TWI247339B - Lithographic printing with polarized light - Google Patents

Description

1247339 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關高數値孔徑與浸泡微影。 【先前技術】 以高解析度印刷圖樣對微影工具與技術的要求越來越 高。例如，在半導體晶粒或晶片的製造中，諸如線路、接 點孔或其他元件等電路特性的圖樣，常需以高解析度印刷 ，以改良電路元件的封裝密度，及減少圖樣的點距。某些 電路特性，例如接點孔或通孔，特別難以製造。 與微影解析度有關的知名參數是關鍵尺寸（CD ) ° CD爲最小幾何特性的尺寸，其可於半導體裝置及電路製 ·. * *. 造中，使用特定技術加以形成。關鍵尺寸可以下列函數加 以說明：CD = k ( λ/ΝΑ) 其中λ係用於微影的波長，ΝΑ爲數値孔徑，k爲介 電常數。在微影的趨勢中，藉由降低所使用的波長’增加 數値孔徑與降低k値，以降低CD。 在低k應用中印刷是困難的。例如，當k値小於0· 5 時，接點孔便難以印刷。包括如接點陣列之成群接點孔的 足夠品質的高對比影像’特別難以印刷。 已使用極高NA與光軸外照明來增強對比的技術’但 彼等技術無法用於小點距。例如’在157nm波長及 0.9 3 N A下，有限的點距（以解析度爲主）約爲1 3 5 nm ( k =0.4 ) —此對於某些應用而言太高了。同時可能發生禁 -5- (2) 1247339 止的點距。此意即若對特定點距而言此照明是最佳的，那 麼便可能無法同時印刷其他點距。禁止的點距可顯示於禁 止點距的低常態化影像登錄斜率（NILS )或不良CD控制 【發明內容】 本發明提供利用極化光改進微影印刷的系統及方法。 在本發明的實施例中，極化光（例如放射、切線或訂 製極化的）係用於照亮相移遮罩（PSM )，並產生曝光光 束。負光阻層接著經由該曝光光束的光而曝光。可使用無 鉻 PSM。在一實施例中，放射極化光係用於結合無鉻 PSM、笛卡兒四極點（C-quad )照明及負光阻。即使當在 低k應用時，印刷不同點距的接點孔，亦可獲得極高的影 像品質。避免了禁止點距。 在本發明的進一步實施例中，放射極化光係用於照亮 遮罩並產生曝光光束。正光阻層接著經由該曝光光束的光 而曝光。該遮罩可爲衰減PS Μ或二元遮罩。在一實施例 中，放射極化光係用於結合衰減相移遮罩或二元遮罩、標 準對角四極點照明，及正光阻。即使當在低k應用時，印 刷不同點距的接點孔，亦可獲得極高的影像品質。 可使用訂製極化，以進一步改進印刷。該訂製極化可 能是例如結合放射及切線極化。此外，亦可使用交替PSM 以改進印刷品質。 下列將參照附圖，詳細地說明本發明的實施例、特性 -6- (3) 1247339 與優點，及本發明之不同實施例的結構與作業。 之元件 本發明將參照附圖進行說明。圖中第一次出ij 典型地以相關編號之最左邊數字標示。 【實施方式】 內容表 1 .系統總覽 2.討論及模擬結果 A. 簡介 B. 解析度 B1.理論的解析度限制 . B2.光軸外照明微影之解析度能力 C. 極化 C1.模擬實驗 C2.影像品質的極化效果 罩，及 C3.極化光、無鉻PSM、負光阻 C4.放射極化光、衰減相移遮罩或二元遮 正光阻 D. 無鉻交替PSM之極化 D1.與放射極化光結合之無鉻交替PSM， nm點距巢狀接點 D 2.具放射極化光之無鉻接點的點距作用 D3.訂製極化 E.浸泡微影 100- 1247339 (4) F.遠 雖然討 之便。熟悉 精神及範圍 技藝之人士 請案中。 本發明 1 .系統總覽 圖1爲 施例中，照 然本發明於 士應理解， 照明源102 的雷射。可 射產生器中 預先極 用的’圖樣 但不侷限於 照明源102 置，例如一 102所發出 波板。 圖樣極 紫外線輻射（EUV ) 論特定規格與設計，但應理解的是其僅爲描繪 本發明技藝之人士應理解，在不偏離本發明的 下，可使用其他的規格與設計。對熟悉本發明 而言顯而易見的是，本發明亦可運用於多項申 提供以極化光改進微影印刷的系統及方法。 依據本發明一實施例的微影系統100。在一實 明源1 0 2沿光學路控發出預先極化照明光。雖 文中提及預先極化照明光，但熟悉本技藝之人 亦> 可使用未極化照明光。預先極化光的例子， 可以是發出具大約爲直線極化趨勢之雷射光束 替代地，極化器可附加於極化照明源1 02之雷 〇 化光接著通過圖樣極化裝置1 0 4。如文中所使 極化裝置1 04係界定用以包圍極化裝置，包括 傳統與I了製極化及波板。若預先極化光係由 所發出，那麼圖樣極化裝置1 04便可爲極化裝 或多個極化器或波板。若未極化光係由照明源 ，那麼圖樣極化裝置1 04便爲極化極化器而非 化裝置1 04塑造預先極化照明光成爲各種預設

