TWI276924B

TWI276924B - Exposure apparatus and method

Info

Publication number: TWI276924B
Application number: TW092134894A
Authority: TW
Inventors: Miyoko Kawashima; Akiyoshi Suzuki
Original assignee: Canon Kk
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2007-03-21
Also published as: US7126667B2; US20040119954A1; TW200421047A; US20060012764A1; US7046337B2; KR20040050884A; EP1429190A2; US20060158629A1; KR100588182B1; EP1429190B1; EP1429190A3; US6992750B2

Description

1276924 ⑴ 玖、發明說明這申請案根據2 0 0 2年1 2月1 〇日所申請之日本專利申請案號2002 - 358764加以申請求優先權之權益。有如此處之完全說明，據此整體將其納入參考。【發明所屬之技術領域】

本發明通常是與一種用以製造各種裝置之曝光方法及設備有關，該各種裝置包含如1C及LSI之半導體晶片。如液晶面板之顯示裝置，如磁頭之感測裝置，及如C CD 之影像拾取裝置，以及微機械構造所使用之精細接觸孔圖案，且更尤其是與一種所謂的浸泡型曝光方法及設備有關，該方法及設備將曝光物體之表面及最接近物體之一投影光學系統之底部表面浸泡在液體中，並經由該液體使用物體曝光。【先前技術】 ^ 傳統上已使用縮減之投影曝光設備，以光蝕刻技術加以製造如半導體記憶體及邏輯電路之精細半導體裝置，其 > 使用一投影光學系統，使形成在一罩幕（網線）上之電路、圖案投影在一晶圓等上，並用以轉印電路圖案。投影曝光設備可轉印之關鍵尺度與曝光用光線之波長成正比，並與投影光學系統之數値光圈（’’NA”）成反比。波長愈短·解析度愈佳。已要求的是以對更精細半導體裝置要求之更小解析度。要求曝光光線移向小波長，並使 -4 - (2) 1276924 用較高之ΝΑ，預期投影光學系統增進解析度。由於難以改變曝光波長，投影光學系統已加速增進其ΝΑ ;例如’ 已發展一 ΝΑ = 0.9之投影光學系統。另一方面，曝光設備所用之光源已從一 KrF雷射（波長24 8nm )變更至ArF雷射（波長193nm )。目前，已發展出F2雷射（波長157nm)及EUV (波長13.5nm)爲下一代之光源。在這一種情況下，如日本專利公開案號1 〇 - 3 0 3 1 1 4 中所發表的，浸泡曝光法已引起注意，其使用ArF雷射（波長193nm)及F2雷射（波長15 7nm)供增進解析度。浸泡曝光使用一液體作爲晶圓端之-媒體。它充塡投影光學系統與晶圓間之間隔，提升較高之N A。明確地說，投影光學系統之數値光圈（”NA”）爲η · sin 0 ，其中，”n” 爲液體之折射率，且ΝΑ能遞增達到”η”。當ΝΑ變得更大時，極化光線對成像效能之影響變成不可忽略，因爲由於光線在一晶圓上有一較大入射角，成像效能根據極化指示即變得不同。雙光束成像之效能比三光束成效更受極化作用影響。在這透過即第〇順位光束和第± 1順位繞射光束之三光束之間之干擾而形成一影像之三光束成像，第0順位光束和第1順位繞射光束之間及第0順位光束和第一 1順位繞射光束之間之角度未達90 ’其形成一成像之基本頻率，且極化作用之影響未顯著出現。另一方面，雙光束成像包含兩第1繞射光束間之干擾及第0順位光線和第± 1順位繞 (3) 1276924 射光束之一之間之千擾。極化作用對成像效能之影響是嚴重的，因形成基本頻率之兩光束具大角度。而且，在浸泡情況中，兩光束成像可有問題地符合在某一極化光線方向中一點也未形成影像之情況。在習知非浸泡式光學系統中，這種現象未曾發生。如第1 6 A圖中所示，當兩干擾光束應該形成一影像時，在紙表面上具一極化方向之P、極化光束未彼此干擾或未促成成像，因他們形成90 °角。當兩光束對稱並形成90 °角時，入射角爲 45°，且 sin45、0.7。另一方面，第16B圖中所示之S—極光束具一垂直於紙表面之極化方向並形成具良好對比之影像。這種事貫現在定義一極化方向，該方向形成一良好對比之影像’作爲 S —極分量或 S -極光線。如所硏討的，當兩光束在紙表面上彼此干擾時，S -極光線具一垂直紙表面之極化方向。極化方向表示形成一圖案之方向。當兩光束形成一干擾紋時，S極光線方向與由兩光所形成之千擾紋各縱向一致 :X方向爲形成在X方向中延伸其精細結構之千擾圖案時，S極光線之方向。Y方向爲形成在Y方向中延伸其精細結構之千擾圖案時，S極光線之方向。當考慮到兩光束干擾時，它透過在抗蝕劑中具角之兩光束間之千擾形成一影像。其中，η。爲投影光學系統與晶圓間一媒體之折射率，0。爲媒體中一角度，而〜爲抗蝕劑之折射率。從史奈爾定律（Snell’s ] aw )建立以下方程式（1 ): -6- (4) 1276924 nr · sin Θ r = n〇 · sin (9 〇 ( 1 ) 當媒體爲空氣時，因且而建立以下之方程式（2 ): n r · s 1 η 0 r = η 0 . s i η 0 〇 < 1 ( 2 ) 在A r下準分子雷射之情況中，抗蝕劑一向具折射率 nr=1.7’且方程式（2)導致sin0r<().59。因此，當媒體爲空氣時’抗蝕劑中之0 r角決不表示sin 0 r = 〇.7。結果 ’抗蝕劑中，交叉角爲90。之情況決不會發生。另一方面，在媒體爲液體之浸泡之情況中，建立以下之方程式（3 )。當媒體之折射率.47時： nr · sin Θ r = n〇 · sin Θ 〇<l .47 ( 3 ) 因抗触劑經常具折射率n r = 1 . 7，s i η Θ r < 0.8 6，因此，當媒體爲液體時，0 r可保持s i η 6* r < 0.7之條件。再來，當媒體爲空氣時，從未符合sin 0 r<〇.7之條件，但是當媒體爲液體時，可符合sin 0 r<0.7之條件。因此，P極光線不會干擾且與P極光線之對比變成零。當照明光線未極化時，只有爲入射光一半之S極光線促成成像。 P極光線未促成成像。因此使對比減半，而產生減弱對比之問題。例如，在ArF準分子雷射之情況中，當媒體爲水且 η。二1.47時，建立以下之方程式（4)

sin Θ 0= ^sin Θ r= ~^-sin4 5 ° = 0 · 8 1 rL 1.47 結果’水媒體造成—s in Θ。= 0.8 1時未提供p極光線干擾之情況。因此，當媒體中之入射角大槪符合 (5) 1276924 s i η 0。= Ο . 8時，P極光線不會形成影像。因浸泡式之光學系統需具甚大於1 . 〇超高N A，故這問題無法避免。在這情況中，媒體中之角度符合sin 0。= 0.8。甚至在F2準分子雷射之情況中，因媒體之折射率約1 · 3 6且抗蝕劑射率大或等於1 .5，故當sin (9。大槪爲0.8時即建立類似之關係。

已知抗蝕劑和液體所增加之折射率對增加N A起作用。根據其材料，抗蝕劑和液體具不同折射率。如美國專利案號4,3 46,1 64之發表，最好抗蝕劑和液體間之折射率有小差異，但在平常情況中，抗蝕劑中之sin Θ r稍小於媒體中之sin Θ。。發明者已發現因預期將發展浸泡專用之抗蝕劑’故最好設定曝光設備端媒體中之sin 0。大槪等於抗蝕劑中之s i η 0 r。因此，可視未提供P極光線干擾之條件爲 s i η 0，s i η 0 Γ = 〇 · 7。

