TWI257530B - Method of manufacturing a device using a lithographic projection apparatus and apparatus therefor - Google Patents

Description

1257530 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 本發明有關一種濾波器，譬如可用於衰減不需要的輻射 並傳送所需要的輻射。本發明特別有關在一種微影蝕刻投 射裝置中使用〉慮波器’包含： 一個輻射系統，用以供應一股投射輻射束； 一個第一物體台，用於固持一個光罩； 一個第二物體台，用於固持一個基材；及 一個投射系統，用於將光罩之一個輻射部成影在基材之 一個目標部上。 爲簡單起見，投射系統在下文可稱爲”鏡片，，；但是，此名 稱應廣Λ包含各種投射系統’譬如包括折射光學裝置、反 射光學裝置、及反射折射系統。輻射系統一般包含一個照 明系統，照明系統亦可包括依照用於引導、定型、或#制 投射輻射束之任何設計而運作之元件，且此等元件在;文 亦可共同或分別稱爲’’鏡片”。此外，第—及第二物體台可 分別稱爲”光罩台”及”基材台"。並且，微影#刻裝置可具有 兩個或更多個光罩台及/或兩個或更多個基材台。此種"多階 級"裝置t可並列使用更多個台；或可在採用—或多個並 他階級進行暴光的同時，在—或多個階級上進行預備步驟。褲 階級式微影蚀刻裝置譬如描述於國際專利中請w〇助贿 及W0 98/40791號，以提及方式併入本文中。 譬如，微影蚀刻裝置可用於製造積體電路（ics)，此情形 中，光罩（罩部）可包含與IC的各層相對應之—個電路圖案： 且此圖案可成影在已塗有-層感切料（光阻）之—個基材 (矽晶圓）上的一目標部（包含一或多個模）上。一般而言=單 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-------- -4- 1257530 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 一晶圓可包含經由光罩以一次一個方式連續輻射之相鄰目 標部的一個完整網路。在一種微影蚀刻投射裝置中，藉由 將整體的光罩圖案一次曝光至目標部上而輻射各個目標部 ’此裝置常稱爲晶圓階級機（Wafer Stepper)。另—種常稱爲 階級與掃描裝置（step-an(l-scan apparatus)之裝置中，在一個 已知參考方向（”掃描”方向）藉由在投射束之下漸進式掃描光 罩圖案、並同步掃描與此方向呈平行或反向平行之晶圓台 ，以輻射各目標邵；因爲投射系統一般具有放大因子M (一 般<1)，晶圓台的掃描速度V係爲因子“乘以光罩台掃描速 度。此處所述的微影蝕刻裝置的更多相關資訊請見國際專 利申請W0 97/33205號，以提及方式併入本文中。 習知技藝的問題包括··半導體製造業日益需要將更小特 徵以更高密度成影，故需要利用較短波長的輻射，譬如具 有157或126¾微米波長的紫外線，但產生下列問題當波 長減小時，輻射變得更活潑，且微影蝕刻裝置中的光^組 件（包括光罩）更易顯示某些螢光效應，所觀察到的特定螢光 係受到光/學組件的材料中心或色彩中心所影響。在熔化的 矽石與CaF2情形中，可觀察所標示顏色的螢光發射，譬如 紅、綠、黃、及監色可見光。同樣地，光學組件或光罩上 之多層塗層的組成層（譬如多層抗反射塗層）所用材料或是單 層塗層（譬如單層抗反射塗層）所用材料可呈現出螢光效應。 並且，在投射輻射束的執跡中出現之任何污染物均可能呈 現螢光效應，螢光可爲光化性，亦即光阻可對此光具 感性，特別是位於短波長或光譜藍端時尤然（譬如當波長光 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • -i^i —^i ^^1 I n i^i smmmm 一 (口、· —Ml ·ϋ ·ϋ In —ϋ ·ϋ 11 I · 1257530 A7 B7 五、發明說明（ 冶；1 = 350與550耄微米）。因此，由於一般係在所有方向發 出螢光而對於光阻構成一背景劑量，所以螢光可造成光阻 不良曝光，而使影像圖案的對比產生普遍劣化。如此將不 利於曝光品質且可能影響程序參數。 亦可對於微影蝕刻裝置中之鏡片材料使用MgF2及BaF，但 這些材料亦可能具有某些螢光效應。 本發明之一目的係避免或減緩上述問題。 根據本發明，提供一種微影蝕刻投射裝置，以將一個光 罩中I 一個光罩圖案成影在至少部份受到一層能量敏感性 材料（光阻）所覆蓋之一個基材上，該裝置包含： 一個輻射系統，用於供應具有小於160毫微米波長之一股 投射電磁輻射束； 一個第一物體台，用於固持一個光罩； 一個第二物體台，用於固持一個基材； 個投射系統，以將光罩的輻射部成影在基材的目標部 上； 其特徵壤一步包含： 個遽波裔’位於投射束軌跡中，以使具有大於投射束 的波長之螢光輻射進行衰減。 