TW455746B - Lithographic projection apparatus - Google Patents

Description

455746 _案號88105735_年月日_«_ 五、發明說明（1) 發明背景 發明範疇 本發明有關於微影投影裝置中的劑量控制，包括： 一輻射系統，用以提供輻射之投影束； 一第一物件台，可以在至少一第一方向，掃描方向中移 動，並且設置一光罩支架以支撐具光罩圖案之光罩； 一第二物件台，可以在第一方向移動，並且設置一基底 支架以支撐一基底；以及 一投影系統，用以將光罩之放射部分放大Μ倍成像在基 底之目標部分中。 為了簡化以下將投影系統稱為透鏡，惟，應該將此名詞 廣泛解釋為包括各種投影系統，包括：折射光學，反射光 學及反屈光系統等=輻射系統也包括一些元件，其根據這 些原理中的任一種而操作，以導引，定形或控制輻射定的 投影束，而這些元件以下也總稱或單一稱為透鏡。輻射定 或照明系統中的任何的折射，反射或反屈光元件是根據玻 璃基底或另一適合材料，且可依需要而設置單一或多層塗 佈。此外，可以分別將第一及第二物件台稱為光罩台及基 底台。而且微影裝置是具有至少2個光罩台及及至少2個基 底台的那一類型。在這種多級裝置中，額外台可使用在平 行或預備步驟中，以便在至少一級中實施，然而至少一其 他級可用以曝光。雙級微影裝置可參考國際專利申請案WO 9 8 / 28 6 6 5 及WO 98 / 4 0 791 ° 微影投影裝置能用在如積體電路（ICs)的製造，在 此情況下光罩（標線）可包括對應I C各層的電路圖案，圖案

O:\57\57897.ptc 第5頁 4 5 5 7 4 6 案號88105735 年 曰 修正 五、發明說明（2) 可接著成像在基底（矽晶圓）上的目標區域（晶粒）上，該基 底已塗上一層感光材料（防姓塗層）。通常單一晶圓會包括 相鄰晶粒的整個網路，其每次一個地通過標線而連續的放 射。在一種微影投影裝置中，藉由一次將整個標線圖案暴 露在晶粒中而放射各晶粒' 此一裝置通柄為晶圓步進益。 在另一裝置中，其通稱為步進掃描裝置，在一已知參考方 向（掃描方向）於投影束下持續掃描標線圖案1且同步掃描 平行或反平行於此方向的晶圓台，而放射各晶粒，因為通 常投影系統會具有小於1的放大倍數Μ，掃描晶圓台的速度 ν是倍數Μ乘上掃描標線台。關於本文所述微影裝置的進一 步資訊可參考國際專利申請案WO 97/33205。 關於步進掃描暴露裝置可參考WO 97/33204，在此裝置 中，用標線遮蓋葉片界定一細縫，以使一照明光束通過而 照明一標線的矩形部分，它的影像則投影在放大Μ倍的晶 圓中。移動標線以使照明部分掃描要成像的整個圖案。以 Μ倍標線的速度同步移動晶圓（方向與標線相反），以使整 個圖案成像在晶圓中。掃描結束時，晶圓即步移到要照明 的次一場開始處，以重覆照明過程。 重要的是確定整個場是正確且均勻的照明，這需要標線 遮蓋葉界定的細縫在整個掃描過程中是不變且均勻的照 明，因此在掃描暴露系統中控制暴露是一個問題。 發明總結 本發明的目的是提供一種微影裝置，其在遮蓋照明 均勻上具有改良的控制。根據本發明，在上述微影投影裝 置中達成的此及其他目的，其特徵為：該輻射系統能提供

