TW200411329A - Lithographic apparatus, device manufacturing method, device manufactured thereby, and computer program - Google Patents

Description

200411329 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明··發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 技術領域 本發明關於一種微影投影裝置，其包含： -一供給放射投影光束的放射系統； -一支撐圖樣化裝置的支撐構造，圖樣化裝置依據所想要 的圖樣，圖樣化投影光束； -一握持基板的基板平台；及 -一投射圖樣光束至基板目標部份的投影系統。 先前技術 如在此所使用的名詞“圖樣化裝置，，必須廣泛地解釋為有 關其此用於賦與一具有圖樣橫截面的輸入放射光束的裝置 ’對應於將產生於基板目標物部份中的圖樣；名詞“光閥，， 也能使用於此内文。通常，所謂的圖樣將對應目標物部份 中所產生裝置的特別功能層，諸如一積體電路或其它裝置 (參閱下文）。此圖樣化裝置範例包括： _ 一種光罩。光罩觀念係習知的微影技術，且其包括的光 罩類型，諸如二進位、變換相位移，及衰減型相位移以 及各種混合光罩型式。配置此—光罩於放射光束中，依 據光罩上的圖樣，使得選擇性的傳輸（就傳輸型光罩而論 )或反射（就反射型光罩而論）放射線打擊於光罩上。就一 光罩而言’支#構造將通常為—光罩平台，其確認光罩 能裝載於輸人放射光束中所須位置，且其能如所須相對 於光束移動。 一種可程控鏡面陣列。此一 I置範例係一具有一層黏彈 200411329

(2) 性控制層及一反射表面的矩陣可編址表面。在此裝置後 面的基本原理係（例如）反射表面的編址區域反射入射光 為繞射光，然而未編址區域反射入射光為未繞射光。使 用一個適當的濾波器，該未繞射光能由反射光束濾出， 僅留下繞射光線；於是，光束依據矩陣可編址表面的編 址圖樣變得圖樣化。一可程式鏡面陣列的變換實施例使 用一小型鏡面的矩陣配置，各鏡面陣列能個別藉由施加 一適合區域化電場’或藉利用壓電致動裝置使其沿一軸 線傾斜。再者，鏡面可矩陣編址，使得編址鏡面將反射 不同方向輸入的放射光束至未編址鏡面；於是，反射光 束依據矩陣可編址鏡面的編址圖樣來圖樣化。所需要的 矩陣編址能使用適合的電子裝置實行。在上述的二者情 形，圖樣化裝置能包含一個或多個可程控鏡面陣列。在 此鏡面陣列上的更多資訊，例如能收集自第5,296,89 ι號 及第5,523，193號美國專利，及pc 丁專利申請案w〇 98/38597及W〇 98/33096，其係在此納為參考。就一可程 控鏡面陣列而言，該支撐構造可實施作為例如一支架或 平σ，其如所須可為固定或可移動式。 例係取自第5,229,872 如上述，此情形的支 其如所須可為固定或 一種可程控LCD陣列。此一結構範 號美國專利，其係在此納為參考。 撐構造可實施作為一支架或平台， 可移動式。 為W便目的，在某些位置，吐 — b原文剩餘部份特別指的是 包έ 一光罩或光罩平台的範 J4而，在此類範例所討論 (3) (3)200411329

