TWI285295B - Illumination optimization in lithography - Google Patents
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Description
1285295 A7 -------- B7 五、發明説明(1 ) 1.技術範疇 本發明-般而言係關於_種微影成像的方法及裝置。更 特疋而言,其關於-種裝置及方法來根據要成像的特定圖 案來最佳化一照明架構。 2·發明背景 光學微影系統目前是用於積體電路及其它具有良好特徵 產品的製造,例如可程式閘極障列。在—最爲通用的説明 中,一微影裝置包含一照明系統,其提供一放射的投射光 束’-夾持圖案化裝置的支撑結構,—夾持基板的基板 台,及用以成像該圖案化光束到該基板的一目標部份之投 射系統(鏡片)。 該項圖案化裝置必須廣義解釋爲可用㈣成具有一圖案 化截面的一進入放射光束的裝置及結構,其對應於要產生 在一基板的一目標部份中的一圖案;該項"光閥"也用於此 文中。一般而言,該圖案將對應於在產生在該目標部份中 的裝置之特殊功能層,例如一積體電路或其它裝置。 這種裝置的一個範例爲一罩幕,其通常是由一(可移動) 罩幕台所夾持。罩幕的概念爲微影技術中所熟知,其包含 的罩幕形式像是二元値,變換相位偏移,及衰變相位偏 移,以及不同的複合罩幕形式。將這種罩幕放置在該投射 光束中’將造成彳i擊在該罩幕上之放射的選擇性傳輸(在 一傳送罩幕例中)或反射(在一反射罩幕例中),其根據罩幕 上的圖案而定。該罩幕台保證該罩幕可被夾持在該進入投 射光束中的一所需要的位置,且視需要來相對於該光束來 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公嫠) 1285295 A7 __B7____ 五、發明説明Y 2~~ ~ 移動。 一第二範例爲一可程式鏡子陣列,其中該支撑結構例如 爲一框架或平台。這種裝置的範例爲一具有一黏彈性控制 層及一反射表面之矩陣式定址表面。在這種裝置之後的基 本原理爲(舉例而言)該反射表面的定址區域反射入射光爲 繞射光’然而未定址區域反射入射光爲未繞射光。使用_ 適當的濾波器,該未繞射光可以過濾到該反射光束,僅留 下該繞射的光線;依此方式,該光束根據該矩陣定址表面 的定址圖案成爲圖案化。該所需要的矩陣定址可使用適當 的電子裝置來執行。對這種鏡子陣列的更多資訊可由美國 專利5,296,891及5,523,193中收集到,其在此引用做爲參 考。 另一個範例爲一可程式LCD陣列,其中該支撑結構例如 可再次地爲一框架或平台。這種架構的範例係見於美國專 利US 5,229,872,其在此引用做爲參考。 爲了簡化起見,此文章的其餘部份在某些地方,特定地 將其表示爲牽涉一罩幕的範例;但是,在這種範例中所討 論的通則必須見於如上述的圖案化裝置的廣義上下文中。 該項投射系統包含不同形式的投射系統。雖然”鏡片,,在 一般人的瞭解中通常僅具有折射光學的含義,此處此名詞 係廣泛地用來包含像是反射及反射兼折射光系統。該照明 系統也可包含根據任何這些原理運作的元素,用來指引, 成形或控制該投射光束,這種元素也可在下述共同或單獨 地稱之爲”鏡片”。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1285295 A7 B7 五、發明説明(3 ) 此外,該項”晶圓台π可以使用,而不需指明接收該影像 的基板爲一石夕晶圓’但也可代表一平台,其適於支撑任何 要由該微影裝置所處理的基板。 微影投射裝置可以用在像是積體電路(1C)的製造中。在 此例中,該圖案化裝置可產生對應於該1C的個別層的一電 路圖案,而此圖案可成像到一基板(矽晶圓)上的一目標部 份(包含一個或多個基座),其已披覆一層放射靈敏材料(阻 抗·)。一般而言,一單一晶圓將包含一鄰接目標部份的網 路,其透過該投射系統來連續地照射,一次一個。在目前 的裝置中,藉由在一罩幕台上的一罩幕使用圖案化,在兩 種不同形式的機器之間可造成一區別。在一種微影投射裝 置中,每個目標部份係由立即暴露整個罩幕圖案到該目標 部份上來照射;這種裝置通常稱之爲一晶圓步進機。在另 一裝置中,通常稱之爲一步進及掃描裝置,每個目標部份 係在該投射光束之下,以一給定的參考方向來逐漸地掃描 遠罩幕圖案來照射(該π掃描”方向),而同步地平行或反平 行於此方向來掃描該基板台。因爲一般而言,該投射系統 將具有一放大因子Μ(通常小於1),該基板台的掃描速率V 將爲因子Μ乘以該罩幕台被掃描的速率。關於此處所述的 微影裝置的更多資訊可見於像是美國專利US 6,046,792, 在此引用做爲參考。 一般而言,此種裝置包含一單一罩幕台及一單一基板 台。但是,可用的機器中至少有兩個獨立地可移動的基板 台;例如,參見述於美國專利US 5,969,441及美國申請編 -6 - 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 1285295 A7 ________Β7 五、發明説明(1 ~) 唬09/180,01 1中的多重平台裝置,其於…⑽年二月27日提出 (W0 98/40791) ’在此引用做爲參考。