如所硏討的，對更精細圖案而言，高ΝΑ投影光學系統是必要的，而由於高ΝΑ成像光束之Ρ極化特性，成像效能即變差。在某些情況中，無法如預期以簡單之定比理論形成想要之圖案，這即未顧及極化作用。【發明內容】因此，本發明之一典範目的在提供一種防止由於極化之影響所造成之質降成像效能，保持預期對比，並形成預期圖案之浸泡型曝光方法及設備。如本發明一觀點之曝光方法將曝光物體之一表面及最 1276924 (6) 接近物體之投影光學系統之表面浸泡在液體中，並經由投影光學系統將形成在一罩幕上之一圖案投影在物體上面，將從垂直於投影光學系統一光軸之一軸發出平行於圖案延伸方向並在液體中·入射角爲0之光線之有效光源形成在投影光學系統之一鏡孔上’其中’光線只包含滿足9 0 ° — 之一入射角0區域中之S極光線，其中之 0ΝΑ爲最大値之入射角0。

如本發明另一觀點之曝光方法經由一至少部份浸泡在液體中且光圈數値爲η。· sin 0 να之投影光學系統將形成在一罩幕上之圖案轉印到一曝光物體上面，其中η。爲液體之折射率，照射抗蝕劑，使得其中，X軸爲和Υ軸之在罩幕上所形成圖案之延伸方向及垂直及X方向中之一方向，0爲從液體至抗蝕劑之入射角，形成在投影光學系統鏡孔上一有效光源之區域相當於滿足90 ° — 0 0 S 0

ΝΑ，在X及Υ兩軸之垂直方向具一源性極化分量之入射角<9 。如本發明還另一觀點之曝光方法經由一至少部份浸泡在液體中之投影光學系統將形成在一罩幕上之圖案轉印到一曝光物體上面，只將S極光線照射在形成在投影光學系統鏡孔上之一有效光源上之一區域上面。其中，兩成像曝光光束在該區域上產生一垂直狀態。這區域可爲藉由交叉兩圓所形成之獨木舟形，藉由線性方式切下部份圓形之形狀，藉由線性方式切下部分環狀形之形狀，或一圓形。 -9 - (7) 1276924 如本發明還另一觀點之曝光方法經由波長爲λ之曝光光線及一至少部份浸泡在液體且充圈數値爲η。· sin 0 ΝΑ 之投影光學系統將形成在一罩幕上之圖案轉印到一曝光物體上面，其中，Ν。爲液體之折射率，其中，液體在滿足 3 000 · λ · C0S 0 ΝΑ之投影光學系統之光軸方向之厚度爲d。如本發明另一觀點之曝光方法經由一至少部份浸泡在液體中之投影光學系統將形成在一罩幕上之圖案轉案到一曝光物體上面，其中，最接近物體之投影光學系統表面接觸到液體並加以保護，不沾到液體。用以將形成在一罩幕上之圖案轉案到一曝光物體上面之如本發明另一觀點之曝光設備包含一至少部份浸泡在液體中且數値光圈爲n。· sin(9isiA之投影光學系統，其中， η。爲液體之折射率；並包含一在相當於一 Θ角範圍之該投影光學系統之鏡孔上控制對一區域之極化之極化控制部，其中，曝光光線以Θ角從投影光學系統離開，0角範圍滿 9〇° — 0να〈0<Θνα，其中，Θνα爲最大値之X射角0 〇用以將形成在一罩幕上之圖案轉案到一曝光物體上面之一曝光設備包含一至少部份浸泡在液體中之投影光學系統，及在該投影光學系統之鏡孔上控制對一區域之極化之極化控制部’其中，兩成像曝光光束在該區域上產生一垂直狀態。極化控制部可只對S極光線設定極化。極化控制部可 -10 - !276924 (8) 包含對一投影光學系統鏡孔表面大槪佈置成共軛之極化元件。極化控制部可包含佈置在投影光學系統鏡孔表面上之〜光圈制止器，其中，光圈制止器之光圈形狀爲藉由交叉兩圓所形成之獨木舟形。極化控制部可包含一佈置在投影光學系統之鏡孔表面上之光圈制止器。其中，光圈制止器爲藉由線性方式切下部份圓形之一光圈形狀。極化控制部可包含一佈置在投影光學系統之鏡孔表面上之光圈制止器。其中，光圈制止器爲藉由線性方式切下部份環狀形之光圈形狀。極化控制部可包含一佈置在投影光學系統鏡孔表面上之光圈制止器，其中，光圈制止器爲圓形光圈形狀。極化控制部透過控制可維持對比約爲0.7。… 根據本發明另一觀點之曝光設備包含一將形成在一罩幕上之圖案轉案至曝光物體上面之投影光學系統，該曝光設備將物體表面，及最接近物體之投影光學系統表面浸泡在液體中，並滿足d<3000·又· cos0。，其中，η。· sin0。爲投影光學系統之數値光圈，η。爲液體折射率，入 (nm )爲曝光用光線之波長，且d爲投影光學系統光軸方向中之液體厚度。曝光設備可更包含一濺射膜，其中，最接近物體之投影光學系統表面與液體接觸，且位在一氟化鈣基體上並覆蓋有濺射膜。一裝置製造方法包含使用以上曝光設備，並對曝光物體實施一預定製程，使物體曝光之步驟。用以實施類似於以上曝光設備之裝置製造方法之請求項目包含如中介及最 -11 - 1276924 (9) 終產品之裝置。這種裝置包含像LSI及VLSI之半導體晶片、CCD、LCD、磁性感測器、薄膜磁頭之類者。參考隨圖，從較佳實施例之以下說明，本發明之其它目的及進一步特性將變得輕易顯而易見。【實施方式】參考第1圖，現將說明根據本發明一實施例之曝光設備100。在此，第1圖爲曝光設備100之示意方塊圖。如弟1圖中所不’曝光設備包含一照明部110，一罩幕或網線1 3 0 ’ 一網線平抬1 3 2，一投影光學系統1 4 0，一主控單元1 5 0 ’ 一監視器及輸入裝置1 5 2，~晶圓1 7 0，一晶圓平枱1 7 6，及一作爲媒體用之液體1 8 0。因此，曝光設備1 〇〇爲一浸泡型曝光設備，其以液體1 8 0部份或完全地浸泡投影光學系統1 4 0底部表面與晶圓1 7 0間之間距，並經由液體1 8 0，使形成在罩幕1 3 0上之圖案曝光至晶圓 170。雖然全部實施例之曝光設備1〇〇爲—步進及掃瞄方式之投影曝光設備，然本發明適用於步進及重複方式及其它曝光方法。照明設備1 〇〇照射一上面有形成一轉印電路圖案之罩幕1 3 0，並包含一光源部及一照明光學系統。光源部包含作爲光源之雷射1 1 2，及一光束成形系統 1 1 4。雷射1 1 2可爲脈衝式雷射，如波長大槪爲1 9 3 n m之 ArF準分子雷射，波長大槪爲24 8nm之KrF準分子雷射，波長大槪爲1 5 7 nm之F2雷射等。雷射種類，雷射單元數 1276924 (10) 及光源部型式不受限。光束成形系統U 4可使用，例如，具多數圓柱形透鏡之光束擴充器等，並將來自雷射112之截面形平行光束之縱橫比大小轉換成一預期値（例如，將截面形狀從矩形改變成方形），因此，將光束形狀重定形爲預期形狀。光束成形系統1 1 4形成之光束具有大小及要照射稍後所說明之一光學整合器118所需之發散角。照明光學系統爲一照射罩幕1 3 〇之光學系統，並在本實施例中包含一聚光光學系統1 1 6，一極化控制部1 1 7，一光學整合器118，一光圈制止器120，一聚光透鏡122 ，一偏光鏡1 2 4，一光罩葉片1 2 6，及一成線透鏡1 2 8。照明光學系統1 2 0可應付各種照明模式，如習知照明，環形照明，四極照明等。聚光系統1 1 6包含一必要之光學元件，並將具預期形狀之光束有效地導入光學整合器1 1 8中。在某些情況中， 1 1 6含一變焦透鏡系統加以控制形狀及投射至8入射光束之角分佈。聚光系統1 1 6更包含一曝光量調整器，該調整器能改變每次照射罩幕1 3 0之照明光線曝光量。曝光量調整器爲主控單元1 5 0所控制。可將監控曝光量之位置安置在其它地方，例如，在蠅眼透鏡1 1 8與網線1 3 0之間。極化控制部1 1 7包含，例如，一極化元件，該元件分佈置對投影光學系統1 4 0之鏡孔1 4 2大槪成共軛。如稍後之說明，極化控制部1 1 7控制一形成在鏡孔]4 2上之有效 -13- 1276924 (11) 光源之一預定區之極化。極化控制部之極化元件，該元件設在可由一製動轉之透鏡旋轉枱上，且主控單元1 5 0 〇光學整合器1 1 8形成照射罩幕1 包含，在這立即實施例中作爲蠅眼透佈轉換成位置分佈，因此使光線離開入射平面及其離開平面處於傅立葉（及多數棒狀透鏡（或精細透鏡元件）明之光學整合器1 1 8不限於蠅眼透鏡，一繞射光柵，多數對圓柱透鏡陣列得使這些對彼此垂直。就在光學整合器1 1 8之離開平面狀及直徑之光圈制止器1 2 0。如稍後器120佈置在與投影光學系統140之源大槪成共軛之位置，且光圈制止器於投影光學系統1 4 0中鏡孔1 4 2表面如稍後之說明，光圈制止器1 20之光之形狀。如稍後之說明，可切換各種照明情況，它位在一制止互換機構（光徑上。由主控單元1 5 0所控制之驅掣動器121之驅動。光圈制止器120 加以整合。聚光透鏡1 2之收集已從靠近光〗 1 1 7可包含多種型式器（未示出）加以旋可控制掣動器之驅動 5 〇之均勻照明光線，鏡，將入射光之角分。使蠅眼透鏡維持其 F 〇 u r i e r )轉換關係，。然而，可用於本發，且可包含一光學棒板等，該陣列板佈置後設有一具有固定形之說明，將光圈制止鏡孔142上之有效光 120之光圈形狀相當上之有效光源形狀。圈形狀定義有效光源光圈制止器，故根據或掣動器）1 2 1旁之動控制單元1 5 1控制可與極化控制部1 1 7 ^整合器1 1 8之離開 -14- 1276924 (12) 平面之第二光源離開並通過光圈制止器1 20之所有光束。光束被鏡片124反射並均勻照射或秤樂（koehler)式照射光罩葉片126。