的一般原理必須參閱上述圖樣化裝置更廣泛的文章。 微影投影裝置，例如，能使用於積體電路（ICs)的製造中 。在此情形中，圖樣化裳置可產生一對應1C個別層的電路 圖樣，且此圖樣能成像一基板（矽晶圓）上的目標物部份（例 如’包括-個或多個晶粒)，該基板已塗佈一層輻射敏感材 料（光阻劑）。通常，單_晶圓將包含_整個網狀組織的緊鄰 目標物部份，其透過投影系統一次一個連續地放射。在現 有衣置中藉由光罩平台上的光罩來從事圖樣化，這能在 兩種不同型式的機器間取得其間差異。在一種微影投影裝 置中，各目標物部份係藉由曝露整個光罩圖樣一次放射至 目払物。卩伤，此裝置通常稱為晶圓分節器。在變換裝置+ 通#稱為冑步進及掃描裝置—各目標物部份在投影光 束下於已知參考方向（“掃描，，方向）漸進藉掃描丨罩圖樣來 放射，而平行或非平行此方向同步掃描基板平台；通常， 因為投影系統將具有—放大因數M^f<1)，基板平台被掃 描的速度V將為-因數M乘以料平台被掃描的速度。更多 有關如在此所揭露微影農置的資訊，例如，能收錄自在此 納為參考的第6,046,792號美國專利。 在-種使用微影投影裝置的製程中，圖樣(例如，在一光 中)成v於至少部份由一層輻射敏感材料(光阻劑)覆蓋的 ^反上。在此成像步驟前’基板可進行各種程序，諸如底 =料、綠龍佈，及-軟烘程序。切光後，基板可 又其它程序’諸如—曝光後供悟（PEB)、顯像、—硬洪及 像特性的量測/檢測。此程序陣列當作—個基礎，圖樣化 (4) (4)200411329

裝置’例如-1C的各層。像這樣的圖樣層可接著進行各 種程序，諸如姓刻、離子植入（挽加雜質）、金屬化、氧化、 化學機械拋光，"’均用於完成單獨的_層。如果需要 數層’接著整個程序或其變化將必須重複於各個新層。逐 步地’-裳置陣列將出現於基板（晶圓）上。這些裝置接著利 用諸如分割或鋸切的技術來分開，因此各別裝置能安裝在 載具上、連接至插鎖，等等。進—步有關此程序資訊能取 自例如’微晶片製作：半導體加工實務導引，，手冊第三 版，其係由 peter van Zant，McGraw Hiu 出版公司 1997，ISBN 0-07-067250-4出品，且在此納入參考。 為簡便起見，投影系統在下文中可稱為“透鏡”；然而： 此名詞必須廣泛地解釋為包含各種型式的投影系統，例如 包括折射光學、反射光學，及反折射系統。放射系統也可 包括操作如導引、定型或控制放射光束任何這些型式的組 件，且此類組件也可在下文，共同或單獨稱為“透鏡”。再 者，微影裝置可為一種具有二個或多個基板平台（及/或二或 多個光罩平台）的型式。在此“多階段”裝置中，額外平台 可並列使用，或者其預備步驟可在一個或多個平台上完成 ，而一個或多個其它平台被用於曝光。雙階段微影裝置例 如揭示於US 5,969,441及WO 98/40791專利，其係在此納入 參考。 為了成像較小於現在商業應用所可能使用的193 nm曝光 放射系統的特性，其建議使用157 nm放射線來替代。然而 ，157 nm放射線強烈地為水（HA)及碳氫化合物吸收，使得 200411329

(5) 使用157 nm放射線微影裝置的污染產生來自投影光束顯著 能量的損失。雖來自光束能量的固定損失能藉由增加放射源 輸出（在限制值内）或藉由增加曝光時間（雖以產出為代價）來 補償’不平均的光罩污染能導致通過一次曝光所不能接受放 射量的變化。放射量誤差會導致印刷特性尺寸上的變化。 眾所周知保持光罩的清潔狀況及利用在使用前例如uv燈 光來/胃除匕們，但雖然如此充分的殘餘污染物仍維持，相 反地影響曝光作用，且污染物能在光罩一系列的曝光使用 期間產生。 第4,451，7 15號美國專利揭露一種在使用雷射點狀掃描器 的微影投影裝置中檢測主光罩上沉積污染物的裝置。結果 污染物被檢測出，主光罩被清潔。 必須注意的是提供薄膜不能缓和此問題 雖薄膜上的 污染物糢糊且不能印刷，但仍有區域化的強度損失 另外’習知的配置，諸如揭露於EP 〇 833 193 A2專利文 -中-▲ϊ感測器係藉由晶圓位準所取得的量測來校 個二考慮光罩的污染物。此校準係離線來完成，沒有一 罩在場或有-參考光罩而沒有產品 發明内容 本發明目的係避免或減少光罩經吸收化合物 匕粒子等污染物所導致放射量的變化。 ” 這個或其它目的係如本發明 來達成，其特徵為：間頭^所說明的微影裳置 預測裝W崎置_，來《由於該《 200411329