在這種多重平台裝置 中的基本運作原理爲,當一第一基板台在該投射系統之下 來暴露位在該平台上的一第一基板,一第二基板台可進行 到一承載位置,卸下一暴露的基板,拾取一新基板,執行 一些初始度量步驟在該新基板上,然後預備來傳送此新基 板到位在茲投射系統之下的該曝光位置,只要完成該第一 基板的曝光。然後此循環可在產生暴露的基板時重複其本 身。依此方法,其有可能達到一大體上增加的機器流量, 其依序降低該機器擁有之成本。 在使用一微影投影裝置的製程中,一圖案(如在一罩幕中) 係成像在一基板上,其至少部份由一層放射靈敏材料(阻 杬)所復盍。在此成像步骤之前,該基板可進行不同的程 序’例如上底漆’阻抗披覆及一軟烘烤。在曝光之後,該 基板可接受其它的程序,例如一後曝光烘烤(pEB),顯 衫’一硬烘烤,及該成像的特徵之量測與檢查。此程序陣 列係做爲一基礎來圖案化一裝置的個別層,如一 IC。這種 圖案化的疊層,即可進行不同的製程,例如蝕刻,離子植 入(摻雜),金屬化,氧化,化學機械研磨等,其皆是要完 成一個別層。如果需要數個疊層,整個程序或其變化即必 須對每個新的疊層來重複。最後,一裝置陣列將可存在於 該基板(晶圓)上。然後這些裝置即由像是切片或切割的技 術來彼此分離,因此該個別裝置可安裝在一載具上,連接 到腳位等。關於這種製程的進一步資訊,例如可由peter 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1285295 A7 B7 五、發明説明(5 ) van Zant所著,"Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing”,McGraw Hill Publishing 公司 1997年出版,第3版,ISBN 0-07-06725 0-4,其在此引用做 爲參考。 當照明系統由習用方式,進展到環狀,並進展到四角及 更爲複雜的照明架構,該控制參數可同時地成爲更多。在 一習用的照明圖案中,一包含光學軸的圓形區域被照明, 爲遠圖系的唯一調整是要改變外徑(π r)。環狀照明需要_ 内徑的定義(σ c),藉以定義該照明的環。對於複極圖案, 其可控制的參數數目持續來增加。例如在一四極照明架構 中,除了兩個半徑之外,一極角沈定義了由每個所選擇的 内徑與外徑之間的極所正對的角度。 同時,罩幕技術也有進展。二元値強度罩幕已發展出相 位偏置罩幕及其它先進的設計。當一二元値罩幕僅傳送, 反射,或在一給定點阻隔成像放射,一項位偏置罩幕可衰 減一些放射,或其可在進行一相位偏置之後,傳送或反射 光線,或兩者。相位偏置罩幕已用來成像特徵,其係在該 成像放射的波長或更小的程度,因爲在這些解析度下的繞 射效應,,纟除了其它的問題之外,會造成不良的對比及 不同形式的照明架構可用 出影像的特性之改良。但是 換。舉例而言,改良的對比 亦依據要成像的圖案。 來提供解析度,焦距及其它印 ,每個照明形式皆具有某些交 可犧牲焦距;每種罩幕的效率 -8-
1285295 A7 ---— ____B7 五、發明説明(6 ) 在過去,爲了選擇要成像到一晶圓上的一給定圖案之最 佳化的照明模式,其已暴露—系列的測試晶圓,並與一擊 中或錯失爲基礎來比較。如上所述,現今的照明系統具有 增加的可操縱的變數之數目。因爲增加了不同變數設定的 排列,照明架構的嘗試及錯誤最佳化的成本成爲非常高, 其需要選擇照明架構的定量化方法。 發明概述 爲了提供上述及其它的需要,最佳化一選擇的圖案化裝 置圖案之照明輪廓之方法包含定義了 一光學系統的一傳輸 父又係數函數,其包含一照明器及一圖案化裝置,其根據 所選擇的圖案來決定相對的關聯性到繞射層級的成像化, 及由該傳輸交叉係數函數來計算一最佳化的照明架構,根 據該相對的關聯性到該繞射層級的成像化之照明架構的加 權區域。 根據本發明的另一方面之裝置製造方法,其包含提供至 少部份由一層放射靈敏材料所覆蓋之基板,使用一照明系 統來提供一放射的投射系統,使用圖案化裝置來提供在其 橫截面具有一圖案的投射光束,投射該放射的圖案化光束 到該放射靈敏材料的疊層的一目標部份上,其中,在投射 該圖案化光束之前,在該投射光束中的橫截面強度分佈係 修改到該圖案化裝置的該圖案,其使用包含定義一傳輸交 又係數函數的方法,用於包含該照明系統的一光學系统, 且該圖案,其根據所選擇的圖案來決定相對的關聯性到繞 射層級的成像化,並由該傳輸交叉係數函數來計算一最佳 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐) 1285295 A7 --- - -B7 五、發明説明(7 ) 化的照明架構,根據該相對的關聯性到該折射層級的成像 化之照明架構的加權區域。 