TWI317051B - - Google Patents

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1317051 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用以描繪浸液曝光中使用之光罩圖案 的描綠圖案形成方法，藉由浸液曝光形成光阻圖案之光阻 圖案形成方法，以及浸液曝光型曝光裝置之控制方法。 【先前技術】 隨著半導體元件圖案之精細化，曝光裝置之開發日益進 步。作為目前使用之193 nm光源之下一代曝光裝置，已開 發有157 nm光源曝光裝置。然而，由於曝光裝置、光阻開 發之遲滯，目前193 nm浸液曝光裝置仍為多數所使用。浸 液曝光裝置係以折射率大於空氣之媒質，例如水等溶劑充 滿物鏡與作為成像對象之光阻疊層膜之間，藉此增大物鏡 與上述媒質界面、或者上述媒質與上述光阻疊層膜界面之 臨界角，再通過使用適當的透鏡，實現繞射角更大之精細 圖案的成像。

於193 nm之浸液曝光中，研究使用折射率為丨⑷至丨料 藉由水與光阻疊 ，而水亦會渗入 之純水作為上述溶劑。學會中已有報告， 層膜接觸’自光阻膜中會溶出光阻組合物 光阻膜中導致光阻射組合物分佈變化，#*該等情形造 成光阻形狀產生變化。具體而言，光阻圖案呈T_t〇p形狀。 為解決此問題’學會中亦有報告稱，於光阻疊層膜上形成 包含氧樹脂之保護膜，以防止作為光阻組合物之光敏產酸 劑（PAG : Phot。Aeid GeneratQr)、光敏產酸或驗等溶出至上 述水中，餘止上述轉人光時劑U，上述保護膜 101044.doc 1317051

之剝離需要使用特殊溶劑。上述剝離溶劑與通常之光阻々 劑不同，係非水溶性，因此自廢棄物處理之觀點考慮阻: 要使用專狀塗布單元或/及顯像單元1半導體^件: 造步驟中，由於直接關係到製造成本之提高，因此難以使 用需要專用塗布/顯像單元之上述種類的保護膜。因此，期 望一種不需要特殊除去裝置之酸或鹼可溶性的保護膜。進 而，更希望一種不需要保護膜之光阻膜材料或者光阻製 程。於酸或鹼性可溶性保護膜中，由於期望藉由酸或者鹼 水溶液進行剝離，因此水之浸透性與上述需要特殊剝離溶 劑之保護膜相比確實降低。其結果為，由於水一定程度地 滲入至光阻膜中，因此上述光阻組合物亦會溶出至浸液溶 液即水中。 如此，於使用浸液曝光裝置之微影步驟中，當由於製造 成本之關係而未使用保護膜時，或者使用酸/鹽基可溶性保 護膜時，便不可避免光阻疊層膜與浸液溶液之接觸。依據 專利文獻1及非專利文獻1，實用之浸液曝光裝置具有將浸 液溶液選擇性地僅向曝光區域之光阻多層膜上供給的機 構。 [專利文獻1]國際公開第99/49504號手冊 [非專利文獻 l]Soichi Owa and Hiroyuki Nagasaka， Immersion lithography; itspotential performance and issues, Proc. of SPIE Vol. 5040, pp.724-733 [發明所欲解決之問題] 本發明之目的在於提供一種於光阻膜上的局部區域形成 101044.doc 1317051 液膜之曝光技術中，可謀求所形成之光阻圖案尺寸精度提 高的描繪圖案形成方法、光阻圖案形成方法以及曝光裝置 • 之控制方法。 【發明内容】 本發明之一例之描繪圖案形成方法，其特徵在於：自圖 案資料產生描繪圖案資料，其係用以描繪光罩圖案至曝光 裝置所使用之光罩上，該曝光裝置具備投影光學系統，其 用以轉印上述光罩圖案至形成於基板上之光阻膜而形成潛 ¥ 像；浸液機構，其於包含上述投影光學系統與上述光阻膜 之間的局部區域形成液膜；及移動機構，其使上述基板對 於上述投影光學系統及上述浸液機構移動，以便將上述光 . 