TW556043B - Imaging apparatus, device manufacturing method and device manufactured by said method - Google Patents

Description

556043 A7 B7 五、發明説明（ 本發明有關一種成像裝置，包括： _ 一輻射系統，用以提供一輻射投影光束； -一支持結構，用以支持製模裝置，該製模裝置用於使投 影光束根據一所需圖樣成型； -一基材檯面，用以固定一基材；及 -一投影系統，用於將該已成型光束投影到該基材的靶 標部分上， 該“製模裝置” 一詞用在此處，應廣義地解釋為指稱裝置 可用來賦與新來的輻射光束一已具形狀的，相當於一個要 在該基材的靶標部分產生圖形的橫截面的裝置；該“光閥，, 一詞也可用在這一點。一般來說，該圖樣將相當於要在一 疋件中製造一特別的功能層，像是一積體電路或其它元件 (參見以下）。這種製模裝置的實例包括： -一可編程鏡面陣列。這一種元件的實例為一矩陣-可定址 表面，具有一黏彈性控制層和一反射性表面。這種裝置 所根據的基原理，就是（例如）該反射性表面的已定址區面 將入射光反射為衍射光，而未定址區面將入射光反射為 未何射光。藉使用一適當的濾波器，可將該未衍射光過 濾出孩反射光，將衍射光留下來；就這樣該光束根據該 矩陣-可足址表面圖形而成型。一可選用的可編程鏡面陣 列的貫訑例，採用細微鏡面的矩陣排列，各個鏡面可藉 施加一適當的局部電場、或藉採用壓電致動裝置，個別 地繞一軸傾斜。該面鏡也是矩陣·可定址，所以已定址鏡 面曰把新進來輪射光束反射在一不同的方向到未定址鏡 -4-

556043 A7 --— 五、發明説明（2 ) 面，以政種方式，15反射光束係根據該矩陣·可定址鏡面 的疋址圖形而成型。該必需的矩陣定址可使用適當的電 子裝置予以執行。在上述兩種情況中，該製模裝置可包 括一或多個可編程鏡面陣列。更多的關於此處所述的鏡 面陣列的資汛，可以從，例如，美國專利us 5,296,89丨號和 US 5,523，193號以及PCT專利申請案w〇98/38597號及w〇 98/ 33096號蒐集得，以上各專利因引述而列入本文中。在 可編程鏡面陣列的情形中，該支持結構可具體化為，例 如，可依需要予以固定和移動的一框架或檯面。 .一可編程LCD陣列。這一種建構的實例見於美國專利us 5,229,872號，因引用列入本文。和前面一樣，該支持結構 在這個例子中可具體化為，例如，可依需要予以固定和 移動的一框架或楼面。 一種如在起首段節所指定的成影裝置，舉例來說，現時 是由瑞典Micronic公司採用來製作光罩寫入機器（mask _此§ machines)。這一種光罩可使用在一微影投影裝置中，作為生 產積體元件，像是積體電路(ICs)時，所必然有的較寬闊製造 方法中的一部分，反覆地將該光罩圖形映印到一光材上（像 是一光阻塗覆的矽晶圓）。在這種光罩寫入機器中的基材， 例如，是一覆以金屬的平板（例如，塗鉻石英或CaF2板），已 經塗有一層光阻材料。這一種光罩寫入機器所根據的概念 ，就是該（高度複雜）光罩圖形的一電子檔案被用來矩陣-定 址該製模裝置，然後該製模裝置將一成型的輻射光束，轉 向到該光罩平板的一小部分上。藉根據該電子檔案改變該 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 556043 A7

已成型光束的圖形’並同時並行（以—掃描的或—步進的運 動万式)將該光束在該基板的整個表面上移動最後的光罩 圖形，就是從該成型光束的幾個次級圖形的複合(並列的）的 總和而積聚成。因為這個原&，這—種機器有時被稱為— “直接寫入，，機器。 雖然，上-段節所述的機器在此之前只使用在製造光罩 ’這些機器（至少在原則上）可用於製造半導體和其它積體元 件。如果是這種情況的話，該基材板將由，例如石夕晶 圓所置換，而由该製模裝置所積聚在該晶圓上的圖形，將 相當於一小晶片圖形的一陣列。可是，這一種應用的一主 要缺點，就是它的非常低的輪貫量（thr〇ughput);然而目前的 直接寫入機器，可望達到每天一基材位數的輪貫量，一最 新技蟄狀況的微影投影裝置，具有一輪貫量在每小時1〇〇基 材的位數。儘管如此，現在仍然有人熱中於這樣一種應用 :舉例來說，就製作一小整批特別的積體元件（像是一專用 的特定功能積體電路(ASIC))的鑄造工廠的情況來說，他們寧 願忍受由上述的機器所遞交的緩慢的直寫程序，而不願意 承擔該所論的整批製作一特別光罩所需的極高昂費用（常在 約5- 10萬元美金的位數）。目前，這樣的選擇，可能只有在 一非常昂貴的且非常小批的情況下才會具有吸引力；然而 ，如果能夠增加直接寫入機器的輪貫量，將會更具斂引力 。有關此處所論及的傳統微影裝置的更進資訊，舉例來說 ，可在美國專利US 6,046,792號中獲得，該專利因引述列入本 文0 -6- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 556043 A7