-8- (5) 1247339 的設計，例如極化圖樣與強度圖樣。例如，圖樣極化裝置 1 04可塑造預先極化照明光成爲放射極化光、切線極化光 或具有訂製極化的光。在一實施例中，照明光爲四極點照 明，例如笛卡兒四極點（C-quad )照明。雖然本文中以四 極點照明作爲範例，但熟悉本技藝之人士應理解的是，任 何源形的照明均可使用。 照明光照亮遮罩106。遮罩106在照明光中產生一圖 樣。熟悉本技藝之人士應理解的是，遮罩1 06可爲任何類 型的遮罩或標線。在本發明一實施例中，遮罩106爲二元 遮罩。在其他實施例中，遮罩106爲相移遮罩（PSM)， 例如無鉻PSM、交替PSM或衰減PSM。 .包括遮罩圖樣的光接著穿過投影光學儀器108，後者 進一步調適及處理該光。投影光學儀器108可包括一個元 件或複數個光學元件。投影光學儀器1 08產生一持續沿光 學路徑前進的曝光光束。 最後，該曝光光束依據其所包含之圖樣進行晶圓1 1 〇 曝光。在本發明實施例中，晶圓1 1 0由負光阻層所覆蓋。 在一實施例中，放射極化光係用於結合無鉻PSM、笛卡兒 四極點（C-quad )照明及負光阻。即使當在低k應用時， 印刷不同點距的接點孔，亦可獲得極高的影像品質。避免 了禁止點距。 在本發明的其他實施例中，晶圓1 1 〇由正光阻層所覆 蓋。例如，放射極化光在一實施例中用於遮罩1 06，並產 生一曝光光束。一正光阻層接著由曝光光束中的光進行曝 -9 - 1247339 (6) 光。在其他實施例中，放射極化光用於結合衰減相移遮罩 或二元遮罩、標準對角四極點照明，及正光阻。即使當在 低k應用時，印刷不同點距的接點孔，亦可獲得極高的影 像品質。 圖2爲另一微影系統2 0 0範例，其中本發明可逕行完 成。極化照明源1 02及遮罩1 〇6執行如系統1 〇〇之說明相 同的功能。然而，在系統200中，圖樣極化裝置202包含 於投影光學儀器中。如同圖樣極化裝置1 04，圖樣極化裝 置2 02塑造預先極化照明光成爲各種預設的設計，例如放 射極化設計、切線極化設計或訂製極化設計。進一步塑形 及調適照明光的光學元件，可置於圖樣極化裝置202的前 或後方。渠等光學元件顯示爲投影光學儀.器204 A及204 B ，並製造持續沿光學路徑前進的曝光光束。 在經由圖樣極化裝置202與投影光學儀器204A及 2 04B塑形後，極化光便依據遮罩106的圖樣對晶圓1 10 曝光。晶圓110可由正或負光阻層所覆蓋。 2.討論及模擬結果 下列所提供之討論及模擬結果，係進一步描繪本發明 之實施例的觀點及特性，並不希望侷限本發明。發明者使 用KLA-Tencor公司的Prolith*™ 7.1微影模擬系統，比較 許多印刷5 0/5 0-nm巢狀接點孔的方法。渠等所使用的方 法包括：光軸外四極點照明，及具最佳照明極化之相移遮 罩；與特定極化模式相結合之無鉻交替相移遮罩（CAPS Μ 1247339 (7) ):具極高數値孔徑（ΝΑ)之浸泡微影，波長157-nm ; 及遠紫外線輻射（EUV )微影。 發明者發現光軸外照明技術的限制，可藉由使用放射 極化而予以推進，並如何運用發現遮罩偏斜（背景傳輸） 使影像最佳化。解析度限制可進一步以二維無鉻交替PSM 結合放射極化而予以推進。以依據本發明實施例之極化增 強，可獲得高反差影像，並可使用負光阻來印刷l〇〇-nm 點距的高品質接點孔。在包括浸泡的範例應用中，依據本 發明實施例之放射極化可進一步增強影像品質。