TWI299429B - Method of exposure - Google Patents
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Description
ί299· twf.doc/r 4 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種曝光方法，且特別是有關於一種 具有偏軸照明系統的曝光方法。 【先前技術】 微影製程(Photolithography)是積體電路製程中最關鍵 的製程之一。由於在積體電路的尺寸不斷限縮的趨勢之 下，光學微影技術在高階製程會遭遇到瓶頸，因此各種微 . 影製程的技術被持續地研發，如X射線微影技術與電子束 微影技術等。然而，光學微影技術經由不斷地改良，仍然 為目前最主要的微影技術。 光學微影技術的改良可從曝光設備、光罩以及光阻等 方向著手。為了提高解析度，這些改良過程遭遇到了各種 物理限制，如常見的光繞射(Diffraction)。以曝光設備中的 a明系統為例’提出了偏軸式照明系統（〇任_Axis Illumination)，以減輕光繞射的問題。 丨偏軸式照明系統在光源（Source)處配置有光孔 (Ap^ture)，此光孔配置必須針對不同的光罩來設計，以提 供最佳的光分佈。如圖1A的光罩圖案適用圖1β的光孔 1〇2的配置方式，而圖1C的光罩圖案適用圖id的光孔J04 的配置方式。然而，請參照圖m，可以看出圖m的圖案 上半部適用圖1B的光孔102的配置方式，而圖1E的圖案 下半部適用圖1D的光孔104的配置方式。在習知技術中， 圖1E的圖案是以不同光罩之二次曝光來達成。也就是說， 6 129942« twf.doc/r 先=1E之圖案的上半部以圖IB的光孔102酉己置方式進 行曝光，換過光罩後再_ 1E的下半部m 1041置方式進行曝光。然而，這種製造方法是低效^ 而且會浪費產能。 仏双卞的 ==的偏減_系統中…般只能針對幾種典型 數種/孔的配置，因此這些光孔的配置無 /滿足僅使關—光1時，光罩上所有的光罩圖宰的需
機台—般針對單—光罩之所有光罩圖案提供最佳 的偏軸式酬。然而在實際的應用上，光_光源強度分 佈是預先計算好的定值’並無針對實際的單—光罩各區域 圖，進仃調整。此外，若使用單一光源強度分佈，對於製 程裕度(Process Window)會有挑戰性的影響，如曝光裕度 (fxposureLatitude)與聚焦深度(Depth〇fF〇cus)。因此，在 貫際應用上，偏軸式照明系統的光源控制仍有諸多需要面 對的問題。 【發明内容】
有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種曝光方法， 以針對所有的光罩圖案提供最佳的偏轴式照明。 本發明的再一目的是提供一種曝光方法，以於調整光 源強度分佈時也增進製程裕度。 本發明提出一種曝光方法，適用於一種偏軸照明 (Off-Axis Illumination)系統。此方法是先提供一個光罩， 此光罩至少包括第一圖案與第二圖案。然後，對此光罩進 行分析以得到分別對應第一圖案的第一光源強度分佈與對 7 129942ft twf.doc/r 售 ，弟二圖案的第二光源強度分佈，並儲存分析結果於儲存 =置。進行曝光時，此偏軸照明系統的光源以儲存於儲存 I置的第一光源強度分佈對光罩之第一圖案進行曝光。之 後、’/文變此偏軸照明系統的光源，以儲存於儲存裝置的第 一光源強度分佈對同一光罩之第二圖案進行曝光。 声八實施例中，上述第一光源強度分佈及第二光源強 又刀佈疋上述光罩之圖案資料的函數，此 例如是咖格式的檔案。 ΰ木貝枓 於一實施例中，上述第一光源強度分佈及第二 =^1°是部分干涉係數(Partial CGherenee CQeffie“ 次了以構成部分干涉係數的資料。 -圖例中，上述對光罩進行分析以得到對應該第 的光強度分佈的步驟是以此偏軸照明系統 數:==經過光罩的第一圖案而於晶圓區形成 收並轉換:數個;這:Γ影賴 光函數挑選一部二依據光罩的第一曝 分佈。 u束’亚付到相應的第-光源強度 第一圖宰的強e對光罩進行分析以得到對應該 的光源照明系統 模擬計算求得數個對應各二i罩案資料’ 罩的第一曝光函數挑選―::上數。之後，依據光 邛刀上述先束，並得到相應的第 I29942fltwf.d〇c/r 一光源強度分佈。 於一實施例中，上述第一曝光函數例如是晶圓區上正 規化影像對數斜率(N〇rmaiizecj image Log Slope，NILS)或 可以構成正規化影像對數斜率的資料，或是晶圓區上影像 的對比度。