0與直接以機器關聯的—個問Μ，是關於資料處理的問 題。由孩製模裝置所產生的圖形，大體是由傳送到該製模 裝置中的“像素，，的電子信號所決定。因為，這會典型= ’ν到數目極為龐大的這種像素（1〇〇,_]，〇〇〇，_或以上的位數） ’而士因為由那些像素產生的圖形是在規律性地變更（由於 有如前面兩段節所說明的分圖形的總加），這通常是歸結於 有極魔大容量”子資料，要在一次典型的曝光運轉中， 傳Ιδ到该製模裝置。這就像在任何這種系統中—樣，是很 可把0喊像素發生誤差的，例如，由於電子的誤差（統計的 位70誤差）或機械的誤差（個別像素的磁滯）。這種誤差可能 會二起已投影到該基材上圖形的不想要的變更，這種變： 接#又會引起該積體元件（或光罩）的局部最佳化功能的失效 ’這是該微影處理過程最後所發生的。 在較低的輪貫量時，前段節所談到問題倒並不一定是重 要議題：例如吾人可以在好幾次的重疊通過中，將投影的 圖形積聚起來，以使在一次通過中所發生的統計像素誤差 ，可藉後續的和/或前次的沒有像素誤差的通過，而大幅予 以補償。可是，當努力於求得較高的輪貫量時，吾人也許 不能承擔關聯於在這種場合下所需的多次通過的時間攤費 此外企圖耠在該製模裝置中增加像素的數目來提昇輪 貫量，通常也會使問題更形惡化，因為統計的像素誤差發 生的機會，將和存在的像素數目成比例的增加。 本發明之一目的在消除這些問題，更明確地說，本發明 的目的在提供一種如起首段節中所描述的裝置，該裝置比 本紙張尺度適财s國家標準(CNS) Α4規格(21GX297公釐) 556043 A7 B7 五、發明説明（ 起早先技藝的直寫裝置I’是較不易受到像素誤差的影響 〇 這些和其它目的的達成，是根據本發明的這一種如在起 首段節中所明載的成像裝置，特徵為其尚包括： -分光裝置，設置在該製模裝置和該基材檯面之間，用於 將已成型光束的一部分轉向到一側； -影像偵測裝置，用於分析已成型光束的該一部分。 該根據本發明的裝置，提供一種監察由該製模裝置所產 生的真正的（空中的）影像的方法，作為一種只信任傳送到該 製模裝置的電子資料就會產生所需要的圖形的替代辦法^ 以這種方式，像素誤差可以即時偵測到，而不是在回溯性 的檢查該成像的圖形之後才偵測到，使像素誤差是在它們 引生氣造上的瑕戚之前即被偵測到而加以改正。 在本發明一特別的具體實施例中，該影像偵測裝置係具 體表現在將一由該（主要）製模裝置所產生的實際影像，以與 一由參考製模裝置所產生的參考影像相比較。在這樣一種 安排下，進入到該主要製模裝置的電子資料流，也被傳送 到參考製模裝置；這種情況，比較這兩種圖形將可發掘誤 差、甚至該誤差像素的位置。如果有任何的這種像素被偵 測到時，可執行一重設，而在真正的成象發生之前，將該 主要製模裝置和有關的電子資料“重新起動，，。 有前段情形的一範例性具體實施例中，該參考製模裝置 產生一（2中的）影像，它是該主要製模裝置所產生的影像的 負像，舉例來說，這個可藉在通到該參考製模裝置的資料 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