罩圖案轉印至上述光阻膜上所設定之複數個單位曝光區域 . 之各個；且包含求出上述單位曝光區域之上述光阻膜與上 述液膜之接觸經歷值之代表性分佈的步驟；將對應於上述 圖案資料之圖案分割成與上述接觸經歷值之代表性分佈相 應的複數個區域的步驟；及依據與上述接觸經歷值相應之 規則，進行分割後之各區域所包含之圖案校正的步驟。 本發明之一例之光阻圖案形成方法，其特徵在於：包含 使用曝光裝置將光罩圖案轉印至光阻膜之步驟，該曝光裝 置具備投影光學系統，其用以轉印上述光罩圖案至形成於 基板上之上述光阻膜；浸液機構，其於包含上述投影光學 系統與上述光阻臈之間的局部區域形成液膜；及平臺，其 使上述基板對於上述投影光學系統及上述浸液機構相對地 水平移動，以便將上述光罩圖案轉印至上述光阻膜上所設 101044.doc 1317051 疋之複數個單位曝光區域之各個；及使被轉印有上述光罩 案之光阻臈顯影之步驟；且進行校正處理，其係用以校 : 正上=單位曝光區域之上述光阻膜與上述液膜之接觸經歷 • 、刀佈使其與其他單位曝光區域之上述接觸經歷值分 佈大致相等。 本發明之一例之光阻圖案形成方法，其特徵在於：包含 使用曝光裝置將光罩圖案轉印至光阻膜之步驟，該曝光裝 置具備投影光學系統，其用以轉印上述光罩圖案至形成於 基板上之上述光阻膜；浸液機構，其於包含上述投影光學 系統與上述光阻膜之間的局部區域形成液膜；及平臺，其 使述基板對於上述投影光學系統及上述浸液機構相應地 - 水平移動，以便將上述光罩圖案轉印至上述光阻膜上所設 疋之複數個單位曝光區域之各個；及使被轉印有上述光罩 圖案之光阻膜顯影之步驟；且對於鄰接於單位曝光區域之 單位曝光區域數量為最大值以外的單位曝光區域，以與單 _ 位曝光區域鄰接之單位曝光區域數量成為最大值之方式設 疋虛擬單位曝光區域，對於虛擬單位曝光區域不進行上述 光罩圖案之轉印，而藉由上述浸液機構’於上述虛擬單位 曝光區域形成上述液膜。 本發明之一例之曝光裝置之控制方法，其特徵在於：該 曝光裝置具備投影光學系統，其用以轉印光罩圖案至形成 於基板上之光阻膜；浸液機構，其於包含上述投影光學系 統與上述光阻膜之間的局部區域形成液膜；及平臺，其使 上述基板對於上述投影光學系統及上述浸液機構相對地水 101044.doc 1317051 平移動’以便將上述光罩圖案轉印至上述光阻膜上所設定 - 之複數個單位曝光區域之各個；且對於與單位曝光區域鄰 ： 接之單位曝光區域數量為最大值以外之單位曝光區域，以 與單位曝光區域鄰接之單位曝光區域數量成為最大值之方 式设定虛擬單位曝光區域，按照單位曝光區域及虛擬單位 曝光區域’決定上述浸液機構對於上述基板之移動順序。 [發明之效果] 依據本發明，於將液臈形成於光阻辱上之局部區域之曝 • 力技術中’可謀求所形成之光阻圖案的尺寸精度提高。 【實施方式】 以下，參照圖式說明本發明之實施形態。 . (第1實施形態） f先於基板上，依據需要形成反射防止膜，再形成光阻 膜，進而依據需要形成上層反射防止膜或保護膜，藉由浸 液曝光裝置，介以光罩上之圖案進行曝光，藉此於光阻膜 _L A成投％像’依據需要於曝光後進行加熱，顯像而形成 胃光阻圖案。 上述浸液曝光裝置係掃描&重複型之曝光裝置，其且有 移動光罩及基板之機構’該機構將光罩與基板聯動，使介 以光罩投影至光阻疊層膜之投影像於膜平面上位於特定位 置’進而附加有用以進行浸液曝光之機構。 /1表示曝光裝置之概略。圖！係表示本發明之第i實施形 態之曝光裝置的概略構造的圖。