發明者進 一步以遠紫外線輻射（EUV )波長所獲得的結果比較渠等 發現，確認在EUV波長及低NA下，亦可提供印刷100-nm點距之接點孔的優越狀況。 A.簡介 目前，對光學微影而言，產生具10Ο-nm點距的50-nm接點是一項挑戰。半導體裝置的產業指引需要在2008 年前做到50-nm接點。爲達此能力，在EUV廣泛使用之 前，目前的光學微影需要顯著的擴展。即使以使用157-nm波長的高NA光學儀器，傳統反差增強技術例如光軸 外照明及衰減P S Μ，均不足以印刷足夠高品質之1 0 0 · n m 點距的接點孔。除了具衰減PSM之四極點照明外，需要 解析度增強技術以便印刷l〇〇-nm點距的接點。參照圖3A ，爲具接點孔之晶圓的放大圖。抗蝕劑層3 02附加於晶圓 表面3 04。一微影系統（未顯示）將抗蝕劑層3 0 2曝光， -11 - (8) 1247339 以產生接點孔3 06。圖3B爲由上述觀之時，接點孔圖樣 的影像。 模擬用於檢視依據本發明實施例之成群接點的最佳印 刷技術。發明者使用Pro lithTM 7.1探究提昇接點視窗印刷 能力的技術。首先，發明者模擬高數値孔徑157-nm系統 的傳統微影狀況，並組建可具適當影像反差之印刷的最小 點距。其次，發明者日益修改技術以提昇解析度能力。如 此一來，本發明藉由首先使照明的極化最佳化，探究無鉻 相移遮罩，接著並採用諸如浸泡微影及EUV微影等波長 縮短方法，展示與光軸外照明及6%衰減相移遮罩（PSM )之起始狀況的改進結果。 B·解析度 首先在文中印刷接點的部分檢視解析度的理論。該理 論協助說明吾人如何增強接點陣列的系統解析度。 B1·理論的解析度限制 對於X方向點距Ρχ及y方向點距Py的二維週期性圖 樣而言，遮罩頻譜爲非零之離散空間頻率，其χ及y部分 對點距成反比： (方程式） 其中η及m爲整數（〇、+/-1、+/_2、+/-3等） 通常，處理常態化空間頻率較爲方便’即： -12- (9) 1247339 (方程式） 除了零點之外，至少前三衍射點必須由透鏡擷取以獲 得足夠的解析度，即（0，0) 、（ 〇，1 ) 、（ 1，〇 )及（ 1，1 )點。 對於光軸上照明而言，此需求表示如下： (方程式） 即將一方形置於單位半徑的四分之一圓內（參照圖 4A中的衍射圖樣）， 即若Px=py=P，貝IJ (方程式） 並具有對角光軸外照明： (方程式） 即將一方形置於整個單位半徑圓內（參照圖4B中的 衍射圖樣）， 即若P X = P y = P，貝1J (方程式） 藉由使用此理論，吾人可於157-nm及0.93 NA下， 組建群組接點孔，其中理論的可成像最小點距（X及y方 向），在光軸上照明爲240nm，在光軸外照明爲120nm。 發明者可模擬以進一步探究光軸外的狀況。 B 2.光軸外照明微影之解析度能力 經由傳統光軸上照明前進至光軸外照明，可提昇解析 -13- 1247339 (10) 度。自身產生影像不足以滿足某些確保抗蝕劑之足夠處理 點距空間的品質標準。爲印刷巢狀接點孔，假定反差及常 態化影像登錄斜率（NILS )必須各大於0.5及1.5。請參 閱 SPIE 4691:503 ( 2 0 0 2 ) ，Graeupner，P 等人之「以氟 化氬（ArF)印刷lOOnm以下接點的解析度」。 依據該些需求，發明者判斷可印刷巢狀接點孔的最小 點距。首先，考慮印刷低k之成群接點孔的高品質狀況。 該些狀況包括： 一具對角極點之0.9/0.1四極點照明（其中〇.9爲中 心點至極點距離，〇· 1爲極點半徑）

