TWI602029B - 圖刻一基材之方法 - Google Patents

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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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Description

圖刻一基材之方法
本發明是有關於一種半導體裝置製造系統及方法，特別是有關於一種圖刻系統及方法。
掃描器是被使用去形成圖案於基材(例如，半導體基材(亦即，晶圓))上之光微影(光刻)器具。掃描器被認為是步進機的一種形式，並且是被使用去產生數以百萬計之顯微電路元件於基材表面上。一晶粒或晶片典型地包括有數以百萬計之這些顯微電路元件，以形成一積體電路或其他半導體裝置。每一個基材包括有數以百計或甚至數以千計之獨立晶粒。
結合去形成一積體電路或其他半導體裝置之顯微電路元件是被產生於在一石英板之表面上之透明與非透明區域之圖案之中，被稱為一標線。掃描器會使光線通過標線，因而將標線圖案之一影像投射至基材之上。影像是被一鏡頭聚焦與簡化，並且是被投射至基材之表面上，而此基材是被稱為光阻之一光敏材料所塗佈。標線可以包括一晶粒或晶片，或其可以包括複數個晶粒之一巢室，如同其曝光場。結合去形成巢室之複數個晶粒可以是相同的晶粒或晶粒可以是不同於彼此。在步進機之中，標線之影像在曝光運作過程中是被投射至基材之上，曝光場可以包括有一獨立晶粒或數個晶粒之巢室，如以上所述。一掃描器不會立刻曝光整個場，而是透過一曝光狹縫曝 光基材，此曝光狹縫一般至少是與曝光場一樣寬，但只是其長度的一小部分。固持基材之座台是相對於固定之曝光狹縫而被轉移，如此一來，整個曝光是從標線被投射至基材之上，當光束掃描跨過晶粒及基材時。後續的製程(例如，顯影)會形成得自光阻材料之一光罩，在來自於標線之曝光場之影像已被投射至光阻之上後。光罩是被使用於後續的處理運作。
一基材典型地包括有以縱欄與橫列被配置之獨立晶粒或晶片。圖刻一整個基材以產生數以百計或數以千計之晶粒的運作是很耗時的。此耗時的運作必須被執行於複數個裝置水平處，於被使用去形成一積體電路或其他半導體裝置之製造運作次序中。
因此，降低使用一掃描器去曝光一整個基材所需之時間將會是有益的。
本發明基本上採用如下所詳述之特徵以為了要解決上述之問題。
本發明之一實施例提供一種圖刻一基材之方法，其包括：提供一基材，其中，該基材係被劃分成以複數個欄及複數個列配置之複數個晶粒；提供一照明源、一標線及一投影鏡頭；以及藉由實行複數次掃描藉由投射來自於該照明源之一光束通過該標線與該投影鏡頭以及至該基材之上以來自於該標線之一圖案圖刻該基材，其中，每一次掃描包括沿著一整個欄於一掃描方向以一連續直線掃描連續地相對於該光束轉移該基材。
根據上述之實施例，該圖案包括具有該等晶粒之一巢室，以及每一次掃描包括沿著該掃描方向重複投射該巢室至該基材之上。
根據上述之實施例，圖刻該基材之步驟包括在掃描過程中相對於該光束轉移該標線，轉移該標線之步驟包括沿著該掃描方向轉移該標線以形成該等晶粒之一第一晶粒以及沿著相反於該掃描方向之一方向轉移該標線以形成沿著該等欄之一第一欄之該等晶粒之相鄰之一第二晶粒。
根據上述之實施例，投射該光束之步驟包括藉由導引來自於該照明源之光線通過一曝光狹縫而形成該光束。
根據上述之實施例，圖刻該基材之步驟包括藉由導引來自於該照明源之光線通過一曝光狹縫而形成該光束。
根據上述之實施例，該基材係為實質上圓形之一半導體晶圓。
根據上述之實施例，實行複數次掃描之步驟包括沿著一第一欄實行一第一次掃描於該掃描方向之中以及沿著於相鄰之一第二欄之一相反方向實行一第二次掃描。
根據上述之實施例，每一次掃描係以一實質上固定之掃描速度被實行，以及更包括在該第一次掃描與該第二次掃描之間以實質上正交於該掃描方向之一方向移動該基材。
根據上述之實施例，投射該圖案之步驟包括在掃描過程中相對於該光束轉移該標線。
