TWI241396B - Reticle, exposing method and manufacturing method of reticle - Google Patents
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Description
1241396 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ^ 本發明係關於一種用於半導體曝光裝置之標線片、曝光 方法及標線片之製造方法’特別是關於一種曝光裝置之光 學系統校正技術。 【先前技術】 於以投影曝光裝置自製造用標線片至晶圓等之被曝光體 上雷射曝光半導體裝置之積體電路圖案（裝置圖案）時，當晶 圓未正確配置於投影曝光裝置之光學系統的焦點位置時則 對比度將變得不良，故而無法正確於晶圓上曝光裝置圖 木。因此’不斷開發有將晶圓正確配置於光學系統之焦點 位置的技術。例如，有利用產生繞射效率相異之正一次繞 射光與負一次繞射光的非對稱繞射光栅之技術。非對稱繞 射光栅係具有對於不透過非對稱繞射光栅之光生成位相差 大於〇度且未滿180度之透過光之複數個非對稱繞射溝者。 當將具有如此之非對稱繞射光栅之檢查用標線片配置於投 影曝光裝置並雷射曝光於晶圓時，伴隨向晶圓之光軸方向 的移動，晶圓上之非對稱繞射光栅的投影像之位置移動於 舁光轴方向垂直之方向。此向晶圓之光軸方向的移動量與 投影像之位置的移動量處於線性關係。因而如若一次取得 此線性關係，並於其後測量晶圓上之非對稱繞射光栅之: •景，像的實測位置’則可算出晶圓自焦點位置以何種程度偏 ▲ 離於光軸方向而配置（例如，參照專利文獻卜）。又 [專利文獻1]日本專利特開2002_55435號公報（第5_6頁， 95265.doc 1241396 第5圖） [發明所欲解決之問題] 然而於上述方法中，必需分别冶 > 从⑺ 而刀別進仃使用檢查用標線片之 焦點位置檢查用之曝光與使用製造用標線片之半導體裝置 製造用之曝光。因&’於半導體積體電路製造步驟中存在 如下之問題：成本伴隨準備檢查用標線片與製造用標線片 兩者之情形而上升’或於自檢查用標線片交換為製造用桿 線片時可能造成的製造用標線片之配置位置的偏離或伴隨 交換之操作時間的長期化等。 本發明之目的在於鑑於上述問題點，提供_種無需於半 色調型移相曝光步驟準備檢查用標線片與製造用標線片兩 者，即可將曝光裝置之光學系統的校正所需之_^度 縮短，且以被精度佳地校正之光學系統製造半導體裝置之 標線片、曝光方法及標線片之製造方法。 " 【發明内容】 為達到上述目的，本發明之第14寺徵之要旨係標線片，， 標線片係、於光罩基板上設置有產生繞射效率相異之正一次 繞射光與負一次繞射光的非對稱繞射光栅者，且非對稱= 射光栅含有⑴複數料透過性之檢查㈣相膜，其選擇二 地且週期性地配置於光罩基板上，分別具有與光罩基板連 接之入射面、與該人射面對向之^面、與人射面對向且鄰 接於第i面的第2面，卩及⑺複數個遮光帶，其分別 第2面上。 ' 本發明之第2特徵之要旨係曝光方法，該曝光方法包含： 95265.doc 1241396 (1)取得繞射效率相異之正一 一人現射无興員 旦/ .....、、、几π 7G w孜 1之影像資訊的步驟，（2)自影像資訊算出近似函數式之 ^ ^ °亥近似函數式係表示將投影像投影之曝光裝置的光 學系統之光軸方向的晶圓位置與於晶圓表面上之投影像之 位置，線性關係，（3)使用近似函數式取得用以校正光學系 先之抆正貝Λ的步驟，⑷根據校正資訊校正 驟’一業已校正之光學系統使裝置圖案曝二 本七明之弟3特徵之要旨係標線片之製造方法， 具有產生繞射效率相異之正一次繞射光與負-次繞射光^ 2對私繞射光栅，其製造方法包含：⑴於光罩基板上 =膜之步驟，⑺於半透過膜上形成遮光膜之步驟，⑺ 罩形成第_劑光罩之步驟，⑷將第" . ()將弟1抗#劑光罩作為遮罩，選擇性地 過膜之一部分，形成移相膜牛 χ透 除，於遮光帶上之一部分幵二 第1抗姓劑光罩去 刀幵/成第2抗飿劑光罩之+ 將第2抗蝕劑光罩作為遮罩， 厂'’ ，（7) 的步驟’以及(8)選擇性地餘刻移相”-部分 用移相膜之步驟。 Α夕、之邛分，形成檢查 [發明效果] 根據本發明，可提供—種盔雨 準備檢查用標線片與，迕：色§周型移相曝光步驟 ^ 衣&用標線片兩者，即可制、生歧 1置之光學系統的校正所需 衣&將曝光 地得以校正之光學系統的半導 巾田度“ ’且高精度 + ¥體裝置之標線片、曝光方法 95265.doc 1241396 及標線片之製造方法。 【實施方式】