根據本發明之一種含有濾波器之裝置係可傳送用於界定 所投射影像之_(譬如157或126毫微米光線），且錢器藉 由反射及/或吸收而使不f要的螢光進行衰減。 濾波叩較佳3有多層，各層具有折射率，其中該折射率 在-較咼値與一較低値之間呈交錯狀、或在連續層之間在 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公餐"3------ "~— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} ή^τ' — I I I I I . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1257530 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 A7 B7 五、發明說明（4 ) 較低値與一較高値之間呈交錯狀。 可選擇不同折射率之材料及層數，以界定濾波器之傳送 與袁減特徵。 濾波器可包含形成於一個專用載體基材（較佳具有概呈平 面狀的平行表面）上之一個塗層；或是形成於另—光學組件 上疋一個塗層。後者方式可使得：在已知光學系統中採用 濾波器時，佔極小體積並且很簡單。 遽波器亦可包含_列狀配置於投射束中之兩個或更多個 載體’各個載體設有一個塗層，以傳送所需的輻射並衰減 不需要的瑩光輻射的波長光譜之特定組成部份，此方式可 對於該串列中的各個組成濾波器具有放鬆的設計規範。如 上述’下文可將單一遽波器或一系列濾、波器稱爲，，濾、波器，，。 根據本發明的另一型態，提供一種利用微影蝕刻投射裝 置來製造元件之方法，包含： 一個輕射系統，用於供應具有小於160毫微米波長之一股 投射電磁輻射束； 一個第_一物體台，用於固持一個光罩； 一個第二物體台，用於固持一個基材；及 一個投射系統，將光罩的輻射部成影在基材的目標部上 ;該方法包含以下步驟： 提供一個對於該第一物體台具有圖案之光罩； 提供一個基材，對於該第二物體台設有一個輻射敏感層； 輻射某部份之光罩、並將光罩的該等輻射部成像至該基 材的目標邵上；其特徵爲以下步驟： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

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1257530 A7 B7 五、發明說明（ 採用位於投射束轨跡中之一個濾波器，以將比投射束具 有更大波長的螢光輻射進行衰減。 在採用根據本發明的微影蝕刻投射裝置之製造方法中， 一個光罩中的圖案係成像在至少部份覆有一層能量敏感性 材料（光阻）之一個基材上。在此成像步驟之前，基材可進行 夕種私序，譬如塗底料、光阻塗佈、敕烘烤。在曝光之後 基材可進行其他程序，譬如曝光後烘烤（pEB)、顯影、硬 、/、烤及成像特欲之測量/檢視，以此系列程序作爲基礎對 =5如1C等元件之個別層賦予圖案，此圖案層隨後可進行 三如蝕刻、離子植入（掺質）、金屬化、氧化、化學機械研磨 寺預足製成各層之各種程序。若需要數層，則必須對於各 新層重複全部程序或其變化方式。最後，—系列的元件將 出見在基材（曰g圓）上，隨後以譬如切割或鋸斷技術將這些元 件互相分離，而可將個別元件安裝在一個載體上、連接至 、子等此等方法的其他相關資訊譬如請見"微晶片製造： 半寸加工的實用導論"第三版，彼得范然特著，麥葛羅希 爾出版1997, ISBN 0-07-067250-4。 本又雖特別指出在製造IC時採用根據本發明之裝置，但 、’、、：可瞭解.此裝置具有許多其他可能的應用，譬如，可 妥、氣适整合性光學系統、磁域記憶體用之引導與偵測圖 2液晶_不板、薄膜磁頭等。熟悉本技藝者暸解：此等 ^他應用的範圍中，本文所用的任何名稱，，罩部"、，，晶圓"或 模均應分別由更常見用語，，光罩"、"基材，，、，，目標區"所取 代。 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -Φ 訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