光罩葉片126包含多數可移動之擋光板，並具相當於投影光學系統1 40可用面積形狀之一大槪爲矩形之開口。使用已通過光罩葉片1 26開口之光線作爲罩幕之照射光線。光罩葉片126爲一具有自動可變開口寬度之制止器，因此可改變轉印面積。曝光設備1 〇〇可更包含一結構類似於以上光罩葉片1 26之掃瞄葉片，其可在掃瞄方向改變曝光面積。掃瞄葉片亦爲一具自動可變開口寬度之制止器，且被安置在對於罩幕1 3 0表面爲光學上大槪是共軛之位置。因此，曝光設備可使用這兩可變葉片，根據一曝光照之尺度，設定轉印面積之尺度。

成像透鏡1 2 8將光罩葉片1 2 6之光圈形狀轉印在網線 1 3 0上面加以照射，並使一縮減影像之網線1 3 0投影在安裝於晶圓基座上之晶圓170上面。罩幕130有一要轉印之電路圖案或一圖案·，並由一罩幕平枱1 3 2加以支撐並驅動。從罩幕1 3 0發出之繞射光線通過投影光學系統1 4 0，然後再投射在晶圓1 7 0上面。晶圓1 7 0爲一曝光物體並在上面塗有抗蝕劑。罩幕1 3 0和晶圓1 7 0位在光學上具有共軛關係之位置。本實施例中之曝光設備爲一步進且掃瞄型之曝光設備（即”掃瞄器”），且因此，掃瞄罩幕130與晶圓170，將罩幕130上之一圖案轉印在晶圓1 7 〇上面。當它爲步進且重複型曝光設備（即 -15- (13) 1276924 ，’’步進器”）時，使罩幕130及晶圓170保持靜止，加曝光。第2圖表示一罩幕圖案實例。第2A圖爲一在X軸向具反覆方向，並在 Y軸方向加以延伸之罩幕圖案之面圖。第2B圖爲一在Y軸方向具反覆方向，並在X軸向加以延伸之罩幕圖案之平面圖。第2C圖爲一混合這圖案之罩幕圖案之平面圖。罩幕1 3 0不限於一二進位罩幕，且可爲一相位位移幕。罩幕1 3 0上所形成之圖案可包含如閘極，接觸孔或它圖案之線路圖案。罩幕平枱1 3 2支撐罩幕1 3 0，並連接至一傳輸機構未示出）。罩幕平枱1 3 2及投影光學系統1 4 0是安裝在透鏡桶揆上，該透鏡桶揆是經由，例如，一阻尼器，對置在地板上之底架加以支撐。罩幕平枱1 3 2可使用這技中已知之任何結構。傳輸機構（未示出）由一線性馬達類者加以組成，並驅動X - Y方向中之罩幕平枱1 3 2，此，移動罩幕130。曝光設備100在一與主控單元150 步之狀態中加以掃瞄罩幕1 3 0及晶圓1 7 0。投影光學系統1 40之作用爲使繞射光線成像，該繞光線使罩幕1 3 0上所形成之圖案已產生在晶圓1 7 0上面投影光學系統1 4 0可使用一主要含多數透鏡元件之光學統，一含多數透鏡元件及至少一內凹鏡（一反射型光學統）之光學系統，一含多數透鏡元件及至少一如水溶性脂型式之繞射光學元件之光學系統，及一全鏡片式光學以方平方 lhb 罩其安術之因同射 0 系系樹系 -16- (14) (14)1276924 統等。任何必要之色度像差修正可透過由不同分散値（ Abbe値）之玻璃材料所製成之多數透鏡單元，或佈置一繞射光學元件，使其分散在與透鏡單元相反之方向。否則，色度像差之補償可窄化雷射光譜寬度加以完成。如今，線路窄化之ΜΟΡΑ雷射爲其中一主流。主控單元1 5 0控制各組件之驅動，且尤其是根據輸入至監視器及輸入裝置152之輸入裝置之中之資料，來自照明設備1 1 〇之資訊，及儲存在一記憶體（未示出）中之程式加以控制照明照。更尤其是，如稍後之說明，主控單元 1 5 0控制形成在投影光學系統1 4 〇鏡孔i 4 2上之有效光源之形狀，及極化。主控單元1 5 0之控制資訊及其它資訊是指示在監視器及輸入裝置1 5 2之顯示器上。在另一實施例中，晶圓1 7 0爲一液晶板及另一曝光物體所取代。光阻劑172是塗在一基體174上。晶圓1 7 〇是由一晶圓平枱1 7 6所支撐。平枱1 7 6可使用這技術中已知之任何結構，且因此省略其結構及運作之詳細說明。例如，平枱1 7 6使用一線性馬達，在X - Y方向移動晶圓1 7 0。例如，同步掃瞄罩幕1 3 0及晶圓1 7 0，且例如以一雷射干擾儀之類者監視罩幕平枱1 32及晶圓平枱1 7 6之位置，俾能以定速比加以驅動兩者。平枱1 7 6是安裝在一平枱揆上，該平枱揆是例如，經由一阻尼器支撐在地板之類者上。最接近晶圓170之投影光學系統140之底面是浸泡在液體]8 0中。液體I 8 0所選取之材料對曝光光線之波長具良好透射率，不污染投影光學系統1 4 0，並 - 17 ~ (15) (15)1276924 符合抗蝕製程。投影光學系統1 4 0最後元件之塗層保護元件隔離於水。現將說明主控單元1 5 0之極化控制。參考第3圖，現將說明極化作用。在此，第3 Α和3 Β圖爲用以定義S極光線和P極光線之典型圖。如第3 A圖中所示，將S極光線定義爲在垂直於投影光學系統1 4 0之橫切面（紙面）方向中加以極化之光線，或如第1 6 B圖中所示，爲垂直於含兩成像光束之平面加以極化之光線。將P極光線定義爲在平行於投影光學系統1 4 〇之橫切面（紙面）方向中加以極化之光線，或如第1 6 A圖中所示，爲平行於含兩成像光束之平面加以極化之光線。另言之，如我們取ΧΎΖ軸暫時作爲以下定義，S極光線在Y軸方向中極化而P極光線在X軸方向中極化，其中，將X軸設定在平行於含兩成像光束表面或紙面之方向，並將 Y軸方向設定在垂直於含兩成像光束表面或紙面之方向，並將Z軸設定在光線之傳播方向。一精細圖案中之一精細結構延伸垂直於紙面並被指定至S極光線。較高解析度之成像效能需要消除減弱成像對比之p極光線且只能使用S極光線。另言之，如第2 A圖中所示，在Y軸方向中爲長之罩幕圖案應使用S極光線加以成像，如箭頭所示，其極化方向在Y軸向。但是，如第2B圖中所示，在X軸方向中爲長之罩幕圖案應使用S極光線加以成像，如箭頭所示，其極化方向在X軸向。 -18- (16) (16)1276924 本實施例嘗試只指定S極光線至有效光線上之一區域，其允許兩光束形成一 sin(I)=0.7之角度，其中，中（度 )爲在液體1 8 0中使一圖案成像之這兩繞射光束間兩度之半。