— 0.93 NA 一 6 %的1 : 1衰減P S Μ 一標線上入射的非極化光 藉由逐漸減少點距，只要圖樣點距爲1 3 4 nm (即6 7 -nm接點與間隔），在點距方向（C 0 )的空氣中影像反差 可保持在〇·5以上。其具有〜〗·5的NILS。最後的影像顯 示於圖5中。 藉由將光軸上照明改變爲光軸外照明，接點的印刷解 析度點距可由240 nm改進至134 nm。顯然，當使用略微 不同的N A或四極點時，上述所界定之最小可解析點距將 會改變。此界定無法考量焦點深度（D 0 F ):因此，預料 最少的可印刷點距應較大。此範例足以顯示，必須使用相 當非傳統的裝置，促使解析度限制下降至1 〇〇_nm點距。 _ 14_ 1247339 (11) C.極化 參考有關「極化配對」的文獻，其中電場向量重疊， 產生最大的干擾及最高的影像品質。請參閱SPIE 4346-.1 522 ( 2 00 1 ) ，Ma，Z等人之「衰減相移遮罩影像之照 明一致性與極化的影響」。線性極化照明已被用於改進適 當方位之線路的影像品質，但並無特定的極化系統被建議 用於本發明實施例之接點孔。 在下列討論中，將揭露使用放射與切線極化光的效果 。此二類極化增強了接點孔的影像品質。雖然文中討論放 射與切線極化，但熟悉本技藝之人士應理解，本文所揭露 的其他極化，包括訂製極化，亦可用於增強影像品質。 除非另外表述，否則條件如下，NA爲0.93，照明爲 0.9 / 0.】對角四極點，波長爲157.6 nm。 C1.模擬實驗 本作業使用Prolith ™ 7.1模擬器，提供三種極化模 式選擇，稱爲X極化、y極化與非極化光。藉由加成X極 化與y極北模式的空氣中影像，便可獲得非極化模式的影 使用Prolith ™ 7.1完成遮罩方位的簡單操控，便可 模擬切線或放射極化光。圖6中描繪一方位操控的範例。 假定極點足夠小，發明者首先將圖樣旋轉45°。他們接著 使用具X或y極化光的X方位偶極照明計算第一影像（X 極化用於放射照明，y極化用於切線照明）。接著使用具 -15- 1247339 (12) x或y極化光的y方位偶極照明計算第二影像（y極化用 於切線照明，x極化用於放射照明）。最後將兩影像加成 ’以獲得最後的影像。 C2.影像品質的極化效果 比較圖7A及7B，其分別顯示使用依據本發明之放射 _切線極化的影像。切線極化與放射極化間的差異，描繪 於圖10A及10B中。如圖1 002中所示，當光爲非極化時 ’極化向量的方向呈無規則變化。然而，如圖1 0 0 6中所 示’一旦非極化光穿過切線極化器1 004，該光便成爲切 線極化。一旦渠等光成爲切線極化，極化向量便一致地在 中央位置繞圈。 放射極化的情形略有不同。如圖1 0B中所示，當非極 化光1 0 02穿過放射極化器1 00 8時，該光便成爲放射極化 光1 0 1 0。一旦渠等光成爲放射極化，極化向量便一致地 由中央位置向外放射。 點距方向顯示如圖7 A及7 B中的對角線。放射極化 之點距方向的反差極高，即0 · 8 8，同時切線極化之點距方 向的反差極低（〇 · I 9 )。在點距方向4 5度，兩類型的反 差均高。 對於放射極化光而言，藉由改變接點孔寬度（即遮罩 偏斜），直至矩形及對角方向的反差相同爲止，可完成影 像的最佳化（對切線極化而言，並未發現此等改進）。在 一實施例中，8 5 nm的接點孔寬度（即；[8 _nm遮罩偏斜） -16- (13) 1247339 ，產生134 nm點距的均勻反差（約等於矩形及對角反差 )° 可替代地，可修改遮罩的背景傳輸以獲得相同的效果 。發明者發現放射極化光所產生的影像品質優於非極化光 所產生者，即使在焦點外亦然。 檢視由照明極化之最佳化所提供之改進的解析度。最 小點距可減少爲1 25nm，並發現最佳的接點孔寬度。對於 放射極化而言，可以小的接點孔寬度觀察劇烈的邊波瓣。 該些邊波瓣隨著接點孔寬度由50 nm逐漸增加至75nm而 消失。其後爲更一致地接點周邊反差分佈。此結果顯示放 射極化提供超過非極化光30%的NILS改進。圖8A-8C描 繪依據本發明之三種極化狀態的比較9在渠等的每一圖中 ，顯示點距的方向。圖8A爲75 nm接點寬度下，使用非 極化四極點照明的空氣中影像。圖8 B爲7 5 nm接點寬度 下，使用切線極化四極點照明的空氣中影像。最後，圖 8C爲75 nm接點寬度下，使用放射極化四極點照明的空 氣中影像。 極化照明可改善解析度限制，由1 3 4 n m下降至 125nm。渠等圖係使用放射極化光及〇·5的最低反差需求 (1·5 的 NILS 需求）。 C3·極化光、無鉻PSM、負光阻 在本發明一實施例中，使用極化光（放射或切線極化 )來照亮相移遮罩（PSM )，並產生一曝光光束。一負光 •17- (14) 1247339 阻層接著由該曝光光束之光進行曝光。可使用無鉻PSM。 在一實施例中，放射極化光係用於結合無鉻PSM、笛卡兒 四極點（C-quad )照明及負光阻。即使在低k應用中印刷 成群或巢狀接點孔，亦可獲得極高的影像品質。避免了禁 止點距。 