TWI304521B - Patterning device manufacturing method, mask set for use in the method, method of generating a mask pattern and a computer readable medium - Google Patents

Description

1304521 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於利用微影投影設備的裝置製造方法。 【先前技術】 一微影設備係一將預期的圖案套用至一基板的目標部份 之上的機器。微影設備可用於（例如）積體電路（IC)的製造。 於此情況中’一圖案裝置（或稱為光罩或主光罩）可用來產生 一對應於該ic之個別層的電路圖案，而且此圖案可被成像 於具有一輻射敏感材料層（光阻）之基板（例如一矽晶圓）上 的一目標部份（舉例來說，其包括一個以上晶粒的一部份） 之上。一般來說，單基板將會含有一相鄰目標部份網絡， 該等目標部份會依序被曝光。已知的微影設備包括所謂的 步進機，其中係藉由一次同時曝光該目標部份上的全部圖 案以照射每個目標部份；以及所謂的掃描機，其中係在既 定的方向中（「掃描」方向）經由該投影光束來掃描該圖案以 照射每個目標部份，同時以與此方向平行或是反向平行的 方式來同步掃描該基板。一微影設備包括一輻射系統，其 係被配置成用以提供一輻射光束並且照明該圖案裝置；該 設備進-步包括一投影系統，其係被配置成用以將該圖案 成像在該目標部份之上。 包 為簡化起見，下文中將該投影系統稱為「透鏡」；不過 此術語必須作廣義的解釋以涵蓋各種投影系統，」例二 含折射式光學系統、反射式光學系統以及反折射式系統 該輕射系統可能還包含根據任何設計類型來操作的組件 92333.doc 1304521 用以V引、塑造或控制該輻射投影光束，而且此等組件於 下文中亦可以統稱或單獨稱為「透鏡」。該輻射系統一般包 括了明系統。該照明系統會從一輻射源（例如雷射）接收輻 射並且產生一照明光束，用以照明一物件，例如該圖案 哀置（牛例來況，一光罩工作檯上的光罩）。於一標準的照明 系統中光束會經過整形和控制，致使該光束於該照明 系統的光瞳處具有一預期的空間強度分佈。光瞳處的空間 強度刀佈可有效地當作一虛擬輻射源，用以產生該照明光 束。可以利用各種形狀的強度分佈，其係由一暗背景上的 稷數個（實質均勻）明亮區域所組成。下文中會將任何此種形 ^稱為照、明板式」。已知的照明模式包括：慣用模式（該 "里中的頂巾目形強度分佈）；玉袁狀；雙極；四極以及更複雜 形狀的照明光瞳強度分佈排列。該光瞳平面中的橫向位置 =應的係邊圖案裝置處的人射角，而且任何此種入射角通 =都可表不成該投影系統之數值孔徑na的西格瑪（〇)分 率。所以，除了表示照明模式之外，該照明系統之光瞳中 <強度刀佈更完整的特徵化還包括表示該照明模式的參 數，舉例來說σ及NA。下文中將照明模式及該照明模式之 對應「參·數的組合稱為「照明設定值」。已知的照明設定值包 I*貝用的」照明没疋值（直到參數值σ(其中及該 投影系統之數值孔徑NA的參數值所定義的特定半徑為 止’照明光瞳中的強度分佈實質上都非常均句）；環狀設定 值（其定義包括照明模式參數〜_及σ_γ);雙極設定值； 四極設^值以及更複雜的排列。可以各種方式來形成照明 92333.doc 1304521 。可利用—變焦透鏡來控制慣用照明模式的數值， °寺可利用變焦轉向鏡來控制環狀模式的。 值。可刹田4凡旦/么 丨⑽以及Gouter數 值。 以糸、统中的可設^式虹膜光圈來控制NA數 :於该光曈平面中具有合宜孔徑的光圈或是藉由一折 先學70件便可形成更複雜的設定值（例如雙極模式及 =模式)。通常，該折射式光學元件會被排列成用以於該 …月糸統之光瞳平面上游處產生—事先敎之角度強产分 佈。此角度強度分佈會被轉換成該照明系統之光曈平面中 對應的空間強度分佈。 當成像複數個隔離特徵圖形（例如直線和接觸孔）時，可 達成之焦點深度（DOF)通常都非常小，所以已經有人開發出 可於成像此等特徵圖形時用來改良D〇F的各種技術。對複 數條隔離線而言，有人建議各種形式的輔助特徵圖形，不 過’輔助特徵圖形的大小卻必須加以限制，防止印刷出不 必要的殘像。所以，此等特徵圖形能夠改良D〇F的程度相 當有限。對複數個接觸孔而言，已經有人建議使用衰減式 相位偏移光罩以及三色調光罩，不過該些方法仍然無法產 生特別大的DOF。

Shuji Nakao 等人於 Optical Microlithography χΙν Proceedings of SPIE 第 4346 冊（2001 年）中所發表的 「Innovative Imaging of Ultra-fine Line without Using Any

