TWI759885B - 極紫外線微影裝置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

在範例中，一種極紫外線微影裝置包含極紫外線光源和照明器。配置的極紫外線光源產生極紫外線光束以圖案化基材上的光阻層。配置的照明器引導極紫外線光束至光罩表面上。在範例中，照明器包含場分面鏡和光瞳分面鏡。場分面鏡包含第一組刻面的配置以分裂極紫外線光束成數個光通道。光瞳分面鏡包含第二組刻面的配置以引導數個光通道至光罩表面上。第二組刻面在光瞳分面鏡邊緣處的分佈密度高於在光瞳分面鏡中心處。

Description

極紫外線微影裝置及其使用方法
本揭示案是關於在半導體晶圓製造過程中，使用一種極紫外線微影裝置與相關操作方法。
極紫外線(extreme ultraviolet,EUV)微影是一種光學微影技術中掃描曝光機(scanner)使用了極紫外線範圍內的光(例如，約1到100奈米的波長)。首先，配置光源發射出極紫外線輻射。舉例來說，光源可能使熔融態金屬，例如錫，汽化至高度離子化的電漿後，電漿會發出極紫外線輻射。隨後，藉由一系列光學元件(例如，多層反射鏡)引導極紫外線輻射至掃描曝光器中。在掃描曝光器中，極紫外線將蝕刻於光罩上的圖案投影在半導體晶圓上。極紫外線製程可在半導體晶圓(wafer)上製作出高解析度的特徵圖案，尺度可能為7奈米或甚至更小。
本揭示案提供一種極紫外線微影裝置，此裝置包含極紫外線光源和照明器。配置的極紫外線光源產生極紫外 線光束以圖案化基材上的光阻層。配置的照明器引導極紫外線光束至光罩表面上。在一範例中，照明器包含場分面鏡與光瞳分面鏡。場分面鏡配置第一組刻面以分裂極紫外線光成數個光通道。光瞳分面鏡配置第二組刻面以引導光通道至光罩表面上。第二組刻面在光瞳分面鏡邊緣處的分佈密度高於在光瞳分面鏡中心處。
根據另一範例，使用極紫外線微影的方法中激發極紫外線光源以圖案化位於基材上的光阻層。藉由照明器將極紫外線光源發出的光引導至光罩上，該照明器由配置在非均勻網格圖案上的數個反射刻面組成。光經過光罩後產生光的數個繞射階級，並於投影透鏡的有效面積中收集這些繞射階級。接著，引導這些繞射階級的光至光阻層上。
根據另一範例，本揭示案提供一種微影裝置，此裝置包含高亮度光源、照明器、光罩、和投影透鏡。配置高亮度光源以產生光，此光圖案化基材上的光阻層。照明器藉由配置在非均勻網格圖案上的反射刻面以引導光朝向光罩表面上。光罩產生光的數個繞射階級。投影透鏡收集至少部分繞射階級，並聚焦至少部分繞射階級在光阻層上。
100:光束
102:照明器
104:光罩
106:投影透鏡
108:半導體晶圓
200:微影系統
202:高亮度光源
204:照明器
206:光罩平台
208:光罩
210:投影光學模組
212:基材平台
214:保護膜
216:半導體晶圓
218:場分面鏡
220:光瞳分面鏡
300:刻面
3001、3002、3003、300m:刻面
302:箭頭
400:方法
402、404、406、408、410、412:步驟
閱讀以下實施方法時搭配附圖以清楚理解本揭示案的觀點。應注意的是，根據業界的標準做法，各種特徵並未按照比例繪製。事實上，為了能清楚地討論，各種特徵的尺寸可 能任意地放大或縮小。
第1圖描繪本揭示案範例的離軸照明概念。
第2圖為根據本揭示案範例而繪示簡化的微影系統之示意圖。
第3圖為根據本揭示案範例而繪示第2圖中的光瞳分面鏡之俯視圖。
第4圖為根據本揭示案至少一個實施例而繪示一種製造半導體裝置的方法之流程圖。
以下的揭示內容提供許多不同的實施例或範例，以展示本揭示案的不同特徵。以下將揭示本說明書各部件及其排列方式之特定範例，用以簡化本揭示案敘述。當然，這些特定範例並非用於限定本揭示案。例如，若是本說明書以下的發明內容敘述了將形成第一結構於第二結構之上或上方，即表示其包括了所形成之第一及第二結構是直接接觸的實施例，亦包括了尚可將附加的結構形成於上述第一及第二結構之間，則第一及第二結構為未直接接觸的實施例。此外，本揭示案說明中的各式範例可能使用重複的參照符號及/或用字。這些重複符號或用字的目的在於簡化與清晰，並非用以限定各式實施例及/或所述外觀結構之間的關係。
