TWI228601B - Anti-reflective coating on a photomask - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 相關申請交互參考： 本申請是依據2001年1〇月26日提出之美國第10/06 6， 189號專利申請案主張優先權。 一、 發明所屬技術領域： 概括地說，本發明是關於光石版印刷，特別是關於在光 遮罩上使用抗反射塗層以增進成像品質。 二、 先前技術： 光石版印刷通常被用來將圖案從光學遮罩轉移到半導 體晶片上，以便根據電路佈置在晶片的預定位置上產生裝 置零件。電路零件包括電晶體，閘門電路，和交互連結。在 Μ E M S I置中，零件包括微機械裝置，例如懸臂梁鎖問和盆 他機械裝置。在一個MOEMS裝置中，微光學裝置例如鏡子/已 經被發展出來。不管是什麼情況，都需要增加半導體裝置 中所包含之裝置零件的密度。裝置設計者一直在尋求讓裝 置=件k侍更小，並且降低零件之間的空間大小。為了達 到^個目的，光學遮罩上的裝置零件也必須相對地變得更 避免在光學遮罩上g己置較愛 /n a备曰

Fabry — Perot 。 g i m I 、 古玉 疋 置w…二： 圖所不，照明光線穿過光學遮 罩的透射率（T )決定於參數n。p左f M ^ 周期性的變動。此透射率的波产’在光的強度上有 曝光，線寬變動，以及在==造成光阻劑的不均句 個解釋是光學㉟罩毛胚的表的照明★線強度。一 遮罩毛胚近似Fabry-Perot板。^；3度平面—平行的。因此， 於相干平面波入射在遮

$ 5頁 1228601

五、發明說明（2) 罩毛胚上的情況，此透射率可以被寫成： T - 1/(1 + Fsm2N)(l) 其中，

Fsin2N - {4R/(l-R)2}*sin2[(2B/8)cos2(nL) + N0 ] (2) F通常被稱為精細度因數。此精細度因數f主要決定於R。尺 是在Fabry-Perot干涉儀中兩個平行板的反射率測量值。 在這種情況下，這些板是光學遮罩毛胚的平面平行表面。衫 代表照明變動的波長（在大部分平版印刷術應用的紫外線 範圍中），2是遮罩中平面波的傳播方向，和此遮罩表面的法 線之間的角度，而nq是任意的固定常數。因為一般紫外線/ 成像系統都應用單色光，因此波長8是固定的。此外，2也曰 固定為特定角度，0。是垂直入射，或者1 0。是環形照明。& 因此，N中的變數是n和[。L是遮罩的厚度，而n是遮罩物質 的折射率。（L跟遮罩毛胚表面的表面粗糙度或微小傾斜有 關。在一個標準磨光表面上，L可能有大約3· 5毫微米的波 峰-波谷差異，而在特級磨光表面上大約是丨· 8毫微米）。η 代表光學遮罩毛胚的雙折射。我們需要的是一個方法以緩 和光學遮罩中的Fabry _per〇t干涉效應，使得透射率τ大致 上固定在一個最佳值。 三、發明内容： 本^月為緩和光學遮罩中之Fabry-Perot干涉效應的 問題而提供簡單的解決方式。在光學遮罩的光線入射邊上 配置抗反射塗層可以大大降低照明紫外光的多重反射。照 明光線只傳播過此光學遮罩一次。此抗反射塗層也可以避