根據本發明的另一方面之微影投射裝置,其包含一提供 放射的投射光束之照明系統,用以支撑圖案化裝置的支 撑、°構’根據一所需要的圖案用來圖案話該投射光束的該 圖案化裝置,夾持一基板的基板台,用以投射該圖案化光 束到該基板的一目標部份上的一投射系統,其中該裝置額 外地包含計算裝置,用以定義該照明系統及該圖案化裝置 的傳輸交叉係數函數,根據由該圖案化裝置所產生的圖案 來決定相對的關聯性到繞射層級的成像化,並由該傳輸交 叉係數函數計算一最佳化的照明架構,根據該相對的相關 性到該繞射層級的成像化之該照明架構的加權區域,及選 擇裝置,用以根據由該計算裝置所計算的照明架構離開該 照明系統的該投射光束之橫截面強度分佈。 根據本發明的另一方面,一種最佳化一選擇的罩幕設計 之方法,其包含辨識該選擇的罩幕設計之關鍵特徵,根據 孩關鍵特徵的繞射層級來決定一最佳化的照明架構,及藉 由使用光學近接修正技術來修正該選擇的罩幕設計,其係 選擇來降低存在於所選擇的罩幕設計中的間距數目。 根據本發明的另一方面,用以最佳化一照明架構的以機 斋可執行指令編碼的一機器可讀取媒體,其包含定義了一 傳輸父叉係數函數的指令,用於包含一照明系統及具有一 選擇的圖案之圖案化裝置,以及具有一選擇的圖案之圖案 化裝置,根據該選擇的圖案來決定相對的關聯性到繞射層 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 1285295
級的成像化,並由該傳輸交又係數函數計算一最佳化的照 明架構,根該相對的關聯性到_、繞射層級的成像化之照 明架構的加權區域。 圖式簡單説明 圖1所不爲一通用影像形成系統的該傳輸交叉係數函 數。 圖2所示爲一磚牆隔離圖案微影罩幕特徵的範例。 圖3所示爲圖2之罩幕特徵的繞射層級之代表。 圖4所示爲圖2之罩幕特徵的計算最佳化的四維照明架構 的地圖。 圖5所示爲圖2之罩幕特徵之計算啓始灰階照明架構 (Jtot) ° 圖6所示爲圖5之照明架構的二元値表示。 圖7所示爲以環狀照明架構列印的圖2之罩幕特徵之印記 之分析。 圖8所示爲以最佳化的橢圓照明架構列印的圖2之罩幕特 徵之印記之分析。 圖9所示爲圖2之罩幕特徵的計算最佳化的四維照明架構 的地圖,其縮減到丨10 nm的設計規則。 圖1 〇所示爲圖2之罩幕特徵的計算啓始灰階照明架構的 地圖,其縮減到110 nm的設計規則。 圖11a及lib爲圖1〇的照明架構之二元値代表,其具有不 同的σ値。 圖1 2所示爲具有標示出的關键閘極及單元之罩幕圖案的 -11-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 1285295 A7 B7
範例。 圖1 3所示爲圖1 2的罩幕圖案,其加入了輔助特徵來減 少圖案中間隔的數目。 的機率 圖14爲比較了圖12及13之罩幕圖案之空間寬度 密度函數。 本發明較佳具體實施例的詳細説明 本發明首先牵涉到圖案成像化到基板(由一罩幕)之數學 模型,其考慮照明光源及圖案細節。 有兩種主要的方法來計算一有限照明光源的空氣影像。 這些方法爲Abbe公式及Hopkins公式。在Abbe公式中,在 该照明架構中的母個點光源產生一平面波入射到該圖案 上,且每個這些點光源即成像到該晶圓上。因爲該光源在 空間上爲不一致的,在該晶圓的整體強度爲每個這些點光 源所產生的強度加總。因此,在Abbe公式中,對照明架構 的積分係在圖案積分之後來進行。 在Hopkins公式中,積分的順序被切換,即對光源的積分 先進行。在Hopkins公式中,一四維傳輸交叉係數(丁(:(:)被 定義,且該影像強度爲TCC的逆Fourier轉換。舉例而言, TCC的取得可見於Born及Wolf所著的,,光學原理’’ (Principles of Optics),第 6版,528-532 頁,在此引用做爲 參考。 該丁CC爲該投射瞳孔乘以該照明瞳孔的自動關聯。在圖1 中所示的T C C爲一組三個重疊的圓圈。由左到右,該第一 圓圈代表該照明瞳孔Js(沈,/?),其中從及β爲該照明架構 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 1285295
案的成像化。 利用方程式1 5,對於丨3〇 nm設計準則的磚牆圖案的照明 目里孔可以計异出來,並示於圖5。圖5所示爲影像形成的最 有政區域’其爲沿著X軸的該照明架構的外部部份。這些 外部部份形成一橢圓的雙極。除了這些橢圓雙極元件之 外,該照明瞳孔的中心具有對影像形成的較大貢獻。如上 述,茲照明瞳孔可以用灰階或二元値照明輪廓來實施。 依據所使用的裝置,灰階照明是可能的。藉由灰階照 明,其代表可控制的照明強度,其可爲〇到1的一正規化層 級範圍’其可選擇做爲至少該照明架構的給定部份。舉例 而了’這種對於照明強度的控制可以藉由照明系統中的一 繞射光學元件(DOE)來產生。.在此例中,該照明架構可建 構成如圖5所示。但是,一些可用理論計算出的局部尖 端’並可見於圖5中,將在該照明資訊的低通濾波之後被 移除,而造成該投射光學,如上述。因此,當設計一照明 架構時,將被遽波的尖端可以忽略。 如果使用一二元値照明架構,即僅允許該照明器的二元 値強度(0或1 ),一臨限値必須被選爲一個基礎來指定〇或1 的數値給該照明架構上的每個點。舉例而言,如果選擇一 〇·8的臨限値,在〇·8以上的照明器強度値可進位到1,而低 於〇.8的値則降亭〇。其也可視需要採用其它的臨限値。 範例2 :使用該灰階到二元値方式,對於相同磚牆隔離 圖案的一二元値照明架構可設計成假設一最大的外部σ爲 0.88,如圖6所示。 _ -20-