再者，為了方便描述圖示中一元件或特徵部件與另一(些)元件或特徵部件的關係，可使用空間相關用語，例 如「在...之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及諸如此類用語。除了圖示所繪示之方位外，空間相關用語亦涵蓋使用或操作中之裝置的不同方位。當裝置被轉向不同方位時(例如，旋轉90度或者其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞亦將依轉向後的方位來解釋。
在範例中，本揭示案將針對微影系統，包含極紫外線微影系統，提供了一種可調式照明器。如前所述，極紫外線微影系統使用極紫外線輻射將光罩上的圖案投影至半導體晶圓上之後，再將圖案蝕刻至半導體晶圓之中。極紫外線製程可在半導體晶圓上製作出高解析度的特徵圖案，特徵圖案的關鍵尺寸可能為7奈米或甚至更小。製程的臨界尺寸可藉由調控微影系統的曝光能量和景深(depth of focus,DOF)來進行控制。同時，微影系統的曝光能量和景深決定了製程窗口大小，而具有關鍵尺寸的特徵圖案要在此製程窗口範圍內才可轉印在半導體晶圓上。
自由型態源(freeform source)的優化是一種能有效提升微影系統製程窗口大小的技術。自由型態源的優化牽涉調控每一個光源單位的強度，因此可依照每一層待印製的半導體晶圓的條件決定自由型態源形狀。然而，在極紫外線微影系統(此技術通常使用比非極紫外線微影系統複雜的照明系統)中，因受限於照明器的設計，使得調控每一個光源單位強度以有效達成自由型態源的優化更具挑戰性。
本揭示案範例針對微影系統，含極紫外線微影系統， 提供一種可調式照明器。在範例中，可調式照明器包括光瞳分面鏡(pupil facet mirror)，該分面鏡的刻面(facet)排列在一網格圖案(grid pattern)上。每一網格單元(cell)(例如，刻面)具備不同的尺寸和形狀，而且非均勻地分佈在網格上。在特定範例中，網格單元在網格圖案邊緣處(例如，光瞳分面鏡的邊緣處)的分佈密度高於網格單元在網格圖案中心處(例如，光瞳分面鏡的中心處)的分佈密度。
在本揭示案內容中，「投影透鏡(projection lens)的有效面積(effective area)」意指在此成像透鏡的該區域內，目標特徵間距可清楚解析。換言之，為了能解析特徵間距(pitch)，來自照明器的光應傾斜入射至投影透鏡的有效面積內。投影透鏡的有效面積隨目標特徵間距而變。一般而言，當目標特徵間距變小，有效面積也會變小(間距和有效面積不一定成線性關係)。
在範例中，本揭示案的照明器配置以將離軸照明(off-axis illumination,OAI)照向有效面積。在此例中，經由照明器引導至光罩的光以非垂直於光罩表面的角度入射光罩表面(即，光與光罩表面的夾角是傾斜的)。因此，光罩的繞射圖案在投影透鏡的物鏡內產生偏移。當光罩格柵為週期性的或規律的形狀時，光會分裂成數個繞射階級(diffraction order)(例如，數個光點)而形成光罩的繞射圖案。格柵的間距越小，穿過投影透鏡的繞射階級越少。
以第1圖描繪本揭示案範例的離軸照明概念為例。如圖所示，光束100從照明器102引導至光罩104的表面。光束100入射至光罩104的表面的傾斜角度為θ(即，光束100和垂直在光罩104表面的虛構線A-A’之間沒有平行)。穿過光罩104的-1階、0階、和+1階繞射階級中，只有0階和-1階繞射階級入射(並且收集)在投影透鏡106上。隨後，0階和-1階繞射階級的光彼此干涉後在半導體晶圓108上產生一穩定圖像。其他(更高)的繞射階級可能存在(例如，+2、-2、+3、-3等)，但受限於光學系統的尺寸而損失。