於未圖示之照明光學系統 下方配置有光罩平臺31。光罩平臺31上設置有作為光罩 101044.doc -10- 1317051 之光罩32。光罩平臺31可平行移動。於光罩平臺η之下方 S&置有投影透鏡33。投影透㈣33之下方配置有晶圓臺 :34。晶圓臺34上設置有經上述處理之半導體基板ι〇。晶圓 1:34與半導體基板1G—同平行移動。半導體基板㈣圍設 置有固定板37。 投影透鏡系33之下方安裝有圍攔35。於投影透鏡系^之 橫向設有-對水供給/排出器36，其用以向圍搁35内供給水 卩及將水自圍攔35内排出。曝光時，使用水之液膜將圍搁 _ 35與投影透鏡系33所包圍之區域中的基㈣與投影透鏡系 33之空間充滿。自投影透鏡㈣射出之曝光光線通過水層 到達照射區域。投影光罩32上之光罩圖案（未圖示）之像至照 射區域中基板表面之光阻上，形成潛像。 於掃描與重複型曝光裝置中，光罩上之圖案並非全部一 併轉印於光阻疊層膜上，Μ罩上以及共耗之基板平面上 稱為曝光區域之特定範圍的圖案被轉印一次。藉由以上述 曝光區g為基以相應於投影光學系、统之倍率的速度比 率使光罩與基板聯動並向共軛方向移動，而位於上述曝光 區域中之光罩上的圖案區域產生移動，光罩上特定範圍内 之所有圖案被投影至光阻疊層膜上。 由於光罩之移動距離大於基板，因此為減少光罩移動次 數以便於縮短曝光步驟處理時間，通常依據單位曝光區域 之曝光順序，使光罩及基板之相對移動方向互為反方向。 再者，亦可藉由稱為光罩遮罩之光圈，限制光罩上之圖 案區域。對應於光罩上光罩圖案之光阻疊層膜上形成有潛 101044.doc •11· 1317051 像，該潛像區域之單位曝光區域通常稱為曝光區域 (Exposure shot)等。 曝光光線之照射能量由相對移動速度以及光源強度而 定，因此為使上述單位曝光區域中照射量均一，光罩及基 板之相對移動需要加速及減速用之輔助移動。 參照圖2說明浸液曝光中的相對移動◊實際上基板會移 動，但此處以基板為基準，說明曝光區域之移動。 如圖2所示，曝光區域EF自位置匕開始移動。曝光區域ef 之單位曝光區域UER之一端側之端與單位曝光區域uer之 一端相連時之位置為I。於此位置匕至位置p2之間，曝光區 域EF之速度加速至特定速度。此區間之距離為d+〆繼而， 曝光區域EF之他端到達與單位曝光區域腿之他端相連之 位置P3 ’其間曝光區域EF等速移動。於此區間内，光罩圖 案轉印於光賴上，光阻膜上形成潛像。此區間之距離為

Dm。接著，於位置&之後，曝光區域EF減速，並停止於位 置4位置Ps與位置P4之間的距離為D_a。上述距離〇„1係距 離D+a與距離D.a之和。再者，於圖2中，符號知代表藉由浸 液溶液形成液膜之區域。 又，上述單位曝光區域通常於正交之二軸方向，以特定 隔配置於基板上，上述單位曝光區域之配置間隔與單位 曝光區域之各轴方向的長度大致相同。以上述基板及光罩 +對移動方向為Y軸，基板平面上之垂直方向作為X軸。 …藉由上述浸液溶劑之供給機構於光阻疊層臈上形成浸液 4液之區域’為進行浸液曝光，需要大於上述曝光區域。 I01044.doc 12· 1317051 因此’由於形成與某一個單位曝光區域於χ方向上鄰接之 單位曝光區域的潛像’故而上述目標曝光區域之上述鄰接 單位曝光區域附近產生浸液溶液與光阻疊層膜之附加接 觸。又，由於γ方向上鄰接之單位曝光區域之加速或減速之 辅助性移動，故而上述目標曝光區域之上述鄰接單位曝光 區域附近亦會產生浸液溶液與光阻疊層臈之附加接觸。進 而，單位曝光區域之潛像形成完成後，需要將基板移動至 下一個單位曝光區域之適當位置。其結果為，進而產生浸 液溶液與光阻疊層臈之接觸。 如此，於早位曝光區域内會產生浸液溶液與光阻疊層膜 之接觸經歷分佈。 、 於浸液曝光中，有可能由於浸液溶液滲人光阻疊層膜中 而=光阻疊層財之組成分佈變化，由於光阻組合物溶出 /又液洛液中以及上述溶出物再附著於光阻疊層膜之不同 位置等造成3次元光阻形狀之變化，以及形狀變化之分佈。