專利申睛範圍添加各種變更。 之貫施形態。於以下圖式之 分賦予同一或類似之符號。再 例示用以將本發明之技術性思 本發明之技術性思想並非將構 者。本發明之技術性思想可於 本發明之實施形態之縮小投影曝光裝置320如圖1所示， 具備光學系統14〇、以及配置於光學系統14〇之下部的晶圓 平至32光學系統14〇具備照明光源41、配置於照明光源41 之下部的聚焦透鏡43以及配置於聚焦透鏡43之下部的投影 光學系統42。於聚焦透鏡43與投影光學系統42之間配置有 才示線片5 ’其接受自照明光源41所照射且由聚焦透鏡43所聚 焦之光。於晶圓平臺32上配置有晶圓3 1。分別於設在標線 片5之裝置圖案15以及檢查圖案2〇a、20b、20c中產生之繞 射光於投影光學系統42聚焦並於晶圓31上成像。 標線片5如圖1及圖2之放大平面圖所示，具有：透明光罩 基板1，其含有石英玻璃等；遮光膜17,其配置於光罩基板 1上且含有鉻（Cr)等；檢查圖案20a、20b、20c，其分別設置 於自設在遮光膜17之檢查圖案用開口 56a、56b、56c表露出 來之光罩基板1上；以及裝置圖案15a、15b、15c，其分別 設置於在設於遮光膜17之裝置圖案用開口 57表露出來之光 罩基板1上。檢查圖案20 a、20b、20c分別具有非對稱繞射 95265.doc 1241396 光栅222a、222b、222c，對準標記26a、26b、26c鄰接其設 置於光罩基板1上。再者，對準標記26a-26c分別係用於圖1 所示之晶圓3 1之位置對準者。 圖2所示之檢查圖案2〇a的放大平面圖之一例係圖3。檢查 圖案20a具有非對稱繞射光栅22a、22b、22c、22d，其以分 別形成正方形之4條邊之方式配置於光罩基板1之表面，並 分別產生繞射效率相異之正一次繞射光與負一次繞射光； 以及孤立遮光圖案61 a、6 1 b、6 1 c、6 1 d，其分別與非對稱 繞射光栅22a、22b、22c、22d平行地配置。非對稱繞射光 棚22a、22b、22c、22d成為一組而構成圖2所示之非對稱繞 射光栅222a。再者，圖2所示之其他檢查圖案2〇b、20c各自 的構成因與圖3所示之檢查圖案2〇a同樣故而省略說明。 進而將圖3所示之非對稱繞射光栅22a之一部分放大的平 面圖係圖4。自圖4所示之A-A方向所觀察到之非對稱繞射光 栅22a之剖面圖係圖5。如圖4及圖5所示，非對稱繞射光栅 22a含有··複數個半透過性之檢查用移相膜88a、88b、 88c···· ’其選擇性地且週期性地配置於光罩基板1上，分別 具有與光罩基板1連接之入射面15〇a、15〇b、15〇c、··…， 分別與入射面15〇a、i5〇b、i50c、·····對向之第1面15 la、 151b、151c......，及分別與入射面 150a、150b、150c、··.. 對向且分別鄰接於第1面151a、151b、151c、··.··的第2面 152a、152b、152c、·…·；以及複數個遮光帶70a、70b、 7〇C、··…，其分別配置於第2面152a、152b、152c......上 且包含Cr等。 95265.doc -10- 1241396 於此’當設定遮光帶70a、70b、70c......各自之寬度為
Cl，第1面151a、151b、151c、··.··各自之寬度為SI，分別 配置於光罩基板1上之檢查用移相膜88a、88b、88c、·…之 間隔為T1時，則於實施形態之圖5中C1 :S1 :T1為2:1:1，例如 於圖1所不之縮小投影曝光裝置3 2〇自照明光源4丨以波長為 193 nm之氬氟（ArF)混合物準分子雷射器照射標線片5之情 形時，設定C1為0·2 μηι，S1及丁1為〇·ι μιη即可。又，第1 面151a、151b、151c.....以分別透過其之光對於分別不透 過檢查用移相膜88a、88b、88c、—之光具有90度之整數倍 相位差之方式而設置。例如於檢查用移相膜88a、88b、 88c 分別將石夕化鉬（MoSi)作為材料時，為使於透過光 生成90度之相位差可使第1面151a、i51b、i51c、……分別 位於自入射面150a、150b、150c、.....大約90.8 nm之高度之 位置即可，此時透過率為24.5%。除MoSi以外亦可使用其之 氮氧化物（MoSiON)、鍅矽酸鹽（ZrSi0)、非晶質碳、氮化矽 (SiN)、氮化鈦（TiN)、氮化鈦矽（TiSiN)等作為檢查用移相膜 88a、88b、88c......各自之材料。再者圖3所示之其他的非 對稱繞射光栅22b-22d分別為與圖4及圖5所示之非對稱繞 射光栅22a同樣之構成，故省略說明。 其次於圖6表示圖2所示之裝置圖案i5a之一部分的放大 剖面圖之一例。如圖6所示裝置圖案15a分別具有複數個半 透過性之移相膜188a、188b、188c···.·，該移相膜188a、 18 8b、188c••…選擇性地配置於光罩基板1之表面上。 於此，移相膜188a、188b、188c……以分別透過其之光對 95265.doc -11 - 1241396 於分別不透過移相膜188a、188b、i88c·.··.之光具有ι80度 之1數倍相位差之方式而設置。例如於移相膜1、丨88b、 18 8c为別以MoSl而形成，並自圖1之照明光源41於ArF 準分子雷射器曝光時，為使於透過光產生18〇度之相位差， 設定移相膜 188a、188b、188e·····各自之厚 即可，此時透過率為6%。再者圖2所示之其他裝置圖案 15b、15c各自之構成亦與圖6同樣，故省略圖式。