相反地，如果光束100入射至光罩104的表面的傾斜角度為90度(即，光束100和線A-A’之間平行)，則產生與線A-A’之間平行的0階繞射階級。因此，投影透鏡106可能無法收集到+1階和-1階繞射階級(即，+1階和-1階繞射階級兩者皆落在投影透鏡106範圍之外，如繪示於第1圖中的虛線)。
當光束100以角度θ入射至光罩104時，相鄰的繞射階級之間(例如，-1階和0階繞射階級之間、0階和+1階繞射階級之間)的夾角亦等同θ。一般而言，角度θ越大，在投影透鏡106邊緣處形成的光點數量就越多，故投影透鏡106之有效面積內的照明量提升，便可在半導體晶圓108上印出更小的特徵間距。換言之，投影透鏡106收集的相鄰之繞射階級的夾角越大，印在半導體晶圓108上特徵圖案則可以越小。此關係如下：
Figure 109133970-A0305-02-0009-1
 其中n為繞射階級，λ為入射在光罩104的光波長。
本揭示案以離軸照明作為範例是為了在投影光學的特定數值孔徑(numerical aperture,NA)下提升印在半導體晶圓108的圖案解析度。數值孔徑由投影透鏡106與半導體晶圓108之間的會聚角(convergent angle)決定。舉例來說，數值孔徑可由下列公式定義：NA=r×sinθ (公式2)其中r代表最後投影透鏡106與半導體晶圓108之間的折射率(例如，空氣中r=1，水中r=1.43等)。因此，數值孔徑代表投影透鏡106收集繞射光的能力。為了藉由離軸照明達到極佳解析度(例如，最小的間距)，照明器102和光罩104之間的入射角的最大值將由數值孔徑將決定。在微影系統中光罩圖案將微縮4倍至半導體晶圓上，因此照明器的數值孔徑大小為投影透鏡的數值孔徑的四分之一。通常而言，投影透鏡106的數值孔徑越大，投影透鏡106也會越大，則可印製的特徵圖案解析度也會越好，並且也會降低投影光學元件的景深。
在此揭露的照明器可具有其他特徵。以下所描述的 特徵將隨不同範例而進行替換或是刪去。雖然在部分範例中討論到操作步驟的順序，但是在沒有偏離本揭示案的概念下，操作步驟可以為其他順序。
並且，在此揭露的照明器和方法可適用在各種應用中，包括鰭式場效電晶體(fin-type field effect transistor,finFET)的製程。例如，本揭示案的範例適用於圖案化鰭式場效電晶體中的鰭片，該特徵鰭片的間隔非常窄。進一步舉例說明，鰭式場效電晶體中形成鰭片的間隔物可根據本揭示案中的範例來進行製程。
第2圖為根據本揭示案範例而繪示的微影系統200之簡化示意圖。微影系統200亦可稱為掃描曝光機，搭載各自的輻射源(radiation source)及曝光模式(exposure mode)以進行微影曝光製程。
一範例中，微影系統200通常包括高亮度光源202、照明器204、光罩平台(stage)206、光罩208、投影光學模組(module)210、和基材(substrate)平台212。在部分範例中，其他沒繪示在第2圖的其他元件，例如氣體供應模組、排氣模組、及/或其他元件，可能涵蓋在微影系統200中。進一步舉例說明，一或多個高亮度光源202、照明器204、光罩平台206、光罩208、投影光學模組210、和基材平台212可能在微影系統200中省略或整合至附加元件中。
高亮度光源202可能配置以產生波長範圍在約1奈米到250奈米之間的輻射。在特定範例中，高亮度光源 202產生波長大約13.5奈米的極紫外線光；因此，在部分範例中，高亮度光源202也可能稱作「極紫外線光源」。應理解的是，高亮度光源202不應侷限於產生極紫外線光而已。例如，高亮度光源202可能藉由激發目標材料而產生高強度光子。
在一範例中，關於本文中所使用之「大約」意指所述數值的+/-百分之二十，通常是所述數值的+/-百分之十，較通常是所述數值的+/-百分之五、+/-百分之三、+/-百分之一，甚至較通常則是所述數值的+/-百分之零點五。因此所述數值為一近似值。文中若無明確說明，任何所述數值在此皆近似於上述定義之範圍。