Strong RET」便揭露一種技術，該技術中可於兩次曝光中 來成像一小於100 nm的直線圖案。首先，會於兩條亮線之 92333.doc 1304521 間成像該暗線，接荖推彡势 間不必仃第一久曝光，抹除該等亮線對之 ，0、” ’使得該等暗線被隔離於一亮場之 利用慣用的照明方式，庙么匕夕A ^ 士 【發明内容】 夠同時成像其它大型結構。 本發明的目的係接供—^ a,j ,. 種製造裝置的方法，其中會以較 大的焦點深度來成像複數個隔離的特徵圖形，尤其是在— 亮背景上成像複數個暗特徵圖形，同時提供該方法使用的 光罩。

根據本發明可於—裝置製造方法中達成所有目的，該方 法包括： X -利用-圖案襄置來實施第一次曝光，以便於一輻射光束 的剖面中賦予—第一圖案，該第一圖案於一明亮局部區 域中包括一預期的暗隔離特徵圖形，而且於該明亮局部 區域的周圍都是黑暗的；以及將該經圖案化的輻射光束 投影至該輻射敏感材料層的目標部份之上，以及 _利用一圖案裝置來實施第二次曝光，以便於該輻射光束 的剖面中賦予一第二圖案，該第二圖案於對應該明亮局 部區域的區域中都係黑暗的，並且於該局部區域周圍較 寬的區域中都是明亮的；以及將該經圖案化的輻射光束 投影至該輻射敏感材料層的目標部份之上， 其特徵為： 於該第一次曝光中使用第一照明設定值以及於該第二次 曝光中使用第二照明設定值，該等第二照明設定值至少部 份不同於該等第一照明設定值。 92333.doc 1304521 刀別最佳化對該等兩次曝光的照明設定值，便可最大化 忒D〇F以及该暗隔離特徵圖形的曝光寬容度。於部份情況 中，第二次曝光的照明模式較佳的係被排列成實質上不會 有任何光進入對應第一次曝光之局部明亮區域的暗區之 中、。於其它情況中，該等第一次曝光和第二次曝光的失焦 仃為可能會被排列成互相抵消，以便提供一大於分開曝光 之焦點深度的組合焦點深度。可以利用實驗或模擬來決定 何種方式最適合一欲曝光的特定圖案來使用。 舉例來說，隔離特徵圖形係和其最鄰近特徵圖形的分離 距離大於相關的目標特徵圖形維度（例如線寬或接觸孔直 徑）3倍以上者。此處，該目標特徵圖形維度係經過顯影後 該特徵圖形於光阻中的維度。t造一電路圖案包括控制複 數個特徵圖形之間的空間容限值及控制特徵圖形維度。明 確地說，控制該裝置製造中所允許之最小值（例如空間及/ 或維度）非#重要。該最小空間及/或最小寬度稱為臨界維 度；該目標特徵圖形維度通常係本文中的臨界維度，所以， 下文中亦可稱為臨界維度或CD或目標CD。 右人針對该等兩次曝光來最佳化的照明設定值可能包括照 明模式（例如圓形、環狀、雙極以及四極）以及該照明模式的 參數（例如ΝΑ、σ、ainner、aouter、多極模式的配向、極性、 劑ϊ：、焦點、透鏡設定值、以及曝光波長頻寬等）。亦可針 對该等兩次曝光來產生一特定的照明分佈，例如利用折射 式光學元件。 本發明特別適用於利用負色調光阻來形成接觸孔，於此 92333.doc -10- 1304521 情況中，如果該等第一次及第二次曝光運用該等極點位於 該對角線上的四極照明模式而第二次曝光中則利用較靠近 该光瞳平面中心的極點的話，那麼便可獲得改良的焦點深 度。 本發明亦可應用於形成複數條隔離線，於此情況中，如 果第一次曝光運用的係該等極點位於垂直該隔離線之軸上 的雙極照明模式而第二次曝光運用的係該等極點位於平行 該隔離線之軸上的雙極照明模式，那麼便可獲得改良的焦 點沬度。當該局部區域的半寬範圍介於該隔離線之目標寬 度的1.5倍至5倍之間的話，便可獲得特佳的結果。 由對應於一1C之個別層的複數個特徵圖形所組成的電路 圖案通常包括複數個特徵圖形，於該等特徵圖形之間具有 不同的間隔。所以’特徵圖形可能會出現在不同的相鄰距 離或不同的相鄰距離範圍處，而且可據此進行分類。一般 來說，「密集特徵圖形」咸認為係分離的距離範圍介於目標 特徵圖形維度的一倍至兩倍之間，同樣地「隔離特徵圖形」 咸認為係分離的距離不低於目標特徵圖形維度的兩倍。不 過’「密集特徵圖形」並沒有共同接受的確實定義，而「隔 離特徵圖形」#沒有共同接受的確實定義。本發明可應^ 於形成包括隔離特徵圖形和密集特徵圖形在内的接觸^電 :圖案’其方式係讓該第一圖案於一明亮局部區域中包括 預期的暗隔離特徵圖形，而且於該明亮局部區域的周 都是黑暗的，而且進一步包括一延伸的明亮局部區域:复 包括複數個暗密集特徵圖形’該第一圖案於該延伸的局部 92333.doc 1304521 區域周圍都是黑暗的，f亥第二圖案於實質對應該明亮局部 區域及該延伸的明亮局部區域的區域中都係黑暗的，並且 於^局部區域及該延伸的明亮局部區域周圍較寬的區域中 々ϋ的由於出現该局部明亮區域（其中埋植著該隔離 圖D的關係’所以適用於成像該隔離特徵圖形的照明 ，疋值會和適用於成像該等密集特徵圖形的照明設定值相 符所Μ其優點係可使用於該第一次曝光中，用以同時照 明兩種特徵圖形。 …