O:\57\57897.ptc 第6頁 4 5 5 7 4 6 案號 88105735 曰 修正 五、發明說明（3) 一投影束， 包括可移動 控制裝置， 及在掃福開 啟時，用以 本發明人 時，而且錯 提供裝置以 標線遮盖葉 細缝照明， 本發明的裝 較佳的， 源（如燈泡） 裝置開啟程 可作為替 裝置由對於 使入射其上 雖然本文 造上，應該 用，例如它 的導引及偵 技術者將了 詞標線，晶 名詞光罩， 在使用根 其在光罩平面之剖面小於光罩 光束遮蓋裝置，用以控制投影 用以使光束遮蓋裝置在掃描開 始時開啟；以及補償裝置，在 補償光罩上投影光束之輻射強 已判定暴露（劑量）錯誤發生在 誤是導因於標線遮蓋葉片的反 補償增加的照明，其導因於光 片）界定的細縫之開啟與關閉< 以便在整個掃描中維持不變及 置可改良1C製造過程的一致及 該補償裝置包括輻射源控制裝 的輸出，其用以產生照明光束 度而補償該變化。 代或作為額外者，該補償裝置 該照明光束大致是透明的材料 的該照明光束部分完全的内部 中的特定參考是指使用本發明 明顯的了解此一裝置具有許多 可以用在製造積體光學系統， 測圖案，液晶顯示面板，薄膜 解在這些替代應用的内容中， 圓或晶粒的任何使用視為可以 基底及目標區域來取代。 據本發明的微影投影裝置的製 圖案，輕射系統 束之剖面；以及 始之前關閉，以 光束遮蓋裝置開 度中之變化。 掃描開始及結束 射。本發明因此 束遮蓋裝置（如 本發明能控制 均勻，因此使用 良率。 置，以控制輻射 ，根據光束遮蓋 可以使光束遮蓋 製造，且定形成 反射。 的裝置在ICs製 其他可能的應 磁性領域記憶體 磁頭等。熟於此 應該將本文中名 分別用更普通的 造過程中，將光

O:\57\57897.pic 第7頁 455746 案號 88105735 年 月 曰 修正 五、發明說明（4)

底中，其至少部分被一層能量感應材 。此成像步驟前，基底可進行各種處 防蝕塗層，及軟烘烤。暴露後，即在 序，如後暴露烘烤（P E B )，顯影，硬 量/檢查。這一序列程序作為將一裝 化的基礎。此一圖案層可接著作各種 入（摻雜）金屬化，氧化，化學機械研 成一個別層。若需要數層，則整個程 須在各個新層中重覆。最後，一裝置 上出現。這些裝置接著用一種技術如 開，因此個別裝置可裝在載體上，接 處理的進一步資訊可從以下書本中得 所著的” Microchip Fabrication: A Semi conductor Processingn ，3 blishing Co., 1997, ISBN 罩中的圖案成像在基 料（防蝕塗層）所覆蓋 理程序如塗底，塗上 基底上作其他處理程 烘烤及成像特徵的測 置如i C的個別層圖案 處理如银刻，離子植 磨等，其目的都是完 序，或是其變化，必 陣列會在基底（晶圓） 切割或鋸開而互相分 到接腳等。關於這些 到：Peter Van Zant Practical Guide to 版，McGraw Hill Pu 0-07-067250-4 ° 附圖簡單說明 以下參考圖其實施例並且配合附圖以說明本發明及其優 點，其中： 圖1是根據本發明第一實施例的微影投影裝置； 圖2是根據本發明掃描照明系統的照明光學； 圖3是標線遮蓋葉片部分的剖面圖，其當成本發明實施 例中的光束遮蓋裝置使用；以及 圖4至6的圖形說明本發明的燈泡輸出控制模式。 圖中以相同參考數字表示相同元件。