在一實施例中，放射極化光係用於結合無鉻PSM、笛 卡兒四極點照明及負光阻，以推進解析度至k = 0.29。本發 明並不侷限於笛卡兒四極點照明。進一步的範例包括但不 侷限於類星體照明、具四摺疊對稱之照明，或任何其他近 似四極點照明之照明。依據發明者在PROLITH ™ 7.1系 統上所實施的模擬，當使用負光阻及放射極化照明時，可 產生近乎完美的影像反差。、 : 圖9A - 9C顯示發明者所獲得之模擬結果中，影像品 質的極化效果。圖9A-9C所顯示的結果，係模擬1〇〇 nm 點距、使用157 nm波長之無鉻PSM接點孔、0.93NA及 折射率1·78的光阻.。圖9A顯示使用非極化光及四極點照 明的狀況下，所獲得之接點孔的不良反差影像。圖9Β顯 示使用切線極化光及四極點照明的狀況下，所獲得之接點 孔的不良反差影像。圖9C顯示使用依據本發明一實施例 之放射極化光及四極點照明的狀況下，所獲得之接點孔的 高反差影像。 綜整本範例中三類極化的最小反差如下： -18- (15) 1247339 極化狀態 最小反差 非極化 0.67 切線極化 0.44 放射極化 1.0 此外，此技術即使在低k因子下亦可使用（例如，k 等於0.26，且反差大於0.75 )。 如圖1 1 A及1 1B中所示，此方法並無禁止的點距。 圖11A及11B各描繪依據本發明之100至900nm點距範 圍的CD(單位爲nm)及NILS。圖11A及11B顯示在所 有模擬的點距下（點距範圍100至 9 OOnm，每一級距 2 5 nm )，NILS均未低於2.9，表示所有的點距可同時以 .浪好空間實施印刷。 C4·放射極化光、衰減相移遮罩或二元遮罩，及正光阻 在本發明的進一步實施例中，放射極化光用於照亮相 移遮罩（PSM)，並產生曝光光束。一正光阻層接著由該 曝光光束之光進行曝光。該遮罩可爲衰減PSM或二元遮 罩。 圖12顯示衰減相移遮罩1 200的範例。爲易於說明， 僅描述格1202。格]202的中央部分1204是100%傳送的 區域’意即所有某相位之光均穿過該區域。例如，中央部 分1 204可傳送所有相位〇。的光。格12〇2的外圍部份 (16) 1247339 1 206造成衰減，其中傳送較低百分比之其他相位的光。 例如，如圖1 2中所示，外圍部份1 2 0 6僅允許6 %的相位 1 8 0 °的光穿過。 可替代地，二元PSM可用於本發明。圖13描繪二元 相移遮罩1 3 〇〇之範例。爲易於說明，僅描述二元枏移遮 罩1 3 00的格1 3 02。與衰減相移遮罩1 200的中央部分 1204極爲類似，二元相移遮罩1300的中央部分1304允 許100%的光穿過。但外圍部份1 3 06係避免所有的光穿 過，而非允許降低程度的光穿過。換言之，外圍部份 1306具有0%的傳送率。 在一實施例中，放射極化光係用於結合衰減相移遮罩 或二元遮罩、標準對.角四極點照明及正光阻。即使在低k 應用下，以不同點距印刷印刷接點孔，亦可獲得極高的影 像品質。 發明者在125nm點距接點孔上進行模擬，使用6%衰 減PSM及對角四極點（0.9 / 0.1 )照明，當使用放射極化 光時，顯示影像提昇。此模擬的結果顯示於圖14A — 14C 。顯示於圖1 4的結果亦綜整於下表： 極化狀態 最小反差 最小NILS* 非極化 0.64 1.85 切線極化 0.58 1.77 放射極化 0.69 1.94 * NILS即常態化影像登錄斜率 -20- 1247339 (17) 本發明並不侷限於四極點照明。進一步的範例包括但 不侷限於類星體照明、具四摺疊對稱之照明，或任何其他 近似四極點照明之照明。 D.無鉻交替PSM之極化 在接點之可解決的點距中，藉由將衰減相移遮罩改變 爲交替相移遮罩，並保持極化光的使用，便可進行進一步 的改進。 D1·與放射極化光結合之無鉻交替PSM，具100-nm點距 巢狀接點 爲範例所選用之無鉻交替PSM佈局係棋盤型，其中 相位係在例如 〇 °及 1 8 0 °間交替。無鉻交替相移遮罩 1 5 0 0的圖形顯示於圖1 5中。強調P S Μ 1 5 0 0 0勺中央位置 ，以顯示不同的部分及相位。部分1 5 02及1 5 04爲允許 1 〇 〇 %光穿過的區域，具有例如0 °相位。部分1 5 0 6及 1 5 0 8爲允許1 0 0 %光穿過的區域，其相位不同於部分 1502及1504的相位。例如，部分1506及1508可具有例 如1 8 0 °相位。塗黑區域1 5 1 〇不允許任何光穿過。因此， 其傳送率爲0 %。 如圖1 6中所示，印刷10〇11111點距接點孔的重複圖樣 ，係由具交替相位之1 〇 〇nm的透明方塊組成。遮罩佈局 請參閱 SPIE 4 8 89 ( 2 002 ) ，Levenson，M.D·等人之「漩 渦遮罩：以扭絞形成8 Onm接點」，及國際專利 -21 - (18) 1247339 WO 01/22164 A1 ( 2001) ，Grassman，Α·等人之「藉由 單一相位遮罩的交叉快速相移邊緣而形成接點孔」。