於一實施例中，上述對光罩進行分析以得到對應第二 圖案的第二光源強度分佈的步驟是先以此偏軸照明系統的 光源，供數個光束經過此光罩的第二圖案而於晶圓區形成 數個第二影像。錢，此光罩的這些第二影像被感測裝置 並轉換為數個第二曝光函數。之後，依據此光罩的這 光函數挑選—部分光束，並制相應的第二光源 第二圖安^1 迷對光罩進行分析以得到對應$ μι〇乐—光源強度分佈的步驟是以此偏軸两明车/ 的光源提供數個光束資料、並提供光罩的第：圖：t 模=算求得數個對應各光束之第二影像。= 罩的第二曝光“挑：二第二曝光函數。之後’依據; 二光源強度^心―部分上述光束，並得到相應如 於—實施例中，上述筮— 規化影像對數斜率或=光函數例如是晶圓區上』 料，或是晶圓區上影像的對比成度正規化影像對數斜率的！ 本發明先取得所有光罩 光源強度分佈，在進行曝=所有的先翔案資料的較召 丁暴Μ ’即可啸據錢案，實畴 I2994aft wf.doc/r 的改變統，㈣應該圖案的難光源強度分絲進行曝 光’可以應用於大量生產的晶圓曝光製程，並可以大幅提 升良率’減少重工以降低成本。
本赉明另提出一種偏軸照明系統，包括儲存裝置與光 源。儲存裝置儲存一光罩之數個區域圖案資料、數個對應 挑^域職之光源強度分佈資料、數個產生於晶圓區之 影像資料以及該些資料的數個對應關係資料。光源根據此 儲存裝置的資料以及對應關係資料，在使用單一光罩曝光 時以變更光源強度分佈，而提供光束。 、於貝知例中，上述光源強度分佈例如是部分干涉係 數或可以構成部分干涉係數的資料。 於一實施例中，上述偏軸照明系統更包括一個在晶圓 區上的感測裝置，此感測裝置接收光源所提供之光束經由 光罩於晶圓區所形成的影像。此感測裴置依據經由光罩所 形成的影像計算正規化影像對數斜率或是晶圓區上影像的 對比度，以調整該光源之光源強度分佈。
本發明的偏軸照明系統具有儲存裝置以儲存光罩圖 案與光源強度分佈等資料，以依光罩_來調整光源強度 分佈，此偏軸照明系統更具有接收影像的感測裝置，以依 光束經過光罩所形成的影像來調整光源強度分佈，以自動 控制學的理念對光源進行控制，而在解析度的提高之外， 增加曝光裕度與聚焦深度。 為讓本發明之上述和其他目的、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，作詳細說 10 T2994i2^9twf.d〇c/r 明如下。 【實施方式】 圖2A是本發明一實施例的偏軸照明系統的示意圖。 在圖2A中，除了繪示此偏軸照明系統的光源2〇2及儲存 I置204之外，還繪示了曝光機台的部分構件如光罩區 206、光瞳(Pupil)2〇8以及晶圓區21〇，以方便說明本發明 的曝光方法。
—睛翏照圖2A，儲存裝置204例如是用來儲存光罩相關 =料L例如光罩的圖案資料、對應各光罩圖案的光源強度 分佈資料、晶圓區210所產生的影像資料以及這些資料的 對應關係資料。因此，在進行曝光期間，可根據所使用的 光罩及儲存在儲存裝置204中的資料以及對應關係資料來 、交更光源202的光源強度分佈，而改變光源2〇2提供適當 的光束。光罩區206例如是設置曝光用光罩的位置。光瞳 2〇8例如是驗濾、除曝光時經過光罩的影像的高階繞射部 分。晶圓區210例如是設置晶圓的位置。 …光源202能以一種以上的光源強度分佈來提供光束。 、「光源強度分佈」紀錄光源上的光源分佈與對應位置之光 源強度:或者在-偏軸照明系統中光源強度分佈例如 分干涉係數或可以構成部分干涉係數的資料。例如圖沈 緣示的-種的偏軸照明系統的光源配置，若要 機台的光源強度分佈，則可簡化為改變代表參數丄 光孔212的摊σ1。半徑σ1 一旦改變，此曝光機台的部 分干涉係數也會隨之改變。