根據特被圖形之間的連續相互距離範圍，可於一由複案 八寺徵圖形所組成的電路圖案中將特徵圖形種類進一步這 分成三種特徵圖形：密集特徵圖形、半密集特徵圖形、^ 及隔離特徵圖形。本發明亦可應用㈣成包括三種特徵圈 :在内的接觸孔電路圖案，其方式係讓該第一圖案於一明 :局部區域中包括一預期的暗隔離特徵圖形，而且於該明 亮：部區域的周圍都是黑暗的，而且進一步包括一延伸贫 明免局部區域，其包括複數個暗密集特徵圖形，該第一圖 =於=延伸的局部區域周圍都是黑暗的，以及讓該第二圖 了:實質對應§請党局部區域及該延伸的明亮局部區域的 ，域中都係黑暗的，並且於該局部區域及該延伸的明亮局 部：域周圍較寬的區域中都是明亮的，因此該較寬的：域 進 v包括複數個暗中度密集特徵圖形。 =第二次曝光中，適用於成像實質對應（第—圖案的）該 冗局部區域及該延伸的明亮局部區域的暗區的照明設定 值會和適用於成像該等中度密集特徵圖形的照明設定值相 92333.doc 12 1304521 符。這係因為於第二圖案中缺少密集特徵圖形中特有的高 空間頻率（如同出現於第一圖案中者）。所以，優點係’可於 該第二次曝光中使用單一、最佳照明設定值，用以同時照 明該暗區以及該等暗半密集特徵圖形。 本毛月特別適用於形成包括密集及隔離接觸孔在内的圖 案或是包括密集、半密集及隔離接觸孔在内的圖案。 本發明還提供用於上面方法之光罩組，並且具現一第一 圖案、，其於:明亮局部區域中包括一預期的暗隔離特徵圖 形，以及-第二圖案，其於對應該明亮局部區域的區域中 都係黑暗的，而於該局部區域周圍較寬區域中都是明亮的。 :果欲曝光的圖案小於單一光罩之尺寸的—半的話，那 麼便可將该專第一圖幸及楚一岡安曰 冑案及第-圖案具現於該光罩的不同區 域之中，或是亦可具現於不同的光罩之中。 :外，本發明可提供用於上面方法之資料集，並且用以 工 可私式圖案裝置，以便產生一第一圖案，1 冗局部區域中包括—預期的暗隔離特徵圖形7以及二^ 圖案，其於對應該明亮局部區域的區域中都係黑 一 於該局部區域周圍較寬區域中都是明亮的。 曰、而 另外，本發明提供-種產生光罩圖案的方法，其 _於-接觸孔目標圖案中確認隔離接 ^ 及半密集接觸孔， 么集接觸孔以 •疋義一代表第-圖案的第-圖案資料集，該笫— 一明党局部區域中包括該暗隔離接觸孔，而 圖案於 部區域周圍去II s w ★ 於該明亮局 周圍都疋黑暗的，以及於一延伸的明亮局部區域中 92333.doc -13- 1304521 進一步包括等密集接觸孔，而且於該延伸的局部區域周圍 都是黑暗的， -定義一代表第二圖案的第二圖案資料集，該第二圖案於 貫貝對應該明亮局部區域及該延伸的明亮局部區域的區域 中都係黑暗的，並且於該局部區域及該延伸的明亮局部區 域周圍較寬的區域中都是明亮的，而且進一步包括該等半 密集接觸孔。 -定義第一及第二照明設定值及投影系統設定值，用以分 別成像該第一及第二圖案， -以該等第一及第二照明設定值及投影系統設定值為基 楚於"亥第一及/或第二圖案中對至少一接觸孔套用光學鄰 近校正法來修改該等第一及/或第二圖案資料集， -利用該等第一及第二經修改的資料集來分別產生第一及 第一光罩圖案。

應該瞭解的係，本文所封 本文所述的微影設備可能具有其它應用，

92333.doc 1304521 行處理。適用的話，本文的揭示亦可應用於此等或其它基 板處理工具中。另外，該基板可進行一次以上的處理，舉 例來說，用以產生一多層Ic，因此本文所使用的基板一詞 亦可表示一含有多層已處理層的基板。 本文中所使用的術語「輻射」以及「光束」涵蓋所有種 類的的電磁輻射’其包括紫外線（uv)輻射（例如波長365、 248、193、157或是126nm)以及極紫外線（EUV)輻射（例如 波長範圍5-20 nm)。 本文中所使用的術語「圖案裝置」應該廣泛地解釋成表 不可於一投影光束剖面中賦予一圖案的裝置，以便可於該 基板的目標部份中產生一圖案。應該注意的係，被賦予於 該投影光束中的圖案可能不會確實對應到該基板之目標部 份中的預期圖案。一般而言，被賦予於該投影光束中的圖 案將會對應到欲產生於該目標部份中之一裝置中的一特殊 功能層，例如積體電路。 圖案裝置可能係透射式或反射式。圖案裝置的範例包括 光罩、可程式鏡面陣列、以及可程式LCD面板。微影術中 已經非常熟知光罩，而且光罩類型包括如二元式、交替式 相位偏移及衰減式相位偏移，以及各種混合的光罩類型。 可程式鏡面陣列的其中一種範例係運用一由複數個小面鏡 所組成的矩陣排列，每個小面鏡都可個別傾斜，以便於不 同的方向中來反射入射輻射光束；依此方式便可圖案化該 經反射的光束。 該支撐結構會支撐（也就是，承受）該圖案裝置的重量。 92333.doc -15- 1304521 其可依照該圖案裝置的方位、該微影設備的設計、以及其 它條件(舉例來說，該圖案裝置是否被固定於真空環境中) 來固定該圖案裝置。該支撐體可利用機械夾止技術、真空 技術、或其它夹止技術（舉例來說，真空條件下的靜電夾止 法）。