O:\57\57897.ptc 第8頁 4 5 5 7 4 6 案號88105735 年月日 修正 五、發明說明（5) 元件參考號碼說明 1 輻 射 光 源 ， 燈 泡 2 橢圓 形 鏡 3 m 明 光 學 系 統 3 a 第一 元 件 4 快 門 5 分光 器 6 能 量 感 測 器 7 標線 遮 蓋 裝 置 8 標 線 9 燈泡 電 源 供 應 器 10 燈 泡 控 制 電 路 11 標線 遮 蓋 伺 服 控制器 12 額 外 燈 泡 感 測 器 41 代 表 光 感 器 6偵測到的能量之實 線 42 顯 示 實 際 燈 泡 輸 出的位準 之虛線 43 表 示 期 望 的 燈 泡 輸出位準 之點線 70 標 線 遮 蓋 葉 片 70a 葉片 70 的 前 面 70b 葉 片 70 的 背 面 70c 葉 片 背 面 7 0 b的傾斜部分 70d 葉 片 邊 緣 71 主體 72 金 屬 層 C 基底 的 域 DMA 箭 號 DW 箭號 Μ 放 大 倍 數 ΜΑ 光罩 MAE 光 罩 的 矩 形 部 分 ΡΒ 投影束 PBc 矩 形 剖 面 PL 投影透鏡系統 W 基 底 WB 基底W 之 矩 形 部 分 WH 台 X 方向 Y 方 向 Z 方向

O:\57\57897.ptc 第9頁 455746 案號 88105735 年 月 修正 五、發明說明（6) 發明詳細說明 在附圖的圖1中顯示根據本發明第一實施例的步進掃描 照明系統，此圖形顯示在光罩Μ A的未放大影像，其形成在 步進掃描裝置的台W Η上的基底W ;投影透鏡系統的放大倍 數是Μ如1 /4。投影束ΡΒ部分地被標線遮蓋葉片（未示）所遮 住，以便在光罩區域具有一矩形剖面P Bc，以照明此光罩 的矩形部分MAE。由基底W的類似矩形部分' 上的投影透鏡 系統P L將此部分成像。在相反的X方向將光罩相對於基底 同步移動，如圖1的箭號DMA及所示，以及將放大倍數Μ納 入考慮，即可連續照明整個光罩，而整個光罩圖案即成像 在基底的區域C中，光罩及基底也可以在相同的X方向移 動。 光罩圖案已成像在第一積體電路（1C)區域（即目標區域） 上之後，基底支架即相對於光罩而沿著一距離移動，該距 離等於X方向或Υ方向中1C區域的周期，藉由掃描輻射圖案 pbcs可將光罩成像在第二ic區域（即目標區域）上。 根據本發明的微影裝置的照明系統的相關元件如圖2所 示，由橢圓形鏡2收集輻射光源如水銀燈發出的光，並且 反射到照明光學系統3的第一元件3 a中，其將光投射在 標線8之中；輻射光源也可以是雷射。此一輻射光源可射 出 UV 光，如具有365：1[11，24811111，19311111或15711111的波長。燈泡 1與照明光學系統3之間設置快門4，在照明光學系統中的 適當點，由分光器5將部分照明光轉入能量感測器6，以監 控到達標線8的光學能量的量。掃描輻射圖案的實際大小 是由標線遮蓋裝置7決定。掃描輻射圖案的實際大小是由

O:\57\57897.ptc 第10頁 4 5 5 7 4 6 _案號 88105735_年月日_ί±^._ 五、發明說明（7) 標線遮蓋裝置7決定，以界定能照明標線的細縫。為了明 晰而省略裝置的剩餘元件，但是圖1已有標示。 在場掃描開始時，標線遮蓋葉片（包括標線遮蓋裝置7 ) 是關閉的，掃描開始時，掃描方向中的前導葉片會移動以 開啟細縫，接著在場上掃描細縫，而在掃描結束時下面的 葉片即移動以關閉細縫。 在本發明的第一實施例中，當細縫關閉時，燈泡強度即 減少，當細縫開啟時，即同步的增加。 明確而言已判定照明強度是細縫的一部分剖面X的函 數，該細縫在已知時間是黑暗的（即開啟部分是1 - X，當細 縫完全開啟時，X = 0 )。因此，該系統包括燈泡控制電路1 0 以控制燈泡電源供應器9，以便燈泡強度能遵守X的倒數線 性函數，以確保晶圓處的輻射強度是常數。 資料指示細縫剖面是由標線遮蓋伺服控制器1 1提供給燈 泡控制電路1 0。 照明強度變化是X的函數，其與細縫剖靣及晶粒大小的 不同合併不同，因此需要在各製造程序中調整。每次要測 量該函數，或者，可預先測量許多細縫及晶粒合併，而已 知製造的相關函數則可從這些參考函數製出模型。 在本發明的第二實施例中，建構的標線遮蓋葉片可避免 照明光的反射。 在圖3中，標線遮蓋葉片70具有由石英製造的主體71 ， 葉片70的前面70a是平的，而照明光L會射在上面，背面 7 〇 b具有傾斜部分7 0 c，所以葉片在其邊緣7 0 d最薄。設定 傾斜部分7 0 c的角度以使射在前面7 0 a上的照明光完全内部