在諸如爲一實施例之雷文森（Levenson )型相位位移罩幕之第〇順位光線和第1順位光線或第± 1順位光線之兩光束干擾情況中，這區域對應針對形成在鏡孔1 42上之有效光源滿足 90 ° — 0 NAS 0 < 0 Na之區域，其中，0爲液體180中之一光線角且0 να爲液體中之最大角。雖然要實際避免形成90 °之抗蝕劑需要兩光束，但可視θ ΝΑ 爲液體及抗蝕劑所共通之最大角，因當液體之折射率接近抗蝕劑時，可視0幾乎等於Θ r。在一另選實施例中，這區域位在形成於鏡孔1 42上之有效光源上，並允許兩成像曝光束產生一垂直狀態。雖然已硏討說明S極光線及一圖案方向間之關係，這可被轉換成有效光源之鏡孔座標如下：在投影光學系統 1 40鏡孔1 42上之有效光源照射光線中，S極光線沿垂直於從鏡孔1 4 2中心之半徑之切線方向爲其極化方向。實在是，以要成像圖案之方向加以決定S極光線。因實際之 LSI圖案常包含X和Y方向中之圖案，故S極光線基本上在X或Y方向中具一極化方向：在X方向中具一極化方向之有效光源區域可存在於投影光學系統之鏡孔上沿X 軸具一中心之對稱區域中。當含一 45 °方向時，一實例包含X、Y及±45°之四個方向。 -19- (17) 1276924 進一步調查以上情況之結果，這是藉指定s極光線至以角0照射至第1 6 C圖中液體1 8 0內之照明光線中之組成所達成的，在投影光學系統1 4 〇中以下方程式表示’其符合（9^>45°或以110>^>〇.7，其中，0^爲液體中之最大角： sin (90°— 0na) <sin(9<sin(9NA (5) 90〇— 0 na< 0 < β να ( 6 ) 現參考第1 6 C圖，0爲方程式（5 )和（6 )中對抗蝕劑之入射角。另言之，Θ意爲曝光線相對於垂直基體表面所形成之角度。0 NA爲曝光線最大入射角，是入射角0 之最大値。有鑒於一角度而不顧及折射率，現考慮有效光源之最大半徑σ MAX，其中，有效光源之半徑爲投影在鏡孔142 上照明光學系統之光源分佈。爲正規化起見，視鏡孔1 42 之半徑爲1。然後，當使用σ時，方程式（6 )對應S極光線之指定至以下列方程式（7 )表示有效光源區域之範圍：〇 ]N = sin ( 90°- 0 n a ) /sin^ ΝΑ^σ < θ max ( 7 ) 其中，σ ΜΑχ爲對應所設定有效光源分佈中最外部之一參數，且σ max、sin 0 ΝΑ爲液體1 80中照明光線之最大角。因一實際LSI圖案在X及γ方向中常擁有特定方向特性，故應考慮選取有效光源形狀。第4和5圖表示當考慮方向性之特性時’有效光源之兩度空間分佈。在此，第 -20- (18) 1276924 4A圖爲一定義極化，使第2A圖中所示之罩幕圖案曝光之有效光源分佈。第4B圖爲一定義極化，使第2B圖中所示之罩幕圖案曝光之有效光源分佈。第5圖爲一定義極化，使第2C圖中所示之罩幕圖案曝光之有效光源分佈。參考第6和7圖，現將說明有效光源上一區域和一極化方向間之關係。如第2A圖中所示，考慮的是平行於Y 方向之一罩幕圖案。如第6圖中所示，在習知情況中，一正常之有效光源在正常座標之有效光源上之半徑σ內具一光源，並在X及Υ方向中具混合之極化狀態。因未考慮到極化作用。在第2Α圖中所示罩幕圖案之成像中指定S極光線至一箭頭所示之Υ方向中之極化方向。第7圖表示投影光學系統140中之鏡孔142，並使有效光源區域（S σ max ) 變白。以0】角從投影光學系統1 4 0發出至液體1 8 0之光線以有效光源之標準化座標上之sin 0 i/sin 0 NA位置加以進入。就k]因數（=R/(；l/NA))而言，第2A圖中所示之罩幕圖案爲一小於0 · 5之充份精細圖案。第7圖中一虛線所連接之兩黑點表示爲第0和第- 1順位光線或第0 和第+ 1順位光線之兩光束干擾對。兩黑點間之距離在標準化座標中以1/ ( 2k】）表示。繞射光束行經垂直於當中各精細圖案延伸之方向。如以上之硏討，浸泡允許一對光束形成一大槪符合 s i η Φ = 0 · 7之角度，因P極光線一點也不提供對比。因此，透過指定對Υ方向之極化方向作爲產生這一對之區域 -21 - (19) 1276924 中之S極光線可增進影像之對比。陰影區表示根圖案加以控制一極化方向之區域。陰影區需要之條件爲表示第〇順位光線之兩黑點之一是包含在表示有效光源之白部位中，且表示第± 1光線之另一點是包含在鏡孔中。發現陰影區所利用之條件爲黑點對間之距離爲1 ( 2 k,)之區段之兩端存在於鏡孔142中。在這情況下，兩斜線區（第8 A圖 )爲一舟形，結果爲兩圓交叉。本實施例之特性爲液體 1 8 0中之0角針對沿X軸之邊線符合以下條件： sin ( 90°— θ να) ^sin0 ^ σ max · sin0 να ( 8 ) 其中，σ max爲對應於有效光源中最外部位之一參數，而σ max、sin 0 να爲液體中照明光線之最大角。在第7圖中，區域外之一直線爲最大有效光源半徑 σ max之圓且圓心在x = 〇。另一方面，內部形成半徑爲1 且圓心在χ=— ( σ】Ν+1)之圓，其中，以以下方程式表示 : (7iN = sin(90。— 0NA)/sin0NA (9) 另言之，雖然第 7圖只表不圓心在X=— ( 且半徑爲1之圓，要指定給S極光線之區域是由圓心在，最大有效光源半徑爲c max之圓和圓心在σ ΙΝ+1 )，半徑爲1之圓之交點所定義。雖然方程式（8 )只沿X軸或Υ軸定義一軸上角度範圍，有照明光束是不在軸上，但歪曲地入射至投影光學系統。因歪曲光線之角度範圍爲a < Θ S θ ΝΑ，最小値^變成 Υ之函數。 - 22- (20) 1276924 提供一最小角度値α之座標是位在圓心在χ = χ]或 Χ = Χ2，Υ = 0 之圓上。從 χ】 = +( + 且 χ2=— ( α】Ν+1 )，圓心在Χ = Χι之圓符合（x— xj 2 + γ2 = ι且χ = χ]土加-】’)2。對以1，χ = Χι — 。從 a =tan _ 】（Υ/Χ )( OS α “5。），a =tan - 1 ( Υ/χ ) =tan - 1 ( Y/ ( X2 -λ/Ο))。因此，平行於X軸但非沿X軸之X2平面具以下角度車B圍· ，其中，a