該支撐結構可能係一框架或是工作檯，必要時其可能 係固定式或是移動式，其可確保該圖案裝置處於相對於該 杈影系統的預期位置處。本文對術語「主光罩」或「光罩」 的任何用法都可視為更通用的同義詞厂圖案裝置」。 」 本文所使用的術語「投影系統」應該廣義地解釋為涵蓋 各種類型的投影系統，針對所使用的曝光輻射或是針對其 它因素（例如使用浸泡流體或是使用真空）其包括折射式光 學系統、反射式光學系統、反折射式光學系統。本文對術 語「透鏡」的任何用法都可視為更通用的同義詞「投影 統」。 …、 該照明輻射系統可能還涵蓋各種類型的光學組件，其包 括折射式光學組件、反射式光學組件、反折射式光學組件匕 用以導引、塑造或控制該輻射投影光束，而且此等組件於 下文中亦可以統稱或單獨稱為「透鏡」。 曝光 該微影設備的類型可能具有兩個（雙級）或兩個以上基板 工作檯（及/或兩個或兩個以上光罩卫作檯）。在此種「多土級」 機器中，可以平行使用額外工作檯，或在_個以上工作檯 上進行準備步驟’而同時使用其它一個以上工作檯來進‘ 該微影設備的類型還可能會將該基板浸泡於折射率非常 92333.doc -16- 1304521 高的液體（例如水）中，以便填充介於該投影系統之最終元件 和該基板之間的空間。亦可將浸泡液體塗敷於該微影設備 中的其它空間，舉例來說，介於該光罩及該投影系統之第 一元件之間的空間。本技術中已熟知利用浸泡技術來提高 投影系統的數值孔徑。 【實施方式】 微影設備 圖1概略地顯示一微影投影設備，其可使用於本發明的方 法之中。該設備包括： •一輻射系統Ex、IL，用以提供輻射投影光束pB(例如duv 輻射），於此特殊情況中該系統還包括一輻射源LA ; • 一第一物件工作檯（光罩工作檯）MT，其具有一光罩固定 器用以固定光罩MA(例如，主光罩），並且會被連接到第一 定位裝置’用以精確地將該光罩放置在相對於項目PL的位 置處； • 一第二物件工作檯（基板工作檯）WT，其具有一基板固 定器，用以固定基板W(例如已塗佈光阻的矽晶圓），並且會 被連接到第二定位裝置，用以精確地將該基板放置在相對 於項目PL的位置處； • 一投影系統（「透鏡」）PL(例如一折射式透鏡系統），用 以將該光罩Μ A中被照射的部份成像於該基板w的目標部 份C(例如包括一個以上的晶粒）之上。 如此處所述，該設備係透射型（即具有一透射光罩）。然而， 一般而言，其亦可能係一反射型（例如具有一反射光罩）。或 92333.doc -17- 1304521 者’該設備亦可運用另一種圖案裝置，例如上述類型的可 程式鏡面陣列類型。 该幸S射源LA (如準分子雷射）會產生一輻射光束。此光 東會直接或在穿過調整裝置（例如光束放大器Ex)之後被饋 送至一照明系統（照明器）IL之中。該照明器（可能包含調整 1置AM)，用以設定該光束中之強度分佈的外徑及/或内徑 範圍（一般分別稱為σ外及σ-内）。此外，其通常包括各種其 它組件’例如積分器以及聚光器C0。依此方式，射在該光 罩ΜΑ上的光束!>8便會於其剖面上具有預期的均勻度與強 度分佈。 於圖1中應注意的是··該輻射源LA可能位於該微影投影 設備的外殼内（舉例來說，該光源LA係水銀燈泡時，便經常 係這種情況），但是亦可以與該微影投影設備相隔一段距 離，其所產生的輻射光束則會被導入至該設備中（例如借助 於適當的導向面鏡），當光源L A係準分子雷射時則通常會是 後面的情況。 實質上，該光束PB會攔截被固定於一光罩工作檯Μτ之上 的光罩MA。穿過該光罩MA之後，該光束pb便會穿過該透 鏡PL，該透鏡會將該光束ΡΒ聚焦於該基板w的目標部份。 之上。藉由該等第二定位裝置（以及干涉測量裝置IF)，便可 以精確地移動該基板工作檯WT，以便在該光束1>3的路徑上 定位不同的目標部份C。同樣地，該第一定位裝置可用以將 該光罩MA精確地放置在相對於該光束pB之路徑的位置 上，舉例來說，在可在以機器方式從光罩庫中取出該光罩 92333.doc -18- 1304521 μα之後，或是在掃描期間。通常，該等物件工作檯 WT的移動可以藉由長程模組（粗略定位）以及短程模組（細 U定位)來達成’圖i中並未清楚圖解。不過，在晶圓步進 杜:的It况中（與步進-掃描設備相反），該光罩工作檯可能 僅會被連接到短程啟動器，或是可能係固定的。 上述設備可用於兩種不同模式中： 1·於步進模式中，基本上該光罩工作棱慰係保持不動， 而整個光罩影像則會一次（也就是，單「閃光」）全部被投影 至一目標部份C之上。接著該基板工作檯WT便會在X及/或y 方向中移動，致使該光束PB可以照射不同的目標部份C ; 2.於掃描模式中，基本上具有相同的情境，但是卻不會於 單「閃光」下曝光一既定的目標部份C。取而代之的係，該 光罩工作檯MT可以在既定的方向中（所謂的「掃描方向」， 例如y方向）以速度v移動，因此該投影光束PB會在光罩影像 上掃描，同時，該基板工作檯界丁會以速度¥==撾¥在相同或 是相反的方向上移動，其中]^係該透鏡凡的放大倍率（通 常，M=l/4或1/5)。