TW201327063A

TW201327063A - 用於製造基材表面上的週期結構之方法

Info

Publication number: TW201327063A
Application number: TW101130825A
Authority: TW
Inventors: Carl Schlockermann; Katrin Schindler; Sven Hansen
Original assignee: Suss Microtec Lithography Gmbh
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2013-07-01
Also published as: WO2013029985A2; WO2013029985A3

Abstract

本發明關於一種用於製造週期結構到晶圓表面上的系統和方法。特別地，晶圓表面塗佈有光阻，並且晶圓被定位，藉此塗佈的晶圓表面和具有週期結構的光罩之間的距離大約是塔耳波特(Talbot)距離。然後，光罩被以光照明以在晶圓表面上獲得光阻影像，其中，光的入射角譜具有定義的，但小的準直角度。例如，光圈，光透過此光圈照明光罩，可定義光的入射角譜。

Description

用於製造基材表面上的週期結構之方法

本發明提供一種用於在基材的表面上製造週期結構的方法，例如，在晶圓的表面上，例如，用於製造發光二極體。

為了有效地製造發光二極體(Light emitting diodes ；LEDs)，大量生產在藍寶石基材上的週期結構是必要的。這些所謂圖案化的藍寶石基材(patterned sapphire substrate；PSS)是有利的，因為在晶圓表面上的結構可以防止由於在例如：氮化鎵後續的外延生長中之晶格參數的不匹配的問題出現。因此，結構化的晶圓表面上的外延生長可導致更高的效率，因為晶格缺陷可以被避免或至少被控制。

此外，層可以作為抗反射塗層或作為光子晶體的功能，並可避免氮化鎵和藍寶石之間的光反射，使光的發射以及發光二極體的效率因此而進一步提高。

最近，例如由各向異性的濕法化學製程所造成的隨機結構，或由電漿蝕刻形成的週期結構已被使用。特別地，如果使用電漿蝕刻時，光阻被結構化，然後進一步被處理，以便在藍寶石基材中形成三維結構。

為了將這樣的電漿蝕刻製程，大量生產塗佈有圖案化的光阻的基材是必要的，其中光阻的圖案具有低的缺陷密度。

為了實現圖案化的光阻所需的解析度，進行接觸曝光或「步驟和重複」或「掃描」曝光或使用奈米壓印製程是可能的。然而，接觸曝光需要光罩和晶圓之間的硬，軟或真空接觸，使光罩可以很容易地被污染，並因此可不被使用於許多進一步的照明，或光罩可被由許多清潔週期磨損。關於步驟和重複或掃描曝光，這些方法通常是非常昂貴的和緩慢的；此外，在隨後掃描步驟的界限之精細結構往往難以精確地生產，從而導致缺陷。用於提供非常小的結構之奈米壓印製程的應用目前係過於昂貴並容易於缺陷，因此不可用於大量生產。

一種用於成像週期結構至晶圓表面上的好起點可由塔耳波特效應提供(亦即光柵的自我成像)，根據其精確定義的晶格結構(亦即週期結構化光罩)和晶圓表面之間的距離(塔耳波特距離)必須被遵守，以及結構必須被以單色的平行光束照明。

為了評價塔耳波特效應對於用於製造在晶圓表面上的週期結構的方法的適用性，實驗在降低入射角譜至±0.3°的準直角度之六方晶格中以5微米週期進行，藉由使用例如：光罩對準器的光學系統的瞳孔平面的光圈。另外，只有水銀燈的i頻譜線(365奈米)通過特定的濾波器以滿足單色光的需求。然後，光罩和晶圓表面之間的距離被設定到用於光罩的六方晶格結構的5微米的週期之103微米的塔耳波特距離，根據方程式d_T=3/2．a²/λ，其中d_T是塔耳波特距離，a是週期常數，並且λ是單色光的波長。在正方形晶格的情況下，塔耳波特距離為d_T=2．a²/λ=137微米用於5微米的週期。

然而，發現到入射角譜的減少導致由於光源(例如，水銀燈)的較低效率使用的長曝光時間，從而使這樣的過程不經濟。另外，焦點的深度，即塔耳波特距離的變化僅為±2,5微米，在其中合理的成像仍然是可能的。如果考慮光阻的典型厚度為3微米，只有留下±1微米的公差。但是，考慮例如，光罩對準器，光罩的不平整，和晶圓表面的波狀起伏的變化，這些誤差的來源造成在約為±10微米的必要公差。