在一些範例中(例如微影系統200為紫外線微影系統)，照明器204包括不同折射光學元件，例如單透鏡或具有複數透鏡(波帶片(zone plate))的透鏡系統。在其他範例中(在此微影系統200為極紫外線微影系統)，照明器204包括不同反射光學元件，例如單反射鏡或具有複數反射鏡的反射鏡系統。照明器204將來自高亮度光源202的光引導至光罩平台206上。因此，來自高亮度光源202的光在行進途徑上，經由照明器204聚焦並塑形後，在光罩208上產生合乎預期的照明圖案。
在高亮度光源202產生極紫外線光的範例中，照明器204包括反射元件，例如場分面鏡(field facet mirror)218、光瞳分面鏡220、和不同的中繼鏡(relay mirror)(未繪出)。更多細節如下討論，每一個場分面鏡 218和每一個光瞳分面鏡220可能包括數個反射刻面(例如，場分面鏡有第一組反射刻面，而光瞳分面鏡有第二組反射刻面)。廣泛來說，極紫外線輻射從高亮度光源202收集後以光束形式聚焦在場分面鏡218上，接著此光束因場分面鏡218的刻面而分裂成數個光通道。接著將這些光通道引導至光瞳分面鏡220上的對應刻面上，並形成場分面鏡218的刻面圖案。隨後，中繼鏡(例如圓錐(conic)中繼鏡)將場分面鏡218的刻面圖案引導至光罩208之平面上。
配置光罩平台206以固定光罩208。在一些範例中，光罩平台206可能包括靜電夾盤(electrostatic chuck,e-chuck)以固定光罩208。這是因為氣體分子吸收極紫外線光，且此用於極紫外線光微影圖案之微影系統需維持在真空環境中以最小化極紫外線強度損失。本揭示案中，術語遮罩(mask)、光罩(photomask)及倍縮光罩(reticle)可互換使用以代指相同的項目。在一範例中，光罩是反射式遮罩。
在部分例子中，光罩208可能包括反射式遮罩。例如，光罩208的結構包括基材，該基材由適當的材料製成，例如低熱膨脹材料(low thermal expansion material,LTEM)或石英(fused quartz)。在不同範例中，低熱膨脹材料包括二氧化鈦(TiO2)、摻雜的二氧化矽(SiO2)、或其他具有低熱膨脹的合適材料。光罩208可能進一步包括沉積在基材上的反射多層膜(multiple layer)。
反射多層膜可能包括數個薄膜對(film pair)，例如鉬-矽(molybdenum-silicon,Mo/Si)薄膜對(例如，在每一組薄膜對中，一鉬層位於一矽層上方或下方)。或者，反射多層膜可能包括鉬-鈹(molybdenum-beryllium,Mo/Be)薄膜對，或其他高度反射極紫外線光之合適材料。光罩208可能進一步包括沉積在反射多層膜上，作為保護用的覆蓋(capping)層，例如釕(ruthenium,Ru)形成的覆蓋層。光罩208可能進一步包括沉積在反射多層膜上的吸收(absorption)層，例如氮化鉭硼(tantalum boron nitride(TaBN))層。圖案化此吸收層以定義積體電路(integrated circuit,IC)層。或者，可沉積另外的反射層於此多層膜之上，且圖案化此另外的反射層以定義積體電路層，由此形成極紫外線相位偏移光罩(phase shift mask)。
在一些範例中，保護膜214可能位在光罩208上方，例如介於光罩208與基材平台212之間。保護膜214可保護光罩208免於粒子的汙染，也可維持粒子在焦距之外，便不會產生粒子的圖像(在微影過程中，粒子的圖像可能會造成晶圓上的缺陷)。