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'中知用一反轉器而達成。將該主要和參考影像於是應該 在“像偵測裝置上產生一均勻的黑景》，除非在有像素的 誤爰的情況下，它會顯出的光亮的像素。 本發明所採用的該影像偵測裝置可包括，例如，一電行 =合一元件（CCD)用於影像偵測目白勺。或者，其可包括一侦測 ;者如.一互補金屬氧化半導體元件（CMOS)偵測器、光 電倍增管或光電二極管。 根據本發明的另一面向，設置一種元件製造方法，包括 以下的步驟： ⑷備置基材，其至少邰分由一層輻射敏感材料所覆蓋； (b)使用一輻射系統備置一輻射投影光束； ⑷使用製模裝置給與該投影光束一所需的圖形的橫截面； ⑹將孩已成型輻射光束投影在該輻射敏感層的一靶標部分 上， 特徵為，在步驟⑻之前或之中： -4已成型光束的一部分被轉向到一側、而照射在該影像 偵測裝置上； -該影像偵測是用來分析該已成型光束的部分，並決定包 含在其中的圖形對應於該所需圖形的成型。 在一使用如本文所述的成像裝置的（半導體）製造過程中， 一元件圖形係成像在一基材上，該基材至少部分用一輻射 敏感材料覆蓋（保護層）。在這成像步驟之前，該基材可進行 各樣的程序’像是打底漆、保護層塗敷及軟焙。在曝光之 後’該基材可接受其它的程序，像是曝光後烤焙（PEB)、_ -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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556043 A7 B7 五、發明説明（ 〜硬、以及製造/檢驗該成像元件m的程序是 作為使元件如1C，的個別的層次成型的基礎。這一已 成土層T然後進订各種的程彳，像音虫刻、離子植入（捧雜）、 鍍覆金屬、氧化、化學·機械抛光、等等，—切全都為完成 這個幻層/人。如果需有好幾個層次時，則整個程序，或 其不同开/式，將必須就每一新層次重覆一遍。最後，一排 列的元件將會呈現在該基材(晶圓)上。這些元件然後用切小 片或鋸¥ιί技術使彼此分割開，其後，各個別元件即可裝設 在一載體、連接到插腳等等。關於這種程序的進一步資訊 可自例如’彼特凡善得（Peter van Zant)著‘‘ Microchip

Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing “ 第三版

，McGmw Hill出版公司 1997年出版，iSBN 〇·〇7-〇6725〇-4一書 中獲得，因引用列入本文。 S 為簡便計，孩投影系統在此後將稱為“透鏡（lens)” ；可是 ，這一用詞應予廣義解釋為：包含各種型式的投影系統， 包括折射性光學透鏡、反射性光學透鏡、反射折射系統， 作為舉例。該輻射系統也可包括，其操作係根據用於照射 、整頓、或控制該輻射投影光束的任何設計型式的組成件 ，而這種組成件在以後也可集體或個別稱之為一 “透鏡,，。 另外，該微影裝置可以是一種具有兩個以上的基材檯面（和/ 或兩個以上的光罩檯面）的型式。在這種「多階段」的元件 中’該額外的檯面可並行使用’或在一或多個檯面則用於 曝光的同時在一或多個檯面上執行準備性的步驟。雙階段 微影裝置，例如，在美國專利US 5,969, 441和W〇 98/4〇791 ^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ' ~ ---- 556043 A7 ______B7 五、發明説明（1G ) PM ； -一基材棱面WT，用於固定一基材w(例如一光阻塗覆的石夕 晶圓）’並且連接到干涉儀量測/定位裝置IF，俾以相對於項 件PL精準定位該基材； -一投景> 系統（’透鏡”）PL (例如，一反射性的反射折射或反 射系統）用於將光束PB成像在基材w的一乾標部分c(例如， 包含一或多個小晶片）。 關於圖1須加強調的，該輻射光源LA，可在於該成像裝置 的殼體之内，但也可遠離該成像裝置，其產生的輻射光束 ，藉用，例如，適當的照射鏡之助，被引進到該裝置中。 本發明以及申請專利範圍，都將這兩種情形包括在内。 在通過該製模裝置PM之後，光束PB傳送通過該透鏡pl， 後者將光束PB聚焦在該基材w的一靶標部分C上。藉該干涉 儀量測/定位裝置IF之助，該基材檯面WT可予精準移動，以 致’例如’可將不同的靶標部分C定位在該光束ρβ的途徑中 。通常，基材檯面WT的移動之達成，可藉助一長衝程的模 組（粗定位）和一短衝程的模組（細定位），兩者在圖1中並未有 明顯的表示。該基材W可以是，例如，一石英板，在其上可 寫入一光罩圖形。或是一矽晶圓，有一陣列的元件小晶片 要成像在該晶圓上。 具體實施例1 圖2顯示一根據本發明的第一具體實施例的成像裝置的部 分’其中分光裝置BS係用在該製模裝置PM和基材W之間， 用以將該投影光束PB的一部分PB，轉向到一側而將其照射在 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 556043 A7 B7 五、發明説明（ 11 泛折射裝置ID上。不要把該分光裝置BS和圖i中的折射裝置 DMw淆L是用在不同的目的。原則上，該分光裝置奶可 設在該兩項件_aW之間的任何—個方便點上。 邊#像偵測裝置（例如，包含一 ccD陣列）係用來分析在光 束PB中的圖形，目的在決定：它是否對應於由該製模裝置 PM:斤產生的所需要的圖开)。如果不是，對該基材w的映像 可予以遲延或停頓，而該製模裝置PM重新設定並“重新發 動’以使產生一個新的計劃圖形，這新的圖形再用扔和ι〇 兩者來查核。就這樣，可以阻止根據錯誤圖形發生的成像 ，琢錯誤圖形，舉例來說，是在該製模裝置PM中或它們的 驅動電子中的一像素誤差所引起的。 一如在此處描述的，該成像偵測裝置，例如，可連接到 -能執行成像程序的電腦上。這—種電腦於是可把在該光 束PB’中的圖形和一參考圖形比較，並辨別出兩者之間的任 何差異。 A體實施例2 圖3顯示圖2中所描緣情況的一替代的具體實施例。在這 個替代的具體實施例中，參考製模裝置pM2(例如，一和具 體實施例！中的可編程鏡面陣列有同樣型式和大小的可編程 鏡面陣列）是連接到同樣的圖形成柵器作為主要製模裝置 PM1(對應於圖2的項件PM),除了送到該參考製模裝置酸的 成柵is唬，先要傳送通過一倒轉器是例外。理論上，該主 要製模裝置PM1和參考整形PMW匕時應產生完全相同的圖 形’除了它們彼此互為負片(互補)之外。由該參考製模裝置