1228601 _—丨_ —丨·丨-丨1一 五、發明說明（3) 免由於雙折射或不均勻性所造成的任何累積效應。 本發明一方面是關於光學袭置並二 率變動的光學透明組件。此組件透射率變動是# 此1件^射 組件之至少-個實體特性的函數。塗層被配置在明 明組件的第-邊。此塗層包含至少一層抗先：透 此光學裝置的透射率變動小於此組件透射率變動使得 在另-方面’本發明包括光石版印刷系統以 -個半導體裝4。此系統包含照明光源被使用傳 乂 心波長的照明光線。一個投射光學系統被光 ^有中 明光源。此投射光學系統被配置來將照明光線投：到：照 -個半導體裝置上。-個光學遮罩被配置在此照明丄f 投射光學系統之間。此光學遮罩包含光學透明組涂σ 配置在此光學透明組件的邊上。此光學透明組件主且層 變動之組件透射率。此塗層包含至少一層抗反射物使 得光學遮罩透射率變動小於此組件的光線透射率變動’。使 在另一方面，本發明包含製造光學裝置的方法。此方 法包括提供具有組件光線透射率變動的光 組件透射率變動是此光學透明組件之至少：：實體；性： 函數。塗層被配置在此光學透明組件的第一邊。此塗層包 二，Hί 2質，使得此光學襄置的透射率變動，小 於此組件透射率變動。 制在另f : 本發明包含-種使用光石版印刷系統以 :體裝置之方法。此光石版印刷系統包含 源被4 /傳輸具有中心波長的照明光線，以及投 1228601 五、發明說明（4) 射光學系統被光學耦合到此照明光源。此投射光學系統被 配置來將照明光線投射到至少一個半導體裝置上·。此方法 包括將光遮罩配置在此照明光源和投射光學系統之間的步 驟。此光學遮罩包含光學透明組件，塗層配置在此光學透 明組件的至少第一邊上。此光學遮罩也包含一個圖案配置 在此組件的第二邊上。此光學透明組件具有變動透射率之 組件。此塗層包含至少一層抗反射物質，使得光學遮罩透 射率變動小於此組件透射率變動。將照明光源啟動，使得 照明光線傳播過此光學遮罩。光線傳播過此光學遮罩，並 且從投射光學系統投射到至少一個半導體裝置上 圖案轉移到此半導體裝置上。 ’ ’ 明 的 操 都 本 本 明 上 四 示 本發明的〃他特色及優點將會在底下的詳細描述中說 詳=ί ^悉二技者/可以從此敘述中，或者根據底下 作而兄^ #^ ^利範圍及附圖所描述的本發明做實際 作，而4楚地了解到這些特色及優點。 必須要明白的是箭 只是本發明的例子是用丈：般描述和底下的詳細描述 發明的本質及特色接报來作為在申請專利範圍中所界定 發明提供更進一步的了、:個全盤的了解。附圖是用來對 書的一部分。這歧m同解，也加以併入而構成了此份說 對它們的描述共同來=月了本發明的各種實施例，加 、實施方式： 睪本發明的原理及運作。 在附圖中。在所有附f發明目前的實施例，其範例顯 ___ ’相同的參考數芋將盡可能表

第8頁 現在我們將詳細表 五、發明說明（5) &相同或相 在圖2中，從 根據本 變動的光學 件之至少一 組件第一邊 &學裴置的 緩和光學遮 的解決方式 上可以大大 也可以避免 任何累積效 似的部分。你丨七 » ^ 一， 例如，本發明光學遮罩實施例顯示 頭到尾都被表示為參考數字丨〇。 發明，本發光學裝置包含具有組件光線透射率 二組件透射率變動是此光學透明元 Μ ^寺生的函數。塗層被配置在此光學透明 f =皇層包含至少一層抗反射物質，使得此 透射率變動小於該組件透射率變動。本發明為 罩中Fjbry-Perot干涉效應的問題，提供了簡單 將抗反射塗層配置在光學遮罩的光線入射邊 地降低照明紫外光的多重反射。此抗反射塗層 由於雙折射，表面粗糙度，或不均勻性所造成的 圖2所顯不的實施例中提出了根據本發明第一實施例 之光學遮罩10的透視圖。光學遮罩1〇包含抗反射塗層12配 置在光學毛胚2 0上。在此第一實施例中，塗層丨2包括一層 Mgh抗反射物質。在另一個實施例中，塗層12包括單層的 Aj2〇3抗反射物質。光學毛胚2〇可以是任何適當類型，但是 範=中所顯示的是熔解矽石遮罩毛胚。熟悉此技術的人將 了解含有^參雜劑之熔融矽石，合成石英玻璃，鈣氟化物，或 其他摻雜質破璃也都可以使用，當然，決定於應用或所想要 的效果。熟悉此技術的人將了解此抗反射塗層的規定例如 塗層數目，每—層的折射率特性，或者塗層厚度，都是此光 學毛胚之運作波長和光學特性的函數。 表1和表I I顯示了理論計算的結果以比較具有不同玻