具有 無鉻遮罩光軸上照明之接點陣列的結果衍射圖樣，顯示於 圖1 7Α中。 對光軸上照明而言，透鏡並未擷取衍射點，因爲（0 ，0 ) 、（ 1，〇 )及（1，1 )點均已熄滅。對光軸外照明 而言，如圖1 7Β中所描繪的，依據本發明一實施例，衍射 點的（1，1 )家族可移入瞳孔。此舉可獲得一影像。對一 極點而言，該影像等同於一維柵格。經由合成X極點與y 極點，可產生二維影像。圖18A及18B描繪此二維影像 。藉由自每一極點實施兩干擾衍射點的最佳極化（在圖 17B所顯示的範例中，X極化光爲最佳者），可增強該影 像。此與具笛卡兒四極點之放射極化極點類似。 空氣及抗蝕劑中的模擬（圖18A - B)，係在0.93NA 及157.6nm波長下，而且照明爲笛卡兒四極點（對角四極 點雖無優點，但亦可使用）。該四極點爲放射極化。只要 接點孔在負光阻中印刷，空氣及抗蝕劑中的模擬均顯示幾 近完美的反差。NILS (僅計算在空氣中者）極高（大於3 ，如圖1 8 A中所示）。 D2.具放射極化光之無鉻接點的點距作用 已說明微影中之「禁止的」點距。請參閱SPIE 4000_ • 1 1 40 ( 2000 ) ，Socha, R·等人之「1 30nm微影及以下之 禁止的點距」，及 SPIE 46 8 9-.9 S 5 ( 2002 ) ，Shi，X·等 -22- 1247339 (19) 人之「理解禁止的點距現象並協助特製件配置」。對特定 照明角度，禁止點距的位置在鄰近特製件與主特製件之場 破壞性干擾所產生的場。在試圖印刷不同點距之特定尺寸 的接點孔時，將遭遇困難。請參閱Graevipner等人的論著 。發明者使用共同的照明狀況及共同的門檻，呈現同步曝 光，並評估重複處理視窗的範圍。 對此組模擬而言，形成無鉻遮罩之透明相位方塊（參 照圖16)的尺寸，逐漸由lOOnm提昇至lOOOnm，級距爲 25nmo 圖 19 顯示由 200nm、300nm、400nm、500nm、 600nm及lOOOnm點距之最佳焦點模擬所產生的各式影像 〇 / 作爲本發明的結果，'接點的影像一般特別鮮明，而在 點距尺寸方面則並非極爲醒目。這是因爲接點是在相位方 塊的角落形成。以l〇〇nm點距印刷50nm接點所需的門檻 ，經計算結果爲 〇 · 2 8。在此門檻，察看邊波瓣以發展 400nm至500nm間的點距（參照圖19)，因而需要協助 特製件，以避免在特定點距印刷邊波瓣。若邊波瓣在其他 點距並未出現引發問題，便不需要協助特製件。 適於所有點距之NIL S及接點寬度已在〇 · 2 8門檻實施 計算（分別參照圖20A及20B )。接點寬度係指目標門檻 (本例中爲〇 · 2 8 )的影像寬度，而NIL S係指相同門檻時 ，該影像寬度的登錄斜率。 如圖20B中所示，對小點距（約20〇nm)而言，接點 寬度幾乎隨點距成線性變化；此即該系統，其中該影像恰 -23- 1247339 (20) 爲矩形一維柵格的總和。在此範圍外，更多的衍射點被容 納於瞳孔中。雖然文中未指出，但焦點深度（DOF )顯示 ，當更多的衍射點促成該影像時，改變便從無限（完美遮 罩、點光源及波前）到有限。 如圖20A·中所示，此範例所考量之適於所有點距的 NILS保持在2.5以上。此顯示所有點距均有良好的曝光 空間。另一方面，接點寬度由50nm變化至105 nm (最糟 的點距），並穩定地保持在約6 5 nm。此極爲値予注意， 並具有遮罩佈局簡單、無點距相依圖樣及照明最佳化等優 點。請比較Graeupner等人、Socha，R.等人與Shi，X.等 人之論著。 D3.訂製極化 在一實施例中，訂製極化光用於取代簡單的放射或切 線極化光。圖2 1 A顯示訂製極化圖樣，其中每一箭頭指 示該光束之特定部分的場向量方向。圖21B顯示另一訂製 極化圖樣。不同於放射或切線極化，訂製極化圖樣具有不 一致的極化向量設計。渠等極化向量顯示如圖21A及21B 中的箭頭方向。在一實施例中，訂製極化光以及放射與切 線極化，可由例如圖樣極化裝置104或202等圖樣極化裝 置製造。圖樣極化裝置中的圖樣是預設的，而切該圖樣極 化裝置可隨需要改變，製造所需的極化。照明組態或照明 源之照明光的形狀亦可訂製。提供訂製照明及訂製極化與 強度的能力，使印刷最佳化。 -24 - (21) 1247339 E.浸泡微影 其他微影技術、浸泡微影亦可用於本發明中接點的印 刷。在浸泡微影中’至少投影光學儀器與晶圓，例如投影 光學儀器1 〇 8與晶圓1 1 〇，其間的空間是塡滿液體的。使 用浸泡微影可將點距解析度限制由125nm提昇爲lOOnm 。爲模擬浸泡微影，波長係依該浸泡液的折射率而定（例 如1 .5 )。可由適當透鏡設計達成的液體NA爲1.3 95。圖 22爲以依據本發明浸泡微影，模擬100nm點距之5〇nm 接點孔的影像。NILS超過1.74，顯示此爲可實施之 lOOnm點距的50nm接點孔的光學微影技術。 F·遠紫外線輻射（EUV) 遠紫外線輻射（EUV )亦進行檢視，因其提供極短的 波長，因而在lOOnm點距具有高k因子。