有鑑於此，使用塔耳波特效應的技術可以被應用於在光罩對準器中典型光刻技術的應用，然而，如上所述，使用平行單色光的原效應不可用於生產環境中，由於其場的有限深度。

US-A-2011/0199598描述的方法利用在光罩和基材之間的距離的方向上的塔耳波特光分佈的週期。特別地，事實被用於光分佈在相鄰塔耳波特平面之間是相同的並且在完整的塔耳波特長度上之強度分佈的總和是藉由使用不同的手段創造。例如，WO2012/004745建議一種藉由使用照明角度的錐創造在完整的塔耳波特長度上之強度分佈的總和的方法。

然而，在上述程序，使用在完整的塔耳波特長度上的分佈的總和需要的是平均必須被確切獨立執行於例如：在位移的晶圓的開始位置的完整的塔耳波特長度上。

然而，對於許多特徵，以用於生產過程所必需的對比設計在晶圓上創造所欲的圖案的光罩圖案是不可能的。特別地，對於在應用波長的附近或大於應用波長的特徵尺寸和間距尺寸，塔耳波特光分佈展示許多子平面與具有較高的空間頻率之自我成像。在這個應用範圍，平均在完整的塔耳波特距離上創造了極度低對比影像，或一點也不可行的影像。由於平均距離，在塔耳波特長度與a²/λ(用「a」為週期常數，亦即間距，而λ是波長)成正比，如果目標間距相較於應用波長為較大，平均的實際執行變得更加困難。例如，對於約5微米的間距結構，相較於實現自光罩100微米的距離的確切晶圓位置的技術挑戰，完美地平行的晶圓位移確切在100微米上將得以實現。

US3697178描述了一種減少污垢效應如假性散射關聯的二次圖案之方法，由非完美的實驗裝置藉由變化在曝光過程中的光罩上的入射光的傾斜取向所創造。這是藉由相對於稍微傾斜的轉台(約0.05°)上的照明旋轉光罩-晶圓設置。

鑑於上述情況，本發明的一個目的是在基材的表面上，提供一種方法和系統，使週期結構能夠在例如：晶圓的基材表面上照明，造成在基材的表面上光阻之精確的圖案，其允許光罩和塗佈的基材表面之間的應用距離的高公差。本目的以申請專利範圍的特徵來實現。

基本上，本發明利用塔耳波特效應在對應於所計算的塔耳波特距離或其倍數的可能不平整的光罩和可能塗佈的基材的波浪形表面之間的平均距離。為了避免在由於變化的距離，即偏差，在所創造的該表面上的照明光的旁波瓣光罩和越過延伸基材的該表面之間，並且其可產生不想要的結構在基材的位移位置，例如，相較於典型地用於結合塔耳波特效應的應用之平行光，照明光的入射角譜係增加。

在本發明的要點是更z獨立影像係藉由平均化用於在z獨立的範圍內的光罩和塗佈的基材之間的距離之x-y偏移(空中)影像上來設計。例如，在x-y偏移可以在照明角度中的輕微傾斜創造，特別地藉由應用圓光圈導致藉由角度錐的照明。這可導致在對應每一角度的個別的x-y偏移影像上的平均光分佈。

相較於上述討論的先前技術的設置，因此，以使用的波長或大於使用的波長的間距處理圖案是可能的，也在二維(2 dimensions；2D)中，並且也具有0°的平均照明角度。例如，在六方晶格中具有2微米圓形特徵之3微米間距結構可以印有光圈生產1°的準直角以及以光罩和約37微米的塔耳波特距離之晶圓之間的曝光間隙印出。個別的影像之對應的x-y偏移是上至+ /-0.65微米(計算自：tan(1°)/37微米)，並因此是技術上合理的設計參數。由於照明傾斜的光程差是1/cos(1°)-1=塔耳波特長度( 5.6奈米)的0.015%，因此根據本發明的概念，在設置中z平均是可忽略的。

因此，根據本發明，從週期結構的光罩到塗佈的基材的光的光程差可小於塔耳波特長度。

根據本發明，週期結構藉由以光阻塗佈基材的表面，在x-y平面中定位塗佈的基材並-平行於-具有週期結構的光罩，其中光罩和基材之間的距離是塔耳波特距離的一半或其倍數在垂直於x-y平面的z方向上，並照明光罩，使照明所導致的影像是與以平行光的照明所導致的強度分佈之複製的疊加相同，其中複製在該x-y平面中偏移。