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 1285295 A7 _____B7 五、發明説明(18 ) 然後’圖ό中的最佳化照明架構的效能可在一步驟中模 擬二元値罩幕,並掃描具有ΝΑ=0·8及λ =248 nm的微影裝 置’並與環狀照明的模擬效能做比較。在該模擬中,該向 量(薄膜)成像阻抗模型被使用,因爲該數値光圈係高於 〇·7。在此模型中,該阻抗爲一種具有折射係數n= 1.76- 」〇.〇116)的形式之40〇11111的厚度,在具有11=1.577-〗3.5 88的 複晶碎材料上方的具有n=1.45-j0.3之另一形式的66 nm之厚 度。該環狀照明及該最佳化照明器的結果分別示於圖7及 8。在圖7及8中,其顯示出橫截面造成該隔離區域的中 段’及由上而下的模擬結果。在圖面中,該Bossung曲線 係由通過該阻抗的強度平均來計算,而該造成的線寬係根 據一臨限強度的焦點來繪製。此技術是要在不考慮厚度損 失及阻抗輪廓斜率時來過度預測該D〇f。一至少計算了厚 度損失的阻抗模型,可能是有需要的。在每個圖面中,該 由上到下的結果係以黑色緣製在由B〇ssung曲線所計算的 最佳臨限値(最佳劑量)。這些模擬的臨限影像可相較於紅 色的實際罩幕値。 對於130 nm設計準則的碑牆隔離圖案的模擬結果係繪製 於圖7 ’其爲使用一環狀照明的具有〇·8 NA之二元値罩幕 特徵U in=〇.5 8及π Out=〇.88)。此環狀設定具有來自·〇·4" m 到O.Ov m焦點的大約0 ^的DOF。該阻抗的對比爲低通 焦點’其可利用一低對比阻抗來成像。但是,在此低強度 對比中’該罩幕誤差增進因子(MEEF)較大,而該曝光寬容 度(EL)較小。圖7中的由上到下的影像也顯示出,其大約 -21 - 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) 1285295 A7 ^___B7 五、發明説明(19 ) 少了 20 nm的線末端(EOL),其可對於130 nm設計準則來略 爲延伸該線的方式來固定。但是,當該設計準則持續減小 時,延伸該線已不可行,因爲延伸的線可抵觸到其它的特 徵。因此,其有需要來固定照明的EOL。 在圖8中,130 nm設計準則的碑牆隔離圖案係繪製給一 具有0·8 NA的二元値罩幕特徵,並使用圖6中的最佳化二 元値照明架構。該最佳的照明架構大約是由_〇·45 "爪到 + 0· 1 5 " m焦點的0.6 a m DOF。在比較圖8的橫截面影像與 圖7之後,該最佳化的照明架構與環狀照明相較之下,具 有一較大的通過焦點的對比。此較大的對比代表該最佳化 的知、明架構之MEEF與環狀照明相比爲較低,而該最佳的 照明架構之曝光容忍度較高。該最佳化照明架構的另_個 好處爲相較於環狀照明具有改良的線末端效能。圖8中的 由上到下的影像顯示出該最佳化的照明架構能夠維持該 EOL,而不需要延伸該圖案上的線,其對於設計準則中更 多的減小而言是有好處的。 範例3 ··圖7及8中對於二元値罩幕(BIM)的結果係相較於 無鉻罩幕(CLM)的模擬結果。一無鉻碑牆隔離圖案係由本 技蟄中的專業人士所熟知的軟體模擬之試驗結果來設計。 在無鉻技術需要(〇,〇)順序光線,藉以完全得到由偏軸照明 所產生之DOF改善之好處。來自模擬的試驗結果可確定需 要(〇,〇)順序光線,用以答到該隔離層可爲散亂或半色調。 4半色#1間距可以選擇成在該散亂的方向中的第一順序不 會落在該投射瞳孔中。在此例中,該線係以小於入 _ -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21GX 297公釐) ^^^___ 1285295 A7 B7 五、發明説明(20 ) [NA(1+ (T out)]的間距而散亂在垂直方向中。但是該散亂的 工作循環必須被調整來對於最佳的D0F及圖案保眞度來最 佳化(0,0)順序光線的量。在CLM的模擬結果中,該半色調 間距爲具有50%工作循環的1 55 nm (77.5 nm鉻島)。此間距 大致上防止該(0,土1)順序進入到該投射瞳孔;但是,此工 作循環必須調整到具有電腦輔助設計工具的最大D0F。 範例4 :該130 nm設計準則層的模擬結果係對於具有155 nm半色調間距及50%工作循環的CLM來繪製。該CLM係對 具有0.8 NA及環狀照明的一几=248 nm裝置來曝光(σ in = 0.5 8及(T out=0.8 8)。具以環狀設定的CLM具有0.5 # m的 D〇F (-0·4# m焦點到+0.1 # m焦點)。具有環狀照明的CLM 相較於具有環狀照明的BIM,其具有較大的DOF及較佳的 通過焦點的對比。此代表該CLM執行會比BIM罩幕要佳。 