(6) 化裝置表面污染，所不希望圖樣化光束中的強度損失；及 補償裝置，其反應於預測的強度損失，補償預侧的強度 損失。 本發明藉由預測及補償由於圖樣化裝置表面污染的強度 才貝失，月b改良基板位準正確放射量的傳送且改良均勻性。 較佳地，強度損失預測為圖樣化裝置上位置及時間的函數 。在曝光的時候，瞬間強度被預測出來且補償因此產生。 這能進一步改良放射量精確度及均句性。 強度損失的預測能基於經驗資料，例如由測試曝光所導 出，暫時性或空間性描述該裝置或其它類似裝置的污染物 圖樣。當圖樣化裝置係—光罩時，經驗資料也可描述任何 有關光罩處理裝置，諸如光罩庫的污染物圖樣，及任何相 關清理裝置的操作效率。 強度損失可由於透光光罩中透光率的減少歧射光罩中 反射率的減少。 除了表面污染的強度損失外，本發明也能預測及校準光 罩中輻射感應之透光/反射損失。像這樣輻射感應透光/反射 損失的產生是因為光罩所製成材料的物理性質，其任何可 包括暫時效應及長期效應’基於光罩使用的歷史來預測， 這類損失包括光罩的永久性退化。輕射感應透光/反射損失 能基於理論計算或光罩製成材料_實驗所㈣出的經驗 資料來預測。 如本發明另-内容，其所提供的製造方法包含下列步 -10- 200411329

k七、基板，其係至少部份由一層放射敏感材料所覆 蓋； -使用一放射系統來提供一放射投影光束； -使用圖樣化裝置，賦與投影光束在其橫截面具有一 樣； 才又衫放射的圖樣光束至放射敏感材料層的目標物部份； 其進一步的步驟包含： 基於該圖樣化裝置的歷史，預測由於該圖樣化裝置的表 面/亏木，所造成圖樣化光束中所不希望的強度損失；及 補償預期的強度損失。 本發明進一步提供一種電腦程式用於操作一微影投影裝 置，該電腦程式包含代碼裝置，用於指示一電腦從事： 基於4圖樣化裝置的歷史，預測由於該圖樣化裝置的表 面5染，所造成圖樣化光束中所不希望的強度損失；及 控制该微影投影裝置來補償預測的強度損失。 此一電腦程式能提供作為現存微影裝置的更新。 雖然特定參考值能在此文章中經由ICs製造中如本發明 I置的使用而#，其必須清楚瞭解此一裝置具有許多其它 可能的應用。例如，其可使用於積體光學系統、磁性區域 z 體的導引及檢測圖樣、液晶顯示器面板、薄膜磁頭， 等等的製造。習於此技者將瞭解，在此種變換應用的内容 中，任何文早中使用的名詞“主光罩，，、“晶圓，，或“晶粒”必須 考慮分別由更晋遍的名詞“光罩，，、“基板，，或“目標物部份，， 所替代。 200411329

在本實施例中，名詞“放射線，，及“光束，，用於包含所有型 式的電磁放射線，其包括紫外放射線（例如，具有一 365、 248、193、157或120 nm的波長）及EUV(超紫外放射線，例 如具有一 5-20 nm範圍的波長），以及粒子光束，諸如離子 光束或電子光束。 實施方式 實施例1 圖1概略性指示如本發明特別實施例的微影投影裝置。裳 置包含： ~ 一放射系統Ex、IL，用於供給一放射線投影光束pB(例如 ，波長為157nm的UV射線），在此特別情形中其也包含一放 射線光源LA ; 一第一物件平台（光罩平台）MT，具備一光罩夾持器，用 於夾持一光罩MA(例如一主光罩）及連接至第一定位裝置， 精確地定位關於項目PL的光罩； -第二物件平台(基板平台)WT具備一基板夾持器，用於 夾持一基板W(例如，光阻劑塗佈矽晶圓），及連接至第二定 位裝置，用於精確定位關於項目的基板； -投影系統（“透鏡，，)PL(例如，—透鏡組），用於成像光罩 MA的放射部份至基板w的目標物部份c(例#，包含 個晶粒）。 如在此所指示，裳置係一透光型式(換言之，具 罩）。然而’通常，其也可為一反射型式，例如（具有一万 光罩）。變換地，裝置可使用另-種圖樣化元件，諸如』 所稱之一可程控鏡面陣型式。 -12- 200411329