亦即，光㈣度分佈 ° 11 !2994a9 twf.doc/r 曝光機台的光瞳208内光的繞射角度分布與在晶圓區的曝 光量(Exposure Dose)分佈，進而影響到解析度、聚焦深声 與曝光裕度。因此，本發明的曝光方法在曝光時，針對光 罩上不同的圖案，改變光源202的光源強度分佈，實時的 長:供較佳的光源強度分佈來進行曝光，以得到所需的解析 度、聚焦深度與曝光裕度。此外，本發明並不限定僅以光 孔的配置來改變光源強度分佈。例如光源一般除可為單點 光源外，亦可為二部組成(dipole)(例如圖與圖id所 示）、四部組成(quadruple)、或環型之光源等。 接著，說明本發明的曝光方法之較佳實施方法。 首先，提供光罩205，並取得對應光罩2〇5上所有區 域圖案的較佳光源強度分佈的資料。舉例來說，光罩2二 ，如是圖1L·所示圖形的光罩，在此光罩2〇5上至少具 第一圖案區域a與第二圖案區域b。對此光罩2〇5進^八 到分麟應第i案區域a的第—光源強度分^ =弟一圖案區域b的第二光源強度分佈。接著說明取得 ’皆應光I上所有區域@案的較佳光_度分佈的方法。
，2C所繪示的取得光罩_#料的較佳光源 佈的步驟流程圖。目2D所綠示為光源202之光源映像 示意圖，其中將光議分割為多個產J 請參照圖2C，首先進行步騨 的，光束網格區域所產生的光束經過光罩 圖木(例如為第一圖案區域&)，而形成數個第一影像。如圖 12 I29942& wf.doc/r I29942& wf.doc/r
2D所示，由光源202提供在光束網格區域dl產生的光束 經過圖1E之光罩的第一圖案區域a而形成影像η。另一 由光源202提供在光束網格區域似產生的光束經過相同的 光罩的第一圖案區域a而形成影像i2。影像例如可由圖2A 的晶圓區210處截取或由理論計算得到。「影像」例如是 晶圓區210的曝光強度(Intensity)與曝光位置的函數。以圖 2D為例，光源映像(source map)中的網格區域位置不同， 光源強度分佈亦不相同，所形成影像具有不同的解析度與 曝光強度分布。在本實施例中，曝光強度的大小例如為理 論計算求得，而可依圖片il與i2的顏色深淺來區分。 然後，進行步驟S23，光罩205的各第一圖案的影像 被晶圓區210的感測裝置(未繪示)接收截取或是經由處理 器模擬計算產生後，轉換為數個曝光函數。在處理器模擬 計算中，轉換方法例如下所述：在已知光罩的圖案資料下， 光罩的圖案資料例如是光罩佈局(layout)函數G(x，y)，其如 方程式(1)所示：
G(x,y)\ =1當此光罩位置透，................. 1=〇 當此光罩位置不透光 ） 其中x，y為光罩上座標位置。接著將G(x，y)進行傅利葉轉 換得到= ，再依據方程式⑺計算曝光強 度Ι(χ，，γ，，α，β)，其定義為光源位置(α，β)上在晶圓區(x，，y，) 上產生之曝光強度。 2 (勞，餐卿+餐，一餐)} .........(2) 13 Ϊ29942Μ twf.丨 twf.doc/r 其中ΝΑ為數值孔徑(numerical Aperture)，k(x，y)由方程式 (3)所定義。 Ϊ29942Μ twf.丨 twf.doc/rK^y) =\ + />1 _(3) 在被感測裝置接收時，感測裝置則是直接量取曝光強度。 之後將不同光束網格區域所產生之曝光強度轉換為數個第 一曝光函數。「曝光函數」例如是晶圓區上正規化影像對 數斜率(NILS)或可以構成正規化影像對數斜率的資料，或 是晶圓區上影像的對比度。 接著，進行步驟S25，依據這些曝光函數挑選上述不 同網格區域之光束，並制相應的光源強度分佈。例如挑 選產生較大正規化影像對數斜率(NILS)的光束，或是挑選 產生較大影像對比度的光束，以增加曝光裕度。在步驟S乃 中，依據第一曝光函數挑選出部分的光束，可以得知光源 202是以那些光束來提供光源強度分佈。 △之後，進行步驟S27,依據挑選出來的各光束的光源 強度分佈，以決定光罩上區域_的較佳光_度分佈Γ 例如運用累加(SUm)運算，若這些挑選出來的光束 度分佈為部轩涉魏，肚賴佳錢 = 選出來的光束的部分干涉係數之累計。舉例來說，所有^ 的灰色網格_集錢轉應® 1E的光罩的第—圖圖安「 域a在光源202上的較佳光源強度分㈣。