其次，於圖7表不計算於將圖4所示之非對稱繞射光棚22& 朝向下側自上部曝光ArF準分子雷射器時之瞳面的光強度 刀佈之、、’口果田如圖7般於檢軸取瞳面内之位置，於縱軸取 光強度而將光強度繪圖時，得以知悉相對於瞳位置之〇次繞 射光，正一次繞射光較強產±而負―：欠繞射光與此相比則 較弱產生。再者如若將圖5所示之入射面i5〇a、15补、
15〇C、·····與第1面15“、151b、151c、·.···各自之間隔以對 於光罩基板丨之透過光生成相位差為大於〇度且未滿i8〇度 之值的整數倍之透過光之方式設置，則可產生繞射效率相 異之正火繞射光與負一次繞射光，但於相位差9〇度卻可 使繞射效率於最正側或負側不成比例。 口此於將刀別具有如此之非對稱繞射光栅22a-22d之標 線片5配置於圖1所示之縮小投影曝光裝置32〇，使晶圓平臺 32逐次移動於光軸方向，於複數個光軸方向配置位置將塗 布抗姓劑於石夕基板上之複數個晶圓31曝光之後，以顯像液 濕式#刻晶圓3卜並以電子顯微鏡（SEM)或原子間力顯微鏡 (AFM)等觀察非對稱繞射光栅22a以及孤立遮光圖案仏各 95265.doc -12- 1241396 自的投影像之位置的相對距離之變化。其結果，可知悉當 如圖8所示於橫軸取晶圓31表面之光軸方向配置位置，於縱 軸取投影像之位置的相對距離而繪圖時，則存在當使晶圓 31移動時投影像位置之相對距離亦產生變化之關係。關於 其他之非對稱繞射光栅22b及孤立遮光圖案6ib、非對稱繞 射光栅22〇及孤立遮光圖案61b、以及非對稱繞射光棚叫及 孤立遮光圖案61d之投影像的相對距離亦為同樣。 因而，如以最小自乘法等一次算出將圖⑽示之縮小投影 曝光裝置3 2 0之光學系統i 4 〇的光軸方向之晶圓3 i的位置 (光軸方向配置位置）與於晶圓31表面之投影像的位置之相 對距離作為變數之近似函數式’ #自次回起可藉由將投影 像之，置的相對距離之實測值代人至所算出之近似函數 式’异出晶圓3 1之光軸方向配置位置。 其-人，取得圖3所示之檢查圖案之非對稱繞射光栅 22a-22d及孤立遮光圖案61 “ u各自之投影像的位置之相 對距離並將圖i所示之縮小投影曝光裝置3 2 〇之光學系統 140校正之本發明的實施形態之曝光裝置校正系統如圖9所 示般’具有中央處理控制裝置（cpu)遍、光學系、統資訊記 憶裝置335、輸入裝置312、輪出裝置313、程式記憶裝置33〇 及資料記憶裝置33卜it而CPU300具有近似函數式算出部 3〇1、光學系統校正資訊算出機構315。又，於cpu扇連接 有圖i所示之縮小投影曝光裝置32〇與簡或afm等即顯微 鏡裝置322。 於此，近似函數式算出部301自輸入裝置312或顯微鏡襄 95265.doc 1241396 置322,與曰曰曰圓31之光軸方向西己置位置之資訊共同地取得圖 3所示之非對稱繞射光棚22a及孤立遮光圖案各自的於 圖1所示之晶圓31上之投影像的影像資訊，並自複數個影像 貧訊抽出表示圖8所示之晶圓3 1之光軸方向配置位置與非 對稱繞射光栅22a及孤立遮光圖案61a各自的投影像之位置 的相對距離之關係的資訊並算出近似函數式。近似函數式 算出部301亦可自其他非對稱繞射光栅22b_22d及孤立遮光 圖案61b-6 Id各自的投影像同樣地算出近似函數式。 圖9所示之光學系統資訊記憶裝置335具有近似函數式記 憶部310及焦點位置記憶部31丨。近似函數式記憶部31〇保存 近似函數式算出部3〇1所算出之近似函數式。焦點位置記憶 部311保存有圖1所示之光學系統14〇之焦點位置或焦點深 度等。亦可保存自光學系統14〇之設計所導入之理論值作為 焦點位置及焦點深度，亦可預先於複數個光軸方向位置將 標線片5之裝置圖案15曝光於晶圓31，從而自顯像後之表面 形狀保存所容許之晶圓3 1的光軸方向配置位置之範圍。 圖9所不之光學系統校正資訊算出機構3丨5具有晶圓配置 位置异出部302、及焦點偏離判斷部3〇3。晶圓配置位置算 出部302將自輸入裝置312或顯微鏡裝置322所輸入之於圖3 所不之非對稱繞射光栅22a_22d及孤立遮光圖案之 各自的於圖1所示之晶圓3丨上之投影像之實測位置的相對 距離代入至保存於近似函數式記憶部3丨〇之近似函數式，從 而异出晶圓3 1之算出配置位置。圖9所示之焦點偏離判斷部 3 03將於晶圓配置位置算出部3〇2所算出之晶圓31之算出配 95265.doc !241396 置位置與保存於焦點位置記憶部3 11之焦點位置進行比 車乂，k而判斷焦點偏離是否在容許範圍内。 口再者輸入1置312可使用鍵盤、滑鼠等，輸出裝置 :使用液晶顯示裝置（LCD)、發光二極體（led)等之監視器 :面等。程式記憶裝置330保存有用以於CPU300運行近似 ^數式异出、焦點偏離算出以及連接於CPU300之裝置間的 資料發送及接受之控制等之程式。f料記憶裝置33ι臨日曰夺保 存CPU300之演算過程中之資料。 其次，就利用圖2所示之標線片5與圖9所示之曝光裝置校 正系統的曝光方法，使用圖i、圖3、圖9及圖1〇予以說明。 (a) 於圖10之步驟S11〇中，就配置於圖丨所示之縮小投影曝 光裝置320的標線片5，確認是否業已算出近似函數式並預 先保存於圖9所示之近似函數式記憶部3 1〇。