本發明之另一實施例提供一種圖刻一基材之方法，其包括：提供一基材，其中，該基材具有以複數個欄及複 數個列配置之複數個巢室；提供具有一照明源、一標線及一投影鏡頭之一系統，其中，該標線包括具有複數個晶粒之一巢室圖案；藉由重複投射該巢室圖案至該基材之上圖刻該基材，藉由投射來自於該照明源之一光束通過該標線及該投影鏡頭與至該基材之上，開始於在該等欄之一第一欄中之最上方或最下方之一第一巢室，以及藉由使用複數個掃描之掃描，每一掃描包括相對於該光束轉移該標線，以及沿著該第一欄之全部以一連續直線掃描相對於該光束轉移該基材於一掃描方向之中。
根據上述之實施例，相對於該光束轉移該標線之步驟包括沿著該掃描方向對於一第一巢室轉移該標線以及沿著相反於該掃描方向之一方向對於沿著該連續直線掃描之相鄰之一第二巢室轉移該標線。
根據上述之實施例，投射該光束之步驟包括藉由導引來自於該照明源之光線通過一曝光狹縫而形成該光束。
根據上述之實施例，該基材係實質上為圓形的，以及該等掃描具有以一第一掃描方向沿著該第一欄之一第一掃描以及以一第二掃描方向沿著一相鄰之欄之一第二掃描，該第二掃描方向係平行及相反於該第一掃描方向，以及更包括在該第一次掃描與該第二次掃描之間以實質上正交於該第一方向之一方向移動該基材。
根據上述之實施例，每一次掃描包括以一實質上固定掃描速度相對於該光束轉移該基材，該基材包括一半導體晶圓，以及每一個巢室具有一列之積體電路晶粒。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易 懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
2‧‧‧基材
4‧‧‧邊緣
6、50、52‧‧‧巢室
8‧‧‧步階
10、12‧‧‧掃描
16‧‧‧開始點
32‧‧‧光束
34‧‧‧開口、曝光狹縫
36‧‧‧不透光元件
40‧‧‧投影鏡頭
44‧‧‧標線
46‧‧‧曝光場
第1圖係顯示被使用去曝光位於基材上之巢室之一欄接著欄的掃描運作之平面示意圖；第2圖係顯示被使用去曝光位於基材上之巢室之一欄接著欄的掃描運作之另一實施例之平面示意圖；以及第3a-3f圖係顯示根據本發明之一掃描運作之六個示範步驟之側視示意圖。
茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
本發明提供一種用於以一掃描器形成一圖案於一基材上之方法。此方法包括提供實質上為圓形之一半導體基材。基材是被劃分成以複數個欄及複數個列配置之複數個晶粒。掃描器包括有一照明源及一投影鏡頭。一光束是從照明源被投射通過一曝光狹縫，以及投射來自於一標線之影像至基材之上。圖案是藉由掃描從標線被投射至整個基材之上。每一次掃描是沿著一整個欄之一連續直線掃描。
在一實施例之中，標線包括有一個別晶粒。在另 一實施例之中，標線包括有一巢室，其具有複數個晶粒。複數個晶粒可以包括有一列或複數個相同晶粒之其他配置，巢室包括有不同形式之晶粒，例如，主動晶粒及測試晶片。
在一半導體裝置之製造中，圖案是被形成於複數個裝置水平面上，以及所揭露之系統及方法是可應用於圖刻運作在每一個裝置水平面處。在一實施例之中，半導體裝置是一積體電路。在其他實施例之中，晶粒代表不同形式之半導體裝置。
來自於標線之影像，亦即，個別的晶粒或複數個晶粒之巢室，是被投射至一基材之上，其中，晶粒或巢室是以複數個欄及複數個列被配置。複數個欄及複數個列是被劃分成個別的晶粒，以及一圖案是被形成於每一個晶粒之上或在被指明為一晶粒之一新的基材之每一部分之上。標線之曝光場(例如，晶粒或巢室)是被投射至關聯的晶粒或巢室，當光束掃描跨過轉移基材時。當光束掃描跨過轉移基材時，曝光場之圖案(亦即，晶粒或巢室)是被重複地投射至基材之上，以形成複數個晶粒。
第1圖係顯示一基材2。在一實施例之中，基材2是一半導體晶圓。基材2在各種實施例之中是以不同的材料所形成，並且基材2一般是圓形的。在各種實施例之中，基材2具有各種尺寸。被使用於半導體製造中之一些普遍的基材尺寸具有8吋之直徑、12吋之直徑及18吋之直徑，然而，其他的尺寸亦可以被使用於其他的實施例之中。基材2係遭受在一掃描裝置中之圖刻，其乃是被建構去容納與處理適當尺寸之基材。基材 2是被邊緣4所界定。在第1圖之背景中之格子係顯示基材2是如何被劃分成多個巢室6。在一實施例之中，巢室6是一個別的晶粒。在另一實施例之中，巢室6代表複數個晶粒。巢室6代表在基材2上之一單元，而標線之曝光場之影像是被投射至基材2之上。在所繪示之實施例之中，一些巢室6是懸於基材2之上。在一些實施例之中，基材2之被圖刻部分是被截去，因為非完全位於基材2內之巢室6是未被圖刻的。在其他實施例之中，圖案是被形成於部分延伸超過邊緣4之部分巢室6之中。此實施例是被顯示於第2圖之中，並且一般是巢室6具有複數個個別晶粒之情況，一些個別的晶粒是完全地被成型於基材2之上，即使當巢室6之其他部分延伸超過邊緣4。