例如，x-y偏移對應於例如：1°的(大)準直角譜。特別地，在x-y偏移範圍可取決於光罩的週期結構的間距：例如，在x-y偏移可在-0.64微米至+0.64微米的範圍內對應於1°準直角度的角度錐之5微米間距。

這樣的示例性解釋的準直角度的適應，一般都可以進行使用，例如，用於個別的間距尺寸和特徵形狀/尺寸之空中影像模擬和基於光到晶格交點的聚焦。

鑒於在上述描述的基本原理，藉由聚焦(單色)光到結構的週期的交點，週期結構被應用到塗佈有光阻的基材表面上。

藉由使用本發明後的概念，當出現全部或部分塗佈的基材表面偏離塔耳波特距離時，模糊光的旁波瓣，或抹開應故意未曝光的區域內之光強度的最大值是有利地可能，特別是抹開屬於光柵間距的一半的光強度的最大值。

根據本發明，旁波瓣可被模糊，藉由使用，例如，相較於平行光之照明光增加的入射角譜，和/或藉由在不同的照明角度順序地照明光罩，和/或藉由在x-y平面內移動塗佈的基材，和/或藉由平行於x-y平面移動光罩。

在一實施方式中，光阻對光的響應轉換在施加光到光阻後得到的光阻影像成二進位圖案。特別地，相較於暴露在(模糊的)旁波瓣或(抹開的)光強度的最大值之光阻影像中的區域，暴露在光的主峰之光阻影像中的交點具有不同的值。因此，光阻和曝光時間係應根據其用於有效曝光的臨界值選擇，以便在主峰中的光強度是高於和在(模糊的)旁波瓣中或(抹開的)的光強度最大值低於用於有效曝光的臨界值。

本發明的概念是根據，例如，發現，光似乎是更容易的可聚焦於交點(例如：支柱(藉由負光阻)或結構的週期的孔(藉由正光阻)的產生)，而不是聚焦於其它區域(例如，分別在支柱或孔的周圍)。由於被照明的區域在聚焦於交點的情況下是較小的事實，高的對比可以更容易地實現。另外，實質上進行傅立葉分析揭示基本頻率和只有較少諧波，並且基本頻率是較不敏感的，如果變化照明距離。

負光阻如果被照明，它可被共聚合-在顯影後-光阻(例如，支柱)的共聚合區域留在晶圓表面上。在正光阻的情況下，被照區域變得可溶於光阻的顯影劑，使孔產生在晶圓表面上。因此，由本發明所提供的概念是有利的，因為光僅被聚焦於週期的交點(而不是聚焦於交點周圍的剩餘區域)，藉此-如果使用，例如，負光阻-只有交點在顯影後保持在晶圓表面上覆蓋有光阻。

對交點的聚焦可以藉由使用具有(週期的)結構的光罩被支持，其在交點(例如，在，例如，六方或線性或二維週期結構的支柱)是透明的。

在一實施方式中，被以光阻塗佈的基材是圓形的晶圓或矩形或方形的基材，由例如半導體，玻璃，陶瓷，塑料或藍寶石材料製成。

在一實施方式中，光可以是出自有限的頻譜寬度，較佳地是單色的光，並可以藉由使用i線濾波器被獲得。然而，如果使用光阻，其只敏感於例如水銀燈之一光譜線的，提供單色光是沒有必要的。例如，光阻nLOF^TM 2020對i線(365奈米)以外的其他汞光譜線是不敏感的。

例如，如果使用結構化光罩以聚焦到交點，光通過光罩的透明區域，亦即交點(用於例如支柱或孔的產生)，不顯示的正弦強度曲線，藉此強度旁波瓣係盡快在塔耳波特距離還沒有完全實現時存在。從這樣不準確的結果，光阻的不需要的區域可被暴露在光線下，從而導致在晶圓表面上較不精確的結構。然而，發現到旁波瓣的強度似乎相當小於主峰，以便模糊/抑制旁波瓣是可能的，例如，藉由增加角譜，例如藉由增加光通過的光圈以被聚焦到交點。在這樣做時，從塔耳波特距離的光罩和基材之間的間隙的偏差不導致或至少減少在晶圓表面上的所期望的結構中的任何不準確。