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k -14- 556043 A7 ___B7 __ 五、發明説明（12 ) PM2所產生的已成型光束pB2，是耦合進入該分光裝置BS中 ，而在最後到該影像偵測裝置ID中。 在沒有像素誤差存在時，該已成型光束PB2和PB1應相加 ，俾以在該偵測器ID上產生一有均勻亮度的同向性影像。 然而，如果有像素誤差存在時，這將會導致在該偵測器ID 上發生一較高或較低強度的點，這種點然後會產生一個誤 差信號。這是分析從該主要製模裝置PM1來的信號的一項特 別巧妙方法。 作為上面所討論的方法的一種替代作法，將位在該成柵 器和該參考製模裝置PM2之間的倒轉器省略掉，俾將pM1和 PM2來的影像，投影到分立的偵測器上，並減去從那些偵測 器來的輸出信號，這是可行的。 具體實施例3 圖4顯示圖3中所繪具體實施例的一個變體。在圖*中，參 考製模裝置PM2係處置在該分光裝置BS和偵測器之間。i 在此處所示，該參考製模裝置PM2是傳輸性的；可是，它們 也可以是反射性的，而不致擾亂圖4中所示的操作原理。 雖然上面已對本發明的幾個特別具體實施例加以說明， 將可獲得認同的，本發明也可用不同於上述的方式來實施 。無意用上述說明來加以限制。 、 -15-

申請日期 案 號 090129820 類 別 — (以上各欄由本局填註） A4 C4 ^2專利説明書 文

MlJ 中文說明書修正頁(91年η月） 556043 發明 成像裝置、元件製造方法、及由該方法所製造之元件 英 文

IMAGING APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD AND DEVICE MANUFACTURED BY SAID METHOD 姓 名 國 籍 1·凱羅迪德力克凡迪馬斯特 KAREL DIEDERICK VAN DER MAST 2.艾諾珍柏力克 ARNO JAN BLEEKER 1.荷蘭2.荷蘭 發明 人 住、居所 裝 1. 荷蘭荷莫市吉尼瑟路7號 2. 荷蘭威斯特哈芬市史帝諾芬斯街67號 訂 姓 名 (名稱） 國 籍 荷蘭商ASML荷蘭公司 ASML NETHERLANDS B. V. 荷蘭 線 三、申請人 住、居所 (事務所) 代表人 姓 名 荷蘭拉維德哈維市魯恩路m 〇號

A.J.M.范赫夫 A.J.M. VAN HOEF 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐） 556043 第090129820號專利申請案 中文說明書替換頁(92年7月） A? B7五、發明説明（8 )