該由上到下模擬結果代表該具有CLM的EOL效能理論上是 優於具有BIM的EOL效能,且相較於BIM,該CLM也能夠 較佳地定義該接觸孔。 範例5 : 130 nm碑牆隔離圖案隔離層的模擬結果係對於 具有0·8 NA及最佳化的橢圓雙極之;L =248 nm的裝置來繪 製,如圖6所示。這些結果係以一相同於先前範例中所使 用的CLM標線之標線來模擬,其具有155 nm的半色調間距 及50%的工作循環。該CLM係以具有0.7 " m的DOF(-0.5 β m 到+0.2 " m)的最佳化照明架構來曝光,其改善率爲40%。 該Bossung曲線代表該相同焦點強度約爲0.21。一種根據 OPC方式的模型可額外地來應用,藉以調整該標線來適合 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1285295 A7 B7 五、發明説明(24 ) " 以pdf來計算該最佳的照明架構,其可帶來一些問題,當 其指出一些間距並不如其它來得重要時。如果在pdf中= 有的閘極皆視爲關鍵,該pdf必須由一加權因子來修正。 此加權因子爲一稱爲wf(Px)的間距函數。藉由此加權因 子,所以的關鍵間距必須視爲相同,使得 wf(PX).pdf(PX)=l。此加權因子必須藉由以 wf(px).pdf(px) 來取代方程式16中的pdf(Px)來加入到方程式16。在所有的 間距皆爲關鍵的例子中,該加權因子將無助於解決該最佳 化,且其很難來產生一最佳化的照明架構,而不需要修正 該(圖案)設計。 此問題的一種解決方.案爲藉由加入分散棒來修正該設 計,如上所述。分散棒有助於降低隔離特徵的間距。一旦 分散棒被加到該設計中,先前隔離的特徵即會作用成密集 的特徵。因此,分散棒由一連續的pdf分散該間距到一更 爲分散的pdf。圖14爲一邏輯圖案的範例pdf,其具有導向 於y方向(即垂直方向)的特徵,其中分散棒可以用上,也可 不用上。對於不具有分散棒的未修正設計,其在pdf中有 三個分散的隆起,其空間寬度爲0.2,〇.6及1 5"m。在放置 了分散棒之後,該間距的數目即降低,所以大多數的空間 寬度爲0.2 " m的密集間距。藉由此對於p d f的改變,其最好 是可將一照明架構最佳化。 具有水平(X方向)及垂直特徵的設計之整體照明架構爲水 平及垂直照明架構的總和。如果該照明架構對於垂直特徵 集中在σ cx,而對水平特徵集中在σ cy,該最佳化照明架構 -27-
1285295 A7 B7 五、發明説明(25 ) 將爲一提供了 及的”習用”四極照明架構。 否則,此種分析將會造成一四極照明架構被旋轉45 ° 。 此處所提出的照明技術可以延伸來負貴色差。包含色 差,其可允許一操作者來決定該照明架構的那一部份要結 合該色差。該結合量係直接地相關於該影像強度對該色差 的靈敏度。藉由瞭解此結合,其有可能來修正該照明架 構,藉以最小化一設計的色差靈敏度。 該數量的影像之投射瞳孔,Κ( α,々),包含一傾斜度因 子,反聚焦,及由Zernike多項式所代表的波峰之乘冪。此 數量化影像瞳孔係示於方程式18。此瞳孔可進一步被區分 成兩個部份’該未色差瞳孔及該色差的睹孔(該 波峰的乘冪);這兩個部份相乘,如方程式19所示。 Α:(α,β) = Ί-(α2+β2)/Λ/2' X ·2π .1-(α2+β2). exp ^- obiliquity~~ factor .2π —J λ exp dtfocus Κ{α,β)- K0(a,fi)exp unaberrated、· W)] 方程式18 方程式19 aberrations 其中 K〇(at β)^
1-(α2 +β2) obiliquity- factor ί 1 + x exp - ,2π Τ' defocus 芳程式20 方程式21 -28- ^«22 1285295 A7 B7 五、發明説明(26 ) ' 由方程式22,該波峰可也寫成一線性逼近,如方程式23 所示。將方程式23代入方程式22,對於投射瞳孔κ(^, ),可以用方程式24來計算。 ’ exp .2π !- λ 方程式24 因爲TCC爲該投射瞳孔κ(α,卢)的函數,在方程式24中 對該曈孔的線性逼近顯示,該TCC可以由一線性逼近來代 表。此可由將方程式24代入方程式1來完成,其得到方程 式25。再一次地藉由忽略次方2或更高的項次,方程式25 中的TCC可以被簡化成方程式26。 該波峰W(^,/?)最常是以26]:1111^邊緣多項式的加總來表 不’如方程式2 1所示。使用色差的線性理論,該指數ex, 其可由一 Taylor級數展開來代表。該Taylor級數展開對於 小的X爲有效,先前的工作已顯示出當Zv小於〇 〇4 .λ時,對 於主氣影像有良好的符合度。在方程式22中,次方2或更 南的項次已被捨去,其對於Ζν小於〇 〇4的情況爲正確 (0·042 = 0·0016,其可省略)。 TCC(m,ntp,q)= —Λ(α·β)^> ^/α2+β2 <σ τηλ ΣΖν^ν ΡΧΝΑ ·2π ΣΖν^ν •泰卜泰) i/cu/β 方程式25 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇x 297公釐) 1285295 A7 B7 27 五、發明説明( TCC{m,nlP,q)^ jj Js(a^)K〇 <σ
