TW500983B - Lithographic projection apparatus, method of reducing a measured optical distortion in the projection system of a lithographic projection apparatus, integrated circuit device and the method of making same, and method of manufacturing a vitreous optical - Google Patents
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Description
500983 案號 89100820 年 月 曰 修正 五、發明說明（1) 本發明有關於一種光學校正板。較明確地說，本發明有 關於這一類平板在一微影投影裝置上的使用，其包括： - 一輻射系統，用於供應輻射投影光束； - 一屏蔽檯（「光柵檯」），設有一屏蔽夾持器用以夾持一 屏蔽； - 一基片檯（「晶圓檯」），設有一基片夾持器用以夾持一 基片； - 一投影系統，用於將一屏蔽受輻射部份影映成像在一基 片的目標部份上。 於此一 的電路 塗敷光 獨晶圓 連續感 中，每 這一型 中_通 方向（「掃描」方向）上，經過投影光束行進掃描光柵圖 形，同時在平行於或反向平行於該一方向上，同步掃描該 晶圓檯而受照射；因為投影系統通常會有一放大因數Μ(通 常< 1 )，晶圓檯受掃描的速度ρ將是光栅檯受掃描速度的 Μ倍。兩型的裝置中，在各晶粒已成像在晶圓上之後，該 晶圓可「步進」到一新位置，以便讓下一個晶粒成像。關 於此處所描述的徼影裝置的進一步資訊，可以從國際專利 微影投影裝置可用來製作，譬如，積體電路（ICs)。對 情況，屏蔽（光柵）可包含一相當於該I C的個別層面 圆形，而該圖形則可映像在基片（矽質晶圓）上一已 感材料（保護膜）層的目標區（晶粒）上。通常，一單 包含一數個鄰接晶粒的完整網路，那是按一次一個 受透過光栅的曝射而成。在一型的徼影投影裝置 個晶粒是在一次作業中感受整個光柵圖形的曝射； 裝置通常稱之為晶圓步進機。在另一可選用的裝置 常稱之為步進兼掃描裝置一每一個晶粒是籍在參考
O:\62\62068.ptc 第5頁 500983 __案號89100820 年 月 π 修正 _ * 五、發明說明（2) 申請案WO 97/ 33 20 5中蒐集獲得。 一直到最近，這一型的裝置包含單一的屏蔽檯和單一的 基片檯。但是，現在的機器將有至少兩個可獨立活動的基 片檯可用；參見，例如，在國際專利申請案W0 9 8/ 286 6 5 及WO 98/40791中所述的多級裝置。隱含在該多級裝置之 後的操作原理就是，當第一基片檯在該投影系統的下面以 便將放置在該檯上的一第一基片感光的時候，一第二基片 檯可運轉到一裝載位置，卸下已感光的基片，拾起一新基 片’在該新基片上實施一些勒始準直量測，於是等待該第 一基片完成後，就立即將該新基片轉移到投影系統下面的 感光位置，從此循環過程再重複一遍；就這樣，可以達到φ 大為提昇機器的產量，進而改善機器擁有成本的目的。 在現行的徵影裝置中的投影輻射，普遍是具有3 6 5 n m (納 米）、24 8nm、或1 93nm的波長的uv(紫外）光。然而，半導 體產業中不斷收緊設計規定，已使新輻射型式的需求日益 高漲。目前不久將來的候選型式，包括具有157nm或126nm 波長的UV光’還有超紫外光（guy)和粒子光（例如，電子或 離子）。 在投影微影術方面，使用一高品質投影系統來投射一屏 蔽圖形的縮小影像到矽質晶圓上。當和其它型式相比，微 影投影系統必須滿足非常嚴苛的需求條件，特別是關於像 校正、像場平度和無畸變方面。這後者的像差對於r重’膠 疊精度」是很有傷害的：不同的圖形，在連續處理步驟中 技射在晶圓上’彼此疊加在_起，在尺寸約為2 5 X 2 5 mm2 的數位的全像場上，應該具有精度约在3 〇nm的位數（普通
