發明不限於此。根據本發明的 包含形成有孔徑的光闌，此孔徑包含一部份，此部份 描方向上的尺寸在離開中心的方向上增加。此光闌用 勻化在一側上具有相鄰的拍攝區但在另一側上未具有 的拍攝區之拍攝區（例如，圖 3 Α 中所示的拍； 3 05 )。圖6中所示的光闌1〇8的孔徑403在相鄰拍 的孔 與光 。但 因而 狀較 成份 含一 垂直 δ。 量分 上之 閃光 上之 閃光 。如 403 心的 光闌 在掃 於均 相鄰 _區 攝區 -11 - 200900879 存在的側上包含部份4〇3a’其在掃描方向上的尺寸在離開 孔徑4 0 3的中心的方向上降低。孔徑4 0 3也在無任何相鄰 拍攝區存在的側上包含部份4 〇 3 b，其在掃描方向上的尺寸 在離開孔徑4 0 3的中心的方向上增加。 到達基底1 09的表面的閃光量及閃光量分佈視曝光條 件而變，舉例而言，曝光條件爲第一照明光學單元1 02所 控制的有效光源分佈及極化條件、以及由第二照明光學單 元1 03所控制的狹縫尺寸及照明分佈。此外，到達基底 1 09的表面的閃光量及閃光量分佈視例如原版1 1 1的圖案 及型式以及基底109上的拍攝佈局等曝光條件而變。 當光闌的孔徑形狀對應於曝光條件變化而變時，能夠 防止取決於曝光條件的成像性能劣化或改變。 圖7顯示具有可變孔徑形狀的光闌。圖7中所示的光 闌108包含例如光闌基底501、可移動遮光單元5 02、導 引件503、及操作單元504。舉例而言，藉由在光闌基底 501中形成溝槽，可以形成導引件5 03。操作單元5 04固 定至可移動遮光單元5 〇2。藉由使用機器手臂（未顯示） 以抓住操作單元，可使遮光單元5 02滑動。藉由根據曝光 條件以改變光闌1 0 8的孔徑5 1 0的形狀，這能夠防止成像 性能有任何劣化或改變。 光闌的形狀、結構、配置、等等除了上述形式之外， 尙可以採取不同的形式。 <光闌的配置實施例> 12- 200900879 光闌可建立於投射光學系統106中，以取代插入於基 底與投射光學系統106之間。舉例而言，如圖8所示，假 使投射光學系統1 〇6是多重成像光學系統，則光闌i 〇8可 以插入於二光學元件612與610之間，此二光學元件612 及6 1 0面對投射光學系統1 06中的中間影像平面607。 <光闌的孔徑形狀> 曝光設備的曝光區一般而言是旋轉非對稱的。基於此 理由，光闌1 〇 8的孔徑較佳地也爲旋轉非對稱的。圖9A 至9D均顯示光闌的孔徑形狀。圖9A、9B、9C、及9D中 所示的光闌分別具有孔徑705、706、707、及70 8。 令R爲光闌的平面上的曝光區7 0 1的中心部份與離曝 光區701的中心最遠的位置（在圖9A至9D中以「〇」表 示）之間的距離。爲了儘可能遮蔽閃光，孔徑705至708 中每一孔徑的區域較佳地小於π R2。圖9A至9D均顯示 具有孔徑的光闌，孔徑包含一部份，此部份在平行於掃描 方向之第一方向（或每一拍攝區的成對的相對立側）上的 尺寸根據第二方向（與第一方向垂直）上與孔徑中心的距 離而變。 而且，圖10Α至10C、11、及12Α至12D均顯示具 有孔徑的光闌，此孔徑包含一部份，此部份在平行於掃描 方向之第一方向上的尺寸根據第二方向上與孔徑中心的距 離而變。圖10A至1 0C中所示的光闌1〇8均具有孔徑 801、802、及803，這些孔徑均具有藉由連接三角形、半 -13- 200900879 圓、或鋸齒圖形至長方形的二側而取得的形狀。圖1 所示的光闌1 0 8具有形狀由弧狀或曲線所界定的孔徑 12A及12B中所示的每一光闌1〇8包含主孔徑1003 助孔徑配置1 0 0 4。輔助孔徑配置1 0 0 4包含複數個輔 徑1006。