當判斷為並未 保存％進入圖1 〇之步驟s丨〇丨，而當判斷為業已保存時進入 步驟S162。 (b) 於步驟S101中，於圖1所示之縮小投影曝光裝置32〇分 別將標線片5之檢查圖案20a-20c曝光於晶圓31。晶圓31準 備複數片，以逐次使晶圓平臺32移動之方式曝光於複數個 光軸方向配置位置。於晶圓31曝光顯像後，以圖9所示之顯 微鏡裝置322取得圖3所示之非對稱繞射光栅22a_22d及孤 立遮光圖案61a-61d各自於晶圓31表面之投影像的影像資 訊’並與晶圓3 1之光軸方向配置位置之資訊共同地輸入至 近似函數式算出部301。 (c) 於步驟S151中，圖9所示之近似函數式算出部3〇1自複 95265.doc -15- 1241396 數個影像資訊抽出圖以斤示之晶圓31之光軸方向配置位置 與圖3所示之非對稱繞射光插仏及孤立遮光圖帛…之於 晶圓表面上的各自之投影像之相對距離之關係，從而算 出近似函數式。至於其他非對稱繞射光栅孤咖及孤立遮 光圖案61b-61d’亦可分別同樣地算出近似函數式。 (d)於步驟S1〇2中，保存近似函數式算出部3〇ι所算出之 近似函數式至圖9所示之近似函數式記憶部31〇。 ⑷於步糊62中，將保存於圖9所示之近似函數式記憶部 310的近似函數式與自輸入裝置312或顯微鏡裝置322所輸 入之圖3所示之非對稱繞射光栅22心22〇1及孤立遮光圖案 61 a 61 d之於圖1所不之晶圓3 i表面的各自之投影像之實測 位置的相對距離收納至圖9所示之晶圓配置位置算出部 302。晶圓配置位置算出部3〇2將實測位置之相對距離代入 至近似函數式之晶圓表面上的投影像之位置的相對距離的 變數’算出晶圓31之算出配置位置。算出配置位置將傳送 至圖9所示之焦點偏離判斷部3〇3。 (f) 於圖10之步驟S163中，讀取保存於圖9所示之焦點位置 記憶部311之圖丨所示之光學系統刚之焦點位置與焦點深 度至圖9所示之焦點偏離判斷部3〇3。焦點偏離判斷部3们自 於圖10之步驟S162所算出之晶圓31之算出配置位置與焦點 位置之差算出焦點偏離。 (g) 於步驟S164中，輸出於步驟S163所算出之焦點偏離至 圖9所不之輸出裝置313，並同時轉送至縮小投影曝光裝置 320 〇 95265.doc 1241396 ⑻於步驟S103中，縮小投影曝光裝置32〇於消除於步驟 S16：3 t Μ # it!之焦點偏離的方向使圖i所示之晶圓平臺^ 移動，並以晶圓31表面配置於光學i统刚之焦點位置之方 式校正。 ⑴於步驟S104中，於圖i所示之晶圓川等標線片5之裝置 圖案15曝光從而結束。 ^上所示，若採用圖2所示之標線片5、圖9所示之曝光裝 置校正系、统、以及圖10所示之曝光方法，則可正確配置晶 圓3 1之表面至®丨所示之縮小投影曝光裝置3 2 q之光學系統 140之焦點位置，從而將裝置圖案15曝光。又，先前因設置 有檢查圖案之檢查用標線片與設置有裝置圖案之製造用標 線片係不同的’故而於以檢查用標線片校正光學系統14〇之 後必而將才欢查用；^線片父換為製造用標線片並曝光裝置 圖案。對此標線片5因具備有檢查圖案2〇a_2〇c及裝置圖案 …心各自的兩| ’故可於對準光學系統刚之焦點之 後’以該狀態直接開始曝光裝置圖㈣。目而係於半導體 ’體電路製造步驟中以高精度實現半色調圖片型移相器曝 光步驟’又無需準備檢查用標線片與製造用標線片2片之標 線片從而使得可大幅度縮短光學系統之校正所必需之時 間，降低製造成本者。 一再者，圖2所示之標線片5之檢查圖案2〇a♦分別並非限 ^於圖3所示之構成’例如如圖u或圖12所示般，亦可以連 續圖案互相成為相反方向之方式設置非對稱繞射光棚 及非對稱繞射光栅122b，非對稱繞射光栅l22a分別具有檢 95265.doc 1241396 查用移相膜 112a、112b、112c、···_·及遮光帶 i 70a、i 70b、 17〇C、··…，非對稱繞射光栅122b分別具有檢查用移相膜 212a、212b、212c......及遮光帶 270a、270b、270c....... 因為當於圖1所示之縮小投影曝光裝置32〇曝光分別具有如 此般之檢查圖案20a-20c之標線片5時，若晶圓31移動於光 軸方向則非對稱繞射光栅122a、122b各自之投影像之位置 將互相於相反方向移動於晶圓3丨上，故而與圖3之配置相比 可以2倍之感光度觀察到該等投影像之位置與晶圓3 1之光 軸方向配置位置的線性關係。又如圖13般，亦可將非對稱 繞射光栅122a與孤立遮光圖案62以各自之圖案的長度方向 成為相同之方式設置，從而測定相互之投影像之相對距離。 其次，使用圖14至圖22，就製造於同一光罩基板上具有 產生圖5所不之繞射效率相異之正一次繞射光與負一次繞 射光的非對稱繞射光栅22a與圖6所示之裝置圖案15a之標 線片的方法，予以說明。 (a) 如圖14所示般，準備石英玻璃等之光罩基板丨。繼而藉 由濺鍍法等於光罩基板1上將包含M〇Si等之半透過膜8〇堆 積至透過光具有180度相位之厚度為止。進而藉由蒸鍍法等 於半透過膜80上形成包含Cr等之遮光膜177。 (b) 其-人，於遮光膜177上旋塗式塗布抗蝕劑膜，藉由光微 影技術如圖15所示般於遮光膜177上分別形成抗蝕劑光罩 H7a、li7b、117c、127a、127b、127〇。 ⑷分別將第1抗蝕劑光罩117a、117b、117卜i27a、12几、 127c作為光罩，以異方性蝕刻選擇性地去除遮光膜η?之一 95265.doc -18 - 1241396 W刀直至半透過膜8〇表露出來為止，藉此如圖16所示般分 別形成複數個遮光帶79a、79b、79c、7〇a、7〇b、7〇c。 (d) 分別將第1抗蝕劑光罩U7a、U7b、U7c、i27a、i27b、 127c作為光罩，以異方性蝕刻選擇性地去除半透過膜8〇之 一部分直至光罩基板丨表露出來為止，藉此如圖17所示般分 別形成移相膜188a、188b、188c及移相膜199a、199b、199c。 (e) 如圖1 8所示般於以剝離劑等分別去除第i抗蝕劑光罩 117a、117b、117c、127a、127b、127c之後，旋塗式塗布抗 蝕劑膜於光罩基板1上，如圖19所示般藉由光微影技術於遮 光V 70a、70b、70c上之一部分分別形成第2抗蝕劑1〇7a、 107b 、 107c 。 (f) 如圖20所不般以異方性蝕刻選擇性地分別去除遮光帶 79a-79c直至移相膜i88a_188c分別表露出來為止。同時，分 別將第2抗蝕劑光罩i07a、1〇7b、1〇7c作為光罩亦以異方性 姓刻遥擇性地去除遮光帶7〇a-7〇c各自的表露部分直至移 相膜199a-199c分別表露出來為止。 (g) 如圖21所示般以剝離劑等分別去除第2抗蝕劑光罩 107a-107c，以鎵（Ga)聚焦離子束等選擇性地去除移相膜 199a-199c之各自的表露部分直至相對於光罩基板i透過光 之相位差成為90度之深度為止，藉此如圖22所示般分別形 成檢查用移相膜88a-88c，從而標線片得以完成。 根據以上所不之製造方法，可製造標線片，該標線片具 有：裝置圖案，其包含分別配置於光罩基板丨上之移相膜 1 88a-1 88c，以及非對稱繞射光栅，其分別包含配置於光罩 95265.doc -19- 1241396 基板1上之檢查用移相膜88a_88c，及配置於檢查用移相膜 8 8&-8 8(；之各自的上部之遮光帶7〇心7〇(：。於先前難以將相位 相異之繞射光栅配置於同一光罩基板上，故必需準備包含 非對稱繞射光栅之檢查用光罩及包含裝置圖案之標線片的 2個光罩。對此於上述製造方法中，可藉由如圖丨7所示般於 光罩基板1上分別形成移相膜188^188〇及移相膜l99a-199c 之後，選擇性地去除移相膜199a-199c各自的一部分，而分 別形成如圖22所示之檢查用移相膜88a-88c，從而於光罩基 板1上南精度地形成透過光之相位分別相異之裝置圖案及 非對稱繞射光栅兩者。 (變形例1) 貫施形態之變形例1之縮小投影曝光裝置32丨如圖23所 不’除圖1所示之縮小投影曝光裝置32〇之構成要素外，亦 具有檢查用光學系統，該檢查用光學系統包含檢查用雷射 振靈器65a、將自檢查用雷射振盪器65a所發射之雷射引導 至標線片5之檢查圖案2〇a及對準標記26a的反射鏡68a、配 置於標線片5之下部之光束分相器67a、以及經受由光束分 相器67a所分割之雷射照射之ttl感測器66a。 於圖23中’自檢查用雷射振盡器65 a所發射之雷射具有塗 布於晶圓3 1之抗蝕劑的感光度以外之波長，並由反射鏡68a 引$至標線片5之檢查圖案20a及對準標記26a，且透過檢查 圖案20a及對準標記26a之雷射經由光束分相器67a及投影 光學系統42照射至晶圓3 1表面。晶圓3 1表面之檢查圖案20a 及對準標記26a的投影像經由投影光學系統42以及光束分 95265.doc -20- 1241396 相器67a於TTL感測器66a得以感知。 分別對於檢查圖案20b及對準標記26b，亦同樣配置有檢 查用光子系統，忒核查用光學系統具有檢查用雷射振盪器 65b、反射鏡68b、光束分相器㈣及TTL感測器66b。又， 分別對於檢查圖案20c及對準標記26c亦同樣配置有檢查用 光學系統，該檢查用光學系統具有檢查用雷射振盈器65〇、 反射鏡68c、光束分相器67c&TTL感測器66c。圖23所示之 細〗投〜曝光裝置3 2 1之其他構成要素的配置等因與圖1所 示之縮小投影曝光裝置320相同，故而省略說明。 如此如若使用私線片5及檢查用光學系統，則可無需為 觀察晶圓31表面之檢查圖案2〇a、2〇b、2〇(：各自的投影像而 於曝光後顯像晶圓31，即可於配置晶圓31於縮小投影曝光 裝置321之狀態下觀察檢查圖案2〇&、2〇b、2〇c各自的投影 像因而，如若利用圖9所示之曝光裝置校正系統及圖丨〇所 不之曝光方法，則可不必交換圖23所示之晶圓3丨，而於高 精度地得以校正之光學系統14〇曝光裝置圖案15。又，對準 才不。己26a、2 6b、26c各自分別鄰接於檢查圖案2〇a、2〇b、2〇c 而設置，從而使得可同時進行晶圓31之水平方向的位置對 準。 (變形例2) 圖5所不之非對稱繞射光栅22a之變形例的平面圖為圖 24，自圖24所示之A-A方向所觀察到之非對稱繞射光栅22a 之變形例的剖面圖為圖25。