= tan- 1 ( Y/X) =tan ~ 1 ( γ/ ( χ] 一 J(i 一：r)2— ) , χ】=+ ( σ ίΝ + 1 )，其中’ cr ΙΝ是從方程式（9 )加以計算。應指定從〇"!N = sin(90° - 0ΝΑ) /sin0NA 至 σΜΑχ 之 cjfe圍只爲X軸上Υ方向中之S極光線。

另一方面，在浸泡媒體中具有小入射角0 1，符合 sin 0 ^sin ( 90° — θ NA )之照明光線未促成精細圖案之成像。但促成具小繞射角之粗略成像圖案。在這情況中，極化較無影響且不需考慮極化控制。可指定非極化光線或極化光線至這區域，並表示幾無差異。本實施例因此特性爲，極化作用只考慮爲有效光源中入射在陰影區之光線。如第4A圖中所示，這些陰影區對 Y軸爲對稱，並對S極光線之Y方向中或一定義投影光學系統1 4 0之鏡孔1 4 2之圓中之切線方向具極化方向。平行於X方向，第2B圖中所不之罩幕圖案，符合，如第4B圖中所示，旋轉90 °，第4A圖中所示之形狀，且陰影區對X軸爲對稱，並在X方向中具極化方向，作爲S極光線。Y軸上之邊線由方程式（8 )表示。邊線條 -23- (21) 1276924 件與相對X軸之計算相同。如第5 A圖中所示，第2 C圖中所示，平行於X軸和 Y軸之類似精細罩幕圖案之混合圖案可利用對稱於X軸及 Y軸之陰影區，並對S極光線在作爲切線方向之X和γ 方向具一極化方向。X軸和Y軸上之邊緣點符合方程式（ 8)。當0na增大時，X方向中之S極區域及Y方向中之 S極區域即發生重疊。如第5 B圖中所示，可將這種重疊區域設爲一非極化區，或具零光線強度。如第5 C圖中所不，可將極化針對通過圓心之直線分成邊線。如第5 D圖中所不，當有效光源具極化方向分佈時，有類似之作用。第8A圖中所示之雙極照明適於第2A圖中所示之罩幕圖案。這圖案只限於精細尺度並延伸在一方向中。第 8A圖中所示之有效光源符合X軸上之方程式（8 )。當第〇順位光線進入陰影區時，± 1順位光線之一即通過鏡孔。雙極照明對於如第2A圖之圖案是有效率的。僅如雙極照明符合X軸上之方程式（8 )時，可適用諸如第8 B圖中所示，以一直線切割一圓之形狀，第8 D圖中所示，以直線部份切割一環形之形狀，以及第8 C圖中所示之圓形之各種形狀。在第8圖中，陰影部位爲一可控制其極化之發光部，而灰色部位爲一擋光部。雖然第5圖表示適用於第2C圖中所示，具精細圖案延伸在多數方向之罩幕圖案之一典範有效光源，但亦適用第9圖中所示之環狀照明。在第9 A及9B圖中，可控制陰影區之極化，而灰色部爲擋光部。第9A圖中之白色部 -24- (22) 1276924 位爲一發光部。設定環狀照明區中之外及內徑範圍符合χ 軸及Y軸上之方程式（8 )內，並設定極化方向爲圖解之切線方向。位在土 4 5 °部位之極化邊線可未被極化。另外，X及Y方向中之極化方向在此可彼此替換。

混合對X軸及Y軸爲歪斜之45°方向之圖案可指定 S極光線至符合根據如第1 〇圖中所示圖案方向之方程式 (8 )之區域。在這情況下，根據旋轉對稱4 5 °方向之α 範圍與方程式（8 )相同。