f . 、 /a+^L>)ff+^L PXNA,P pvMA
PxNAiH PyNA ,2k
In .2κ t- λ dad^ 方程式26 藉由分別在方程式27及28中,定義未色差的TCC, TCC〇(m,n,p,q),及色差的 tcC,TcCv(m,n,p,q),該 TCC 可 以由一線性函數TCCQ及TCCV來代表,如方程式29所示。 TCCQ(m,n,p,q): <σ 爪又 Λ ηλ ’ .β + ΡχΝΑ,μ PyNAj ΡΧΝΑ,· PyNA 方程式27 dccdfi TCCv{mynyP>q)^^i~ \\ Js(a^)K0\a+^^tfi+^L I P^NA pyNA) TCC(m9niPyq)^TCC0{myniPiq)^ I^v[rcCv(m,n,p,g)+rCC;(-p^q^mr v=5 方程式28 方程式29 因爲丁C C可建構成一線性逼近,如方程式2 9所示,j 可寫成一線性逼近。該J〇pt的線性逼近係由使用jQpt的方程 式8來得到,並使用由方程式18到29所揭示的tcc的線性逼 近之方法來得到。琳·々·(_ 一。卜泰 也 2π 37
mk η ηλ --,β +- ΡΧΝΛ PyNA J 30- 本紙張^^i^ACNS) Α4規格(210X297公釐) r/ou/β 方裎式3〇 1285295 A7 B7 五、發明説明(28 ) 然後J〇pt的方程式30可被區分成具有色差的了。_及未色差 J〇ptG的加總,如方程式33中所示。及的定義分別示 於方程式31及32。 J 〇pt〇、a,β,ιη,η,p,q、= J s[a,β、Κ0 optv ΡχΝΑ’κ PyNAy (α, β, m, η, /?, (α» β)κ〇 λ mZ η ηλ ,μ +--- ΡχΝΑ,Η PyNA) 、β- ΡΧΝΑ ΡγΝΑ) 方程式31 方程式32 ΡΧΝΑ PyNAj { ΡΧΝΑ PyNA> Ρλ ·,β-立 mX 0 ηλ ·、β — 方程式32描述結合於一特殊色差的該照明架構的部份。 其結合量影響該影像強度,並有助於瞭解色差靈敏度到照 明。藉由結合方程式31及32,Jopt可寫成一線性逼近。
Jopt β, n, py q) s JoptQ (α, β, m, π, /7, ?)+ £ Zv \j〇ptv(a, β, m, n, p9 q)+J〇ptv(a,
v=5 J ‘方程式33 在本發明的另一方面,加權因子可被引入來最大化或最 小化一特殊計量的反應,例如其包含焦距(D〇f),影像對 數斜率(ILS),影像斜率(IS),或色差靈敏度。方程式15的 最佳Jt〇t可被修正來包含這些加權因子,如方程式34所示。
Jd,/3)=HHw(a,fi,m,n,p,q)j〇pt(a,3,m,n,p,A ,方程以 m n p q 一般而言,光阻反應係比例於撞擊於其上的該光線的強 度的對數。因爲該強度及該強度的對數,增加,該特徵將 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1285295 A7 B7 五、發明説明(29 ) 可以更佳的精確度來印到該阻抗中(即改良的阻抗輪廓及 改良的處理窗)。因此,其有需要來最大化強度中的對數 變化(ILS)。該ILS係定義在方程式35中。 ILS〇c dlnl dx 1 dl 7d^ 方程式35 因爲該強度的導數之改變快於強度的倒數,方程式3 5將 可藉由增加該強度的導數而更爲增加。該強度可由方程式 3來計算,而對應於X的強度之導數係定義在方程式36。對 於X的導數可造成該加權函數,wx,如方程式3 7所示。類 似地,一加權函數wy,其可對應於y來定義,如方程式3 8 所示。 dx ΣΣΣΣ,”身鲁 m n p q 叫) DOCC{mtntptq) 方程式36 方程式37 方程式38 因爲圖案特徵及強度特徵爲二維,該梯度的範數可用來 表示對於位置的強度改變。該強度梯度的範數係定義在方 程式39 ^此允許我們來定義一加權函數來計算方程式34中 的Jt〇t。要最大化該影像對數斜率的加權函數,其由方程式 -32-
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方程式47 來最小化。因爲對強度的焦點的衝擊可被最小化,該強度 的衝擊可被最小化到—特定的色差。此對某個圖案是必要 的,其可展—高度靈敏度於—特殊的色差。在方程式19 中的投射瞳孔可以寫成一未色差的項次κ〇( “,点),其由一 色差項次Ka( α,/3 )相乘,如方程式47所示。 K(a 5/? )-K〇(^ ^/3 )κα(α ,β ) 對於一特殊色差21的強度靈敏度,其可藉由對於&的強 度導數設定爲零來最小化。藉由將方程式代入到方程式i 到3,並進行強度的導數,該色差靈敏度在當方程式“中 的hU,/?,m,n,p,q)等於零時被最小化。