基材2是以一掃描器首先形成一光阻膜於基材2上而被圖刻，然後藉由掃描曝光一圖案至基材2之每一個巢室6之上。來自於一照明源之一光束係通過一曝光狹縫、標線及一投影鏡頭，因而將來自於標線之曝光場之影像投射至基材2之上。在一些實施例之中，光束是一準直的光束。取代曝光標線之整個曝光場，亦即，巢室6，同時，曝光是通過與曝光場同寬之曝光狹縫。光束是通過曝光狹縫，以及在標線上之圖案是被掃描至基材之上，當基材是相對於光束被轉移時。此將被顯示於第3圖之中。
第1圖係顯示基材相對於光束之複數掃描，其中，光束是被固定之曝光狹縫所固定。掃描10代表基材2是相對於固定光束被轉移，如此一來，光束與影像是沿著在掃描10上之箭頭所示之方向被掃描。掃描10是一連續直線掃描沿著巢室6 之一整欄，以及掃描12是一連續直線掃描沿著巢室6之整欄。掃描10與掃描12是發生於相反的掃描方向中。步階8代表基材2是相對於固定光束被移動，當曝光不發生時。沿著掃描10之掃描速度是實質上固定的，在一簡短躍立之後。在一些實施例之中，於掃描末端之一簡短減速時期亦是被使用於一些實施例之中。躍立及任何減速次數相對於掃描是可以忽略的，此掃描是沿著一整個欄繼續，其在一些實施例之中可以是10-18吋，如此一來，掃描速度實質上是固定的。由於在掃描10與掃描12之間的高比率，圖刻一整個基材所需之時間是被減少。掃描10與掃描12在相鄰的欄中是延伸於相反的方向中。出現於每一個巢室6中之”V”係意指形成於個別巢室6中之圖案之相對定位，其將被第3圖所更清楚證明。沿著掃描方向之相鄰巢室具有反向的圖案。在基材2上之圖案的曝光是開始於開始點16，此開始點16實質上是位於基材2之邊緣4上。開始點16於其他實施例之中是鄰近邊緣4，並且代表鄰近邊緣4之一晶粒的最外部角落。在第1圖所示之實施例之中，掃描(亦即，掃描10與掃描12)包含沿著巢室6之一整欄之一連續掃描。
第2圖是實質上相似於第1圖以及繪示了另一個實施例，其中，每一個掃描10與掃描12開始於沿著基材2之邊緣4之一位置，並且繼續於一直線方向中，直到光束於一第二位置與邊緣4相交為止。在本實施例之中，部分的巢室6是被圖刻於基材與步階8之上，其代表與曝光狹縫校直之基材2的位置，當曝光不發生、從基材2之邊界延伸出時。
在每一個掃描過程中，基材2與標線是相對於光束 移動，其中，光束是藉由延伸通過曝光狹縫之光線所形成，如第3圖所示。
第3圖係顯示在一曝光運作中之六個連續步驟，此曝光運作係被使用去沿著一連續直線掃描曝光兩相鄰之巢室。來自於一照明源之光線所形成之光束32是通過由開口34所界定之一固定的曝光狹縫，其中，開口34是成型於不透光元件36之間。各種的照明源是被使用，以及來自於照明源之光線在通過曝光狹縫34前是被準直。用於導引光線通過曝光狹縫34之各種結構是被採用。光束32是通過投影鏡頭40，並且簡化形成於標線44上之一影像的尺寸，其中，標線44是被投影至基材2之上。標線44包括有曝光場46，其整體是被投影至基材2之上。在曝光場46中之圖案之尺寸是被縮減於基材2之上，其後續將會被轉換成一光罩圖案。
曝光場46在一些實施例之中包括有一單一晶粒，並且曝光場46在其他實施例之中包括有複數個晶粒之一巢室。為了簡化說明起見，曝光場之影像將被稱為一巢室，儘管”巢室”在一些實施例之中可以是一晶粒。箭頭意指個別的方向，在曝光過程中，基材2與標線44是沿著此個別的方向轉移。基材2是位於一座台(未顯示)之上，其能夠利用任何機械裝置來進行轉移運動。各種機械特徵及配置是被使用去提供運動於標線44。在第3圖之步驟1、2及3之中，標線44是移動於基材2之相反方向之中。步驟1、2及3包含在基材2上之一第一巢室的圖刻，以及步驟4、5及6包含沿著相同之直線方向基材2上之相鄰之一第二巢室的圖刻。