x 297公釐） 1257530 ^_I_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 發明說明（6 ) 以示範性實施例及圖式作輔助，可更瞭解本發明及其優 點，其中類似的編號及字母代表相同或類似元件，其中： 圖1示意顯示根據本發明之微影蝕刻投射裝置； 圖2 7F意顯示圖1的投射裝置的投射鏡片所用之一個光學 組件上的一個濾波器的位置； 圖3示意顯示位於具有概呈平面狀平行表面之一個專用載 體基材上之一個濾波器的位置； 圖4示意頦示位於基材上之一個二色向性塗層，該塗層包 含六層交錯之高與低折射率； 圖5示意顯示圖2及圖3情形所適用之一個截止濾波器之光 譜傳輸性質； 圖6示思頭示圖2及圖3情形所適用之一個帶通濾波器之光 譜傳輸性質； 圖7示意顯示一個含有在圖1的投射裝置的投射束中呈串 列狀配置之兩個分離的載體上之兩個組成濾波器之濾波器 的位置； 圖8示意^顯示圖7情形所適用並且呈申列狀配置之兩個分 離的載體上之兩個組成濾波器之光譜傳輸性質。 圖1之裝置包含： -個輻射系統LA、Ex、IN、⑶，用於供應_股投射專昌射 束PB (譬如具有小於160毫微米波長的uv輻射）； 一個第一物體台（光罩台）MT，設有一個光罩固持部，用 以固持一個光罩MA (譬如光罩部），並連接至第一定位裝置 以將光罩對於物品P L正確定位； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1257530 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -----2Z_ 五、發明說明（7 ) 一個第二物體台（基材台）WT，設有一個基材固持部，用 以固持一個基材w (譬如塗有光阻的矽晶圓），並連接至f 二定位裝置以將基材對於物品PL正確定位； 弟 一個投射系統（鏡片）PL (譬如折射或反射折射系統、戈浐 組），用於將光罩MA的一個輻射部成像至基材w的—個== 部C (模）上。 標 如本文所述，該裝置爲傳輸型（亦即具有一個傳輪光罩）。 但亦可譬如爲折射型。 輻射系統包含一個來源LA (譬如汞燈或受激準分子雷射） ，以產生一股輻射束，此輻射束係穿過照明系統所包含之 各種光學組件（譬如束定型光學裝置EX、一個合成器m、及 一個聚光器CO)，·使得所生成的束PB在剖面具有所需的均 勻度及強度分佈。 束PB隨後與固持在一個光罩台“丁上的一個光罩固持部中 之光罩MA相文。束pb在橫越過光罩μ a之後，貫穿鏡片pi ，鏡片PL將該束PB聚焦在基材w的一個目標部c上。藉由 干擾裔位移與測量裝置IF作輔助，基材台界丁可正確移動， 譬如將不同的目標區C定位在束四的軌跡中。同樣地，譬 如從一個光罩庫作機械檢索之後、或在掃描期間，可採用 第一定位裝置將光罩MA對於束PB軌跡正確定位。一般利用 圖1未明顯圖示之一個長行程模組（路程定位）以及一個短行 程模組（細微定位）作輔助，以使物體SMT、WT進行移動。 晶圓階級斋的情形係與階級與掃描裝置不同，光罩台 可能僅連接至短行程定位裝置、或可能僅加以固定。可由 本紙張尺度適用中國國豕ί示準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） ---------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1257530 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8 ) 兩種不同模式來使用所描述的裝置： 1. 在階級模式中，光罩台MT概呈靜止，而將一個完整的 光罩影像一次（亦即單次”閃光”）即投射在一個目標部C上。 基材台WT隨後在\及/或y方向偏移，故由束pB輻射一個不 同的目標部C ; 2. 在掃描模式中，適用概呈相同的情況，差異在於並未以 單次"閃光"將一個已知目標部C曝光；而是，光罩台MT可 以速度v在已知方向（所謂，，掃描方向”，如$向）移動，使得投 射束PB在一個光罩影像上方掃描；同時，基材台Wt以速度 V-Mv在相同或相反方向同時移動，其中M爲鏡片pL的放大 倍數（通常1/4或-1/5)。利用此方式，可將較大的目標部 C曝光，而不必犧牲解析度。 圖2更加詳細顯示鏡片PL、光罩sMT、及基材台WT。用 於實施本發明之圖2的濾波器F目前較佳係在第一物體台（光 罩台）MT與第二物體台（基材台）WT之間的投射鏡片p]L的光 學組件0C上含有一個二色向性塗層，亦即：使用時，濾波 器係位方t光罩與晶圓光阻之間的束軌跡中。此範例中，投 射束包含由濾波器（塗層）所傳輸之丨5 7毫微米波長的紫外線 库田射’並利用/慮波备反射及/或吸收來自先前光學組件之任 何不需要的螢光。 1…3詳細顯不濾波器F在一個專用載體基材Dc上包含一個 塗層之情形，爲了儘量降低成本並放鬆對於載體基材之定 位公差’該基材較佳呈平面平行狀。 