此處圖24及圖25所示之非對稱 繞射光棚22a具有檢查用移相膜118a、118b、118c....... 95265.doc -21 - 1241396 該檢查用移相膜118a、118b、118c、·.···分別含有入射面 25 0a、250b、250c.......第 1 面 25 1 a、25 1 b、25 1 c......及 第2面252a、252b、25 2c......。於此將分別自入射面250a、 25 0b、250c、··…入射至檢查用移相膜 118a、118b、118c、.···· 且分別自第1面251a、251b、251c、·..·.出射之光的衰減度 設為R，於週期性之配置方向所測得之第1面25 1 a、25 1 b、 251c、 各自的寬度S2為複數個檢查用移相膜11 8a、
118b、118c......各自的相互間隔T2之1/R倍之方面與圖5相 異。例如，檢查用移相膜118a、118b、118c、··…各自的材 料為MoSi ’第1面251a、251b、251c、.....於以分別透過其 之光相對於分別不透過檢查用移相膜118a、U8b、118c...... 之光具有90度之相位差之方式而設置之情形時 面 251a、251b、251c......所透過之光之振幅大致衰減為
分之1。因而，可將遮光帶7〇a、70b、7〇c、·····各自的寬 。又為C2，且將C2:S2:T2之比設為3:2:1，則作為一例可將（ 。又為 0·21 μχη，S2設為 〇·14 μιη，T2設為 〇 〇7 μιη。關於其 材料等因與圖5之說明揭示相同故而省略說明。又，於實 形怨之、交形例2中’圖3所示之其他非對稱繞射光栅22b_2 分別係與圖25同樣之構造故而省略說明。 ； 以將为別形成有檢查用移相膜118a、118b H8C 之面朝向下側之方式配置圖24及圖25所示之非 稱、:射光栅22a ’計算於自上部曝光於ArF準分子雷射器 # = φ ㈣度分佈之結果為圖％。如圖％所示般於橫 里面内之位置，於縱轴取光強度從而將光強度緣圖時 95265.doc -22- 1241396 相對於瞳位置之0次光，一次繞射光僅產生於正側，而未產 生於負側。再者於圖25中雖將S2:T2設為2:1，但若將32設 為T2之2倍以上亦可獲得同等之效果。 當如此般將具有僅於正側或負側之一方產生一次繞射光 之圖24及圖25所示之非對稱繞射光栅22&之標線片5配置於 圖1所示之縮小投影曝光裝置320並曝光時，於光軸方向將 晶圓平臺32移動1〇〇 nm之情形時，晶圓31上之非對稱繞射 光栅22a的投影像具有與其成正比地25 nm移動於與光軸垂 直之方向的線性關係。亦可理論性地證明晶圓3丨之光軸方 向配置位置與非對稱繞射光栅22a之於晶圓3 1表面上的投 '衫像的位置處於線性關係。例如於僅於正側或負側產生繞 射光之間隔P的繞射光栅自垂直方向將波長為λ之相干光曝 光之情形日$ ’當以將配置有晶圓之水平面設為X-y平面，將 與其垂直之光軸方向设為Z軸之方式表示時，則於晶圓表面 之投影光的振幅E以下述（1)式表示。 E(x? z)= c〇+ Ciexp[27ri(x/P+kz-W!)] ⑴ 其中，k : (1-[1-(λ/ρ)2]1/2)/\ W丨：由像差所造成之繞射相位誤差 Q : i次繞射之傅裏葉強度. 於晶圓表面之投影光的光強度I以上述E之絕對值之平方 表示，並以下述（2)式表示。 I(x? z) = I E(x? z) 12 2 2 =c〇 +〇! +2c0CiC〇s [27r(x/P+kz-W!)] (2) 此處，於獲得明線之條件中，因（2)式中之 95265.doc -23- 1241396 cosl^Ti^x/P+Kz-Wi)]係1，故 x/P+Kz-W1 = 0 (3) 於此，當將（3)式以z微分時，可得到下述（4)式。 dx/dz = -kP (4) 自以上之情形’使得僅於正側或負側產生繞射光之非對 稱繞射光栅之投影像的移動量dx與晶圓之光軸方向的移動 量dz處於正比關係之情形得以理論性證實。 又，於將具有圖3所示之檢查圖案2〇a的標、線片5配置於圖 1所示之縮小投影曝光裝置320並曝光之情形時，設於圖3所 示之相互直交方向的非對稱繞射光栅22a與非對稱繞射光 栅22b各自的投影像之焦點位置之差係指圖丨所示之縮小投 影曝光裝置320之光學系統14〇的非點像差。因而，若分別 關於非對稱繞射光栅22a、22b算出表示投影像之位置與晶 圓之光軸方向配置位置的線性關係之近似函數式，則可自 各自的近似函數式之切片之差求出非點像差。至於其他相 互成直交的非對稱繞射光栅22b與非對稱繞射光栅22c、非 對稱繞射光栅22c與非對稱繞射光栅22d及非對稱繞射光栅 22d與非對稱繞射光栅22&亦同樣。 其次’圖27所示之實施形態之變形例2的曝光裝置校正系 統與圖9所示之曝光裝置校正系統所不同的係在於CPU400 相對於圖9所示之光學系統校正資訊算出機構31 5具有進而 包含像差算出部323之光學系統校正資訊算出機構415之方 面。