換言之，將光聚焦在結構的週期的交點的步驟可以藉由定位基材(或晶圓)來實現，以便晶圓的塗佈表面(塗佈有合適的光阻的晶圓)和具有週期結構的光罩之間的距離是塔耳波特距離。而且，藉由以光照明光罩以獲得光阻影像在晶圓表面上，模糊光的旁波瓣的步驟可以實現，其中，例如，光的入射角譜被修改，例如增加相較於正常塔耳波特光刻的完全平行光。

因此，本發明亦關於用於製造(週期)結構在晶圓表面上的方法，其中晶圓表面塗佈有用於分別製造例如支柱或孔的負或正光阻。晶圓被定位，藉此塗佈的晶圓表面和具有週期結構的光罩之間的距離是塔耳波特距離。光罩被以例如，單色光照明以獲得光阻影像在晶圓表面上，並且光的入射角譜被具體地選擇，例如被增加，以模糊旁波瓣，同時在交點保持預定的最大值。

有利的是由於例如，週期結構僅交點的修正入射角譜和有效曝光的組合，幾乎用於曝光距離的±15微米的公差(用於5微米六方週期和3微米直徑支柱或孔)可被實現。因此，如上所討論的任何變化(例如光罩的不平整和/或晶圓表面的波狀起伏)和系統錯誤可以被吸收。

在一實施方式中，例如光圈的直徑，透過其光照明光罩，是變化的以變化用於旁波瓣的預定的模糊之光的入射角譜。光圈可在光學系統中使用，例如在瞳孔平面上，為了限制的光束的直徑在光圈和/或光束照明光罩的發散的位置處。在另一實施方式中，其他光學元件，而不是簡單的光圈可以定義準直角度(例如，繞射光學元件，定義角譜而不降低在晶圓平面的總光強度)。光的入射角譜從而較佳地抹開，模糊或抑制任何光的旁波瓣。

對於塔耳波特光刻，例如：光罩對準器的角譜被窄縮到盡可能平行的光，例如，到±0.1°的準直角度。相反地，在當前的本發明的一實施方式中，光的入射角譜設置到的至少±0.25°到±2°，特別到多於±0.3°到少於±1.5°，或多於±0.7°到少於±1.5°，更特別到±0.5°到±1°，更特別到±0.7°及±0.8°之間。在特定的實施方式中，光的入射角譜設置到±0.7°。

在一實施方式中，光的入射角譜被增加，從而使旁波瓣被抑制，使得光阻對照明的響應轉換影像成二進位圖案，其中-由於用於光阻的有效曝光的臨界值-暴露在光的主峰的光阻的區域具有比暴露於旁波瓣的光阻的區域不同的值。

例如，旁波瓣可以被抹開，使得在晶圓表面上的光阻的影像在照明後可以被解釋為一種二進位圖案，這意味著暴露到主峰的區域和暴露到抑制的旁波瓣的區域之間的對比度是足夠高，例如在空中影像中。這意味著，如果考慮的二進位圖案，暴露到主峰的區域可以分別具有「1」或「0」的值，而其他區域可以具有「0」或「1」的。如果這樣的二進位圖案，可以藉由增加光的入射角譜實現，在晶圓表面上的光阻的不需要的區域的光暴露可被避免或至少被控制藉由模糊旁波瓣。

因此，例如，角譜可以被調整以便提供主峰和旁波瓣之間特定的對比。在這種情況下，光阻對照明的響應提供光阻影像是可能的，其中暴露到抑制的旁波瓣之區域顯影後不被光阻覆蓋。

在一實施方式中，光的光譜寬度被變化以增加模糊旁波瓣的效果。例如，附加地或可選地定義特定的角譜，例如藉由變化另一光學元件的光圈或特徵參數，透過其光照明光罩，入射的光的頻譜寬度可被調整，藉由例如在光學系統中的過濾器或其它元件。在一實施方式中，定義角譜的元件和定義頻譜寬度(亦即波長分佈)的元件可以變化以達到在晶圓上最佳的圖案。變化可為自動地或手動地，獨立地或執行完整的系統最佳化。

在一實施方式中，週期結構的光罩是與圖案化的光阻影像相反的。例如，光罩有透明區域，在照明後在晶圓表面上的光阻圖案的交點，並在交點周圍具有不透明區域。

鑑於以上的考慮，進一步有利的方法，例如，用於製造支柱結構(具有例如0.5~10微米，例如0.5~5微米，例如1~2微米，例如2~4微米，或例如為3微米的直徑和例如<10微米，例如0.3~5微米，例如0.5~4微米，例如0.5~1.5微米，或例如2~3微米，或例如為3微米的高度)，已經根據本發明被提供。