顯而易== 佳光源強度分佈d3是數細格區域的光源 ^ 加結果。這些光源強度分佈在光源2。2上具有 14 12994249twf.d〇c/r ，徑二2。在步驟S27中，相對於第— 弟一光源強度分佈。 "·次a已取得了 之後，根據上述分析步驟S21至S27， 二圖案區域b的第二絲強 ^取:對應第 至防進而可以取得光罩2〇5上各區域圖驟功 度分佈。然後，將所取得之光罩2〇5的各原強 區域圖案資料的較佳光源 么 = 的函數。光罩2〇5的圖案區域資料例如是 然後，請參照圖2A，使用光罩205進行曰 儲存裝置2。4的第一光源強度；^ ^之罘一圖案區域a進行曝光，以及在同一 义^軸照明I統的光源搬，以儲存於儲 度分佈對光罩205上之第二圖案區域 使用光罩205進行晶圓曝光製程時，每一次步 、^知描(Step and Scan)的曝光順序例如是先對光罩2〇5 ^第圖案區域a進行曝光，再對第二圖案區域b進行曝 :。因此，當要對光罩2〇5上之第一圖案區域a進行曝光 日J、根據儲存裝置2〇4所儲存的對應光罩2〇5的第一圖案 區域a的較佳光源強度分佈汜，控制光源2〇2，使光源如2 =此光罩的較佳光源強度分佈d3來提供光束214。然後， 畜要對光罩205上之第二圖案區域b進行曝光時，再根據 儲存裝置204所儲存的光罩2〇5的第二圖案區域b以及對 15 129942没 twf.doc/r 應的較佳光源強度分佈，改變光源2 使光源202以適合光罩的第二ίίΐίί佈， 來提供光束214。因此，藉由盾纟先源強度分伟 度分佈來對光罩上不同的圖案進:曝光、:=當：光源強 秋，-境井里卜所有區域的聚焦深度。卷 以上的圖案，分別針對同—光罩 ：H兩種 存裝置204中。在進行二先f強度分佈，並儲存於儲 從儲存裝置204取得對應；區域 :曝，不隨域圖案改變光源的光==;: 圖案之區域劃分例如是依據光罩圖案 =局⑨度與I卞形狀類型等歸類，例如在 二
體中，可簡單劃分賴邊祕區域與記憶體陣舰域。L 本發明先取得所有光罩或所有的鮮區域目案資料 圖Γίί源強度分佈，在進行曝麵，即可啸據各區域 圖木改^:光源，以對應該_的較佳光源強度分佈來進行 曝光’可以應用於大量生產的晶圓曝光製程，並可以大幅 提升良率，減少重工以降低成本。 田 ^綜上所述，本發明的偏軸照明系統，利用儲存裝置依 光罩區域圖案來調整光源強度分佈，從而可以自動的控制 光，，以對應光罩圖案的較佳光源強度分佈進行曝光。上 述實施例並非用以限定本發明的偏軸照明系統的曝光方 16 1299425 twf.doc/r 此祕者，在不麟本發明之精神和範圍内， 萄可:些权更動與_，因此本發明 附之申請專·ffi所界定者轉。 ㈣心視後 【圖式簡單說明】 圖1A、圖1C及圖1E為光罩圖案。 = m及圖2B為-偏轴照明系統的光孔配置。 圖2A是本發明的實施例的偏轴照明系統的示意圖。
是取得所有的光罩圖較料的較佳光源強度分 佈的步驟流程圖。 圖2D是部分步驟201的示意圖。 ❹圖Γ,繪示圖lc的光罩圖案在光源2(32上的較佳光源 強度分佈d3。 【主要元件符號說明】 102、104、212 :光孔 S21、S23、S25、S27 :步驟 202 :光源
204 :儲存裝置 205 ··光罩 206 :光罩區 208 ·光瞳 210 :晶圓區 214 :光束 216、il、i2 :影像 σΐ、σ2 :半徑 17 l2994l2^9twf.doc/r l2994l2^9twf.doc/r
a :第一圖案區域 b:第二圖案區域 dl、d2、d3 :光源強度分佈 18
Claims (1)