(9) 光源LA(例如，準分子雷射）產生一放射線光束。此光 束直接地或在橫越調節裝置，諸如一光束擴張器&後， 供給至一照明系統（照明器）IL。照明器IL可包含調整裝置 AM，用於設定光束中強度份佈的外部或内部徑向範圍 (通#刀別稱為σ外部及σ内部）。此外，其通常包含各種 其它組件，諸如一積分器ΙΝ及一聚光器c〇。如此，由光 罩ΜΑ所反射的光束ρΒ具有一橫截面中所希望的均勻性及 強度分佈。 其必須注意有關圖丨光源LA可在微影投影裝置的外殼（其 常當光源LA係例如一水銀燈的情形）内，但其也可由微 凌置遙控，其所產生的放射線光束係導引至裝置（例 J用適a ^引鏡面的輔助）中；此後者情節係通常當光 源LA係—準分子雷射的情形。本發明及中請專利範圍包含 這些情節二者。 光束PB接著父叉光罩MA，其係夾持於光罩平台。在 橫越光罩MA後光束PB通過透飢，聚焦光束pB至基板 W的目標物部份c。利用第二定位裝置（及干擾量測裝置的 的辅助，基板平台WT能精確地移動，例如，以便定位不同 二：：部份C於光束PB路徑中。相同地，例如’在機械式 =來自—光罩庫的光罩MA後或於掃插期間，第―定位装 月匕相對於光束PB路徑精確定位光罩LA。通常，物件平台 二’T的移動將利用長衝程模組(行程定位)及一短衝程模 微定位)的輔助來實現，其不明示於_。然而，在」 曰曰回分級器（其對立P步進及掃描裝置）的情形，光罩平么 -13- 200411329

(ίο) MT可僅連接至-短衝程致動器，或可被固定。 所指示裝置能用於二不同模式： U步進模式中’光罩平台财保持實質上固定，且-完 Γ |七Τ 7 平人閃先）至一目標物部份 c基板平台WT接著在X及/或y方向移動，使得―個不同的 目標物部份C能由光束pb所放射。 " =在掃描模式中，除一已知目標物部μ不在單一“閃光，， 中曝光以外將應用實質上相同的情節。反而，光罩平台ΜΤ 可=知方向（所謂“掃描方向，，’例如y方向）以速度^移動 ，使付投影光束㈣生-掃描於光罩成像上；同時基板平 相同或相反方向以卜^的速度移動，其中Μ係透 鏡PL(典型地，μ=1/4或1/5)的放大倍率。如此，―相當大 的目標物部份C能被曝露，而不須犧牲其解析度。田 圖2描述圖m影裝置所選取的組件，其有關光罩裝載進 入裝置及曝光控制’且包括傳送至基板的放射量。基於使 圖式明確清楚，圖中省略其他部件。 在生產過程中❹的光罩係儲存在緊鄰微影裝置的光罩 隸L中。雖然光罩在清潔條件下被製造、運送及儲存，儘 管如此吸收uv放射線、特別是157聰的放射線，污染物會 導致所不希望透光、均句性及放射量控制的減少。此^ 染物可包括揮發污染物諸如碳氫化合物及水比及非揮發性 污染物，例如，源自封裝及清潔材料。此外’當光罩裝載 進入微影裝置時’來自微影裝置中製程空氣的揮發污染物 會沉積在光罩上。 為減；污染，在光罩被光罩機器、MR〇b|載進入微影裝 -14- 200411329