O:\S7\57897.ptc 第11頁 455746 案號 88105735 年 月 修正 五、發明說明（8) 反射，並且從照明光束的側邊導出到吸收器。前面7 0 a塗 上抗反射塗層，其對於照明光頻率的效果最佳。 若必要，可以用反射金屬層72(如包括鋁）塗在葉片70的 背面，接著不必選擇角度Θ ，所以射入前面7 0 a的所有光 線都會在台面70c作内部反射（因為現在的習用反射會發生 在金屬層7 2 )。 因此避免標線遮蓋葉片的反射，而在葉片的開啟期間照 明光的強度密度一直維持不變。 本發明提議補償照明光的強度密度增加的另一種替代方 法是控制掃描速度，如上所述，強度密度是X的線性函 數，藉由線性的增加掃描速度即可補償它，因為掃描速度 與細縫剖面及照明強度成正比，而與劑量成反比，可看出 劑量是函數X的常數。必須控制標線台及標線遮蓋葉月以 對應上述掃描速度而移動。 在本發明的此實施例中，能量感測器6位於快門4的下 方，因為期望儘可能的使它接近標線，以儘可能的多考慮 照明光學系統的效用。當快門開啟時此閉路回饋控制是較 佳的，惟，快門閉上時即沒有光到達感測器，因此不能根 據此感測器以控制燈泡。 因此本發明提供一額外控制系統供快門關閉時使用，此 額外控制迴路包括電流控制迴路以便在閉路控制流過它的 電流時，提供燈泡亮度的開路控制。或者將一額外燈泡感 測器1 2設在快門的上方以直接偵測燈泡的亮度《燈泡感測 器的信號則送入燈泡控制電路1 0以穩定光的流通。 必須控制從被燈泡感測器1 2的燈泡控制切換到被光感器

O:\57\57897.ptc 第12頁 455746 案號88105735 年月日 修正

O:\57\57897.ptc 第13頁 455746 _案號88105735_年月日__ 五、發明說明¢10) 門開啟時（在時間tQ )，光感器6發出的輸出位準會下降直 到時間t ，即下降到快門關閉設定點以下，而由光感器開 始控制時。燈泡輸出會快速的下降到期望位準，而暴露能 在t2開始。當快門開始在t3關閉時，燈泡輸出會上升，因 為光感器6令輸出增加以補償減少到達它的光。惟很快 的，光感器6發出的輸出會上升到快門關閉設定點以上， 因此會開始控制，依此可以在控制迴路之間自動切換。

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Claims (1)

1. 4557 號 881Q5735 % 月 修正 l. 一種微影投影裝置，包括： 一輻射系統，用以提供一輻射之投影光束； 一第一物件台，可以在至少一第一方向（掃描方向） 中移動，並且設置一光罩支架用以支撐具一光罩圖案之光 罩； 一第二物件台，可以在第一方向移動，並且設置一 基底支架用以支撐一基底；以及 一投影系統，用以將光罩之放射部分以放大Μ倍成 像在基底之目標部分中；其特徵為： 該輻射系統能提供一投影束，其在光罩平面之剖面 小於光罩圖案，輻射系統包括可移動光束遮蓋裝置，用以 控制投影光束之剖面；以及 控制裝置，用以使光束遮蓋裝置在一掃描開始之前 關閉，以及在掃描開始時開啟；以及 補償裝置，在光束遮蓋裝置開啟時，用以補償光罩 上投影光束之輻射強度中之變化。 2 .如申請專利範圍第1項之微影投影裝置，其中該補償 裝置包括輻射光源控制裝置，能控制一輻射光源之輸出用 以產生投影光束，根據光束遮蓋裝置開啟程度而補償該變 化。 3. 如申請專利範圍第2項之微影投影裝置，其中該變化 係為增加，而該輻射光源控制裝置在光束遮蓋裝置開啟 時，能減少輻射光源輸出。 4. 如申請專利範圍第3項之微影投影裝置，其中該