使用典型EUV 狀況（0.6 PC、0.25 NA及具有非極化光之二元接點孔遮 罩）之影像的空氣中影像模擬，確認EUV可在lOOnm點 距下，印刷極高品質的5 Onm接點影像。使用依據本發明 之EUV的模擬結果，顯示於圖23中。 在超過0.4微米的DOP下，NILS及反差分別爲〇·7 及2.5 ;此顯示EUV可在正確的狀況下，提供好的影像。 發明者考慮許多印刷I 〇〇nm點距之巢狀接點孔的方 法，發現157nm及高NA可允許具良好影像品質之134nm 點距接點的印刷。此外，與1 5 7 n m之最先進方法（哀減 -25- 1247339 (22) PSM、四極點等）結合的放射極化，可產生相較於使用非 極化光之結果更爲顯著的改進。以此技術解決的最小點距 爲 125 nm。經由放射極化、笛卡兒四極點、無鉻交替 PSM及負光阻，吾人可獲得幾近完美之10()nm點距的 1 5 7nm接點孔的反差影像。發明者發現此方法最佳顯然可 達1 5 7nm。經由點距，影像品質幾乎保持常數，發明者並 未觀察禁止的點距。發明者發現在157nm，1.5折射率之 假定的浸泡液，產生1 OOnm點距的高品質影像，同時 EUV狀況產生100nm點距接點的極高品質影像。 模擬結果綜整下表。 方法 波長 (nm) ΝΑ 點距 (nm) 反差 NILS 衰減P s Μ及非極化光 157.6 0,93 134 0.5 1.55 衰減PSM及放射極化 157.6 0.93 125 0.5 1 1.47 無鉻PSM及放射極化 157.6 0.93 100 0.99 3.08 浸泡 157.6 1.395 100 0.62 1.74 EU V 13.4 0.25 100 0,99 5.27 雖然上述說明了本發明的各種實施例，但應理解的是 所呈現的僅爲範例而非侷限於此。對熟悉本技藝之人士而 言是顯而易見的，即在不偏離本發明之精神及範圍下，可 進行各種形式及內容的改變。因而，本發明之廣度與範圍 不應侷限於上述實施例，而應僅由下列申請專利的範圍所 -26- 1247339 (23) 界定。 【圖式簡單說明】 本文之附圖形成規格的一部份，描繪本發明並與描述 共同進一步說明本發明的原理，使熟悉本技藝之人士可完 成及運用本發明。 圖1爲一依據本發明一實施例的微影系統。 圖2爲一依據本發明一實施例的微影系統。 圖3 A爲晶圓上抗蝕劑中接點孔的放大影像。 圖3 B爲晶圓上抗蝕劑中接點孔的俯視影像。 圖4A及4B描繪二維衰減照亮相移遮罩（PSM )的遮 罩頻譜’其中px = Py = p，並具有分別依據本發明一實施 例的光軸上友光軸外照明。 圖5顯不具非極化光之有限點距的影像，其中c〇及 C45各爲矩形及對角反差。 圖6描繪一模擬實驗的範例（爲描繪之故，顯示放射 極化光）。 圖7A及7B顯示放射及切線極化的影像品質效果。 圖8A— 8C顯示在125-nm點距（45度旋轉遮罩）的 範例中，三種極化模式的比較。 圖9A — 9C描繪極化的影像品質效果。圖9A描繪使 用非極化光所獲得之成群接點孔的不良反差影像。圖9B 描繪使用切線極化光所獲得之成群接點孔的不良反差影像 。圖9C描繪使用依據本發明一實施例之放射極化光，所 -27- (24) 1247339 獲得之成群接點孔的高反差影像。 圖1 〇 A描繪光線中電場向量之切線極化器的效果。 圖1 0B描繪光線中電場向量之放射極化器的效果。 圖1 1 A及1 1 B顯示使用具依據本發明一實施例之無 鉻交替PSM的放射極化光的點距作用。 圖1 2描繪衰減P S Μ。 圖13描繪二元PSM。 圖14Α - 14C的影像顯示依據本發明一實施例，具 125 nm點距之衰減PSM，其影像品質的極化效果。 圖15描繪交替PSM。 圖16顯示無鉻交替PS Μ遮罩佈局。 圖17Α及17Β分別顯示二維無鉻交替PSM之衍射圖 樣的光軸上及光軸外照明。 圖18Α及18Β顯示在空氣（a)及抗蝕劑（b )中， 使用無鉻交替PSM的影像。 圖1 9顯示最佳焦點相對於使用無鉻交替PSM及具笛 卡兒四極點（C-quad)之放射極化光的六幅空氣中的影像 〇 圖20A及20B顯示空氣中影像特性相對於點距的圖 形。 圖2 1 A及2 ] B爲訂製極化的範例圖。 圖22爲非極化光的浸泡影像，該光具有對角四極點 及n= 1.5之6%衰減PSM。 圖23爲遠紫外線輻射（EUV )狀況下最佳焦點的空 1247339 (25)氣中影像。 主要元件對照表 100' 200 微影系統 102 照明源 104、 202 圖樣極化裝置 106 遮罩 108、 204A 、 204B 投影光學儀器 110 晶圓 302 抗蝕劑層 304 晶圓表面 306 接點孔 10 0 2 非極化光 1004 切線極化器 1008 放射極化器 10 10 放射極化光 1200 衰減相移遮罩 1202 、1302 格 1204 ^ 1304 中央部分 1206 、1306 外圍部份 1300 二元相移遮罩 1500 無鉻交替相移遮罩 1502 、]504 、 1506、 1508 部分 15 10 塗黑區域