在一實施方式中，在晶圓表面上的光阻的顯影，和選擇地回流步驟在顯影的光阻的熔融溫度以上的溫度下進行到晶圓表面。

例如，特定的結構的形狀，如顯影後塗佈在支柱或周圍孔上(分別在負或正光阻的情況下)的光阻的形狀，可依賴於實際的光曝露距離。此外，特定分佈的形狀可能關聯光致抗蝕性質發生，如負側面角可關聯負光阻發生。因此，調整光阻分佈是有利的藉由短暫加熱到光阻的熔融溫度以上的溫度。在這樣做時，光阻也由於重力和/或表面張力，部分地「流動」到結構的側/側面以覆蓋整個結構。最後，光阻具有用於隨後的蝕刻步驟的合適的形狀。

本發明還關於一種系統，用於執行如上所述的方法之任一者。特別地，系統包含用於照明光罩的裝置，以例如，單色光或例如限制頻譜寬度的光，以及例如用於定位光罩在裝置和待結構化的晶圓表面之間的光罩對準器。例如，裝置可以包含光圈或其他的光學元件，用於限制/放大的光照明光罩的入射角譜。

在一實施方式中，裝置適於，例如，變化光的入射角譜。在一實施方式中，例如：光圈直徑被放大或縮小，或另一光學元件的特性被變化。藉由限定角譜，抑制或模糊照明光的任何旁波瓣是可能的，以便只有光阻的所需的區域被由照明光有效地暴露。

在一實施方式中，系統適於以變化入射光的頻譜寬度，獨立地或例如取決於所定義的入射角譜的調整上。替代地或除此之外，系統適於放大準直角度，或取決於光的入射光譜/強度分佈使準直角度較小。因此，系統可以控制的準直角度的放大/縮小以及入射光的光譜/強度分佈之間的相關性以最佳化地協調各自的系統配置。

本發明還關於一種電腦程式產品，其包含一個或多個電腦可讀介質具有電腦可執行指令，用於執行如上所述的方法中的任何一個的步驟。例如，該電腦程式產品可以被配置以控制上面所描述的系統，從而使系統可以，例如，被調整和/或操作以根據本發明的方法進行。

關聯於本發明的方法所討論的特徵，也可以應用於本發明的系統，反之亦然。

鑑於上述情況，本發明的方法和/或系統以大到足以用於可行的生產過程的製程視窗實現週期結構到基材上的製造。

圖1a草繪用於光罩對準器光刻之典型的照明系統的示意圖，包含橢圓反射鏡，兩個光學積分器，一個冷凝器和一個前透鏡。後者是一個典型的裝置，用於照明光罩5和以光塗佈有光阻6的基材或晶圓7。根據本發明，在這樣的裝置中，或在類似用於照明光罩的系統中的角譜被定義，亦即前透鏡4和光罩5的準位之間的光的角譜。在一實施方式中，角譜可被例如由光圈或繞射光學元件定義，，導致在光罩準位一個小但非零的準直角度。這樣的光圈或光學元件可被定位，例如在特定光學系統的光瞳平面。光的光圈和準直角度之間的關係依賴於機器的實際設置。

如圖1b中所示，有限直徑d₁的光源1照明透鏡2。此透鏡2聚焦光到直徑d₂的光圈3上，其部分地阻斷光，並因此降低假想光源的直徑。然後，通過光圈3的發散光透過第二透鏡4被平行化。由於光圈3被定位在透鏡4的第一焦點，光圈3和透鏡4之間的光圈直徑d₂和距離L的比率d₂/L定義光的角譜，其的進行照明光罩5和塗佈有光阻6的基材7；這個原理從傅立葉光學係已知。一般情況下，基材7被佈置在x-y平面中，光罩5被平行於x-y平面佈置，並且光罩5和基材7之間的距離的方向是垂直於x-y面的z方向。

合適的角譜也可以透過更簡單的設置，例如實現用以更少的透鏡或直接使用直徑d₂的點光源的或散焦的雷射光束或更複雜的配置，包括附加透鏡，繞射元件，光圈或形成例如克勒集成光學的微透鏡陣列或藉由SUSS MicroTecAG供給的MO曝光光學設置。角譜也可藉由在光阻的曝光期間相對於基材或晶圓和光罩移動具有小角度光分佈的光學配置被實現。