步驟1、2及3代表光束32掃描通過標線44之整個曝光場46以將圖案投射至基材2之第一巢室50上的步驟。在步驟3之後，標線44轉移所沿之方向是被翻轉。步驟4、5及6代表鄰接巢室50之一巢室52的曝光。巢室52是被通過整個曝光場46之光束32所圖刻，當標線44是被轉移於如同基材2之相同方向中時。總結來說，在步驟1、2及3之中，基材2與標線44是被轉移於相反的方向之中，而在步驟4、5及6之中，基材2與標線44是被轉移於相同的方向之中。因此，產生於巢室52之圖案將會是巢室50之圖案之反轉，即使其是從相同之標線44所形成。如第1圖及第2圖所示，其顯示沿著掃描方向被投射至相鄰晶粒上之圖案是被倒轉。標線44之方向是被倒轉對於每一個隨後之巢室，沿著掃描方向。因此，因為掃描是沿著掃描方向繼續，每一個巢室包括有一圖案，其是巢室之反轉。可選擇地，由於基材2是沿著相對於固定光束32之一方向被掃描，標線44是沿著相反的方向對於每一個連續之曝光場46被轉移，此曝光場46是以一巢室(50、52)被投射至基材2之上。
在曝光圖案是以上述之內容被形成後，一顯影運作是被使用去使被曝光或未被曝光之光阻顯影，以形成一光罩。被圖刻之光罩是被利用於隨後之處理運作中，例如，蝕刻、離子植入或各種其他的運作。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的 方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
2‧‧‧基材
4‧‧‧邊緣
6‧‧‧巢室
8‧‧‧步階
10、12‧‧‧掃描
16‧‧‧開始點

Claims (8)

  1. 一種圖刻一基材之方法，包括：提供一基材，其中，該基材係被劃分成以複數個欄及複數個列配置之複數個晶粒；提供一照明源、一標線及一投影鏡頭；以及藉由實行複數次掃描藉由投射來自於該照明源之一光束通過該標線與該投影鏡頭以及至該基材之上以來自於該標線之一圖案圖刻該基材，其中，每一次掃描包括沿著一整個欄於一掃描方向以一連續直線掃描連續地相對於該光束轉移該基材，圖刻該基材之步驟包括在掃描過程中相對於該光束轉移該標線，轉移該標線之步驟包括沿著該掃描方向轉移該標線以形成該等晶粒之一第一晶粒以及沿著相反於該掃描方向之一方向轉移該標線以形成沿著該等欄之一第一欄之該等晶粒之相鄰之一第二晶粒，其中相對於該光束轉移該基材之該步驟與轉移該標線之該步驟係同時發生。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之圖刻一基材之方法，其中，該圖案包括具有該等晶粒之一巢室，以及每一次掃描包括沿著該掃描方向重複投射該巢室至該基材之上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之圖刻一基材之方法，其中，投射該光束之步驟包括藉由導引來自於該照明源之光線通過一曝光狹縫而形成該光束。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之圖刻一基材之方法，其中，圖刻該基材之步驟包括藉由導引來自於該照明源之光線通過一曝光狹縫而形成該光束。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之圖刻一基材之方法，其中，該基材係為實質上圓形之一半導體晶圓。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之圖刻一基材之方法，其中，實行複數次掃描之步驟包括沿著一第一欄實行一第一次掃描於該掃描方向之中以及沿著於相鄰之一第二欄之一相反方向實行一第二次掃描。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之圖刻一基材之方法，其中，每一次掃描係以一實質上固定之掃描速度被實行，以及更包括在該第一次掃描與該第二次掃描之間以實質上正交於該掃描方向之一方向移動該基材。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之圖刻一基材之方法，其中，投射該圖案之步驟包括在掃描過程中相對於該光束轉移該標線。
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