-29-

Claims (1)

1. i iini··糾―"n—.

   煩謂委員明示、本案修正後是否變更原^質内々 1247339 拾、申請專利範圍 附件2A :第93 1 043 1 5號專利申請案 中文申請專利範圍替導本： 民國94年3月23日修正 1 . 一種在晶圓上印刷的方法，包括： (a )依據一預設的極化圖樣而極化光，用以產生一 極化曝光光束； (b) 朝著一遮罩並沿一光學路徑輸出該極化曝光光 束； (c) 在該光學路徑中以該極化曝光光束照亮該遮罩 ，以便在該曝光光束中產生一影像；及 (d )在該光學路徑中以'該曝光光束之光對該晶圓上 之光阻層實施曝光。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a ) 進一步包括依據一放射極化圖樣’產生該極化曝光光束。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a ) 進一步包括依據一切線極化圖樣’產生該極化曝光光束。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a ) 進一步包括依據一訂製極化圖樣’產生該極化曝光光束。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（a ) 進一步包括產生極化四極點照明° 6.如申請專利範圍第1項之方法，進一步包括·· 在該步驟（a )進行之前’在〜照明源上預先極化 光0

   7 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（c ) 包括照亮一遮罩，以產生一包括接點孔的影像。 8 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（d ) 發生於一液體中。 9 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該遮罩至少 爲下列群組之一，包括：無鉻相移遮罩、衰減相移遮罩及 交替相移遮罩。

   10.如申請專利範圍第1項之方法，其中該遮罩是一 個二元遮罩。 1 1 · 一種在晶圓上印刷的方法，包括： (a )依據一預設的極化圖樣而極化光，用以產生一 極化曝光光束； (b )沿一光學路徑輸出該極化曝光光束； (c )在該光學路徑中以該極化曝光光束照亮一無鉻 相移遮罩，以便在該曝光光束中產生一影像；及

   (d)在該光學路徑中以該曝光光束之光對該晶圓上 之負光阻層實施曝光。 1 2 . —種在晶圓上印刷的方法，包括： (a )依據一預設的極化圖樣而極化光，用以產生一 極化曝光光束； (b )沿一光學路徑輸出該極化曝光光束； (c )在該光學路徑中以該極化曝光光束照亮一衰減 相移遮罩，以便在該曝光光束中產生一影像；及 (d )在該光學路徑中以該曝光光束之光對該晶圓上 -2-

   2 之正光阻層實施曝光。 1 3 . —種在晶圓上印刷的方法，包括： (a )依據一預設的極化圖樣而極化光，用以產生一 極化曝光光束； (b )沿一光學路徑輸出該極化曝光光束； (c )在該光學路徑中以該極化曝光光束照亮一個二 元遮罩，以便在該曝光光束中產生一影像；及

   (d)在該光學路徑中以該曝光光束之光對該晶圓上 之正光阻層實施曝光。 1 4 . 一種在晶圓上印刷的方法，包括： (a )以預先極化光照亮一相移遮罩，以便在該預先 極化光中產生一影像； (b)由該相移遮罩並沿一光學路徑輸出該預先極化 光；

   (c )在該光學路徑的一投影光學儀器中，以該極化 曝光光束塑形該預先極化光，以產生一曝光光束，其中該 預先極化光係依據一預設的極化圖樣及強度圖樣而塑形； 及 (d)在該光學路徑中以該曝光光束之光對該晶圓上 之光阻層實施曝光。 1 5 . —種微影系統，包括： (a ) —照明源，其沿一光學路徑發出照明光； (b ) —圖樣極化裝置，其將照明光由該照明源轉換 爲具預設的極化圖樣的曝光光束，並將該曝光光束輸出至 -3- 1247¾會

   該光學路徑； (C) 一遮罩，其在該曝光光束中產生一影像，其中 該遮罩包括具有一點距的接點孔圖樣；及 (d ) —投影光學儀器，其中繼該曝光光束以便在一 晶圓上印刷。 16.如申請專利範圍第1 5項之微影系統，其中該照 明光爲預先極化照明光，而其中該圖樣極化裝置爲一波板

   1 7 .如申請專利範圍第1 5項之微影系統，其中該照 明光爲預先極化照明光，而其中該圖樣極化裝置爲一極化 1 8 .如申請專利範圍第1 5項之微影系統，其中該照 明光爲非極化照明光，而其中該圖樣極化裝置爲一極化器 1 9.如申請專利範圍第1 5項之微影系統，進一步包 括··（ e ) —晶圓，係裝設以由該曝光光束所曝光。 2 0.如申請專利範圍第1 9項之微影系統，進一步包 括一液體，其塡滿該投影光學儀器與該晶圓之間的空間。 2 1 .如申請專利範圍第1 5項之微影系統，其中該圖 樣極化裝置包含於該投影光學儀器中。 22 .如申請專利範圍第1 5項之微影系統，其中該預 設的極化圖樣爲一放射極化圖樣。 2 3 .如申請專利範圍第1 5項之微影系統，其中該預 設的極化圖樣爲一切線極化圖樣。 -4- 1247339 _ i丨年月日佐:更〕正替換頁 Λ«»»«Μ6η*< rwsr«λ.·λ%wjwt*»*a.j.v --fnrn ι ιγ· ιιιίιγίίίιιί nryn ir ιιτιπητιιττι 24.如申請專利範圍第1 5項之微影系統，其中該預 設的極化圖樣爲一訂製極化圖樣。 2 5 .如申請專利範圍第1 5項之微影系統，其中該遮 罩爲下列群組之一，包括：一無鉻相移遮罩、一衰減相移 遮罩、一二元遮罩及一交替相移遮罩。 26. —種在晶圓上產生接點孔的方法，包括： (a )產生一極化照明光束； (b )以該極化照明光束照亮一遮罩，以產生一曝光 光束’其中該遮罩在該曝光光束中產生具有一點距的接點 孔圖樣；及 (c )以該曝光光束之光對一晶圓實施曝光。 27·如申請專利範圍第2 6項之方法，其中該步驟（b )進一步包括照亮一相移遮罩。 28.如申請專利範圍第26項之方法，其中該步驟（a )進一步包括產生一放射極化照明光束。 2 9·如申請專利範圍第2 6項之方法，其中該步驟（a )進一步包括產生一切線極化照明光束。 3 0.如申請專利範圍第2 6項之方法，其中該步驟（a )進一步包括產生一訂製極化照明光束。