置刚，光罩可通過清潔機台cs。在清潔機台cs位置，光罩 例如利用UV燈管21放射來去除至少一些揮發性污染物。 即使在此情潔程序後，污染物將留在光罩上，且更多污 ^物於衣載至彳放影裝置期間及當光罩握持在微影裝置用於 一系列曝光時會沉積在光罩上。如本發明，光罩的污染物 具有合成光罩透光率誤差，MTE，的特性，其係空間（光罩 上位置）及時間的函數。 對於已知光罩，〉耷潔機台及/或微影裳置，函數係 藉由例如使用光罩機器人MRob中的感$則器22的量測編輯 ，及/或基於例如事先所完成校正量測的預測來決定。mte 函數也可於曝光期間將投影光束放射線的清潔效果列入計 算。 在本舍明實施例中，光罩裝載進人微影裝置的函數 ，係藉控制裝置^基於關於清潔機台cs所完成清潔程序的 貧訊、來自感測器22的資料及儲存裝置12中儲存的經驗資 料及有關知'疋设定及微影與光罩處理配置的特性來計算 :經驗資料可就所討論微影裝置上或者其它相同型式微影 裝置上，甚至就不同型式梦w 飞衣置上可比較的相關效應而論， 其所完成的實驗來導出。 光罩階段的歷史，例如光罩已儲存及在某條件下的時間 長度，也能列入計篝。爯去，Λτ 者如果光罩具有一薄膜，用於 連接薄膜的«型式能列人計算。如果—燈扣提供用於 原位置的光罩清潔，此操作也可列入計瞀。 給定MTE作為”及時間的函數，在^曝光時間位置 -15- 200411329

光罩區域沾、乐 勻 、光誤差能被計算及適當的更正施加改良均 :鈐：傳迗正確的放射量至基板。校正可包含：放射源1^ 曝光期限（掃描器掃描速度），·及/或區域放射量調 :的控制。其將瞭解mte所須的任何調整將組合處理其它 其匕控制計劃及使用能量感測器ES的放射源LA輸 、σ技t制，其中感測器Es監視例如由一個部份鏡面導 向旁邊的部份投影光束pB。 在本發明實施例中，在曝光時間的MTE係由控制裝置u ^算且適當控制信號提供至放射源匕八及/或一可變通孔及 /¾ 一區域放射量調整裝置13。於控制期間的曝光也能經由 控制信號來產生，該控制信號提供至一開閉器（未表示）及光 …、及基板平台的定位系統。選擇性地，預測的mte可參考 用以決定是否用來操作所提供任何原位置的清潔裝置。 區域放射量調整裝置可為第650 13,40 1號美國專利所揭 不的裝置，如果微影裝置係掃描型式，其内容係在此納 入參考。一種諸如揭露於EP-A 0 952 491的裝置同樣能被 使用。 為控制放射置’藉由控制光源強度其將便於補償整個透 光偏差。來自偏差的區域差接著藉著區域放射量控制裝置 13來補償。 為計算污染所產生的透光損失，下列公式能被使用： I / I〇 = e* (1) 其中 I =透光強度 I 二入射強度 -16- (13) 200411329 画獅寅 必=單分子層中所吸收的分子數（cnr” σ =在157 nm波長的分子吸收截面積（10-8cm2)。 對於小型分子諸如H20，單分子層中所吸收分子數的典 型值係1 x 10i5。對於較大分子，每表面積所吸收的分子數 依據所吸收分子相對於表面的方位。在下面的表1中，透光 才貝失的估計表示二個共同的種類。由於氫鍵的形成，二種 犬員將在表面上开》成非常穩定（難以移除）的單分子層。表面上 化合物 —-—-- 透光損失（％) 光罩的透光失 1單分子層 3單分子層 1單分子層 3單分子層 —水 0.25 0.7 0.5 1.4 丙石同 __1.3 3.8 2.6 7.5 在圖3及4中，其表示在石英主光罩基板上二點的157 nm透光量測結果。±光罩基板係一來自Asa_2相品質 157 nm主光罩石英。其能夠由圖3及4參閱得知，光罩的 透光率能隨著時間及空間改變。這些變換能在本發明得 到補償。 雖本發明實施例特定實施例已揭示如上，其已瞭解本發 明除上述之外也可實行。同時該敘述不予限制本發明。 圖式簡單說明 本發明實施例係利用唯一範例並參考附圖來敘述，其 中： ’、 圖1描述一種如本發明實施例的微影投影裝置； 圖2描述本發明實施例中控制系統的組件； -17- 200411329