1228601__ 五、發明說明（6) 璃參數之遮罩毛胚的透射率變動。這些表格也顯示出當抗 反射塗層配置在遮罩毛胚的光線入射邊上時，其透射率變 動的值。在每一表中，每個效應，例如雙折射，均勻性，厚度 變動，或磨光都被分開地加以考慮。

表I 2 48毫微米，n( Si 02玻璃）〜1. 5 0 8，垂直入射的計算數據 控制玻璃 透射率變動 透射率變動 參數 (括弧中為Φ ) (控制玻璃） (控制玻璃， 含反射塗層） 雙折射 〜1 X 1. 4 3 0. 38°/〇( 0, 0 2 54 ) 0. 06% (mm/cm) 均勻性η 5 . 2 7 e-6 e"6 x 1 . 4 3 ) (-3.69 1 1°/〇( 0. 9 3 58 ) 1. 78% 總厚度變動 <5 動橫過6 :直 15%(2 7Γ 倍數） 2. 45% 徑（微米） 標準磨光（P 〜4x2表面 4. 5°/〇( 0. 3 0 5 6 ) 0. 73% ~V)(nm) 精細磨光（P 〜1x2表面 1· 15%(0· 0 764 ) 0. 19% -V ) (nm)

表I I 248毫微米，n(Si02玻璃）〜1. 508，垂直入射的計算資料

第10頁 五、發明說明（7) 控制玻璃參數透射率變動 透射率變動 (括弧中為Φ )(控制玻璃， 雙折射 (mm/cm) 〜10x1. 43 (控制玻璃） 3. 75°/〇( 0. 2536 ) 含反射塗層） 0.61% 均勻性Δη 總厚度變動 動橫過6 :直 徑（微米） 8. 8 57e_6 <0. 041 1 5°/〇(1. 57) <15% (<1.57) 2. 45% <2.45% 磨光I I I (Ρ -V)(nm) 〜16x2表面 13. 5~14%( 1. 223 ) 2. 27% 磨光I V ( P -V)(nm) 〜8 X 2表面 8·5-9%(〇·6113) 1. 46% 例如，對於大約1 X 1. 4 3毫微米/公分的雙折射，控制 玻璃會經歷0.38%的透射率變動。另一方面，對於大約1〇 X 1 · 43 *微米/公分的雙折射，測試玻璃會經歷3· 75%的透 射率變動。當塗層1 2被配置在控制玻璃上時，此透射率變 動被降低到0.06%，這大約是沒有塗層之值的16%。當塗層 12被塗覆在測試玻璃上時，透射率變動被降低到〇· 61%，大 約是沒有塗覆塗層之值的16%。因此，不管在什麼情況，’塗 上抗反射塗層之遮罩毛胚的透射率變動都會降低到小於未 塗層毛胚之值的六分之一。對於其他玻璃參數，也可以獲 得類似的透射率變動改善。 圖3所顯示的實施例中，冑出了根據本發明第二實施例