Q —/(^,y)=0=> 方程式48 h{p^j3,m,n,p,q)=KG d '
、PXNA H PyNA
PXNA PyNA qX PXNA’严 FyNAj κ:
PXNA " PyNA
pxNA PyNA •R, ry,^ ο ηλ 、ΡχΝΑ’μ· PyNA, 方程式49 :0 方程式48可以被簡化,並寫成方程式49。—加權函數 ^“^卢^^^^^在方程式“中定義’其對於最不靈 敏於Zi的瞳孔之區域(U)料於1,而對最靈敏於Z,的區 -35- 1285295 A7 B7 五、發明説明(33 域爲零。 Άα’ 3’m,n,= fi,m,n,p,q' 方程式 50 將ILS靈敏度對一特殊色差Zi最小化的加權函數,其即被 定義在方程式51。再者,將ILS靈敏度對一特殊色差Zi最小 化的加權函數,及要透過焦點來最大化ILS也可定義在方 程式52中。這兩個方程式可以代入到方程式34中來計算具 有對一給定計量的最佳反應之照明架構。 w{awmLS(m9n9p9q)wab{α,β,τη,η,p9q)方程式51 w(a, β, m, n, p, q) = wNILS (m, n, p, q)wfocus (α, β, m, n, p9 q)wab (a, /?, m, n, py q) 方程式52 一第一物件表或罩幕表MT保持一罩幕M A。該罩幕M A包 含一罩幕區域C,其包含要成像的該罩幕圖案。該罩幕表 MT相對於該投射光束PB爲可移動的,所以該罩幕的不同 部份可被照射。其使用對準罩幕%及M2來決定該罩幕是 否適當地對準於該基板或晶圓W。 一投射系統PL投射該投射光束PB到該晶圓W上。該晶圓 W包含兩個對準標記P】及P2,其係在開始成像之前對準於 該罩幕Mi&M2。該晶圓W係由一基板台WT所支撑,其係 相對於該投射光束爲可移動的,用以曝光該晶圓W的不同 部份;依此方式,該罩幕圖案C可以成像到該晶圓w的不 同目標部份c。一干擾位置監視器IF係用來保證該晶圓台 WT係在相對於該罩幕台MT之位置的該正確位置上。 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1285295
士雖然在本文中已利用特定的參考到根據本發明所使用的 軋置在1C製造上,其必須明確地瞭解到,這種裝置具有許 多其它可能的應用。舉例而t,其可應用到整合光學系統 的製造,磁性領域記憶體的導引及偵測圖帛,液晶顯示面 板,薄膜磁頭等。 本技藝專業人士將可瞭解到,在這另_種應用的上下文 中’任何在本文中所使用的”標線”,,,晶圓,,,或"基座"等 皆應考慮分別利用更爲通用的名詞,,罩幕,,,,,基板,,及,,目 標部份f’來取代。 在本文中,該名詞”放射”及”光束”係用於包含所有形式 的電磁放射,其包含紫外線放射(例如波長爲365,248, 193,157或uenm),及EUV(超紫外線放射,例如具有波 長範圍在5-20 nm),以及粒子束,例如離子束或電子束。 s本發明已藉由特殊的具體實施例來説明時,其可瞭解 到本發明並不限於所揭示的具體實施例,但相反地,其是 要涵盍以下申請專利範圍的精神與範園内所包含的不同修 正及同等的配置。 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
Claims (1)
- 號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(93年7月) 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 承0日 修正補充 一種最佳化微影投射裝置的照明輪廓之方法,該裝置包 含: -一提供放射的投射光束之照明系統; -一用以支撐圖案化裝置之支撐結構,該圖案化裝置用 來根據一所需要的圖案來圖案化該投射光束; -一用以夾持一基板的基板台; -一用以投射該圖案化投射光束到該基板的一目標部份 之投射系統, ?褒方法係關於存在於該圖案化裝置的一選擇的圖案,該 方法包含以下步驟: -足義一光學系統的傳輸交叉係數函數j。p t ,該光學系 統包含該照明系統及該圖案,該定義係藉由乘以一被積 函數,孩被積函數藉由該所需圖案的傅立案係數定義一 傳輸交又錄,以獲得一六維函數,其燒 射級數和兩個照明瞳孔座標,決定根據該選擇的圖案對 於繞射級數的成像化之相對的相關性;及 m νί, 3·; I 2. -對於燒射級數的成像化由該傳輸交叉係數函數j。p t來 計算一最佳的照明架構JtQt,根據對於繞射級數的成像 化之該相對的相關性’藉由加總該四個繞射級數來加權 該照明架構的區域。 如申請專利範圍第1項之方法,其中決定對於繞射級數 的成像化之相對的相關性進一步包含決定該選擇圖案的 一特性間距。 | 3.如申請專利範圍第2項之方法,進一步包含在決定該特 I. ^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) % A BCD 1285295 六、申請專利範圍 性間距之前辨識該選擇的圖案之關鍵區域,其中決定該 選擇圖案的該特性間距係由決定該關鍵區域的該特徵間 距來執行。 