- Γ29942β twf_doc/r 十、申請專利範圍： 111 h t·種：：方：’適用於一偏軸照明(0ffLAxis Illumination)糸統，該方法包括： .φ·提供一光罩，該光罩至少包括-第1案與一第二圖 莱， 光罩進行分析以得到分別對應該第 帛-光源強度分佈與對應該第二圖案的—第 = 佈，並儲存分析結果於一儲存裝置；以及 “、又刀 # ” f于曝;時:該偏軸照明系統的-光源，諸存於該儲 存衣置的5亥弟一光源強度分佈對該光罩之該第一圖今進行 曝光，以及改變該偏軸照明系統的該光源，以儲二二該= 存I置的该弟一光源強度分佈對該光罩之該第二圖今進行 曝光。 木 2·如申請專利範圍第1項所述之曝光方法，其中該第 一光源強度分佈及該第二光源強度分佈是該光罩之圖案資 料的函數，該些光罩之圖案資料包括GDS格式的檔案。 • 3·如申請專利範圍第1項所述之曝光方法，其中該些 第一光源強度分佈及該第二光源強度分佈包括部分干涉係 數(Partial Coherence Coefficient)或構成部分干涉係數的資 料。 4·如申請專利範圍第1項所述之曝光方法，其中對该 光罩進行分析以得到對應該第一圖案的該第一光源強度分 佈的步驟包括： 以該偏轴照明系統的該光源提供多數個光束經過該光 19 I29942& twf.doc/r 罩的該第一圖案而於一晶圓區衫成多數個第一影像； 該些第一影像被一感測裝爹操收並轉換為多數個第一 曝光函數；以及 依據該光罩的該些第一曝光禹數挑選一部分該些光 束，並得到相應的該第一光源強度勿佈。 5·如申請專利範圍第4項戶斤述之曝光方法，其中該些 第一曝光函數為晶圓區上；規化影像對數斜率 (Normalized Image Log Slope，NILS)、構成正規化影像對 數斜率的資料，或該晶圓區上影像的對比度。 6·如申請專利範圍第1項戶斤述之曝光方法，其中對該 光罩進行分析以得到對應該第二圖案的該第二光源強度分 佈的步驟包括： 以該偏軸照明系統的該光源提供多數個光束經過該光 罩的該第二圖案而於一晶圓區形成多數個第二影像； 該些第二影像被一感測裝置接收並轉換為多 曝光函數；以及依據該光罩的該些第二曝光函數挑選一部分該此 束，並得到相應的該第二光源強度分佈。 κ — μ 7.如帽專利範圍第6項所述之曝光方法， 弟-曝光函數為晶圓區上正規化影像對數1*一 化影像對數斜率㈣料、或該晶_ 正規 專利項所述之曝光方 先罩進仃为析以得到對應該第一圖案 「 h亥 佈的步驟包括·· 、 ^弟一光源強度分 20 12994twf.doc/r 安吹亥光源的多數個光束資料以及該光罩的一第一圖 茱Μ料； 雍ιίΐί些光束資料以及該第—圖案資料模擬計算出對 應该些先束衫數個第_影像； 呑亥些第一> 旦少你、L “衫像破轉換為多數個第一曝光函數；以及 走，罩的該些第一曝光函數挑選—部分該些光 束9亚:，應的該第—光源強度分佈。 -一 請專利範圍第8項所述之曝光方法，其中該些 對晶圓區上正規化影像對數斜率、構成正規 、文斜千的資料，或該晶圓區上影像的對比度。 弁I、隹:如專利範圍*1項所述之曝光方法，其中對該 及二析以得到對應該第二圖案的該第二光源強度分 佈的步驟包括： 疋你5虫度刀 案資5供該光源的多數個光束資料以及該光軍的-第二圖 靡些光束資料以及該第二圖案資料模擬計算出對 應5亥些光束的多數個第二影像； 该些第二影像被轉換為多數個第二曝光函數；以及 依據該光罩的該些第二曝光函數挑選-部分該些光 束，並得到相應的該第二光源強度分佈。 #1 一 1·如申請專利範圍第10項所述之曝光方法，其中該 些第二曝光函數為晶圓區上正規化影像對數斜率、槿= 規化影像對數斜率的資料、或該晶圓區上影像 12·—種偏軸照明系統，包括： 又 21 129942# twf.doc/r 一儲存裝置，儲存一光罩之多數個區域圖案資料、多 數個對應該些區域圖案之光源強度分佈資料、多數個產生 於一晶圓區之影像資料以及該些資料的多數個對應關係資 料；以及 一光源，根據該儲存裝置的該些資料以及該些對應關 係資料，在使用該光罩曝光時，以變更光源強度分佈，而 提供光束。 13. 如申請專利範圍第12項所述之偏軸照明系統，其 中光源強度分佈包括部分干涉係數或構成部分干涉係數的 資料。 14. 如申請專利範圍第12項所述之偏軸照明系統，更 包括在該晶圓區上的一感測裝置，接收該光源所提供之光 束經由光罩於該晶圓區所形成的影像。 15. 如申請專利範圍第14項所述之偏軸照明系統，其 中該感測裝置依據經由光罩所形成的影像計算正規化影像 對數斜率、或該晶圓區上影像的對比度，以調整該光源之 光源強度分佈。 22
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