其他構成要素因與圖9所示之曝光裝置校正系統同樣， 故省略說明。於此，像差算出部323比較保存於近似函數式 95265.d〇c -24- 1241396 記憶部310之複數個近似函數式從而算出圖丨所示之縮小投 影曝光裝置320之光學系統的像差。 其次，關於利用具有圖24及圖25所示之非對稱繞射光栅 的標線片5與圖27所示之曝光裝置校正系統的曝光方法，佐 以圖1、圖27、圖28予以說明。 (a) 於圖28之步驟S101至步驟S1〇2中，藉由與圖 咖至步㈣湖樣的方法，將近似函數式記憶於圖2ς 示之近似函數式記憶部3 1 〇。 (b) 於圖28之步驟S161中，使保存於近似函數式記憶部 3 1〇之複數個近似函數式讀入至圖27所示之光學系統校正 資訊算出機構315之像差算出部323，並將該等予以比較從 而算出光學系統140之像差。 (c) 於圖28之步驟S164中，將於步驟8161中所算出之像差 輸出至圖27所示之輸出裝置313。 (d) 於圖28之步驟S103中，以於步驟Sl64中所算出之像差 為依據校正圖1所示之光學系統丨4〇。 (e) 於圖28之步驟S104中，於圖丨所示之晶圓31曝光標線片 5之裝置圖案15,從而完成半導體裝置之製造步驟中的曝光 如以上所示，若採用圖2所示之標線片5、圖巧所示之喊 光裝置校正系、统、以及圖28所*之曝光方法，則可於圖1戶| 示之縮小投影曝光裝置320中以像差得、回^ 糸統140曝光裝置圖案15。 (其他之實施形態） 95265.doc -25- 1241396 如上所述，雖根據貫施形態揭示本發明，但不應將概括 該揭示之一部分的論述及圖式理解為限定本發明者。自該 揭不業者可明瞭種種代替實施形態、實施例及運用技術。 例如，於實施形態中雖如圖2所示之標線片5般於光罩基板1 上設置有非對稱繞射光栅222a-222c與裝置圖案i5a-15c兩 者，但即使製作僅含有圖3所示之檢查圖案2〇a之檢查用標 線片，亦可企盼於僅含有原有的裝置圖案之製造用標線片 之應用上發揮作用。因此，本發明之技術性範圍係自上述 說明僅根據妥當之專利申請範圍之發明特定事項而設定 者。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之實施形態之縮小投影曝光裝置的模 式圖。 圖2係本發明之實施形態之標線片之平面圖。 圖3係本發明之實施形態之標線片的檢查圖案之平面圖。 圖4係本發明之實施形態之檢查圖案的非對稱繞射光栅 之平面圖。 圖5係本發明之實施形態之檢查圖案的非對稱繞射光栅 之剖面圖。 圖6係本發明之實施形態之標線片的裝置圖案之剖面圖。 圖7係表示於本發明之實施形態之非對稱繞射光栅的瞳 面之光強度分佈之曲線圖。 圖8係表示於本發明之實施形態之非對稱繞射光栅的投 衫像之被曝光面的性質之曲線圖。 95265.doc -26- 1241396 圖9係表示本發明之實施形態之曝光裝置校正系統的方 塊圖。 圖10係表示本發明之實施形態之曝光方法的流程圖。 圖11係本务明之實施形態之檢查圖案的變形例之平面圖 (其 1)。 圖12係本發明之實施形態之檢查圖案的變形例之平面圖 (其 2)。 圖13係本發明之實施形態之檢查圖案的變形例之平面圖 (其 3) 〇 圖14係說明本發明之實施形態之標線片的製造方法之步 驟剖面圖（其1)。 圖15係說明本發明之實施形態之標線片的製造方法之步 驟剖面圖（其2)。 夕 片的製造方法之步 片的製造方法之步 片的製造方法之步 片的製造方法之步 圖16係說明本發明之實施形態之榡線 驟剖面圖（其3)。 圖17係說明本發明之實施形態之榡線 驟剖面圖（其4)。 圖18係說明本發明之實施形態之襟線 驟剖面圖（其5)。 圖19係說明本發明之實施形態之標線 驟剖面圖（其6)。 之步 之步 圖20係說明本發明之實施形態之樟飧 知琛片的製造方法 驟剖面圖（其7)。 圖21係說明本發明之實施形態之樟綠口 a , ^ 加深片的製造方法 95265.doc -27- 1241396 驟剖面圖（其8)。 圖22係說明本發明之實施形態之標線片的製造方法之步 驟剖面圖（其9)。 圖23係表示本發明之實施形態之變形例1的縮小投影曝 光裝置之模式圖。 圖24係衣發明之實施形態之變形例2的非對稱繞射光栅 之平面圖。 圖25係本發明之實施形態之變形例2的非對稱繞射光栅 之剖面圖。 圖26係表示於本發明之實施形態之變形例2的非對稱繞 射光栅之曈面的光強度分佈之曲線圖。 圖27係表示本發明之實施形態之變形例2的曝光裝置校 正系統的方塊圖。 圖28係表示本發明之實施形態之變形例2的曝光方法之 流程圖。【主要元件符號說明】 光罩基板 標線片 15 ， 15a ， 15b ， 15c 裝置圖案 17 ， 177 遮光膜 20a ， 20b ， 20c 檢查圖案 22a ， 22b ， 22c ， 22d 非對稱繞射光栅 122a ， 122b ， 222a ， 222b ， 222c 95265.doc -28- 1241396 對準標記 晶圓 晶圓平臺 照明光源 投影光學系統 聚焦透鏡 檢查圖案用開口 裝置圖案用開口 孤立遮光圖案 檢查用雷射振盪器 TTL感測器 光束分相器 反射鏡 遮光帶 26a ， 26b ， 26c 31 32 41 42 43 56a ， 56b ， 56c 57 61a， 61b， 61c， 61d ，62 65a ， 65b ， 65c 66a ， 66b ， 66c 67a ， 67b ， 67c 68a ， 68b ， 68c 70a ， 70b ， 70c.....