裝置投影光學模組210以將光罩208的圖案成像在半導體晶圓216上，且半導體晶圓216固定於基材平台212之上，例如，將具有圖案的輻射光束投影至半導體晶圓216。在一範例中，投影光學模組210包括折射光學(例 如用於紫外線微影系統)。在另一範例中，投影光學模組210包括反射光學(例如用於極紫外線微影系統)。光經過光罩208、帶著在光罩208上的圖案影像後、集中於投影光學模組210。在微影系統200中，照明器204和投影光學模組210合稱「光學模組」。
在部分範例中，半導體晶圓216可能為塊材半導體晶圓。例如，半導體晶圓216可能包括矽晶圓。半導體晶圓可能包含矽或另一種元素半導體材料，如鍺。在部分範例中，半導體晶圓216可能包括化合物半導體。化合物半導體可能包括砷化鎵(gallium arsenide)、碳化矽(silicon carbide)、砷化銦(indium arsenide)、磷化銦(indium phosphide)、其他合適的材料、或上述的組合。但在另一範例中，半導體晶圓216可能包括合金半導體，如鍺化矽(silicon germanium)、碳化矽鍺(silicon germanium carbide)、磷砷化鎵(gallium arsenic phosphide)、或磷銦化鎵(gallium indium phosphide)。在其他範例中，半導體晶圓216可能包括絕緣層上矽(silicon-on-insulator,SOI)或絕緣層上鍺(germanium-on-insulator,GOI)之基材。SOI基材可由氧佈植分離(separation by implantation of oxygen)技術、晶圓鍵合(wafer bonding)技術、其他合適的技術，或上述之組合製成。
部分範例中，半導體晶圓216包括未經摻雜的基材。但是在其他範例中，半導體晶圓216包含摻雜的基材， 如p型基材或n型基材。
在部分範例中，依照半導體裝置結構的設計要求，半導體晶圓216包含不同的摻雜區域(在此無標示)。摻雜區域可能包括，如，p型井及/或n型井。在部分範例中，摻雜區域是指摻雜p型摻雜物。例如，摻雜區域可能摻雜了硼(boron)或二氟化硼(boron fluoride)。n型摻雜物，例如磷或砷。部分範例中，部分摻雜區域為p型摻雜而另一部份為n型摻雜。
部分範例中，相互連接的結構可能形成在半導體晶圓216上。相互連接的結構可能包括多層的層間介電層及介電層。相互連接的結構亦可能包括形成於層間介電層之間的多層導電特徵結構，例如導電線(line)、導電通孔(via)、及/或各種導電接點(contact)。
部分範例中，半導體晶圓216具有不同裝置元件(device element)。舉例來說，裝置元件可能包含電晶體(transistor)(例如金屬氧化物半導體場校電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)、互補式金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)電晶體、雙極性接面型電晶體(bipolar junction transistor,BJT)、高壓電晶體(high-voltage transistor)、高頻率電晶體(high-frequency transistor)、p通道及/或n通道場效電晶體(PFET及/或NFET)、二極體、或其他合適的元 件)。不同的裝置元件可能採用不同製程方式，包括沉積、蝕刻、植佈、微影、退火、及/或其他合適的製程方式。
半導體晶圓216中，裝置元件可能經由相互連接的結構以連結彼此並形成積體電路裝置。積體電路裝置可能包括邏輯(logic)裝置、記憶體(memory)裝置(例如靜態隨機存取記憶體(static random access memory,SRAM))、射頻(radio frequency,RF)裝置、輸入/輸出(input/output(I/O))裝置、單晶片系統(system-on-chip,SOC)裝置、影像感測器(image sensor)裝置、其他合適的裝置、或上述裝置之組合。