4. 如申請專利範圍第3項之方法,其中該辨識一關鍵區域 進一步包含辨識複數個關鍵區域,而其中決定該關鍵區 域的該特徵間距包含·· -比較每個辨識的關鍵區域之間距;及 -如果每個辨識的區域之間距係大致相等,即決定該關 鍵區域的該特性間距來等於該辨識的區域之一的特性間 距。 5. 如申請專利範圍第丨項之方法,進一步包含根據選自於 包含焦距,線末端,影像對數斜率(ILS),影像斜率(IS) 及色差靈敏度的群組中的一選擇的最佳化計量值來加權 該照明架構的區域。 6·如申請專利範圍第1項之方法,進一步包含: -辨識複數個關鍵區域; 一决足出母個辨識的關鍵區域之間距;及 •由該傳輸交又係數函數計算出最佳化的照明架構,根 據每個關鍵區域對於繞射級數的成像化之相對的相關 性,而加權級數,其中計算一最佳化的照明架構進一步 包含根據每個關鍵區域的計算最佳化照明架一 複合的最佳化照明架構。 7·如申請專利範圍第α之方法,其進_步包含藉由光學 近接修正技術來修正該選擇的圖案,藉以降低 -2 - A BCD 1285295 六、申請專利範圍 案中的不同間距的總數。 8·如申請專利範圍第7項之方法,其中該藉由光學近接修 正技術來修正該選擇的圖案進一步包含將次解析度特徵 加到該選擇的圖案。 9·如申請專利範圍第7項之方法,其中該修正該選擇的圖 案及計算一最佳化照明架構步驟係為遞迴的。 10. —種裝置製造方法,其包含以下步驟: (a) 提供一基板,其至少部份是由一層放射靈敏性材料 所覆蓋; (b) 使用一照明系統來提供一放射的投射光束; (0使用圖案化裝置來使得該投射光束在其橫截面中具 有一圖案; (d)投射該放射的圖案化光束到該層放射靈敏材料的一 目標部份, 其中’在步驟(d)之前,在步驟(b)中所產生的該投射光 束的橫截面強度分佈係適合於在步驟(c)中所採用的該圖 案,其使用的方法包含以下步驟: 0)定義一光學系統的傳輸交叉係數函數,該光學系統 包含該照明系統及由該圖案化裝置所產生的一選擇的圖 案’該定義係藉由乘以一被積函數,該被積函數藉由該 所需圖案的傅立案係數定義一傳輸交又係數,以獲得一 六維函數J。p t ’其根據四個繞射級數和兩個照明瞳孔座 標決定出相對的相關性對於繞射級數的成像化;及 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) A B c D 1285295 六、申請專利範圍 (f)由該傳輸交又係數函數j。p t,計算出最佳化的照明 架構Jtot,根據對於繞射級數的成像化之相對的相關 性,藉由加總該四個繞射級數來加權該照明架構的區 域。 u·一種微影投射裝置,其包含: -一提供放射的投射光束之照明系統; —用以支撐圖案化裝置之支撐結構,該圖案化裝置 用來根據一所需要的圖案來圖案化該投射光束; -一用以夾持一基板的基板台; -一用以投射該圖案化投射光束到該基板的一目標部 份之投射系統, 其中該裝置額外地包含: -用以定義該照明系統的一傳輸交叉係數函數之計算 裝置及該圖案化裝置,其根據由該圖案化裝置所產生藉 由乘以一被積函數的該圖案,該被積函數藉由該所需圖 案的傅JL案係數定義一傳輸交叉係數,以獲得一六維函 數Jcpt ,其根據四個繞射級數和兩個照明瞳孔座標決定 對於繞射級數的成像化之相對的相關性,並由該傳輸交 叉係數函數J。p t ’該計算一最佳化的照明架構J t。t,以 及根據該選擇的圖案對於繞射級數的成像化之相對的相 關性,藉由加總該四個繞射級數來加權該照明架構的區 域;及 -用以根據由該計算裝置所計算出的該照明架構來在 離開該照明系統的該投射光束中選擇該橫截面強度分佈 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) ABCD 1285295 六、申請專利範圍 的選擇裝置。 12· —種最佳化一選擇的罩幕設計之方法,其包含: -辨識該選擇的罩幕設計之關鍵特徵; -根據該關鍵特徵的繞射級數來決定一最佳化的照明 架構;及 -藉由光學近接修正技術來修正該選擇的罩幕設計, 其係選擇來降低存在於該選擇的罩幕設計中的一些間 距。 13.如申請專利範圍第丨丨項之方法,其中該光學近接修正進 一步包含加入次解析度特徵,其選擇來修正該選擇的罩 幕設計的該空間宽度之連續機率密度函數,所以該修正 的機率密度函數具有一增加的分散性。 14· 一種以機器可執行指令編碼的機器可讀取媒體,其用以 最佳化一照明架構,其包含: -A我一光學系統的傳輸交叉係數函數,其包含一照 明系統及具有一選擇的圖案之圖案化裝置, 該選擇的圖案藉由乘以一被積函數,該被積函數藉由 該所需圖案的傅立案係數定義一傳輸交叉係數,以獲得 八、准函數J。p t,其根據四個繞射級數和兩個照明产孑匕 座標決定對於繞射級數的成像化之相對的相關性;及 -由該傳輸交又係數函數算一最佳化的照明架 構、,根據對於繞射級數的成像化之相對的相關性木 藉由加總該四個繞射級數來加權該照明架構的區域。 -5-
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