由於熱像差等問題，在一實際光學系統中難以插入一極化元件至投影光學系統1 4 0中。因此，在網線1 3 0之前，本實施例控制有效光源一預定區之極化。例如，使用光學整合器1 1 8之前所提供之極化控制部1 1 7加以控制極化。光學整合器1 1 8包含一與投影光學系統1 4 0之鏡孔1 4 2 成共軛之部位。爲簡化光學系統，最好在光學整合器1 1 8 控制極化狀態。光圈制止器1 2 0調整有效光源之形狀。光圈制止器1 2 0能控制極化。除一特殊加構外，投影光學系統1 4 0通常不具方向特性。因此，習知之非浸泡系統已經以一非極化狀態處理照明光線。照明光線不具在有效光源上半徑小或等於σ ( σ ^ 1 )之特殊狀態之Ρ極光線及S極光線。然而，在浸泡之情況下，了解到當考慮成像光線之頻率成份時，在X 或Y方向適於成像圖案之極化情況即存在。這情況等於以上所提及之切線方向之極化特性或S極化特性。極化作用藉來自P極光線之促成，提供對低和高頻圖案之不同程 -25- (23) 1276924 度之質降。高頻圖案只使用鏡孔之周邊區，且對極化作用非常敏感。另一方面，低頻圖案使用所有區域且未受極化甚多影響。由於投影光學系統1 40鏡孔1 42內部之低頻成份之對比縮減爲小，因此不需考慮極化光線之影響。因極化狀態較少影響解析度效能，故能不用考慮極化作用，設計一使粗略圖案成像之光學系統。因此，由本實施例所提議，第4、5及8 — 1 0圖中所示之有效光源形狀可指定任何極化光線至其在陰影區外，有效光源上之區域。陰影區必定具有切線向之極化。圖案方向數決定定義指定沿S極光線區域之方式。而方程式（ 8 )決定軸上之區域，該軸之方向垂直於圖案直線方向。所選取區域必須對稱。另言之，當一圖案具一方向時，如第4圖中所示，應指定兩區域至S極光線；當一圖案具兩方向時，如第5圖中所示，應指定四區域至S極光線；當一圖案具三或四方向時，應指定一區域至如第1〇圖中所示，大槪爲環狀之S極光線。爲增進不含大圖案卻只含精細圖案之圖案之精細解析力，第8及9圖中所示之有效光源形狀是適用的。選取指定給S極光線之區域之方式與第 4B及5圖相同，但與第4及5圖不同的是中心部位被光線擋住。本實施例以光圈形狀之光圈制止器120實現第4、5 和8 — 1 0圖中所示之有效光源形狀。這些有效光源形狀具體化爲光圈制止器I 2 0之發光及檔光部形狀。本實施例佈 >26> (24) 1276924 置在一透鏡旋轉枱上具有這些多數有效光源形狀之多數型式光圈制止器，使得掣動器1 2 1能切換他們。類似地，將相當於光圈形狀之光圈制止器之多數型式極光元件佈置在透鏡旋轉枱上，使得掣動器（未示出）能切換他們。本發明一觀點亦包含具有光圈制止器1 20及極化控制元件之照明光學系統及曝光設備。曝光設備具控制有效光源形狀及極化兩者之各種曝光模式。在曝光作業中，以光束成形系統1 1 4將從雷射1 1 2發出之光束重整形爲預期之光束形狀，且然後進入照明光學系統。聚光系統1 1 6有效率地導引光束至光學整合器1 1 8 。那時候，曝光量調節器調整照明光線之曝光量。主控單元1 5 0辨認罩幕圖案資訊，回應一使用者透過監視器及輸入裝置1 52之輸入裝置，或藉讀取，例如形成在罩幕上一條碼之輸入，並藉驅動光圈制止器120之掣動器及極化控制部1 1 7之掣動器（未示出），選取光圈形狀及極化狀態，作爲適於罩幕圖案化之照明條件。例如，如第4A圖中所示，主控單元150設定第2A圖中所示之罩幕圖案之極化狀態。光學整合器1 1 8使照明光線均勻，且光圈制止器I 20 設定一預期之有效光源形狀。這種照明光線透過偏光鏡 124，光罩葉片126及成像透鏡128，在最佳條件下加以照射罩幕1 3 0。投影光學系統1 4 0以一特定倍率將已通過罩幕I 3 0之光束投射在平板4 0 0上面。一步進及掃瞄之曝光設備會固 -27- (25) 1276924 定住光源1 1 2及投影光學系統1 4 Ο，並同步掃瞄罩幕1 3 〇及晶圓1 7 0，然後使整張照曝光。將晶圓平枱1 7 6步推進至下一曝光照並完成新掃瞄作業。藉由重複這種曝光掃目g 及步進，使許多曝光照曝光至晶圓]7 〇。步進及重複型式之曝光設備，當罩幕1 3 〇及晶圓1 7 0處於靜止狀態時完成曝光作業，且接著步進作業。因最接近晶圓1 7 〇之投影光學系統1 4 0之底面是浸泡在比空氣具較高折射率之液體1 8 0中，故投影光學系統 1 5 0具較高N A，並達成較精細之解析度。此外，極化控制在抗蝕劑1 7 2上形成一較高對比之影像。結果，曝光設備1 〇〇精確地將圖案轉印在抗蝕劑上面，能提供高品質之裝置（如半導體裝置，LLD裝置，照相裝置（如CCD等 )，薄膜磁頭之類者）。實例1 現將說明根據本發明，利用浸泡型曝光設備1 〇〇之實例1。曝光設備100使用（波長爲193nm之）ArF準分子雷射爲光源1 1 2，及數値光圈爲1 · 3 2之投影光學系統1 4 0 ’其中’液目豆180中之最大角0να符合sin0NA = 〇.9，液體180之折射率爲K47，且照明系統符合σ ΜΑχ = 〇·9。投影曝光設備爲一種縮短投影曝光。根據曝光設備之縮減比，標的圖案尺寸和罩幕圖案尺寸相異。以下說明將罩幕 130上之一圖案尺寸轉換成晶圓17〇上之一尺寸。第1〗Α及；1 ] Β圖當改變第2 C圖中所示罩幕圖案中之 -28- (26) 1276924 關鍵尺度及間隔’或點距時，表示對比深度（# ιγι )，並延伸在X和Y方向，其中之罩幕圖案混合具有相同關鍵尺度及間隔之直線及間隔（，，L / S ’，）圖案。當 sin 0 na = 〇.9 時，0 na 爲 64。。sin ( 90 — 0 να ) / sin0NA = O_44/(K9 = (K49。因相當於只有S極光線沿平行於圖案方向之一軸所入射一區域之口値應符合〇.44/0·9^σ< σ max ’故應將照明系統設計成指定S極光線區至一符合約0 · 5 < σ < 0.9之區域。第1 1 Α圖亦表示第5 D圖中所說明之照明情況之焦點對比深度（// m )，當中實現or爲0 · 5之非極化圓形有效光源，及〇 . 5 ^ σ < 0 · 9間之切線極化區並等於第1 1 A圖中之照明’’A”，比較的是符合第6圖中所示之σ μAX = 0.9及等於第1 1 A圖中之照明” B ”之一非極化圓形有效光源。極化控制增加精細關鍵尺度之焦點深度，延伸解析度極限，而未大量改變大尺度。因此確認可增進精細關鍵尺度之焦點深度。非極化中之減弱對比爲解析精細圖案之一主要問題，但發現到利用一控制極化之有效光源可解析精細圖案〇第11B圖亦表示在（70.5內部擋光並在第9B圖中所示切線方向中具極化之環狀照明之焦點對比深度（// m ) ，其符合0.5 < σ < 0 · 9並等於第1 1 B圖中之照明” A ”，將它與符合第6圖中所示σ μ a X= 〇 · 9並等於第1 1圖中之照明 ’’ B ”之非極化圓形有效光線比較。範圍在σ < 0.5之擋光部切割光學系統中鏡孔內部之低頻成份，且不縮減大尺寸之 -29- (27) 1276924 深度，大量延伸解析度極限而增加精細關鍵尺度之深爲使精細圖案形成圖案起見，S極光線之作用是明顯e 實例2 現將說明根據本發明，利用浸泡型曝光設備之實。類似於實例1，這曝光設備使用（波長爲丨9 3 nm ArF準分子雷射爲光源112，及數値光圈爲1.32之投學系統14〇，其中，液體180中之最大角0NA符合 = 0.9，液體1 80之折射率爲1 .47，且照明系統之 c max = 〇.9 〇第12A及12B圖當改變第2A圖中所示單向罩幕中之關鍵尺度及間隔，或點距時，表示焦點之對比深 // m )，並平行於γ方向加以延伸，其中之罩幕圖案具有相等關鍵·尺度及間隔之L/S圖案。當 sin(9NA = 0.9 時，爲 64。。