500983 案號 89100820 A_η 曰 修正 五、發明說明（3) 的數字）。因此，一高品質微影的物鏡，其殘餘畸變須是 非常的低。雖然殘餘畸變按照設計的值可以是很低（只有 幾納米），製作出來的物鏡也許會顯現較大的值。這種殘 餘畸變的可能成因是（典型地）多數的光學元件細小的架裝 誤差，但也是這些元件所採用的折射材料及（或）反射護膜 方面微小的折射率變異。在某些案例中，一高度昂貴的物 鏡，其能滿足所有其它規格（例如，像差校正水準、像場 平度）者，可能因為其殘餘畸變而遭廢棄。 本發明目的在對付這個問題。確切地說，本發明的g的 在提供用以降低一投影系統的殘餘畸變到一明定水準以下 的裝置，以避免因品質問題而廢棄這一系統。此外，本發 明的園的在對徼影投影裝置中的投射系統，在其安裝定的 「壽命」期間畸變方面可能的錯移，提供校正裝置。 這些和其它目的，都在一種如首段中所明定的微影投影 裝置中達成，具有特徵為，在該投影系統之外一點但在其 光轴線上設置校正裝置，該校正裝置包括一平板材料，大 致透明於輻射系統所供給的輻射，該平板具有大致均勻的 厚度和一非球形表面外形，此表面外形係經計算決定，以 使其對於該投影系統一測得的光學畸變具有抵消的效果。 這裏必須明白指出，本文所用投影系統一詞，不僅涵蓋 由折射材料製成的透鏡，其亦可涵蓋如投影反射式光學系 統及折反射式光學系統等。 根據本發明，一種非球面上形變的平板，具有大致定常 的厚度，係設置在通過徼影投影裝置的照射途徑上的一 點，例如，介於屏蔽檯和投影系統之間。藉非球形板的局
O:\62\62068.ptc 第7頁 皇號贿咖9n 五、發明說明（4) 曰 修正 部變異斜慶，一Jk Μ ^ , 級 x /t 在屏蔽上物點的明視位置，蒙受一側向錯 錯移〜，在屏蔽上從A到A，（在X-方向：圖2)是 田下式決定 一 1 δ η 的！移〜，有相比擬的公式。 平板存在!塑的定常厚度t，投影成像的像場平度不受 平板的投影：射的；：吸：板；定常厚度，可確使發生f 重；；二止了在基片的水平上因有該平板的 要叶曾ίίϊ 和不均勻的誤差。 據係在；影系校正板…，崎變數 點）上測定。例如，象/可中以的疋―數目的取樣點（例如1。。 特別的畸變測定屏蔽} _ 測試屏蔽影像（例如，一 =選出一定數然^該^光 (像）點而達成。該基片 ^篁測在基片上的對應 投影系統放大率加# 曾二的無畸變的理論位置，可藉 位置與實際測得的“ ：：：。^基y f定的像 ϊ(/;，〜)k。$些數據可以產生- 的畸 後者可以轉換成局部傾斜角 :數值（2^ ’ (具大致定常厚度）的獲得，係^’0y)k。平板的非球面形 所有測定點表面的連續性為物^ ^ ^所需斜率為變數及以 方程式並求出其最小二乘法的邊界條件’定出一組線性 。總之，本發明人曾觀察 O:\62\62068.ptc 第8頁
500983
案號 89100820 五、發明說明（5) 到快速趨近一解的收歛，並發現以3個數位的因數來 畸變是可行的。 Λ 本發明也有關於製造一光學板（非球面板）的方法，如在 申請專利範圍第1項所明定的。因為該根據本發明的平 板，必需具有一大致定常的厚度，這可是十分難以製作 的。關於這點，本發明人所採用的原理，是對一已有彈性 形變的表面加以拋光。初始步驟是吸住一平行面的平板， 使抵靠一具有所需非球面外形的底面，然後對暴露的表面 加工磨平。當該平板因留置真空的消除而獲得釋放時，該 經過處理的上表面將獲得底板（負向的）形狀，而下表面將 回復其初始的平坦形狀。 