   O:\57\57897.ptc 第16頁 455746 _案號 88105735_年月日__ 六、申請專利範圍 輻射光源控制裝置能控制輻射光源輸出，以遵守X之倒數 線性函數，而X係光束遮蓋裝置界定之細縫剖面之遮住部 分。 5. 如申請專利範圍第2, 3或4項之微影投影裝置，其中該 輻射光源控制裝置能根據以下定義之函數而控制輻射光源 輸出，該定義為： 當光束遮蓋裝置完全開啟時，投影光束之剖面；以 及 要成像之標線圖案大小。 6. 如申請專利範圍第5項之微影投影裝置，其中該函數 係由實驗導出之諸參考值而計算出。 7 .如申請專利範圍第1項之微影投影裝置，其中該補償 裝置指該光束遮蓋裝置由對於該投影光束大致透明之材料 所構成，因此入射其上之該投影光束之有部分會全内部反 射。 8. 如申請專利範圍第1項之微影投影裝置，其中該補償 裝置包括一反射塗層，其設置在該光束遮蓋裝置相對於投 影光束之入射方向之背面上，。 9. 如申請專利範圍第8項之微影投影裝置，其中該光束 遮蓋裝置之背面包括相鄰於其一邊之傾斜部分。 10. 如申請專利範圍第8項之微影投影裝置，其中該反 射塗層包括紹 11. 如申請專利範圍第7項之微影投影裝置，其中該對 於該投影光束大致透明之該材料包括石英或玻璃。

   O:\57\57897.ptc 第17頁 45574b _案號 88105735_年月曰_ 六、申請專利範圍 1¾ 該 中 其 置 裝 影 投 影 微 之 項 明 照 之 件 元 學 光 型 定 束 光 諸 括 1包 第及 圍源 範光 利射 專M 請一 申括 如包 .統 2系 IX 射 遮方 束播 光傳 之之 中束 統光 系影 明投 照之 該統 在系 置明 設照 括該 包於 置對 裝相 蓋在 遮置 束設 光或 該， ， 片 統葉 系蓋 包性 更擇 中選 其以 ’用 置， 裝門 影快 投之 影間 微統 之系 項明 2 昭⑴ 第該 圍與 範源 利光 專射 青5田 =° 申該 。如在 方 置 下13.設 向 括 I2SJCS- 步 。下 束以 光括 影包 投’ 該法 止方 阻造 及製 束置 光裝 影種 投一 亥 =° 過 4 通 所 料 材 敏 靈 量 能 層 - 被 地 分 R— 少 至 其 底 基 1 供 提 蓋 覆 少 至 之 案 圖 革 光 將 倍 Μ 大 ’放 罩以 光束 之光 案影 圖投 一之 括射 包輻 供用 提使 描 掃 之 束 •’光 上影 域投 區該 標於 目對 之相 層一 料以 材， 敏間 靈期 量驟 能步 在影 影投 投該 像在 影 分 立° 及 以 移 其 底 基 動 移 向 方 描 掃 該 著 沿 間 期 faK ’步 罩影 光投 動該 移在 向 方 倍 該 在 其 III- 之， 率置 速裝 罩蓋 光遮 動束 移光 於供 等提 率 速 動 為 徵 特 其 01¾ αβ 前 之 始 驟 步 影 投 11 之 束 光 影 投 上 及罩 以光 .，償 啟補 開 ’ 時時 始啟 開開 驟置 步裝 影蓋 投遮 該束 在光 及在 以 製 所 法 方 之 項 4 第 圍 範 利 專 i月 =0 申 據 根 〇 ， 化置 變裝 之種 中一 度 強15 射 造 O:\57\57897.ptc 第18頁