圖2顯示曝光後在晶圓表面上的週期結構的支柱的三影像。特別地，如果僅僅依靠如上所述嚴格要求小準直角度的塔耳波特效應，圖2應示例不要偏離的確切塔耳波特距離是非常重要的。當在影像(a)、(b)、和(c)中的差異中是顯而易見的時，間隙(即光罩和晶圓表面之間的距離)應精確地設置以便獲得準確的結構如在影像(a)中所示。影像(b)及(c)已經顯示只有3微米的間隙偏移(影像(a)和(c)之間)導致一個光阻的不太精確的支柱形狀。因此，如果單色平行光被用於在週期的距離形成光柵的影像，僅僅依靠光柵(週期結構)的自我成像效應不提供適合於大量生產的焦點深度。

另外，Eulitha AG的Phable^TM的原理被評價，根據其晶圓在曝光期間相對於光罩被移動塔耳波特距離以記錄區間或平均影像。如果使用藉由貼近到繞射極限之平行，單色光，由於結構(例如，支柱和孔)的週期和波長之間的比率，旁波瓣的模糊可以實現。

然而，如圖3中所示的模擬空中影像，Phable^TM原理可被用於每波長的週期的小比率，參閱用於比率1.25的影像的第一行，其可提供取決於所使用的光阻材料(見箭頭(B)所指示的影像)之足夠的對比。還應當注意的是，近場效應修改塔耳波特距離d_Talbot(見(A))。由於這是顯而易見的自影像中的倒數第二行和最後一行，箭頭(C)指示在影像中破壞用於每波長的週期的較大比率之Phable^TM方法的適用性的「熱點」。因此，Phable^TM原理似乎並不有利地適用如果使用例如，0.5~10微米，例如，1~5微米，或例如3微米的影像的週期，如果使用例如，365奈米的波長(即水銀燈的i-線)。

另外，當評價改進的方法時，發現到，光線似乎是更容易可聚焦在結構的週期的交點上而不是聚焦在剩餘區域上，如從圖4中可以看出。圖4顯示空中影像的模擬，如果使用亮場光罩(具有透明的六方結構)和暗場光罩。影像藉由變化光罩和晶圓表面之間的距離從塔耳波特距離到兩倍塔耳波特距離被擷取，在這兩者結構係精確地成像(見第一和最後的影像在影像的每列中)。如從被包圍的區域可以看出，如果距離從塔耳波特距離變化，激烈的斑點總是出現在六方結構的中間。因此，聚焦到交點，在圖4聚焦到六方形的中間的情況下，亦即到支柱，對於通常照明支柱的周圍剩下的光阻的區域的方法應該是有希望的替代。

鑑於上述情況，已經開發一種基於塔耳波特效應之方法，但藉由使用增加的入射角譜修改它的設置條件，而不是平行光束。例如，光照明光罩的角譜被增大是為了抑制/抹開旁波瓣，同時仍然實現合適的對比。

圖5顯示用於在10微米和250微米之間不同的間隙(光罩和晶圓表面之間的距離)的空中影像，以及用於±0.2°，±0.4°，±1°，±2°之不同的發散角(從而用於不同的入射角譜)。用於±0.2°的發散角正如在圖5中可以看出的，旁波瓣仍然是存在和由圓包圍的區域和箭頭(X)指示。因此，其中可產生好結構的間隙範圍是相當小的(例如，僅由單一影像所示在圖5中)。給定典型的機械公差，具有±0.2°的光刻用於量產是不可行的。主峰以及在大的間隙區域的旁波瓣之合適的「抹開」的好的對比被藉由使用±1°的發散角實現，如圓包圍的區域和箭頭(Y)所指示。大的適用間隙區域被以5張在被包圍的面積中的好影像示於圖5中。有了這樣的角譜，在晶圓上的圖案對間隙的典型的機械公差是不敏感的，因而，製程可適用於大量生產。

作為附加的優點，藉由增加相較於平行光之入射角譜，光源的強度(例如，水銀燈)可以更有效地使用，並且曝光時間可以顯著減少。

圖6顯示空中影像的模擬，如果變化光罩和晶圓表面之間的距離(間隙)，以及如果使用增加的入射角譜，證明如果變化光的曝光距離上至±15微米(5微米六方週期和3微米直徑的支柱)，影像，特別地影像的對比，實質上不減少。因此，任何的變化(例如光罩的不平整，晶圓表面的波狀起伏)和系統錯誤可以藉由根據本發明的方法被吸收。