在一貫用的製造過程中，前段中所說明的原理》已經稍 加修改’如在圖3中所示。一用折射性材料（例如石英、氟 化鈣、或一具有充分UV透射性的玻璃）製成的大致平坦的 平板’籍助在其一面上沈積一系列的薄層（數微米的典型 兩度）取得算定的外形。其次，將該平板翻轉，吸到一真 空檯上’將頂上表面拋光磨平；該平板此時具有一大致定 常的厚度釋放該平板之後，將它翻轉，吸到真空檯上再 予磨平，藉以除去初始沈積的非球面外形。當該平板最後 釋放時’其具有一大致定常的厚度，並在兩面上都獲得非 球面的外形。 在前述的計算和製造過程中，有幾項因素須加注意： 初始平行面平板，須使用大致不具殘餘應力的方式製 乍。平板上的初始應力可以在拋光過程中予以釋放，並 起所需非球面外形的形變；
O:^2\62068.ptc -----891 Q〇820^_年月曰__;__ · 五、發明說明（6) Λ,平板ί厚度大多是選用相當薄小的厚度，例如，3到5亳 米。在&樣的厚度下，該平板因本身重量的彎折是不可忽 略的身重量可能引入一主要為第三數位的額外殘留畸 變’ 14是必須在計算決定非球面外形時加以補償。 -*在一，，的具體實例中，用於產生非球面外形的沈積工 藝過’係採用一定次數的通過幾何屏蔽的沈積步驟，導致 建立起一形似柱狀圖的外形。步的次數及總高度，決定 了出現在外形上的高度梯階。拋光處理就須將這些在非球 面外形上的殘餘離散梯階予以均勻化。 在最後處理步驟中，對製成平板上的非球面外形的形狀 予以量測。一特別滿意的量測方法是「相位步進干涉量度 法」（Phase Stepping Interferometry)，具有橫越10 徼 米（/i m )的總測量範圍的一精度是典型的5 0 nm (為一最大 值）。初步的結果顯示，很有可能在該平板的非球面外形 上達到一優於1·0/ζπι的精度。重力對非球形面平板形狀可 能的影響，已經提及；就這一方面而論，該（相當薄的）非 球形面平板的位置和方向，在測量的過程中是很重要的二 而且對於該完工的平板在微影裝置中的最後定位方面也是 很重要的。該平板的安裝（到夾持器上）的方式值得特別$ 以注意。關於這一方面，發明人已設計出一合意的平，〆 持器，其邊緣形狀係與有關的校正板的特定形=相$統以《瞻 理論上，根據本發明的校正板，可以設置在投，^不 外各個不同的位置上。然而，這些位置實際上有很广=，
^ es ; ψ\ W 適合的，由於，例如，在相關的位置上缺乏工间 。關於 在攝影系統和基片檯之間，一般都只有很小的空位 f
α " 根據本發明的裝置的古刹1辨參/ i 中該校 正柘孫讯it Μ针μ < 1 J展置的有利具體實例，興Τ 槪係叹在屏蔽檯和投影系統之間。然而，如果需要，該 杈正板也可以設在，例如，微影裝置照明器之内，亦即， 在輻射系統和屏蔽檯之間。 〇 根據本發明的光學校正板可包括各種材料，只要它對於 輻射系統（典型的為UV光）所供應的輻射線能保持大致的透 月性0原則上，適用的材料包括玻璃（火石、'晃牌及納玻 嗔）、石英、矽、以及各種的氟化物，例如氟化鈣^所選 用的材料也必須和給與校正板非球面外形的加工方法（研 磨、拋光、等等）相容。 高度合意 於製作該 ，而另/ 體上，發 毫米之譖 /在屏蔽 敏材料 可能要經 焙。在感 光後烘焙 。這一系 圖形的基 序，例 化學-機
本發明人已發覺，一比較薄的校正板才能引生 的結果。實際上，一個適當的厚度，一方面受制 板所用的加工方法（引起諸如撓曲和脆性的問i題） 方面受制於對該板的光學需求（最小的吸收）。大 覺適當的厚度是在卜6毫米範圍内，而以約 5 的厚度，產生特別良好的性能。 在利用根據本發明的微影裝罝的製造方法 上映像到一基片上，後者至少有—^分為一 (保護層）所覆蓋。在這一成像步驟之前，該其片 歷多種的程序，例如上底漆、塗敷保護層^ 光之後，該基片可能還要承受其它_床 "，" (PEB)、顯像、硬供培及量測/檢查已成像 列程序作為對一器件’例如一 I C，的個別拜f貌 礎。這加上圖形的一層於是可進行各種 如，蝕刻、離子注入（浸潰）、金屬噴塗、氧^程