(14) 圖3及4係表示測試主光罩透光上污染物效應得圖型。 在圖式中，相同的參考編號表示相同的部件。 圖式代表符號說明 10 11 控制裝置 12 儲存裝置 13 區域放射量調整裝置 21 UV燈管 22 感測器 23 燈管 IL 照明系統

Ex 光束擴張器 MT 光罩平台 PL 投影系統 WT 基板平台 W 基板 C 目標物部份 IF 干擾量測裝置 AM 調整裝置 CO 聚光器 IN 積分器 ML 光罩庫 MA 光罩 CS 清潔機台 200411329 (15) MRob 光罩機器人 LA 放射源 ES 能量感測器 PB 投影光束

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Claims (1)

1. 200411329 梅、申讀專綱範農 1. 一種微影投影裝置，包含： _ 一放射系統，用於提供一放射線投影光束； -一支撐構造，用支撐圖樣化裝置，該圖樣化裝置 依據所想要的圖樣，圖樣化該投影光束； 一基板平台，用於握持一基板； '一投影系統，用於投射圖樣光束至基板目標部 份， 其特徵為： 預測裝置，基於該圖樣化裝置的歷史，用以預測由於 該圖樣化裝置表面污染，圖樣化光束中所不想要的強度 損失；及 & 、補償裝置’其反應該預測之強度損失，用來補償該預 測之強度損失。 2 ·如申5青專利範圍第1 j苜的壯罢 , 士 固罘1員的I置，其中該預測裝置於圖樣 化裝置未被使用間，美於_ Π I於一段時間長度，預測該強度損 3- 如申請專利範圍第或 士 示及2項的叙置，其中該預測裝置，基 ¥ # 度及/或灵订曝光的次數及/或自從該圖#化裝 置：載進入該裝置時放射至該光罩的總能量來刪 5虫度相失。 如申請專利範圍第1^ A 2項的I置，其中該圖樣化裝f係一 具有薄膜膠黏其上的也罢α 你 、的先罩，且該預測裝置基於用於黏著驾 》專fe：至5亥光罩之t pjgg Μ 4 .之組成，來預測該強度損失。 4. 200411329

   5’：=:::r:的裝置，其—置至少 置依據各預：生預測叫^ 6. =::利範圍第1或2項的裝置，其十該補償裝置包含 调整该裝置操作參數的 匕各 7. ’其包含：由該放射“所供 強度’於投影光束路徑中所提供的可變衰減器 化光束投影至該目標物部份的期間。 " 8· ==範! Γ或2項的裝置，其中該預測裝置預測 作為該光罩上位置的-個函數，且該補償 衣置^曝光放射量傳送至該基板時產生 作為一個位置函數。 1J ^ 9. 如申士請專㈣圍第1或2項的裝置，其中該制基於有關 錢置或類似裝置中污染物時間及空間分佈的 演資料來計算。 # 1〇.如申請專利範圍第9項的裝置，其中該圖樣化裝置係— 光罩且該經,驗資料包括關於一相關光罩處理装置中污 染物及相關光罩情潔裝置操作的資料。 11.如申請專利範圍第uiu項的裝置，其中該予頁測裝置除表 面污染物產生的損失外，預測由於圖樣化裝置中輻射感 應效應所不須要的強度損失。 種裝置製造方法，包含的步驟如下： -提供一基板，其係至少部份由一層放射敏感材料 -2 - 12. 200411329 買 所覆蓋； 使用一放射系統來提供一放射投影光束； 使用圖樣化裝置，賦與投影光束在其橫截面具有 一圖樣； 物部份； 其特徵在進一步的步驟·· 基於該圖樣化裝置的歷史，預測由於該圖樣化裝置的 表面5染造成圖樣化光束中所不希望的強度損失；及 補償預期的強度損失。 13. 14. -種如申請專利範圍第12項的方法所製造的裝置。 種用於操作微影投影裝置的 .b j^私式，該電腦程式包 B代碼手段，用於指示電腦從事·· 基於该圖樣化裝置的歷史予 、…九 文預〉則由於該圖樣化裝置的 表面汚染所造成圖樣化光束 ^ „ ^所不想要的強度損失；及 拴制該微影投影裝置，用於補 侧彳貝預測的強度損失。