圖12C及12D中所示的每一光闌108均包 孔徑1003及輔助孔徑1〇〇5。主孔徑1 003至少使成像 過以在基底上形成原版的圖案影像。每一輔助孔徑 及1 006均使要入射於基底上的閃光通過，以控制閃 佈。 圖1 3顯示具有孔徑的光闌的另一實施例，孔徑 一部份，此部份在平行於掃描方向之第一方向上的尺 據第二方向上與孔徑中心的距離而變。圖1 3中所示 闌108具有孔徑1301，主孔徑1301包含主孔徑1003 助孔徑配置1 004。舉例而言，藉由以某圖案配置複數 方形孔徑130，形成輔助孔徑配置1 004。具有此配置 徑1 3 0 1可以包含於具有一部份的孔徑中，此部份在 於掃描方向之第一方向上的尺寸根據第二方向上與孔 心的距離而變。這是因爲長方形孔徑1 3 0的數目會依 孔徑13 01的中心（以「X」表示）的距離而依3、2、 次序改變。換言之，令D爲一長方形孔徑130在第一 方（掃描方向）上的尺寸，整個孔徑尺寸依據與孔徑 的中心（以「X」表示）的距離而依3D、2D、1D次 變 〇 在上述實施例中，孔徑的形狀設計成配置提供一 1中 。圖 及輔 助孔 含主 光通 1005 光分 包含 寸根 的光 及輔 個長 的孔 平行 徑中 據與 1的 方向 1301 序改 功能 -14- 200900879 的部份，在此功能中，通過光闌的閃光在第一方向上的積 分量會依據第二方向上與光闌的孔徑的中心的距離而降 低。取代上述配置，可以使用光衰減濾光器以形成此部 份。光衰減濾光器可以配置成具有根據第二方向上離孔徑 中心的距離而降低的透光率。 <應用實施例> 以下述步驟來製造裝置（例如半導體積體電路或液晶 顯示裝置）：使用如上所述的曝光設備以使塗有感光劑的 基底受光曝照之曝光步驟、使感光劑顯影的顯影步驟、及 其它已知步驟。 雖然已參考舉例說明的實施例，說明本發明，但是， 要瞭解本發明不限於所揭示的舉例說明的實施例。下述申 請專利範圍的範圍要依最廣的解釋以涵蓋所有這些修改及 等效結構和功能。 【圖式簡單說明】 圖1顯示根據本發明的較佳實施例的曝光設備的配 置。 圖2顯示光闌插入於基底與投射光學系統之間時基底 的週邊； 圖3 A及3 B用於說明閃光量相對於影像高度分佈（閃 光量變化相對於影像高度變化）； 圖4顯示可以有效均勻化閃光量分佈的光闌的孔徑形 -15- 200900879 狀； 圖5顯示使用圖4中所示的光闌時之閃光量分佈； 圖6顯示光闌的孔徑形狀； 圖7顯示具有可變孔徑形狀的光闌； 圖8顯示根據本發明的較佳實施例之曝光設備的配 置； 圖9A至9D顯示光闌的孔徑形狀； 圖1 0 A至1 〇 C均顯示光闌的孔徑形狀； 圖1 1顯示光闌的孔徑形狀； 圖1 2A至1 2D均顯示光闌的孔徑形狀；及 圖1 3顯示光闌的孔徑形狀。 【主要元件符號說明】 1〇〇 :曝光設備 1 〇 1 :光源 102 :第一照明光學單元 1 0 3 :第二照明光學單元 104 :第三照明光學單元 1 0 5 :原版驅動機構 106 :投射光學系統 1 0 7 :光學元件 1 0 8 :光闌 109 :基底 1 1 0 :基底驅動機構 -16- 200900879 1 1 1 :原版 120 :照明光學系統 1 3 0 :長方形孔徑 203 :成像光 2 0 4 :閃光 205 :曝光區 2 0 6 :曝光區 207 :閃光抵達區 208 :掃描方向 2 0 9 :孔徑 3 0 1 :被評估的拍攝區 3 0 2 R :拍攝區 3 0 2 L ·拍攝區 3 03 :評估位置 3 0 5 :拍攝區 4 0 3 :孔徑 403a :部份 403b :部份 5 0 1 :光闌基底 5 02 :遮光單元 5 03 :導引件 5 〇 4 :操作單元 5 1 0 :孔徑 607 :中間影像平面 200900879 6 1 0 :光學元件 6 1 2 :光學元件 701 :曝光區 7 0 5 :孔徑 7 0 6 :孔徑 7 0 7 :孔徑 7 0 8 :孔徑 8 0 1 :孔徑 8 0 2 :孔徑 8 0 3 :孔徑 1 0 〇 3 :主要孔徑 1 0 〇 4 :輔助孔徑配置 1 0 〇 5 :輔助孔徑 1 0 0 6 :輔助孔徑 1 3 0 1 :孔徑 -18

Claims (1)

1. 200900879 十、申請專利範圍 1·一種使基底曝光的掃描式曝光設備，該設備包括： 照明系統，配置成照明原版的照明區域； 投射光學系統，配置成將該原版的圖案投射至該基 底；及 光闌’配置成遮蔽從該投射光學系統前進至該基底的 閃光的閃光產生成分，以及使該閃光的其餘成分通過， 其中’該光闌的孔徑具有的形狀與該照明區的形狀不 同，以及， 其中，該光闌的孔徑包含一部份，該部份在平行於該 基底的掃描方向之第一方向上的尺寸根據與第一方向垂直 的第二方向上與孔徑中心的距離而變。 2 ·如申請專利範圍第1項之設備，其中，該光闌的該 孔徑大於該光闌的平面上的曝光區。 3 .如申請專利範圍第1項之設備，其中，該部份包含 在第一方向上的尺寸在延著第二方向上離開該孔徑的中心 之方向上降低的部份。 4.如申請專利範圍第1項之設備，其中，該孔徑具有 可變形狀。 5 .如申請專利範圍第1項之設備，其中，該光闌插入 於該投射光學系統與有該基底設置於上的平面之間。 6.如申請專利範圍第1項之設備，其中，該投射光學 系統將中間影像平面倂入，以及，該光闌插入於該投射光 學系統的二光學元件之間，該二光學元件面對該中間影像 -19- 200900879 平面以致於該二光學元件經由該中間影像平面而彼此面 关寸。 7 .如申請專利範圍第1項之設備，其中，該孔徑包含 主孔徑及輔助孔徑，該主孔徑至少使成像光通過以在該基 底上形成該原版的圖案影像，以及，該輔助孔徑使入射於 該基底上的閃光通過以控制閃光分佈。 8 .如申請專利範圍第1項之設備，其中，該孔徑具有 藉由連接三角形至長方形的二側而取得的形狀。 9. 如申請專利範圍第1項之設備，其中，該照明區具 有長方形。 10. —種使基底曝光的掃描式曝光設備，該設備包 括： 照明系統，配置成照明原版； 投射光學系統，配置成將該原版的圖案投射至該基 底；及 光闌，配置成遮蔽從該投射光學系統前進至該基底的 閃光的閃光產生成分，以及使該閃光的其餘成分通過， 其中，該光闌的孔徑包含一部份，該部份在平行於該 基底的掃描方向之第一方向上的尺寸根據與第一方向垂直 的第二方向上與該孔徑中心的距離而變，以及， 其中，該光闌插入於該投射光學系統與有基底設置的 平面之間。 11. 一種使基底曝光的掃描式曝光設備，該設備包 括： -20- 200900879 照明系統，配置成照明原版； 投射光學系統，配置成將該原版的圖案投射至該基 底；及 光闌，配置成遮蔽從該投射光學系統前進至該基底的 閃光的閃光產生成分，以及使該閃光的其餘成分通過， 其中，該光闌包含一部份，該部份配置成通過該光闌 的該閃光成分在平行於該基底的掃描方向之第一方向上的 積分量根據與第一方向垂直的第二方向上與該光闌的孔徑 中心的距離而降低，以及， 其中，該光闌插入於該投射光學系統與有該基底設置 的平面之間。 12.—種裝置製造方法’包括下述步驟： 使用如上所述的申請專利範圍第1至11項中任一項 的曝光設備，將塗有感光劑的基底曝光；以及 使該基底上的感光劑顯影。 -21 -