500983 案號 89100820 年 月 a 修正 五、發明說明（8) 械樾光、等等，一切都是以完成這一個別層為目的。如果 所需不止一層，則該整套程序，或其變形，就得對每一新 層重複一遍。最後，將會有一列器件呈現在基片（晶圓） 上。然後這些器件藉切鋸技術——分開，於是各個器件可 以裝上一載體、接上引線、等等。關於這種處理過程的進 一步訊息可以從，例如，「晶片製作：半導體製法實務指 南 j (Microchip Fabrication : A Practical Guide to Semiconductor Processing )，第三版，彼特凡散德 (Peter van Zant)著，麥格勞希爾出版公司（McGraw Hill Publishing Co.，）1997 年出版，ISBN 0-07-067250-4 ， 一 書中獲得。 在本文中雖然可特別指稱根據本發明的裝置是用在I C的 製造方面，但須明白理解，這種裝置還有其它可能的應 用。舉例來說，它可以用在積成光學系統、磁域記憶體的 制導和檢測、液晶顯示器面板、薄膜磁頭等等方面的製 造。本行技藝熟練之士將會認同，就這些可選擇的應用而 論，任何使用到本文中的「光柵」、「晶圓j或「晶粒」 等詞，都可以順次用更為普通的用詞「屏蔽」、「基片」 及「目標區」來替代。 本發明及其附隨優點，藉助供作範例的具體實例及附隨 簡要圖式，將可進一步加以說明： 圖式簡要說明 圖1提出一應用到本發明的微影投影裝置之立視圖； 圖2提供一橫截面圖表示本發明所使用的一光學校正板 的一部分；
O:\62\62068.ptc 第12頁 500983 案號891Q0R卯 年 月 曰 修正 五、發明說明（9) 圖3以繪圖表示一能用於製造本發明光學校正板的製程 中的各個步驟。 在諸圖式中，相對應部分是以相同的參考符號標示。 具體實例1 圖1簡要描繪一根據本發明的微影投影裝置。該裝置包 括 -一輻射系統LA、Ex、IN、C0，用以供應一輻射投影光束 PB(例如，具有波長3 6 5nm、248nm、或193nm的UV輻射）； - 一可移動屏蔽檯MT，設有一屏蔽夾持器，用以夾持一屏 蔽Μ A (光柵），及連接至定位裝置pM，俾將基片相對於物件 PL精確放置在一定的位置上； - 一可移動基片檯WT，設有一基片夾持器，用以夾持一基 片f (例如，一塗敷保護膜的矽晶圓），及連接至定位裝置 PW，俾將基片相對於物件PL精確放置在一定的位置上； - 一投影系統PL，（例如，一折射式或反折射式系統，或 一組反射鏡）用於將一屏蔽MA受輻射部份，映像在一基片w 的目標部份C(晶粒）上。為簡明計，物件pL可稱為「透 鏡」。 該輻射系統包括一產生輻射光束的源頭L A (例如，一水 銀燈或激元雷射）。此輻射光束一路通過多種的光學組 件一，如，光束整形光學鏡片Ex、集累器”及聚光器⑶— 致使最終的光束PB，在其橫斷面上》具有所需的形狀和明 暗度分佈^ 該光束PB隨後中途截取該屏蔽MA，後者固定在屏蔽檯 上一屏蔽夾持器内。通過該屏蔽MA之後，該光束”通過透