， 79a， 79b， 79c， 170a， 170b，170c，··…，270a， 270b，270c，…·· 80 半透過膜 107a，107b，107c，117a，抗蝕劑光罩 117b ， 117c ， 127a ， 127b ， 127c 140 光學系統 88a，88b，88c，·. 檢查用移相膜 95265.doc -29- 1241396 112a，112b，112c，·.…， 118a，118b，118c，……， 212a，212b，212c，…… 188a，188b，188c，……， 199a，199b，199c，·.··· 150a，150b，150c，…··， 250a，250b，250c，··… 151a，151b，151c，·.··.， 251a，251b，251c，…·· 152a，152b，152c，··…， 252a，252b，252c，··… 300 ， 400 301 302 303 310 311 312 313 315 ， 415 320 ， 321 322 323
移相膜 入射面 第1面 第2面 CPU 近似函數式算出部 晶圓配置位置算出部 焦點偏離判斷部 近似函數式記憶部 焦點位置記憶部 輸入裝置 輸出裝置 光學系統校正資訊算出機 構 縮小投影曝光裝置 顯微鏡裝置 像差算出部 95265.doc - 30 1241396 330 程式記憶裝置 331 資料記憶裝置 335 光學系統資訊記憶裝置
95265.doc -31 -
Claims (1)
1241396 十、申請專利範圍： 1 · 一種標線片，其特徵在於：其係於光罩基板上設有產生 繞射效率相異之正一次繞射光與負一次繞射光之非對稱 繞射光栅者；且上述非對稱繞射光栅含有： 複數個半透過性之檢查用移相膜，其選擇性地且週期 性地配置於上述光罩基板上，並分別具有與上述光罩基 板連接之入射面、與該入射面對向之第1面、與上述入射 面對向且鄰接於上述第1面的第2面；及 複數個遮光帶，其分別配置於上述第2面上。 2·如明求項1之標線片，其中透過上述第丨面之光的相位差 係對於不透過上述檢查用移相膜之光大於〇度且小於1 度之值的整數倍。 3·如請求項2之標線片，其中設自上述入射面入射至上述檢 查用移相膜，並自上述第丨面出射之光的衰減度為R，則 於上述週期性之配置方向所測得之上述第1面的寬度為 上述複數個檢查用移相膜之相互的間隔之1 倍以上。 4·如明求項丨至3中任何一項之標線片，其中於上述光罩基 板上進而具有鄰接於上述非對稱繞射光栅而設置之裝置 圖案。 5.如n月求項4之標線片，其中上述裝置圖案具有複數個半透 過性之移相膜。 6·—種曝光方法，其特徵在於包含： 取得繞射效率相異之正一次繞射光與負一次繞射光的 投影像之影像資訊的步驟； 95265.doc 1241396 自上述影像資訊算出近似 +总主_ 數式之步驟’該近似函數 式係表不投影上述投影 太曰 像之曝先裝置的光學系統之光軸 方向的日日圓位置盥於曰 ,.^ 一 边曰曰囫表面之上述投影像之位置 的線性關係； 不1罝 使用上述近似函數式敢 … 数式取仔用以校正上述光學系統之校 正貧訊之步驟； 仅 根據上述奴正資訊校正上述光學系統之步驟；及 於上述業已校正之上述光學系統使裝置圖案曝光之步 驟。 7.如睛求項6之曝光方法，其中取得上述校正資訊之步驟包 含自上述投影像之實測位置與自上述近似函數式算出上 述晶圓之算出配置位置的順序。 8·如請求項7之曝光方法，其中取得上述校正資訊之步驟進 而包：比較上述算出配置位置與上述光學系統之焦點位 置，异出焦點偏離之順序。 9. 如請求項6至8中任何-項之曝光方法，其中取得上述校 正資訊之步驟包含自上述近似函數式算出上述光學系統 之像差的順序。 10. -種標線片之製造方法，其特徵在於：該標線片具有產 生繞射效率相異之正一次繞射光與負一:欠繞射光之非對 稱繞射光栅；其製造方法含有： 於光罩基板上形成半透過膜之步驟； 於上述半透過膜上形成遮光膜之步驟； 於上述遮光膜上形成第1抗钱劑光罩之步驟； 95265.doc 1241396 將上述第丨抗蝕劑光罩作為遮罩 光膜之-部分，形成遮光帶之步’ 士敍刻上述遮 將上述第丨抗蝕劑光罩作為遮軍愛 透過膜之-部分，形成移相膜之步驟 ㈣上述半 述第1抗㈣1光罩去除，於上述遮光帶上之—部分 形成第2抗钱劑光罩之步驟； 將上述第2抗钱劑光罩作 光帶之-部分的步驟;& 擇性地姓刻上述遮 選擇性地姓刻上沭妒士 膜之步驟。 ^膜之一部分，形成檢查用移相 95265.doc
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