依此方式，便可曝光非常大的目標部份 C’而不會損及解析度。 具體實施例1 於本發明的第一方法中會利用一負光阻來印刷一隔離接 觸孔。此項作業會以兩次曝光來進行。 於苐一次曝光中，會利用如圖2A所示的四極照明模式來 照明一光罩’其相關部份如圖2 c所示，其具有一不透明區 Π ’該區對應的係被一局部明亮區域12圍繞的接觸孔。接 92333.doc -19- 1304521 著該明亮區域12便會被一不透明區1 3圍住，該區會延伸至 該等相鄰特徵圖形的位置。該不透明區u(其對應的係接觸 孔）的直徑D等於預期接觸孔的目標直徑（例如1〇〇 nm)加上 一介於0至60 rnn之間的偏移值。該局部明亮區域的寬度g(g 代表的係該局部明亮區域的總寬度或直徑的一半）係約設 為該預期接觸孔之目標直徑的二至三倍加上該偏移值（舉 例來說，230至260 nm) °

請注意，此處及下文中所提供之維度的單位係以「基板 等級」處為基準，所以該光罩中的實際維度將會比該投影 系統PL的放大倍率的倒數還大，例如大*至$倍。

於第二次曝光中，同樣會使用如圖2B所示的四極照明模 式，不過該等極點比較靠近該光瞳平面的原點。如此作法 會照明一種圖案（其一部份如圖2D所示），該圖案具有一不 透明區14 (其對應的係第一圖案中的明亮區域丨2 )，而其餘部 份則都係明亮的’用以覆蓋於第—次曝光中已經曝光之其 它結構的暗區(未顯示)除外。應、肖注意的係，第二欠曝光的 不透明區並不必和第—次曝光中的局部明亮㈣的大小完 全相同。如果區域12大於區域14的話，便將會有雙重曝光， 不過其並不會有不利的效應。如果區域12小於區域“的 話’便將會有㈣的方形輪廟保持未曝^如果所生成的 光阻結構會於該光阻的顯影期間被洗掉的話便沒有關係。 於區域14大於區域12的情況中，其差異值應該小於該曝光 之目標CD的-半。當區域12大於區域14時，雖然該隔離特 徵圖形受到該第二次曝光的保護較小，不過卻能夠忍受特 92333.doc -20- 1304521 定程度。 可在用於成像密集接觸孔的ΝΑ最佳值處（例如對約25〇 nm間距處有複數個1〇〇 nm穿孔而言，να=〇·71)以193 nm的 曝光輻射來實行第一次曝光，據此便可於相同步驟中來進 行成像。尋找最佳的曝光劑量視窗便可發現〇及G最佳值。 同樣使用193 nm曝光輻射來實行的第二次曝光的照明設 定值決定後會讓所有聚焦位準皆於該接觸孔的中心處具有 最小的干擾，同時會同步曝光外部區域。於本範例中，此 準則會導致使用很低的NA設定值（例如〇·5)，以及使用針對 。亥第一次曝光結構之間距最佳化後的四極設定值。所以， 相較於第一次曝光的設定值，該等極點的位置會移往該光 瞳平面的中心。 第二次曝光會籠罩該等外部區域，對未於第一次曝光中 被曝光的外面部份進行曝光。其還會於内部區域的失焦區 域中增添能量，改良直通聚焦的行為。這係因為第一次曝 光及第二次曝光具有相反的失焦行為。 第-人曝光及第二次曝光的效應分別如圖2Ε及F所示，圖 中’’、、員不的係以正規化單元為基礎的空間影像強度和X位置 及2(焦距）的函數關係。圖2G為圖2Ε及F的總和。從圖中可 乂看出，對廣乾圍的ζ值而言，被散佈劑量的X分佈都非常 均勻，其表示焦點深度非常大。 具體實施例2 _根據本^明的第二方法中會利用兩次曝光來印刷複數 ,、网離線於第一次曝光中，會利用如圖3 Α所示的雙極照 92333.doc 1304521 明模式來照明一光罩，其相關部份如圖3C所示，其具有一 不透明區21，該區對應的係被一局部明亮區域22圍繞的接 觸孔。此雙極的極點係被排列在垂直直線2丨的軸之上。接 著該明亮區域22便會被一不透明區23圍住，該區較佳的係 會延伸至該等相鄰特徵圖形的位置。不透明區23應該越大 越好，不過較小的不透明區23卻可獲得改良結果，例如延 伸至S的2倍或3倍的距離。該不透明區Μ(其對應的係該條 隔離線）的寬度L等於預期直線的目標寬度（例如75 nm)，於 部份情況中則會加上一偏移值。該局部明亮區域的半寬s 的範圍係設為該直線之完整寬度的15至2·5倍（舉例來說， 約 23 0 nm) 〇 、於第一人曝光中，會再次使用如圖所示的雙極照明模 式，不過該等極點係位於平行直線21的軸上。如此作法會 照明一種圖案（其一部份如圖3D所示），該圖案具有一不透 明區24(其對應的係第一圖案中的明亮區域22)，而其餘部份 則都係月冗的’用以覆蓋於第-次曝光中已經曝光之其它 結構的暗區（未顯示）除外。 吾人將會發現，將隔離線用的雙重雙極曝光與用於成像 /、低值的水平及垂直畨集直線所實施的雙重雙極曝光結 合在-起非常方便。於此情況中，可於該等兩次曝光中使 用針對該等密集直線的最佳製程條件。該等隔離線的鄰近 區域可在具最合宜條件的曝光中進行曝光時，餘的開 放區域則會於另一次曝光中進行曝光。 