部分範例中，半導體晶圓216上塗佈一層對極紫外線光敏感的光阻層。上述的各種元件可能整合在一起、或在微影曝光製程中採用。
第2圖應理解為微影系統200之簡化圖。在部分範例中，微影系統200可能包括在此沒有繪出的額外元件，例如額外的光學系統、電漿源和其他元件。
第3圖為根據本揭示案範例而繪示第2圖中的光瞳分面鏡220之俯視圖。如圖所示，光瞳分面鏡220通常為圓形形狀且可能包括數個刻面3001~300m(以下針對單一刻面或複數個刻面，皆稱為「刻面300」)以圓形方式排列在分面鏡上。應注意的是，為了簡化的目的，第3圖只有標示出少數個刻面300。
部分範例中，刻面300排列在一網格圖案上。因此，刻面300亦意指網格圖案中的網格單元。如第3圖所 示，刻面300在光瞳分面鏡220上的分佈可能是不均勻的。更準確的說，若只與鄰近位置相比，刻面300的分佈是局部均勻的(例如，離中心點相同距離的刻面300，彼此之間的排列是一致的)，然而以整體角度來看，所有刻面300的排列方式是不一致的(例如，在光瞳分面鏡220整個表面上的不均勻分佈)。舉例來說，從中心處往邊緣處移動(如沿著箭頭302方向)，網格圖案的分佈密集變高。因此，從中心處往邊緣處移動，網格圖案的尺寸變小。換言之，與光瞳分面鏡220中心處的刻面300(例如刻面3001與周圍數個刻面300)相比，光瞳分面鏡220周圍處的刻面300(例如刻面300m與周圍數個刻面300)的尺寸較小且分佈密度較高。
刻面300可能為各種形狀。而且形狀及/或尺寸隨著在光瞳分面鏡220上的位置而不同。意即，刻面300不一定都是相同形狀及/或尺寸。例如，第3圖所示之範例中，靠近光瞳分面鏡220中心處的刻面300(如刻面3001)的形狀為楔形；而遠離光瞳分面鏡220中心處的刻面300(如刻面3002~300m)可能為曲面多邊形(例如矩形、不規則四邊形、或諸如此類)。而且，這些曲面多邊形的尺寸可能不同。例如，最靠近光瞳分面鏡220邊緣處的刻面300，該刻面300的曲面多邊形是最小(即，最小的面積)。因此，刻面300至少包括兩種不同尺寸的刻面及/或至少兩種不同形狀的刻面。應注意的是，雖然第3圖繪示出特定形狀和排列方式的刻面300，但只要刻面300在光瞳分面鏡 220邊緣處分佈密集度高於光瞳分面鏡220中心處，皆屬於刻面300其他未繪出的形狀和排列方式。
刻面300在光瞳分面鏡220上的排列方式可確保較多的照明量至投影透鏡的有效面積中。接著如前所述，便能在投影透鏡的有效面積(例如邊緣處)中收集較多的照明量(較多繞射階級數量)。因此，越多照明量在有效面積中，越小的特徵間距可解析在半導體晶圓上。
第4圖為根據本揭示案至少一個實施例而繪示一種製造半導體裝置的方法400之流程圖。方法400中至少部分步驟可應用於極紫外線微影系統中，例如第2圖所示的微影系統。
當方法400繪示或描述成一系列的動作或事件時，應瞭解到，這些動作或事件的描述順序不應受到限制。例如，一些動作可能採取不同的順序、及/或與其他動作或事件同時發生。除此之外，本揭示案所述之一或多個概念或實施例不須採用所有描述的動作。再者，一或多個分開的動作及/或階段可採用一或多個描述的動作。
方法400始於步驟402。步驟404中，激發極紫外線光源以圖案化基材上的光阻層(其中基材可能為半導體晶圓)。舉例來說，極紫外線光源可能是微影系統的一部分，如第2圖所示或之前所述。因此，極紫外線光源可產生波長在極紫外線範圍的光(藉由汽化霧滴狀金屬成高度離子化的電漿以產生該光)。
在步驟406中，使用照明器將極紫外線光源釋出 的光引導至光罩上，該照明器包括數個排列在非均勻網格圖案中的反射刻面。在一範例中，刻面配置成照明器的光瞳分面鏡。在另一範例中，網格圖案的差異造成刻面分佈在光瞳分面鏡周圍處的密集度高於在光瞳分面鏡中心處，如第3圖中的刻面分佈。光經由上述照明器引導之後可能會以一傾斜的角度入射至光罩表面上。