O:\62\62068.ptc 第13頁 500983 修正 _案號 89100820 五、發明說明（10) Πΐ f者將光束1^聚焦在該基片w之-目標區c上。藉助 干以计位移及量測裝置Pw，該基片檯WT可以 =，以至將不同的目標區c放置到該光束ρβ的途徑中的’一1 疋，ί置上。同樣地，該定位裝置PM能用來，例如，在從 μΙϊΞ1!存庫中以機械方式檢索出該屏蔽μα之後，將屏蔽 ΜΑ精確放置到相對於光束ρΒ途徑的一定的位置上。 上：檯子MT、WT的移動，可以藉助長行 體 紐仃程組件（細調定位）來實現，這在圖丨中未予明^<表） 該圖示的裝置可以用在兩個不同的模式中· Μ 模式中，屏蔽檯^基本上是保持靜止，而整個的 ί Λ 一二作/中(即一:欠「閃光」）投影到-目 钻£C上。基片檯WT隨後在χ及（或）y方 不同的目標區C可以被光束PB照射到；秒位以使 -曰在掃描模式中，基本上，是使用同樣的情節 =，一給定的目標區C不是在一次的「閃光」中感光。 ^的是，屏蔽檯MT是在一給定的方向（所謂的「^描方 過丄屏srmr!動，*此導致光束pb掃描 ^ ，圖像，在同一時間，基片檯訂以速度v=M y同時 i i目:或=反的方向上移動，m為透鏡pl的放大率（就典型 ϋ兄7=1/4或1/5)。以這樣的方式，可有較大的目標 & c可从感光，而不會損害到解柝度。 =士 ’基片W的每一目標區C ’在連續的照射期間，將 ί圖同的感光。這些感*，典型來說，、終將產生加 有圖形的層次（例如，各種半導體的1(：層次的電路圖形），
500983 案號 8910QS20 曰 五、發明說明（11) 這些層次必須精確地相 度」，其常為納米的數 學畸變，對於達成一所 而這種畸變是多麼的極 射糸統實際上是很難做 是有一定程度的畸變， 系統的年齡而增加。 本發明提供一種解決 板CP設置在投影系統PL 案例中，介於屏蔽檯ΜΤ CP具有非球形表面外形 消該投影系統P L所測得 響’將進一步在具體實 具體實例2 互重疊（以一所謂的「重聂 位）。大體上，在投影系的杏 不受歡迎。但是：匕:影響， 美無畸變的投 到的：，使疋直接在製造之後，： 而且這個程度大多數是會隨著投^ 此-問題的方&，藉將一光學校正 之外及沿其輛線上某一點（在 和投影系統PL之間）。此一校正板 ，其形狀是經計算決定，俾使其抵 的畸變。此一校正板cp的形狀^影 例2中討論。 圖2顯示一根據本發明的光學校正板cp 一部分的橫 ，。該板cp具有一厚度t，在該平板的全面範圍内大致θ 定常的。此處所示，該平板的非球面形狀係大加疋古 是為強調的緣故。 t 一該圖中顯示，該校正板(^對於位在該板上方屏蔽（未圖 示）上一點A的影像的影響。點A的明視位置因通過平板〇 p 時的ί射而被移位到A，；就這樣，該平板產生一局部的畸 變。〃藉適當的選擇及算定該平板cp的非球面外形，遍佈該# 板範圍内這樣的局部畸變的結果，可以給定一數量及符 號’其大致可用以抵消設在該平板底下的一投影系統（未 圖示）的經測定的畸變。
500983 _案號 89100820_年月日____ 五、發明說明（12) 具體實例3 圖3以繪圖表示一製造過程中的各個步驟，該製造過程 能用以產製一如圖2中所示的校正板CP。 一大致平直的板1(步驟a)，其係由適當的折射性材料 (例如，石英、或一具有充分UV透射性的玻璃）所製成，藉 沈積一系列的薄層3，在一面2上獲得算定的外形（數徼米 的典型高度）（步驟b)。在步驟c，翻轉過來的該面2被吸附 到一真空楼5，而外露的表面4藉振光打平（步驟d)而產生 一個新的表面4’ ；該板1現在具有一大致定常的厚度。釋 放該板1之後，將其翻轉（步驟e )，再一次吸附到該真空檯 5 (步驟f )並再一次磨平，藉此除去初次沉積的非球面外形 3(步驟g)並產生一新的表面2’ 。當該板1最後釋放時，其 具有一大致定常厚度，並在兩面上獲得所需要的非球面形 狀。最後結果是一個校正板CP。 元件符號簡要說明 1 板 2 面 V 新表面 3 薄層 4 外露表面 4 * 新表面 _ 5 真空檯 _ a-g 製造校正板CP之步驟 A, A，點 C 目標區