1228601 發明說明（8) 光學遮罩的透視圖。光學遮罩10包含抗反射塗層12，配置 在光學毛胚20上。在此第二實施例中，塗層ι2包含多層的 抗反射物質。雖然圖3中顯示了層丨4和層丨6，但是熟悉此技 術的人都了解兩層或更多層具有不同折射率的抗反射物質 也可以使用。塗層1 8個隨意的抗反射塗層。如此，在本發 明貫施例中，在毛胚2 〇的兩邊上都包含了抗反射塗層。 範例： 由底下的範例，我們可以對本發明得到更進一步的了 解，些例子只是作為本發明的範例。 範例1 : 在此範例^中，遮罩毛胚2 0是使用熔解矽石玻璃製造出， 對於大約1 9 0耄微米的入射光線，其折射率為丨· 5 6 7。不含 杬反射、^層之毛胚20上方部分的反射率是4. 88%。塗層12 疋使用單層MgFz來實施，對於大約19〇毫微米的入射光線， 其折射率大約為1.43。含此MgF2抗反射塗層之毛胚2〇上方 邻为的反射率疋1 · 7 5 %。這表示反射率大約降低了 6 4 %。如 上面所說明，反射是引起透射率變動最重要的因素。 範例2 : 在此範例中，遮罩毛胚20是使用矽石玻璃來製造出，對 於大約190毫微米的入射光線，其折射率為丄567。不含抗 反射塗層之毛胚20的反射率是4·88%。塗層12包含塗層14 和塗層16。塗層丨4包含MgF2物質，對於大約19〇毫微米的入 射光線，其折射率大約為U3。塗層16包含AW物質，對 於大約190*微米的人射光線，其折射率大約為1 834。含

1228601 五、發明說明（9) 有這些塗層之毛胚20上方部分的反射率是〇· 59%。這表系 反射率大約降低了 8 6 %。 範例3 : 在此範例中，遮罩毛胚2〇是使用矽石玻璃來製造出，對 於大約248毫微米的入射光線，其折射率為丨· 5〇8。不含拆 反射塗層之毛胚20上方部分的反射率是4. 1%。塗層丨2是使 用單層MgF2來實施，對於大約248毫微米的入射^線，其折 射率大約為1.40 3。含此MgF2抗反射塗層之毛胚2〇上方部 分的反射率是1 · 7 5 %。這表示反射率大約降低了 5 了 ％。 範例4 : 在此範例中，遮罩毛胚20是使用矽石玻璃製造出，對於 大約2 4 8毫微米的入射光線，其折射率為1. 5 〇 §。不含抗反 射塗層之毛胚2 0上方部分的反射率是4 · 1 %。塗層1 2包含盡 層14和塗層16。塗層14包含MgF2物質，對於大約248毫微米 的入射光線，其折射率大約為1 · 4 0 3。塗層1 6包含A 12 03物 質，對於大約248毫微米的入射光線，其折射率大約為丨· 834 。含有這些塗層之毛胚20上方部分的反射率是039%。這 表示反射率大約降低了 90%。 圖4貫施例顯示根據本發明第三實施例之光石版印刷 系統100的示意圖。系統100包含紫外光源30被耦合到照明 光線學系統4 0。照明光線學系統4 〇經由鏡子5 〇被光學麵合 到光學遮罩1 0。本發明的光學遮罩1 〇經由投射光學系統6 〇 被柄合到半導體基質，此投射光學系統6 0被建構來將配置 在光學遮罩1 0上的裝置零件投射到配置在半導體晶片上的

1228601 五、發明說明（10) 光線阻劑。裝置圖案包含金屬圖案相對應於 的裝置零件。通常，此金屬圖案由配置在毛胚20上的單層 C ]：2 〇3構成。此半導體晶片被配置在台架7 〇上，此台架了 〇可 以在一、准二間上放置半導體晶片相對於投射光學系統6 0。 本發明之光學遮罩1〇的使用，為緩干涉 效應的問題，提供了簡單的解決方式。在光學遮罩丨〇光線 入射邊上的彳几反射塗層1 2大大地降低了照明紫外光線的反 射。此抗反射塗層也可以避免由於雙折射或不均勻性所造 累ϊί應。如此，配置在晶片上之光阻劑的曝光 會更均句二匕外’、線寬變動也會大大降低。最後 熟知此技術者了解本發；；以得到緩和。 並不會脫離本發明之精神與範;:種土變化及改變但是 些變化及改變，其均屬下列申請圍發明將含盍這 範圍内。 /、U寻兄之