在步驟408中，光經過光罩後產生數個繞射階級，並於投影透鏡的有效面積中收集這些繞射階級。投影透鏡所需的有效面積與印在基材上的特徵圖案的目標間距有關。如前所述，目標間距越小，對應的有效面積也越小。
在步驟410中，光從投影透鏡引導至光阻層上以圖案化光阻層。例如，將光阻層曝光使得特徵圖案的目標間距印製在光阻上。
在一實施例中，操作極紫外線光源時，步驟404-410可持續重複執行(例如基材上的多層結構)。方法400結束於步驟412。
因此，本揭示案的範例在極紫外線微影製程中使用自由型態源，使得較小間距的特徵圖案可印製在半導體晶圓上。在一範例中，本揭示案提供一種極紫外線微影裝置，該裝置包含極紫外線光源和照明器。配置極紫外線光源以產生極紫外線光束，並使用該光圖案化基材上的光阻層。配置照明器以引導極紫外線光束至光罩表面上。在一範例中，照明器包含場分面鏡與光瞳分面鏡。場分面鏡配置第一組刻面以分裂極紫外線光成數個光通道。光瞳分面鏡配 置第二組刻面以引導光通道至光罩表面上。第二組刻面在光瞳分面鏡邊緣處的分佈密度高於在光瞳分面鏡中心處。
在一範例中，本揭示案的極紫外線微影裝置進一步包括光罩和投影透鏡。光罩的光柵可將光通道分裂成數個繞射階級。投影透鏡收集部分繞射階級並聚焦部分繞射階級至光阻層上。在一範例中，因光瞳分面鏡上配置的第二組刻面引導光通道，使得部分光通道以傾斜於光罩表面的角度入射在光罩表面上。在一範例中，光瞳分面鏡為圓形。在一範例中，光瞳分面鏡上配置的第二組刻面具有至少兩種不同尺寸的刻面，且分佈在光瞳分面鏡周圍的刻面尺寸小於分佈在光瞳分面鏡中心處的刻面尺寸。此外，光瞳分面鏡具有至少兩種不同形狀的刻面。
在另一範例中，本揭示案提供一種使用極紫外線微影的方法，在此方法中激發極紫外線光源以圖案化位於基材上的光阻層。藉由照明器將極紫外線光源發出的光引導至光罩上，該照明器由排列在非均勻網格圖案上的數個反射刻面組成。光經過光罩後，產生數個光繞射階級，並於投影透鏡的有效面積中收集這些繞射階級。接著，這些繞射階級將引導至光阻層上。在一範例中，非均勻網格圖案有數個網格單元，而且每一個網格單元對應至一個反射刻面。此外，網格單元在非均勻網格圖案周圍處的分佈密度高於在非均勻網格圖案中心處的分佈密度。在一範例中，非均勻網格圖案為圓形。在一範例中，網格單元具有至少兩種不同尺寸，且分佈在光瞳分面鏡周圍的刻面尺寸小於 分佈在光瞳分面鏡中心處的刻面尺寸。此外，網格單元有至少兩種不同形狀。在一範例中，當引導光朝向光罩時，引導光的動作使部分光以傾斜於光罩表面的角度入射在光罩表面上。
另一範例中，本揭示案提供一種微影裝置，該裝置包含高亮度光源、照明器、光罩、和投影透鏡。配置高亮度光源以產生光，並使用該光圖案化基材上的光阻層。照明器藉由排列在非均勻網格圖案上的反射刻面以引導光朝向光罩表面上。光罩產生數個光繞射階級。投影透鏡收集並聚焦至少部分繞射階級在光阻層上。在一範例中，非均勻網格圖案有數個網格單元，而且每一個網格單元對應至一個反射刻面。此外，網格單元具有至少兩種不同的形狀。在一範例中，高亮度光源是極紫外線光源。在一範例中，當配置的反射刻面引導光時，引導光的動作使部分光以傾斜於光罩表面的角度入射在光罩表面上。
以上概略說明了本揭示案數個實施例的特徵，使所屬技術領域內具有通常知識者對於本揭示案概念可更為容易理解。所屬技術領域內具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其他製程或結構的變更或設計基礎，以進行相同於本揭示案實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域內具有通常知識者亦應理解在不脫離本揭示案之精神及範圍內的相同結構，並且亦應理解在不脫離本揭示案之精神及範圍內，可進行更動、替代與修改。
220:光瞳分面鏡
3001、3002、3003、300m:刻面
302:方向

Claims (10)