圖7顯示曝光和顯影後(見第一行影像(a))結構(支柱)的影像和在其後的回流步驟(見第二行影像(b))。特別地，回流步驟可以藉由在150℃的光阻熔化溫度放置晶圓基材到烤盤上10秒被進行。因為從(a)和(b)中的影像之間的比較是顯而易見的，光阻的熔化導致光阻的流動也覆蓋結構的側/側面。結果，如行(b)中的影像中所示，整個結構由於重力的力和/或表面張力被光阻(不僅如行(a)中的每一影像中所示支柱的「頭」)覆蓋。因此，負側面角的發生可以被補償，使光阻具有用於隨後的蝕刻步驟之適當的形狀。從在圖7中可以看出，此方法可以調整光阻的分佈根據隨後的製程步驟的需求，例如蝕刻。

在本發明的一實施方式中，如果包含具有直徑D的圓特徵和在二維六方晶格中的間距p之目標光阻結構是需要的，例如，光阻結構的側壁角度的限制，必要的臨界尺寸(critical dimension；CD)均勻性，和光阻厚度也可以預先規範。在這方面，較佳的光阻材料，其主要特徵可在於，它的吸收特性和其折射率。根據本示例，在六方晶格中的圓點是類似目標光阻結構的光罩特徵。在一實施方式中，如上面所討論的，達到較大的場深度之主要的設計參數是準直角度。用於設計過程的進一步的自由度是間隙的選擇，亦即在光罩和光阻塗佈的基材之間的距離，其應該是一半塔耳波特長度的倍數，以及明場或暗場光罩的選擇。通常，為了調整目標光阻結構，小的偏壓因此可能被施加到以調整特徵尺寸。

例如，模擬程式被用來最佳化準直角度以獲得印刷目標光阻的特徵透過最大的可能間隙範圍，亦即光罩和塗佈的基材之間最大的可能距離範圍。圖8顯示模擬的空中影像，透過用於不同的光圈直徑的間隙，亦即用於不同的準直角度。

有了擴大的準直角度，在空中影像的抹開效應可以被創造，例如，放大相較於幾乎是平行光的場的深度。如在圖8(b)中所示以在垂直入射下的平行光所模擬的空中影像透過間隙是在對比和點直徑中比如圖8(a)中所示以1.0°的準直角度所模擬的圖8(c)中所示空中影像更不均勻。獲得0°的準直角度之圖8(b)中所示的空中影像的不均勻性透過大的間隙範圍可不滿足有關CD均勻性的預先規範和光阻材料，其中當以較大的準直角譜(圖8(c))所模擬的空中影像相對於曝光間隙更均勻，並且.具有這種空中影像之印刷到光阻中的結構可能滿足預先規範。圖8(c)中所示均勻的空中影像可以被認為是具有不同的準直角度的空中影像的疊加，特別地，是二維角度組。相較於完全準直的光影像，強烈的對比特性被平均化並且更均勻的z依附有利地被創造。

圖9顯示用於不同準直角度光譜的示例性模擬和他們在不同的切割平面方向中的空中影像的效果。

特別地，在如圖9所示的頂行中的給定的空間方向中的狹縫光圈導致所有對應的角度的空中影像的強度疊加。因此，在x方向(圖9(a))中的狹縫導致在x方向中的平均化，y方向(圖9(b))中的狹縫導致在y方向中的平均化，以及在x-y平面中的狹縫導顯示並在圖9(c)中模擬。上述過程可以被視為一系列/複數個原始空中影像(由平行光創造)的偏移複製的疊加。特別地，用於x方向狹縫的偏移是x-偏移，而y方向的狹縫導致y-偏移，以及用於在x-y平面中的狹縫的偏移是x-y-偏移。此效應在塔耳波特間隙(在圖9(a)，(b)，(c)的每一個的頂行中的第二圖)被繪示在x-y強度圖中和x-z和y-z空中影像中(圖9(a)，(b)，(c)的每一個的中間和底行)。

在第一實施方式中，圖10和11顯示印刷的光阻圖案的掃描式電子顯微鏡影像根據不同規範的設置。特別地，所使用的負光阻具有2微米厚度，準直角度為1.0°，並且光罩有3微米的節距和2微米的特徵尺寸，亦即在二維的六方圖案中之2微米直徑圓形特徵。進一步預先規範係點直徑公差以特徵尺寸的+ /-10%給定以及側壁角度應該是大於70°。