1228601 __ 圖式簡單說明 五、圖式簡單說明： 第一圖（圖1 )是顯示照明光線穿過光學遮罩之透射率 (T )變動曲線圖； 第二圖（圖2 )是根據本發明第一實施例光學遮罩的透 視圖； 第三圖（圖3 )是根據本發明第二實施例光學遮罩的透 視圖； 第四圖（圖4 )是根據本發明第三實施例光石版印刷系 統的示意圖。 附圖組件符號說明： 光學遮罩10;抗反射塗層12;塗層14, 16, 18;光學毛 胚2 0 ;紫外光源3 0 ;照明光線學系統4 0 ;鏡子5 0 ;投射光 學系統6 0 ;台架7 0 ;光石版印刷系統1 0 0。

第15頁

Claims (1)

1228601 __ 六、申請專利範圍 i 一種光學裝置，其包含： 光學透明組件，該組件主要特性在於組件光線透射變化’ 組件透射變化為光學透明組件至少一項物理特性之函數； 以及 抗反射塗膜放置於光學透明組件第一側邊上，抗反射爹 膜包含至少一層材料，使得光學透射變化小於組件透射變 化。 2 ·依據申請專利範圍第1項之光學裝置，其中光學裝置透射 變化等於組件透射變化的六分之一。 3 ·依據申請專利範圍第1項之光學裝置，其中至少一項特性 為雙折射率，折射率不均勻性，光學透明組件之厚度變化。 4·依據申請專利範圍第1項之光學裝置，其中至少一層包含 A 12〇3 或MgF2。 5 · —種製造至少 含： 一種半導體裝置之光石版印刷系統，其包

6·依據申請專利範圍第5 項之系統，其中光學遮罩透射變化 I22860l______ 六、申請專利範圍 等於組件透射變化的六分之一。 7 ·依據申請專利範圍第5頊之系統，其中至少一層包含 A 12 03 或MgF2。 8 ·依據申清專利範圍第5項之糸統，其中第一側邊為相對於 照明光源之光線入射側。 9. 一種製造光學裝置之方法，該方法包含· 提供光學透明組件，該組件主要特性在於缸件光線透射 變化，組件透射變化為光學透明組件至少一項物理特性之 函數；以及 一塗覆塗膜於於光學透明組件第—側邊上，塗膜包含至少 Z層抗反射材料，使得光學裝置透射變化小於組件透射變 « t 〇 ^依據申請專利範圍第9項之方法其中至少一層包含 丄2。3 或MgF2。 . 方法f使用光石版印刷系統製造至少一個半導體裝置之 波長之版P席】系統包含照明光源使用來透射具有中央 ，投射光與月/光泉以及投射光學系統光學地耦合至照明光源 裝置 二系統組構成將投射照明光線到至少一個半導體 I上，该方法包含： 敌置光學遮置认 罩包含光學透；α明光源與投射光學系統之間，光學遮 側邊上，光學遮罩、且件以及塗膜放置於光學透明組件之第一 二側邊上，光學透^包含圖案位於組件第一側邊對側之第 至少—層抗反t射材明組件特徵在於組件透射變化，塗膜包含

第17頁 啊料，使得光學遮罩變化小於組件透射變 1228601__ 六、申請專利範圍 化； 將照明光源作用因而傳播照明光線通過光學遮罩；以及 投射由投射光學系統發出傳播通過光學遮罩之光線到至 少一個半導體裝置上，因而圖案被轉移至半導體裝置上。 1 2.依據申請專利範圍第1 1項之方法，其中至少一層包含 Al2〇3 或MgF2 。

第18頁