第—人曝光及第二次曝光的效應分別如圖3Ε及F所示，圖 92333.doc 1304521 中顯示的係以正規化單元為基礎的空間影像強度和χ位置 及ζ(焦距）的函數關係。圖3G為圖3E&F的總和。從圖中可 以看出，對廣範圍的z值而言，被散佈劑量的x分佈都非常 均勻’其表示焦點深度非常大。 具體實施例3 由對應於一 1C之個別層的複數個接觸孔所組成的電路圖 案通常包括複數個接觸孔，於該等接觸孔之間具有不同的 間隔。可據此對此圖案中的該等接觸孔進行分類。舉例來 說，下文中的三種接觸孔種類為密集接觸孔、半密集接觸 孔以及隔離接觸孔可分別定義成彼此相鄰距離最高為目標 特徵圖形維度兩倍的接觸孔、相鄰距離介於目標特徵圖形 維度兩倍至四倍之間的接觸孔、以及相鄰距離大於目標特 徵圖形維f四倍以上的接觸孔。亦可利用替代技術來區分 β等二種範圍’而且本發明並不僅限於此處提供的範例（孰 知的密集特徵圖形包括分離至少—個目標特徵圖形維度的 特徵圖形’而熟知的隔離特徵圖形則不包括分離小於目標 特徵圖形維度兩倍以下的特徵圖形)。根據本發明的第三方 法和第-具體實施例的方法相同，第二次曝光除外(並且會 清楚解釋於卜次曝光中會同時成像隔離接觸孔及密集接 :孔）圖4為第一及第二子圖案，兩者組合後會構成一由 在集接觸孔、半密集接觸孔及_接觸孔所組成的目標圖 案。圖4Α為該目標圖案，圖4β為含有隔離接觸孔及密集接 觸孔的第一子圖案，而圖礼則為含有半密集接觸孔的第二 子圖案。吾人將會發現雖然圖中繪製的係正方形的目標圖 92333.doc 23- 1304521 案，不過因為該投影透鏡之低通濾波效應的關係，於該基 板中實際印刷的特徵圖形可能是圓形。 於第一次曝光中，會利用如圖2A所示的四極照明模式來 照明一光罩’其相關部份如圖5所示，其具有複數個不透明 區11，該等區對應的係被一局部明亮區域12圍繞的複數個 隔離接觸孔。接著該等明亮區域12便會被一不透明區13圍 住，該區會延伸至由密集接觸孔群11〇的位置。該等密集接 觸孔係位於延伸的明亮局部區域12〇之中。該延伸區域邊緣 與一相鄰接觸孔之間的間隙H的範圍係設在一接觸孔的目 標寬度及被定義為密集接觸孔的最大間隔之間。 可在用於成像岔集接觸孔1 1 〇的NA最佳值處（例如對約 250 nm間距處有複數個1〇〇 nm穿孔而言，νΑ=0·75)來實行 第一次曝光。第一次曝光的最佳照明設定值為ai_r=〇 62& aouter=0.92處的四極模式。尋找最佳的曝光劑量視窗便可發 現D及G最佳值。第一次曝光及第二次曝光所使用的輻射波 長皆為193 nm。 圖6為第二次曝光所使用的光罩。該第二次聲光可用於成 像複數個不透明區14，其對應的係和該等隔離接觸孔相關 聯的明亮區12 ;以及相似的複數個不透明區丨4〇，其對應的 係該等明亮延伸區120，用以覆蓋具有密集接觸孔群的領 域。该等不透明區14及140皆會被一透光的（「明亮的」）較 寬區15圍住，此較寬區15則包含半密集接觸孔群13〇。第二 次曝光的最佳NA及照明設定值為ΝΑ=0·52，以及Ginner=〇 65 aGouter^O.SQ處的四極模式。 92333.doc -24- 1304521 圖7中係將利用本方法之具體實施例針對密集、半密集以 及隔離接觸孔所獲得的製程寬容度71、72及73與利用用於 成像圖4所示之目標圖案的最佳選定單次曝光製程所獲得 的製程寬容度71〇、720及730的比較關係圖。圖7顯示出於 相當的曝光寬容度處具有較大的焦點深度，其為本方法的 優點。本雙重曝光法的結果係以利用負色調光阻為基礎。 。亥單_人曝光製程的結果則係以利用一反色調光罩（除了接 觸孔之外，大部份為不透明）、一正光阻、以及組合的四極 與慣用照明設定值為基礎，如圖8所示。 於本具體實施例中，該等密集接觸孔11〇係分開的，其係 位於一正方形袼柵之上，該等接觸孔的間距為該等接觸孔 ^目標寬度的兩倍。因此兩個接觸孔之間的明亮區域中的 取小距離為CD的一倍。該格柵對角線中的兩個接觸孔之間 的距離則為CD的1.41倍。不過，亦可使用能夠為由密集接 觸孔及隔離接觸孔所組成之其它圖案（組合於根據本發明 的第一圖案中）的同時成像作業提供足夠的曝光寬容度的 照明設定值。此等其它圖案可能包括一群密集接觸二 分開的間距可達該等接觸孔之目標寬度的三倍甚至四/ 同樣地，於本具體實施例中，第二圖案中可能包含的該等 中度密集接觸孔係分開於—正方形格栅上，其間距為該接 觸孔寬度的三倍；不過’亦可使用其它的中度密集接觸孔 圖案，其分開的間距介於CD的三倍與六倍之間。 一為獲传第-圖案及第二圖案’可於本具體實施例中使用 1於寫人—光罩圖案的製程。該製程如圖9所示，其包括： 92333.doc -25- 1304521 _於一接觸孔目標圖案中確認隔離接觸孔、密集接觸孔以 ， 及半密集接觸孔（圖9中的作業S1)， -定義一代表第一圖案的第一圖案資料集，該第_圖案於 一明凴局部區域中包括該暗隔離接觸孔，而且於該明亮局 . 