  1. 一種極紫外線微影裝置，包括：一極紫外線光源，配置以產生一極紫外線光束，該極紫外線光束用以圖案化一基材上之一光阻層；以及一照明器，配置以將該極紫外線光束導向至一光罩的一表面上，其中該照明器包括：一場分面鏡，包括一第一組刻面，該第一組刻面配置以分裂該極紫外線光束成複數個光通道；以及一光瞳分面鏡，包括一第二組刻面，該第二組刻面配置以將該些光通道導向該光罩的該表面上，其中該第二組刻面在該光瞳分面鏡周圍處之分佈密集度高於在該光瞳分面鏡中心處之分佈密集度，該第二組刻面包含位於該光瞳分面鏡周圍的具有第一尺寸的一第一刻面和位於該光瞳分面鏡中心處的具有第二尺寸的一第二刻面，該第一尺寸小於該第二尺寸，該第一刻面具有兩個相對的線性邊緣，所述兩個相對的線性邊緣都朝向該光瞳分面鏡的中心點延伸，該第二刻面具有一弧形邊緣其具有兩個端點，並且該第一刻面的所述兩個相對的線性邊緣中的一者朝向該弧形邊緣的介於所述兩個端點之間的該第二刻面的該弧形邊緣的一部分延伸。
  2. 如請求項1所述之極紫外線微影裝置，進一步包括：該光罩，其中該光罩包含一光柵以分裂該些光通道中各 個光通道成複數個繞射階級；以及一投影透鏡，用以收集該些繞射階級中至少部分繞射階級，並且聚焦該至少部分繞射階級在該光阻層上。
  3. 如請求項2所述之極紫外線微影裝置，其中因配置該第二組刻面以引導該些光通道，使得該些光通道中至少部分光通道以一角度入射在該光罩的該表面上，該角度相對於該光罩的該表面為傾斜的。
  4. 如請求項1所述之極紫外線微影裝置，其中該光瞳分面鏡的形狀為圓形。
  5. 如請求項4所述之極紫外線微影裝置，其中該第一刻面位於該光瞳分面鏡周圍的最外位置處，該第二組刻面還包含一第三刻面其位在介於該第一刻面和該第二刻面之間，並且該第三刻面的尺寸大於該第一刻面且小於該第二刻面。
  6. 如請求項1所述之極紫外線微影裝置，其中該第一刻面和該第二刻面具有不同的形狀。
  7. 一種使用極紫外線微影的方法，包括：激發一極紫外線光源，該極紫外線光源用以圖案化一基材上之一光阻層； 藉由一照明器引導該極紫外線光源發出之光朝向一光罩上，該照明器包含複數個反射刻面，且該些反射刻面配置於一非均勻網格圖案中，該非均勻網格圖案包含複數個單元，而且該些單元的每一個網格單元對應至該些反射刻面的一個刻面，其中該些單元中一第一單元和一第二單元位於該非均勻網格圖案的周圍處，該複數個單元中的一第三單元位於該非均勻網格圖案的中心處，該第一單元的一第一邊緣、該第二單元的一第二邊緣、和該第三單元的一第三邊緣基本上是相連的，該第一單元的一第四邊緣、該第二單元的一第五邊緣、和該第三單元的一第六邊緣彼此偏移，該第一單元的該第一邊緣與該第一單元的該第四單元相對，該第二單元的該第二邊緣與該第二單元的該第五邊緣相對，並且該第三單元的該第三邊緣與該第三單元的該第六邊緣相對；該光穿過該光罩後，於一投影透鏡之一有效面積中收集該光的複數個繞射階級；以及引導該些繞射階級的光至該光阻層上。
  8. 如請求項7所述之使用極紫外線微影的方法，其中該第二單元的尺寸大於該第一單元的尺寸並且小於該第三單元的尺寸。
  9. 如請求項7所述之使用極紫外線微影的方法，其中該非均勻網格圖案之形狀為圓形。
  10. 一種微影裝置，包括：一高亮度光源，配置以產生光，該光用以圖案化一基材上之一光阻層；一光罩，以產生該光的複數個繞射階級；一照明器，藉由配置複數個反射刻面於一非均勻網格圖案中，以引導該光朝向該光罩之一表面上，其中該非均勻網格圖案包含複數個單元，並且該些單元的每一個單元對應至該些反射刻面中的一個刻面，並且在該非均勻網格圖案中心處的該些單元中的一第一單元是扇形的，並且在該非均勻網格圖案周圍處的該些單元中的一第二單元具有比該第一單元的一弧形邊緣短的一弧形邊緣；以及一投影透鏡，以收集該繞射階級中至少部分繞射階級，並且聚焦該至少部分繞射階級到該光阻層上。
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