有所記述，因引述列入本文。 雖然在本文中對於根據本發明的該裝置可作特定的引用 ，是使用在ICs的製作，但應可明確暸解的，這種裝置具有 許多其它可能的用途。例如，它可以用在製作整合式的光 學系統，用於磁區記憶體、液晶顯示器鑲板、薄膜磁頭、 DNA分析裝置等等的導引和偵測圖形。它也可用於寫入光罩 。技藝嫺熟人士將會認同，就這些可替代應用來說，在本 說明書中任何的使用到“晶圓”或“小晶片”一詞的場合，都應 予認為已分別由更為普通用詞“基材”及“靶標部分”所取代。 在本文件中，該“輻射”和“光束”用詞係用於包含所有電磁 輻射的型式，包括紫外輻射（例如有365、248、193、157、或 126奈米的波長）及EUV(超紫外輻射，例如具有一在5-20奈米 範圍内的波長）。 圖式簡單說明： 圖1顯示一適用於本發明的成像裝置。 圖2顯示根據本發明的一裝置的第一具體實施例。 圖3顯示根據本發明的一裝置的第二具體實施例。 圖4顯示根據本發明的一裝置的第三具體實施例。 在諸圖式中，對應的參考符號用於指示對應的零件。 A 孔徑 BS 分光裝置 B 分光器 C 靶標部份 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂 線 556043 第〇9〇12982〇號專利申請案 中文說明書替換頁(92年7月） A7 ___ B7 五、發明説明（9 ) DM 折射裝置 PB1 成型光束 Η 氦氖雷射器 PB2 成型光束 Ιι 干涉儀(X位置） PL 投影系統(透鏡) I2 干涉儀(Y位置） PM 製模裝置 ID 影像偵測裝置 PM1 主要製模裝置 IF 干涉儀量測/定位裝置 PM2 參考製模裝置 LA 輕射光源(如脈動準分子雷射） PR 圖形成柵器 LI 照明透鏡 RS 輻射系統 PB 投影光束 W 基材 PB’ 實例 投影光束 WT 基材楼面 圖1綠圖表明一本發明可關聯使用的成像裝置。該裝置包 括： · -一輻射系統RS，用於供應一輻射（例如，UV或EUV輻射）的 投影光束PB。在這個特定例子中，該輻射系統還包括一輻 射光源L A ; -製模裝置PM(例如，一可編程鏡面陣列、或這種陣列的一 集合）’其連接到一圖形成柵器（rasterizer)(用於矩陣定址該製 模裝置）。該光束pB係藉助該折射裝置DM照射到該製模裝置 -12- 本紙張尺度適用中s s豕標準(CNS) A4規格(21QX 297公爱)

Claims (1)

1. 556043 第090129820號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(91年Π月）申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 °\( // 1· 一種成像裝置，包括： -一輕射系統，用以提供一輻射投影光束； -一支持結構，用以支持製模裝置，該製模裝置用於使 投影光束根據一所需圖樣成型； -一基材檯面，用以固定一基材； -一投影系統，用於將該已成型光束投影到該基材的靶 標部分上， 其中該裝置尚包括： -分光裝置，設置在該製模裝置和該基材檯面之間，用 於將該已成型光束的一部分轉向到一側； -影像偵測裝置，用於分析已成型光束的該部分。 2·根據申請專利範圍第1項之成像裝置，其中影像偵測裝 置係具體表現在將一由製模裝置所產生的實際影像，以 與一由參考製模裝置所產生的參考影像相比較。 3·根據申請專利範圍第2項之成像裝置，其中該參考影像 為為貫際影像的負影像’而其中該影像偵測裝置包含用 於加減該實際和參考的影像。 4. 根據申請專利範圍第1- 3項任一項之成像裝置，其中該 影像偵測裝置包含一偵測元件係選出自電荷耦合元件、 CMOS測器、光電二極體、光電倍增管所構成的群組中 〇 5. 一種元件製造方法，包括下列步驟： (a)備置一基材，其至少部分由一層輻射敏感材料所覆 蓋； 本紙張尺度適用中國®家樣準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 556043 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (b) 使用一輻射系統以提供一輻射投影光束； (c) 使用製模裝置以賦予該投影光束一所需的圖形的橫 截面； (d) 將該已成型輻射光束投影在該輻射敏感層的一靶標 部分上， 其中，在步驟（d)之前或之中： - 該已成型光束的一部分被轉向到一側，且照射在該 影像偵測裝置上； - 該影像偵測是用來分析該已成型光束的部分，並決 定包含在其中的圖形對應於該所需圖形的範圍。 6. —種元件，其根據申請專利範圍第5項之方法製造而成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)