Sin(90— 0NA) sin 0 na = 〇.44/0.9 = 0.49。因相當於只有S極光線沿平圖案方向之軸所入射一區域之σ値應符合0.44/0.9<σ σ Μ Α X ’故應將照明系統設計成指定S極光線區至一約0.5 < σ < 0 · 9之區域。第1 2 Α圖亦表示第5 D圖中所示切線方向中極化點對比深度（M m ) ’其符合〇 · 6 8 < σ S 〇 · 9並相當於圖中之照明"Α”，將其與符合第6圖中所示之σ μα> 並相當於第]2 Α圖中之照明” Β ’’之非極性圓形有效光以比較。對極化之控制增加精細關鍵尺度之深度，延度。例2 之）影光；in Θ 圖案度（包含 / 行於 < 符合之焦 12A = 0.9 源加伸解 -30- (28) 1276924 析度極限，而未縮減大關鍵尺度之深度，大量延伸解析度極限。在這種單向圖案情況中有顯著效果。因此確認可增進精細關鍵尺度之焦點深度。非極化中之減弱對比爲解析精細圖案之一主要問題，但淸楚的是利用一控制極化之有效光源可解析精細圖案。在範圍0.6 8 < σ < 0.9內於一切線方向包含極化光線之照明’’ A ”只滿足S極光線區域之預定條件部位，其需要範圍在〇 . 5 < σ < 〇 . 9內一切線方向中之極化光線。代替的是，可說是未使用範圍在〇 · 5 < σ < 0 · 9內，垂直於切線方向之極化光線。另言之，以消除在範圍 0 · 5 ^ σ < 0 · 9內垂直於切線方向之極化光線之條件加以取代需要在範圍〇. 5 S σ ^ 0.9內，在切線方向中之極化光線之條件。第1 2 Β圖亦表示第8C圖中所示，0·5< σ <0.9，且切線中心點在 Χ = 〇 . 7及鏡孔座標系統上之半徑爲〇 · 2之照明之對比深度 (// m )(相當於第12B圖中之照明”A”），將其與符合果7圖中所不之<7μαχ = 〇·9並相當於第12B圖中之照明 ’’ Β ’’之非極性圓形有效光線加以比較。σ < 〇 · 5之擋光範圍切割光學系統中鏡孔內部之低頻成份，並增加精細關鍵尺度之深度，未縮減大關鍵尺寸之深度，大量延伸解析度極限。當只有精細圖案存在時，除S極光線外可沒問題地遮蔽光線。甚至當雙極照明之形狀如第8Α，8Β或8D圖中所示時，幾乎有相同作用，並將省略其結果，非極化中所減弱之對比爲解析精細圖案中之一主要問題，·但淸楚的利用一控制極化之有效光源可解析精細圖案。 -31 ^ (29) (29)1276924 雖然本實例以N A = 1 . 3 2加以硏討，當N A較大且當圖案變更精細時即顯著出現這曝光方法之效果。浸泡光學系統有一點在P極光線之成像對比變成0處。這現象明顯縮減習知曝光系統之焦點深度。雖然本實施例硏討浸泡型投影光學系統特有之極化，這種浸泡具液體1 8 0本身波動之另一大問題。雖然假設液體1 8 0之折射率爲，由於溫度波動，例如，如第1 3圖中所不，腫塊之折射率可爲 η。+△ η。當波動發生時，波前像差波動之絕對値△ W之最大値由以下方程式表示： Δ W = A η · d/cos^MAX (10) 其中，d爲浸泡媒體厚度，且以下方程式（11)是導引自方程式（1 0 ): d ^ (30 mA) · cos^max/Δπ (11) 當AW之允許量爲30ηι；1 ，ΘΜΑΧ = 60。時波長爲193 nm，方程式 11 中之△n=10ppm，d<3000A cos0 ΝΑ =0 · 2 9 n m。一可達成値。只當d爲小時，可降低任何波動之影響。因此，浸泡曝光系統重要的是使d儘可能的小。純水適用於利用ArF準分子雷射之浸泡曝光用之液體 1 8 0。然而，在投影光學系統Μ 0中之元件當中，最接近晶圓170之投影光學系統140之最終元件與接收最大光能之液體1 8 0接觸。因此，由於玻璃材料之耐久性，如紮實而不可用石英，且應使用氟化鈣。然而，氟化鈣具潮解性且當與水接觸即損壞。一 ArF區域膜在習知上已經常以氣相法加以製造，但氣相膜是那麼多氣孔，使得氟化鈣透過 ‘32- (30) 1276924 氣孔受到破壞。因此，本實施例之特性在使用一濺射膜作爲接觸液體1 8 0之投影光學系統1 4 0之底面，保護氟化鈣基體並達成抗反射。因此，使用，例如，MgF2之濺射膜爲此用途之適用材料之一。參考第1 4和1 5圖，現將說明使用以上曝光設備1 0 0 之裝置製造方法之一實施例。第14圖爲一用以說明製造裝置（即，如1C及LSI之半導體晶片，LCD，C CD等）之流程圖。在此，將以一實例說明一半導體晶片之製造。步驟1 (電路設計）設計一半導體裝置電路。步驟2 (罩幕製造）形成一具有所設計電路圖案之罩幕。步驟3 (晶圓罩幕）使用如矽之材料加以製造晶圓。步驟4 (晶圓製程）5具稱爲則段處理’使用罩幕及晶圓，透過光触刻在晶圓上形成實際之電路。步驟5 (組裝），其亦稱爲後段處理，將在步驟4中所形成之晶圓形成一半導體晶片並包含一組裝步驟（例如，切割，銲接），一封裝步驟（晶片封蓋）之類者。步驟6 (檢視）對步驟5中所製成之半導體裝置實施各種測試，諸如爲有效性測試及耐久性測試。透過這些步驟，完成一半導體裝置並予出貨（步驟7)。第1 5圖爲一步驟4中晶圓製程之詳細流程圖。步驟 1 1 (氧化）使晶圓表面氧化。步驟1 2 ( C V D )在晶圓表面上形成一絕緣膜。步驟1 3 (電極形成）以氣相沈積法之類者在晶圓上形成電極。步驟1 4 (離子植入）將離子植入晶圓內。步驟1 5 (抗蝕劑製程）將一感光材料塗覆在晶圓上面。步驟16 (曝光）使用曝光設備1〇〇使罩幕 -33- (31) 1276924 上之電路圖案曝光在晶圓上面。步驟7 ( 之晶圓顯影。步驟1 8 (触刻）蝕刻一·顯外部位。步驟1 9 (抗蝕劑去除）蝕刻後劑。重複這些步驟並在晶圓上形成多層電之裝置製造方法可比習知方法製造更高品，使用發明性蝕刻術之裝置製造方法，及品所產生之裝置本身亦構成本發明之一觀含像LSI及VLSI之半導體晶片，CCD，器，薄膜磁頭之類者。因此，本發明可提供一種浸泡型曝光由於極化之影響，防止成像效能變差，.維形成一預期圖案。而且，本發明不限於這些較佳實施例其精神及範圍，可在本發明中作各種的修【圖式簡單說明】第1圖爲一根據本發明一實施例一曝塊圖。第2A、2B、2C圖爲一表示形成在第幕上數典範圖案之平面圖。第3 A、3 B圖爲一·用以說明p極光線之槪念圖。第4A和4B圖爲定義極化，使第2A 罩幕圖案曝光之有效光源分佈。第5A、5B、5C、5D圖爲定義極化，顯影）使所曝光、影抗蝕劑影像以移除不用之抗蝕路圖案。本發明質之裝置。因此作爲中介與完成點。這種裝置包 L C D，磁性感測方法及設備，其持預期對比，並，且只要不偏離 !市及變更。光設備之示意方 1圖中所示一罩及s極光線效果及2 B圖中所示使第2 C圖中所 -34- 1276924 (32) 示罩幕圖案曝光之有效光源分佈。第6圖爲一用以說明一有效光源面積和一極化方向間關係之典型圖。第7圖爲一用以說明一有效光源面積和一極化方向間關係之典型圖。第8A、8B、8C、8D圖爲當罩幕只含精細圖案時，表示一適用於第2A圖中所示罩幕圖案之一有效光源形狀實例之典型圖。第9A、9B圖爲當罩幕只含精細圖案時，表示一適用於第2 C圖中所示罩幕圖案之一有效光源形狀實例之典型圖。第10圖表示一適用於延伸在各種方向之罩幕圖案之一有效光源形狀實施之典型圖。第11A、11B圖爲一表示在第2C圖中所示罩幕圖案中一點距及對比深度間關係之圖式。第12A、12B圖爲一表示在第2A圖中所示罩幕圖案中一點距及對比深度間關係之圖式。第I 3圖爲一用以說明第1圖中所示媒體（液體）波動之示意圖。第14圖爲一用以說明一使用立即曝光設備之裝置製造方法之流程圖。第15圖爲一如第13圖中所示步驟4，一晶圓製程之詳細流程圖。第16A、16B圖爲一表示在浸泡型曝光中成像與極化光線間關係之示意圖。 -35- (33) 1276924 元件對照表