二色向性塗層的較佳型式係爲具有不同折射率介質八與8 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 297公髮） 1 看 i — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------座 1257530 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（9 ) 之一或多對的層，各對的層亦稱爲一個雙層。在完整結構 中，具有不同折射率A與B的層互相交錯。譬如，六層（三個 雙層）構造爲八、8、八、；6、八、：8。圖4示意顯示一個基材3 上所形成之這六層堆疊，屬於一型（人或⑴的層係具有較高 的折射率，而屬於另一型的層（B或A)則具有較低的折射率 ’折射率的高低係相對於彼此而定。譬如，各層A可由—種 較高折射率的材料構成，各層B可由一種較低折射率的材料 構成，或反之亦然。目前較佳實施例中，屬於型八的各層均 由相同的第一材料構成，屬於型3的各層均由相同的第二材 料構成，但不一定如此。 根據本發明微影蝕刻裝置之濾波器的一項實施例係爲截 止濾波器，此實施例的濾波器係不可傳輸或僅可部份傳輸 比具有譬如200毫微米等特定波長値更大的輻射，但可實^ 傳輸比具有譬如所需150毫微米更短波長之輻射·請見$圖^ ，其中沿垂直軸的T爲傳輸係數，而沿水平軸〇爲勞光^ 射的波長。此型的濾波器通常包含較少層，譬如八層。田 根據本發明微影蝕刻裝置之濾波器的另一項實施例係爲 帶通遽波器，此型濾波器僅可傳輸某頻帶的波長，可包本 較小範圍的波長，且傳輸値可位於特定所需的波長或= 近’譬如目前較佳實施例之157毫微米；請見圖6，其中斤 垂直轴的T爲傳輸係數，而沿水平轴之几爲勞光輻射的: 。Y通型的遽波器通常包含約40層。 本發明的實施例中’各層的厚度較佳約等於濾波哭所預 足傳輸的輕射之四分之一波長（該波長係爲各層介質中之# _ - 12_ 度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）— I ——φα: 丨訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1257530 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（1Q ) 射的波長）。 遽波器的層之適當構成材料係包括氧化物及氟化物，特 別是，較低折射率層所用的材料譬如可選自：Si〇2、MgF2 A1F3 NaF、Na3AlF6 ' Na5Al3F“。較高折射率層所用的 材料譬如可選自：Al2〇3、LaF3、聊3、GdF3'DyF3、LnF3 、⑽及邮。這些材料適㈣成可傳輸i57毫微米波長之 遽波器，示範性遽波器爲一種二色向性塗層，亦即利用不 2層心間的介面所反射的輕射之間的干涉而運作。藉由選 :層數及其厚度’可調整作爲波長函數之濾波器的傳輸與 衰減特徵。 另-項實施例中’在串列狀配置於投射束中之至少兩個 分開的組成遽波器上，將遽波器的功能（用於傳輸投射束輕 射（波長’及用於衰減所產生勞光輕射之波長）加以區分。 圖二意顯示：利用兩個濾'波器FA及FB實行衰減螢光輻射 &功此&如’當投射束的電磁輕射具有157毫微米波長時 y斤屋生不需要的勞絲射之光譜可能從恰比157毫微米略 南的岐(如160毫微米波長）—直延伸至電磁輕射光譜的可 見光範圍内之波長。壁如R 7 ΑΑ Ή A # , &如圖7的FA等一個濾波器係特別預定 用於衰減-個較小光譜帶的勞光，譬如具有介於“Ο至2〇〇 ^米的波長。對於此濾、波器，157毫微米的高傳輸需求係 代衣在光增傳輸曲線中具有極陡的轉折，通常可利用該等 帶通滅波器進行此種㈣的轉折，請見則所示滤波器^的 光邊傳輸，其中沿垂直㈣T係爲傳輸係數，而沿水平轴之 又爲榮絲射的波長。圖、波㈣可能特別預定 ------tii! — 訂--------·. S0. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13- 1257530 A7 ------------B7 __ 五、發明說明（11 ) 衰減一個寬的螢光光譜帶，其譬如具有介於200至500毫微 米之間的波長，請見圖8所示濾波器FB的光譜傳輸。在157 笔微米的高傳輸需求並不表示在157至160毫微米波長之間 的光講曲線中具有極陡的轉折（如濾波器FA的情形）。該等 截止遽波器通常可滿足並實行此種放寬的需求以及較寬波 長範圍之衰減需求，由於以160_2〇〇毫微米及200-500毫微米 的組成波長進行螢光輻射的衰減，現共同組成該等兩個濾 波器。 上文雖已描述本發明的特定實施例，已知可由上述以外 方式來實施本發明，上文的描述無意限制本發明。