圖10(a)-(c)顯示用於結構化的光罩和塗佈的基材之間的30微米，31微米和32微米的距離的掃描式電子顯微鏡影像，圖10(d)-(f)顯示用於33微米，35微米和37微米的距離的掃描式電子顯微鏡影像，圖11(a)-(b)顯示用於39和41微米的距離的掃描式電子顯微鏡影像，以及圖11(c)-(f)顯示用於42微米，43微米，44微米和45微米的距離的掃描式電子顯微鏡影像。

圖10和11顯示，用於32至44微米之間的間隙之良好的印刷最終可以被達成，即用於所示的例子之約13微米的場的深度被達到。所有測量的側壁角度良好地在預先規範中，即高於70℃。例如，更大的場深度可達到，如果更多的努力用在光組劑處理最佳化和/或劑量校正。

進行進一步的實驗，例如，根據下面的預先規範：在第二個實施方式中，使用如第一實施方式中相同的預先規範，但以具有成本效益而無化學性放大的正光阻(例如AZP4110)處理。整個設計過程係完成用於正光阻和其吸收特性。實驗顯示至少7微米的場之深度可以這個設置達到。

在第三個實施方式中，使用如第一實施方式中相同的預先規範，但以2微米間距和1微米的特徵尺寸。另外，具有1微米厚的負光阻以焦距5微米的深度實現。

在第四個實施方式中，使用如第一實施方式中相同的預先規範，但以5微米間距的和3微米的特徵尺寸結構暴露在3微米厚的負光阻中。場達到的深度是大於20微米。在此範圍內的所有預先規範被滿足包括±10%的點直徑公差和>75°的測量的側壁角度。

鑑於上述問題，提供一種方法和對應的系統和電腦程式產品，結合將光聚焦到週期結構的交點以及模糊光的旁波瓣的優點，藉此塗佈光阻的基材表面和週期結構之間的塔耳波特距離之變化(例如，週期結構化的光罩)不負面地影響影像的準確性。這可以藉由照明光罩來實現，使照明所導致的空中影像是與以平行光的照明所導致的強度分佈之複製的疊加相同，其中複製在該x-y平面中偏移。

因此，本發明允許用於塗佈有圖案化的光阻的基材/晶圓的大量生產，其中光阻的圖案是可重現的和允諾在量產中的高產率，因為它對於典型的機械公差不敏感。

儘管本發明已經顯示並詳細描述在附圖和前面的描述中，這樣的圖示和描述係被認為是說明性或示例性的和非限制性的。因此，本發明並不限於所公開的實施方式。所公開的實施方式的變化可藉由習知技藝者被理解和實現，並從附圖，公開內容和所附申請專利範圍的研究來實施所請求的發明。在申請專利範圍中，詞語“包含”並不排除其它元件或步驟，並且不定冠詞「一」或「一個」不排除複數個。單個處理器或其他單元可以實現申請專利範圍中所述的幾個項目的功能。在相互不同的附屬項中記載某些措施的純粹事實並不表示這些措施的組合不能被使用以得利。

1‧‧‧光源

2‧‧‧透鏡

3‧‧‧光圈

4‧‧‧透鏡

5‧‧‧光罩

6‧‧‧光阻

7‧‧‧基材

d₂‧‧‧直徑

L‧‧‧距離

特定實施方式的特點和本發明人的考慮係在下面討論。

圖1a是用於光罩對準器光刻技術之典型的照明系統的示意圖；圖1b是用於說明本發明的光學設置的示意性表示；圖2顯示週期結構的支柱的三影像；圖3顯示具有變化光罩和晶圓表面之間的間隙和具有變化「週期/波長」比率之空中影像的模擬；圖4顯示如果使用明場光罩和暗場光罩，以及如果變化光罩和晶圓表面之間的距離之空中影像的模擬；圖5顯示如果變化光罩和晶圓表面之間的距離，以及如果變化入射角譜之空中影像；圖6顯示如果變化光罩和晶圓表面之間的距離之空中影像；圖7顯示曝光後和隨後用於不同曝光時間的回流步驟後之結構的影像；圖8顯示模擬的空中影像透過用於不同光圈直徑的間隙；圖9顯示用於不同準直角光譜的模擬和在不同的切割平面方向中的空中影像上的效應；圖10顯示根據規範的不同設置的印刷光阻圖案的掃描式電子顯微鏡影像；以及圖11顯示根據規範的不同設置的印刷光阻圖案的掃描式電子顯微鏡影像。