1 〇 0 :曝光設備 1 1 0 :照明部 1 1 2 :雷射 1 1 4 :光束成形系統 1 1 6 :聚光系統 1 1 7 :極化控制部 1 18 :光學整合器 1 2 0 :光圈制止器 1 2 1 :制止互換機構 121 :掣動器

122 :聚光透鏡 124 :偏光鏡 126 :光罩葉片 1 2 8 :成像透鏡 1 3 0 :罩幕或網線 1 3 2 :網線平枱 140 :投影光學系統 1 4 2 :鏡孔 1 5 0 :主控單元 1 5 1 :驅動控制單元 1 5 2 :監視器及輸入裝置 1 7 0 :晶圓 -36- (34) (34)1276924 1 7 2 :光阻劑 1 7 4 :基體 ]7 6 :晶圓平 1 8 0 :液體 4 0 0 :平板

Claims

_ -.. ,Wf -.-. »·- λ ***Λ- -mr. x-^r.-· ~ \ i. 'S·.·. ·.-—mm ...:¾ V·-1·'· ν 拾 (J申請專利範圍 1. 一種曝光方法，該方法將曝光物體之一表面及最接近物體之投影光學系統一表面浸泡在液體中，並經由投影光學系統將形成在一罩幕上之一反覆圖案投影在物體上面，該曝光方法將從垂直於投影光學系統一光軸之一軸發出平行於精細圖案之直線方向並在物體上入射角爲Θ之光線之有效光源形成在投影光學系統之一鏡孔上，其中，光線只包含滿足 90 ° — 0 ΝΑ< β S 0 NA之一入射角0區域中之S極光線，其中之θ να爲最大値之入射角0。 2. 如申請專利範圍第1項之曝光方法，其中之區域爲藉由交叉兩個圓所形成之獨木舟形。 3. 如申請專利範圍第1項之曝光方法，其中之區域爲藉由線性方式切下部份圓形之形狀。 4 ·如申請專利範圍第1項之曝光方法，其中之區域爲藉由線性方式切下部份爲環狀形之形狀。 5 ·如申請專利範圍第1項之曝光方法，其中之區域爲一圓形。 6 · —種曝光方法，該方法經由一至少部份浸泡在液體中且光圈數値爲η。· sin 0 να之投影光學系統將形成在一罩幕上之圖案轉印到一曝光物體上面，其中，n。爲液體之折射率，該曝光方法照射曝光光線，使得其中，X軸爲罩幕上所形成圖案之一方向及垂直於X軸之一方向，γ軸爲另一軸’且<9爲曝光光線在投影光學系統上之入射角，形成在投影光學系統孔上一有效光源之區域相當於滿足 -38- (2) 1276924 90。一並在χ軸或γ軸垂直方向具一線性極化分量之入射角0。 7 ·如申請專利範圍第6項之曝光方法，其中之區域爲藉由交叉兩圓所形成之獨木舟形。 8 ·如申請專利範圍第6項之曝光方法，其中之區域爲藉由線性方式切下部份圓形之形狀。 9.如申請專利範圍第6項之曝光方法，其中之區域爲藉由線性方式切下部份爲環狀形之形狀。 1〇·如申請專利範圍第6項之曝光方法，其中之區域爲一圓形。 1 1 · 一種曝光方法，該方法經由一至少部份浸泡在液體中之投影光學系統形成在一罩幕上之圖案轉印到一曝光物體上面’該曝光方法只將S極光線照射在形成在投影光學系統鏡孔上之一有效光源上之一區域上面，其中，兩成像曝光光束在該區域上產生一垂直狀態。 12.如申5Ρ3專利朝圍第1 1項之曝光方法，其中之區域爲藉由交叉兩個圓所形成之獨木舟形。 13·如申請專利範圍第1 ]項之曝光方法，其中之區域爲藉由線性方式切下部份圓形之形狀。 14·如申請專利範圍第1 1項之曝光方法，其中之區域爲錯由線性方式切下部份爲環狀形之形狀。 15·如申請專利範圍第1 1項之曝光方法，其中之區域爲一圓形。 16· —種曝光方法，該方法經由波長爲λ之曝光光線 -39- (3) 1276924 及一至少部份浸泡在液體且光圈數値爲η。· sin 0 之投影光學系統將形成在一罩幕上之圖案轉印到一曝光物體上面，其中，η。爲液體之折射率，其中，液體在滿足 dS3000· λ 之投影光學系統之光軸方向之厚度爲d 〇 17. 一種曝光方法，該方法經由一至少部份浸泡在液體中之投影光學系統將形成在一罩幕上之圖案轉印到一曝光物體上面，其中，最接近物體之投影光學系統表面接觸到液體並加以保護，不沾到液體。 1 8 . —種用以將形成在一罩幕上之圖案轉印到一曝光物體上面之曝光設備，該曝光設備包含：一投影光學系統，該系統至少部份浸泡在液體中且數値光圈爲n。· sin Θνα,其中’ η。爲液體之折射率，以及一極化控制部，該極化控制部在相當於一 0角範圍之該投影光學系統之鏡孔上控制對一區域之極化，其中，曝光光線以0角從投影光學系統離開，Θ角範圍滿足90 ° - 其中，0ΝΑ爲最大値之入射角0。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之曝光設備，其中，極心控制部只對S極光線設定極化。 2 0.如申請專利範圍第1 8項之曝光設備，其中，極化控制部包含對一投影光學系統鏡孔表面大槪佈置成共軛之極化元件。 2 1.如申請專利範圍第1 8項之曝光設備，其中，極化控制部包含佈置在投影光學系統鏡孔表面上之一光圈制 -40- (4) 1276924 止器’其中’光圈制止器之光圈形狀爲藉由交叉兩圓所形成獨木舟形。 22.如申請專利範圍第1 8項之曝光設備，其中，極化控制部包含一佈置在投影光學系統鏡孔表面上之光圈制止器’其中’光圈制止器爲藉由線性方式切下部份圓形之光圈形狀。 2 3 .如申請專利範圍第1 8項之曝光設備，其中，極化控制部包含一佈置在投影光學系統鏡孔表面上之光圈制止器’其中，光圈制止器爲藉由線性方式切下部份環狀形之光圈形狀。 24·如申請專利範圍第18項之曝光設備，其中，極化控制部包含一佈置在投影光學系統鏡孔表面上之光圈制止器，其中，光圈制止器爲圓形光圈形狀。 2 5 ·如申請專利範圍第1 8項之曝光設備，其中，極化控制部透過控制維持對比約爲0.7。 2 6. —種用以將形成在一罩幕上之圖案轉印到一曝光物體上面之曝光設備，該曝光設備包含：一投影光學系統，該系統至少部份浸泡在液體中；以及一極化控制部，該極化控制部在該投影光學系統之一鏡孔上控制對一區域之極化，其中，兩成像曝光光束在該區域上產生一垂直狀態。 27.如申請專利範圍第26項之曝光設備，其中，極化控制部只對S極光線設定極化。 -41 - (5) 1276924 28. 如申請專利範圍第2 6項之曝光設備，其中，極化控制部包含對一投影光學系統鏡孔表面大槪佈置成共軛之極化元件。 29. 如申請專利範圍第2 6項之曝光設備，其中，極化控制部包含佈置在投影光學系統鏡孔表面上之一光圈制止器，其中，光圈制止器之光圈形狀爲藉由交叉兩圓所形成獨木舟形。 3〇.如申請專利範圍第2 6項之曝光設備，其中，極化控制部包含一佈置在投影光學系統鏡孔表面上之光圈制止器’其中，光圈制止器爲藉由線性方式切下部份圓形之光圈形狀。 3 1.如申請專利範圍第2 6項之曝光設備，其中，極化控制部包含一佈置在投影光學系統鏡孔表面上之光圈制止器’其中，光圈制止器爲藉由線性方式切下部份環狀形之光圈形狀。 32.如申請專利範圍第26項之曝光設備，其中，極化控制部包含一佈置在投影光學系統鏡孔表面上之光圈制止器’其中，光圈制止器爲圓形光圈形狀。 3 3·如申請專利範圍第2 6項之曝光設備，其中，極化控制部透過控制維持對比約爲0 · 7。 34. —種曝光設備，該設備包含一將形成在一罩幕上之圖案轉印至曝光物體上面之投影光學系統，該曝光設備將物體表面，及最接近物體之投影光學系統表面浸泡在液體中，並滿足（U3000·久.cose。，其中，n〇、Sin0。爲 -42 - (6) (6)1276924 投影光學系統之數値光圈，n。爲液體折射率，λ ( nm ) 爲曝光用光線之波長，且d爲投影光學系統光軸方向中之液體厚度。 3 5.如申請專利範圍第3 4項之曝光設備，更包含一濺射膜，其中，最接近物體之投影光學系統表面與液體接觸，且位在一氟化鈣基體上並覆蓋有濺射膜。 36· —種裝置製造方法，包含步驟：使用一曝光設備使一物體曝光；以及使已曝光物體顯影，其中，曝光設備包含：一投影光學系統，該系統至少部份浸泡在液體中且數値光圈爲η。· sin θ NA，其中，n爲液體之折射率；以及一極化控制部，該極化控制部在相當於一 0角範圍之該投影光學系統之鏡孔上控制對一區域之極化，其中，曝光光線以0角從投影光學系統離開，0角範圍滿足9 0 ° -Θ ^ A - θ - Θ ^ a '其中’ βΝΑ爲最大値之入射角Θ。 3 7 · —種裝置製造方法，包含步驟：使用一曝光設備使一物體曝光；以及使已曝光物體顯影，其中，曝光設備包含：一投影光學系統，該系統至少部份浸泡在液體中；以及一極化控制部，該極化控制部在該投影光學系統之一鏡孔上控制對一區域之極化，其中，兩成像曝光光束在該 -43- (7) 1276924 區域上產生一垂直狀態。 3 8 . —種裝置製造方法，包含步驟：使用一曝光設備使一物體曝光；以及使已曝光物體顯影，其中，曝光設備包含一將形成在一罩幕上之圖案轉印至物體上面之投影光學系統，該曝光設備將物體表面，及最接近物體之投影光學系統表面浸泡在液體中，並滿足 d < 3 0 0 0 · Λ · cos0。，其中，n。、sin0。爲投影光學系統之數値光圈，η。爲液體折射率，λ ( nm )爲曝光用光線之波長，且d爲投影光學系統光軸方向中之液體厚度。 -44 -