特別可 瞭解：本發明可用於微影蝕刻裝置中、以及需將不良輻射 加以衷減之任何其他型裝置中。 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 丁 ' · μμτ I an· I J I ϋ 11 Hal n 1- .ϋ · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 工2575抓24161號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年6月） 申請專利範圍 -種微影㈣投射裝置，用於將—個光罩（ma)中的— 個光罩圖案成像在一個具有—輻射敏感層之基材㈤上 ，該裝置包含： 一個輻射系、、统，用以供應具有小於160毫微米波長之 一股投射電磁輻射束； 一個第一物體台’用於固持—個光罩（ma); 一個第二物體台，用於固持一個基材（w); ，一個投射系統，用於將該光罩（MA)之一個輻射部成 影在該基材（W)之目標部（c)上； 其特徵進一步包含： 一個濾波器（FA),位於該投射束軌跡中，及包含一個 在載體基材（DC)上所形成之塗層，用於衰減具有比該投 射束更大波長之螢光輻射；其中該塗層包含多層，各層 具有其折射率，其中折射率在一較高值與一較低值之間 王父錯狀、或在連續層之間於一較低值與一較高值之間 呈交錯狀。 2. 3. 4. 如申凊專利範圍第1項之裝置，其中該塗層包含至少一 對的層，違對或各對係包含一層較低折射率的材料及一 層較南折射率的材料。 如申請專利範圍第1項之裝置，其中較高折射率之塗層 或塗層中之該等層由選自下列各物的一或多種材料製造 :Αία]、LaF3、NdF3、GdF3、DyF3、LnF3、丁hF4 及 CeF3 〇 如申請專利範.圍第1項之裝置，其中較低折射率之塗層 本紙張尺度適财® g緖準(CNS) Α4^721〇Χ297/>ίΤ 1257530 Λ 8 m C-H Γ)8 申請專利範圍 或塗層中之該等層由選自下列各物的一或多種材科製造 ：Si〇2'MgF2'A1F-NaF'Na3A,F3.Na5Al3F|4〇 5.如申請專利範圍第i項之裝置’其中該塗層為一個含有6 至10層之截止濾波器。 6，如申請專利範圍第i項之裝置’其中該塗層為一個含有 30至50層之帶通濾波器。 7. 如中請專利範圍&項之裝置，其中該塗層適於傳輸具 有1 55- 1 59毫微米及/或124.128毫微米範圍波長之福射。 8. 如申請專利範圍第！項之裝置，其中該塗層適於衰減可 見光。 9. 如申請專㈣圍第；1項之裝置，纟中㈣體基材為一位 於该投射系統或輻射系統中所出現之一個光學組件（〇c) 〇 10. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該濾波器位於該等 第一及第二物體台之間。 11. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該投射束包含155_ 1 5 9笔微米或1 24-12 8耄微米範圍波長之輻射。 12. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該濾波器包含串列 狀配置之複數個子濾波器，各個此種子濾波器可供衰減 該螢光輻射之某一波長光譜的已知部份。 13. —種利用微影蝕刻投射裝置製造元件之方法，包含： 一個輻射系統，用於供應小於丨6〇毫微米波長的—股 投射電磁輕射束； 一個第一物體台，用於固持一個光罩（MA); -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X 297公f) 1257530 Λ 8 B8 C.8 ί)8 申請專利範圍 一個第二物體台，用於固持一個基材（w);及 一個投射系統，用於將該光罩（MA)的輻射部成像在 該基材（W)的目標部（C)上；該方法包含以下步驟： 將一個具有一圖案的光罩（MA)提供予該第一物體台 將一個具有一輻射敏感層之基材（W)提供予該第二物體 台； 裝 輻射該光罩（MA)的某些部份並將該光罩（MA)的該等 輻射部成像在該基材（W)的目標部（C)上；其特徵為以下 步驟： 採用位於該投射束軌跡中之一個濾波器（FA)，用以衰 減具有大於該投射束的波長之螢光輻射。 訂 鲁線 -3 -本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210X 297公釐） 1257530 第0891241(51號專利申請案 中文圖式替換頁(93年6 3J

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