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Claims (1)
- 告木 8910082η 申諸寻利威圍 種微影投影裝置，包括修正 持一屏蔽 輻射系統，用於供應輻射投 屏蔽檯（「先柵檯」），設有 t 基片檯（「晶圓檯」），設有一基片夾持器用以夾 影光束； 一屏蔽失持器用以失 持一基片； 一 I u 一投影系統’用於將一屏蔽受 暴片的目標部份上； 設有S ί ί為·在該投影系統之外一 非ϊΐί:供給的輻射；該平板具有 該投^ ^献外形；此表面外形係經計 ΰ 2 所測定的光學畸變具有抵 於該屏利範圍第1項之裝置’ t棱和該投影系統之間。 人· J 申請專利範圍第1或2項之裝 ;:材料’其選自由玻璃…及氟 4J_，據申請專利範圍第1或2項之裝 f f 毫米）範圍内的厚度。 二一種用以減輕在微影投影裝置投 畸受之：法；該裂置包括： —射系統，用於供應輻射投 ——屏蔽檯（「光柵檯」），設有 幸1射部份影映成像在 ^ ^著其光軸線上， 板特料，大致透明於 均勻的厚度和一 :決定，以使其對於 >肖的效果。 其中該校正板係位 4 ’其中該校正板包 化舞所形成的群組之 置， 其中該校正板具 衫系統中測定之光學 景^光束； 屏蔽夾持器用以夾500983 _案號 89100820_年月日__;_； 六、申讀專利範圍 持一屏蔽； -一基片檯（「晶圓檯」），設有一基片夾持器用以夾 持一基片； - 一投影系統，用於將一屏蔽受輻射部份影映成像在 一基片的目標部份上； 該方法具有特徵為：在該投影系統外面沿其光軸上的 某一點上設置校正裝置；該校正裝置包括一平板材料，大 致透明於輻射系統所供給的輻射；該平板具有大致均勻的 厚度和一非球形表面外形；此表面外形係經計算決定，以 使其對於一經測定的光學畸變具有抵消的效果。 6. —種積體電路器件製造方法，包括以下諸步驟： - 備置一基片，該基片至少有一部分為一層輻射敏感 材料所覆蓋； - 備置一屏蔽，其含有一圖形者； - 使用一輻射投射光束，將一至少是該屏蔽圖形的一 部分的影像，利用一投影系統投射至該一層輻射敏感材料 的一 S標區上； 特徵為：該輻射投射光束係通過一校正裝置而受導 向；該校正裝置包括一平板材料，其係大致透明於輻射系 統的輻射；該平板具有一大致均勻厚度及一非球形表面外 形；此表面外形係經計算決定，以使其對於該投影系統一 經測定的光學畸變具有抵消的效果。 7. —種積體電路器件，其係根據申請專利範圍第6項之 方法製作而成。O:\62\62068.ptc 第20頁 500983 案號 89100820 年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 8. —種製作玻璃質光學校正板之方 有大致均勻厚度及非球形表面外形； 各步驟： -藉將該板兩大表面的第一表面 定，使該板發生形變； - 拋光該板外露的表面； - 將該板從該參考表面釋放。 9. 根據申請專利範圍第8項之方法 板緊貼該參考表面而固定之前，先將 形的一系列的材料層沈積在該第一大 1 0.根據申請專利範圍第8項之方法 板第一大表面緊貼該參考表面而固定 球形表面外形的一系列的材料層沈積 1 1.根據申請專利範圍第9項之方法 參考表面釋放開該板之後，施行第二 該沈積材料層。 法，該光學校正板具 該方法的特徵為下列 密貼一參考表面固 進一步包括在將該 構成該非球形表面外 表面上。 ，進一步包括在將該 之前，先將構成該非 在該參考表面上。 ，進一步包括在從該 個拋光步驟，以去除O:\62\62068.ptc 第21頁 2001.10.18. 021
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