部區域周圍都是黑暗的，以及於一延伸的明亮局部區域+ 進一步包括等密集接觸孔，而且於該延伸的局部區域周圍 都是黑暗的（圖9中的作業S2)， -定義一代表第二圖案的第二圖案資料集，該第二圖案於 實質對應該明亮局部區域及該延伸的明亮局部區域的區域 中卩係，、、、暗的，並且於該局部區域及該延伸的明亮局部區 域周圍較寬的區域中都是明亮的，而且進一步包括該等半 密集接觸孔（圖9中的作業S3)， -定義第一及第二照明設定值及投影系統設定值，用以分 別成像該第一及第二圖案（圖9中的作業84)， -以該等第一及第二照明設定值及投影系統設定值為基 礎，於該第—及/或第二圖案中對至少一接觸孔套用光學鄰 · 近校正法來修改該等第一及/或第二圖案資料集（圖9中的作 業 S5)， —利用"亥等第一及第二經修改的資料集來分別寫入第一及 第二光罩圖案（圖9中的作業86)。 - 於心成作業S5時所獲得的經修改資料集可作為一用於控 · “子束光罩寫入設備的電腦的輸入。於一目標圖案中確 山集接觸孔、半密集接觸孔以及隔離接觸孔可以該等接 角萄H 王目JL·二 5亥目標圖案中的間距範圍為基礎（該目標圖案 92333.doc -26- 1304521 係組合後的卜圖案及第二圖案）。於本發明的内文及申請 專利範圍特徵圖形尺寸所指的係料特徵圖形於基板 等級的尺寸（目標尺寸）。-般來說，會於光罩處造成額外的 財偏差，以便補償於_圖案之投影及曝光期間所發生的 誤差；此種對該目標圖案的特徵圖形所進行的尺寸調整於 本發明的内文及申言青專利範圍中稱為偏移法及/或光學鄰 近校正法（OPC)。偏移法及/或0PC法的結果通常亦可以基 板等級處之對應的、標稱的尺寸調整程度來表示。亦可藉 由於該等特徵圖形附近提供複數個次解析度輔助特徵圖形 來實施光學鄰近校正法。可利用和上述製程雷同的方式定 義出相似的製程，該等製程可以僅確認隔離接觸孔及密集 接觸孔為基礎或是以僅確認半密集接觸孔及隔離接觸孔為 基礎來獲得第一及第二圖案資料集。 雖然本發明的特定具體實施例已說明如上，不過，吾人 將會發現本發明可以上述以外的其它方法來實施。舉例來 說，雖然本文所述的係利用一負色調光阻來形成接觸孔， 不過本發明亦可應用於利用一正色調光阻來形成島狀體、 柱狀體、或點狀體。本說明並不希望限制本發明。 【圖式簡單說明】 上面已經利用範例，參考附圖，對本發明的具體實施例 作說明，其中： 圖1為根據本發明的一具體實施例之一微影投影設備； 圖2A-G為使用於根據本發明第一方法中的照明模式及 光罩圖案，以及焦點vs·分離曝光與混合曝光之位置的關係 92333.doc -27- 1304521 圖； 圖3A-G和圖2A-G雷同，其係關於本發明的第二方法； 圖4A-C為接觸孔的目標圖案，以及兩種構成圖案，其包 括隔離及密集接觸孔（圖4B)以及半密集接觸孔（圖4C); 圖5為一光罩，其係被配置成用以圖案化密集及隔離接觸 孔； 圖6為一光罩，其係被配置成用以圖案化半密集接觸孔； 圖7A為利用雙重曝光所獲得之密集、半密集以及隔離 觸孔的製程寬容度； 圖7B為利用單次曝光所獲得之密集、半密集 觸孔的製程寬容度； 離接 圖8為單次曝光所使用的照明設定值；以及 圖9為用以寫入一光罩圖案的作業流程圖。 【主要元件符號說明】 11 不透明區 12 明免區域 13 不透明區 14 不透明區 15 較寬區 21 不透明區 22 明亮區域 23 不透明區 24 不透明區 % 92333.doc -28- 1304521 110 密集接觸孔群 120 明亮局部區域 130 半密集接觸孔群 140 不透明區 AM 調整裝置 C 目標部份 CO 聚光器 Ex 光束放大器 IF 干涉測量裝置 IL 照明器 IN 積分器 LA 輻射源 MA 光罩 MT 光罩工作檯 PB 光束 PL 投影系統 W 基板 WT 基板工作檯

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Claims (1)

1. 97：1)Γ〜、—*-— Κ Ο領嫩歲樣專卜申請案 —~t次申邙範圍春換本(97年6月） 十、申請專利範圍·· 1· 一種使用微影投影裝置的圖案裝置製造方法，其包括： 利用圖案裝置來實施第一次曝光，以便於一輻射光 束的剖面中賦予一第一圖案，該第一圖案於一明亮局 部區域中包括一預期的暗隔離特徵圖形，而且於該明 π局部區域的周圍都是黑暗的；以及將該經圖案化的 輻射光束投影至該輻射敏感材料層的目標部份之上； 以及 -利用一圖案裝置來實施第二次曝光，以便於該輻射光 束的剖面中賦予一第二圖案，該第二圖案於實質上對 應該明亮局部區域的區域中都係黑暗的，並且於該局 部區域周圍較寬的區域中全部或部分是明亮的；以及 將忒經圖案化的輻射光束投影至一輻射敏感材料層的 目標部份之上； -其中可以任意順序來實行該等第一次曝光及第二次曝 光； 其特徵為： 於該第-次曝光中使用第一照明設定值以及於該第二 次曝光中使用第二照明設定值，該等[照日月設定值提 供該第-次曝光的-失焦行為，該等第二照明設定值提 仏Λ弟一 _人曝光的一失焦行為，該等第二照明設定值不 同於該等第—照明設定值，且被配置成使該第一次曝光 與該第二次曝光互相抵消。 2·如叫求項丨之方法，其中該等第二照明設定值係被排列成 92333-970627.doc 1304521 曝先之局部亮區的暗區。 了應弟次 如印求項1或2之方法 的差里f 甲4 4弟一及弟二照明設定值 =在於㈣模式及/或該照明模式的至少 如凊求項3少古、、土 廿丄 …歎0 用模、’、、中該照明模式係下面其中一者：憒 用核式、環狀模式、雙極模式1及四極模式。、 求項3之方法’其中該照明模式的至少一項參數為下 面 /、中一者·· ΝΑ、σ、σ. 、σ ^ 、 lnner huter、多極模式的配向、 6 如：：劑量、、焦點、透鏡設定值、以及曝光波長頻寬。 …、項1或2之方法’其中該暗隔離特徵圖形係一接觸 孔，而該輻射敏感材料係一負色調光阻。 =求項6之方法’其中該等第一及第二照明設定值為於 忒等對角線上具有複數個極點的四極照明模式，而且於 該等第二照明設定值中該等極點比較靠近光軸。 8·如請求項6之方法，其中該等第一及第二照明設定值包括 一投影系統的NA，而且該等第二照明設定值中的NA值小 於第一照明設定值中的NA值。 9·如请求項丨或2之方法，其中該暗隔離特徵圖形係一隔離 線0 W·如請求項9之方法，其中該等第一照明設定值包括具有該 等極點位於垂直該隔離線之軸上的一雙極照明模式，而 該等第二照明設定值則包括具有該等極點位於平行該隔 離線之轴上的一雙極照明模式。 11 ·如請求項9之方法，其中該局部區域的半寬範圍介於該隔 92333-970627.doc 1304521 離線之目標寬度的】·5倍至5倍之間。 12’如凊求項142之方法，其中該第一圖案進一步包括一延 ★、月儿局區域’其包括複數個暗密集特徵圖形，該 第々圖案進一步於該延伸的局部區域周圍都係黑暗的， ，第二圖案於實質上對應該明亮局部區域及該延伸的明 f局部區域的區域中都係黑暗的，並且於該局部區域及 垓延伸的明亮局部區域周圍較寬的區域中都是明亮的。 士 "月求項12之方法’其中該等密集特徵圖形係密集接觸 女二求項13之方法，其中該等密集接觸孔的分開間距介 於忒等接觸孔之目標寬度的兩倍至四倍之間。 15.=請求項！或2之方法，其中該第二圖案之該較寬區域進 一步包括複數個暗中度密集特徵圖形。 16·如請求項15之方法，其中該等中度密集特徵圖形係接觸 子L 。 17.如請求項13之方法’其中該等密集接觸孔的分開間距介 於該等接觸孔之目標寬度的兩倍至三倍之間，該第二圖 案之該較寬區域進-步包括複數個暗中度密集接觸孔， 該等暗中度密集接觸孔的分開間距介於該等接觸孔之目 標寬度的三倍至六倍之間。 以-㈣用於如請求項_之方法中的光罩組，其會具現 —第一圖案’該第-圖案於-明亮局部區域中包括一預 期的暗隔離特徵圖形；以及一第二圖案，該第二圖案於 實質上對應該明亮局部區域的區域中都係黑暗的，而於 92333-970627.doc 1304521 19. 2〇· 21. 該局部區域周圍較寬區域令都是明亮的。 如凊求項1 8之光罩組，直中 先罩組包括單一光置 ^ 會於不同區域中具現該等第一圖案及第二圖案。罩’其 如凊求項1 8之光罩組，i中 -丄¥ ^中该先罩組包括第一光罩及楚 :光罩，其會分別具現該等第一圖案及第二圖案。 種產生一光罩圖案的方法，其包括： -於一接觸孔目標圖幸中 以及半密集接觸孔 _離接觸孔、密集接觸孔 義一代表第一圖案的第-圖案資料集，該第-圖宰 明梵局部區域中包括該暗隔離接觸孔，而且㈣ 明亮局部區域周圍都是黑暗的，以及於—延伸的明： 局部區域中進一步包括該等密集接觸孔，而且於該； 伸的局部區域周圍都是黑暗的， 疋：-代表第二圖案的第二圖案資料集，該第二圖案 於實質上對應該明亮局部區域及該延伸的明亮局部區 域的區域中都将g味& # α ^ u Μ係黑暗的，並且於該局部區域及該延伸 的局部區域周圍較寬的區域中都是明亮的，而且進一 步包括該等半密集接觸孔， 定義提供該第一次曝光的一失焦行為的第一照明設定 值及提供該第二次曝光的一失焦行為的第二照明設定 值及技〜系統设定值’用以分別成像該等第—及第二 圖案5亥等第二照明設定值不同於該等第一照明設定 值’且被配置成使該第一次曝光與該第二次互相 抵消， ” 92333-970627.doc 1304521 以該等第一及第二昭明士凡令枯 …、明自又疋值及投影系統設定 礎，於該第一及/或第二圖宰 马基 口木T對至少一接觸孔套 學鄰近校正法來修改該笨筮 β /斗、— 弟一及/或第二圖案資料集， 利用該等第一及第二經佟故的咨Μ隹+ 、工忪改的貝枓集來分別產生第一 及第二光罩圖案。 22. 一種包括程式編碼構件之電腦可讀取媒體，當其所包括 之程式編碼構件在一電腦系統中執行時會指：該電腦系 統實施如請求項21之方法。 92333-970627.doc