其結果為，於浸液曝光中’由於單位曝光區域内浸液溶 液與光阻疊層膜之接觸經歷， 啊左歷有可能產生光阻形狀之變化 以及形狀變化之分佈。 當使用之光罩係不受光罩上 量進行圖案資料校正㈣由響’藉由相同校正 ^ ,. 者 由上述皁位曝光區域内之浸液 A 、 歷而形成之光阻圖案或光阻圖案向 基板轉印之轉印圖案有可能於 平门 化。 、早位曝光區域產生尺寸變 溶液於光阻疊層膜上 作為-例，舉曝光區域為長方形 101044.doc •13- 1317051 形成之區域亦為長方形時，某單位曝光區域内浸液溶液與 光阻疊層膜之接觸次數分佈為例加以說明（圖3)。此處，為 簡化說明，所示簡略圖中，伴隨向目標單位曝光區域形成 潛像之基板移動、用以實現上述加速及減速而進行之校正 基板移動、以及用以向鄰接之單位曝光區域移動而進行之 基板移動均為等速度運動。曝光時間為規定值。

以下，說明上述於單位曝光區域内部產生圖案尺寸變化 之控制方法之一例。於本實施形態中，依據單位曝光區域 内’谷液之接觸經歷，將曝光區域内之區域分割，再對各分 d區域，相應於與溶液之接觸經歷，依據不同規則將所對 應之光罩之描緣圖案進行校正。 圖4係表示本發明之第1實施形態之描繪圖案形成方法之 步驟的流程圖。 首先，對於光阻疊層膜之各單位曝光區域，計算浸液溶 液與光阻疊層膜之接觸經歷值分佈（步驟stii)。接觸經歷 值包含上述溶液與上述光阻媒之接料間、上述溶液與上 述光阻膜之接觸次數、上述溶液之量、上述溶液流對光阻 膜表面施加之力量的脈衝、光㈣表面與上述溶液之最大 摩擦力中之至少一個資訊。 據斤计算出之複數個接觸經歷值的分佈，決定用以校 正圖案資料之接觸經歷值之代表性分佈（步驟sti2)。 研九圖5所不之單位曝光區域的配置。圖5中，矩形 ^不早位曝純域’虛線箭頭表示單位曝光區域之曝光順 矩开/中之箭頭表不曝光區域之移動方向。圖6⑷〜圖 101044.doc •14· 131 y^&iiii86〇號專利申請案 中文說明書替換頁(98年7月） 6(d)表示浸液溶液與光 阻疊層膜之接觸次數的分佈，其係圖 5中單位曝光區域a、B、c、D内部之浸液溶液與光阻疊層 膜之接觸經歷之一。 鄰接之單位曝光區域均無缺損之A(圖6(a))、B(圖6(b))之 上述接觸次數分佈呈上下線對稱分佈。然而，γ方向上鄰接 之單位曝光區域有缺損之C (圖6(c))、以及χ方向及γ方向及 斜方向鄰接之單位曝光區域均缺損之D(圖6(d))中，單位曝 光區域内部之上述接觸次數分佈大相逕庭。因此，於鄰接 之單位曝光區域有缺損之單位曝光區域中，光阻圖案形狀 之分佈與鄰接之單位曝光區域無缺損之單位曝光區域產生 有差異。 代替圖6所示之浸液溶液與光阻疊層膜之接觸次數，觀察 接觸時間之分佈，如圖7(a)、圖7(b)所示。此處表示圖5中 鄰接之單位曝光區域均無缺損，但光罩移動方向相反之兩 處單位曝光區域A(圖7(a))、B(圖7(b))之接觸時間的分佈。 與次數不同，接觸時間之分佈於鄰接之單位曝光區域無 缺損之單位曝光區域中，呈紙面之左右對稱分佈。 如圖6、7所示’接觸經歷之分佈依據單位曝光區域各有 不同。因此’為產生形成於光罩之描繪圖案，需要計算接 觸經歷之代表性分佈，並相應於代表性分佈而校正圖案資 料。稍後說明代表性分佈之計算方法。 接著，藉由浸液曝光，將圖案轉印至光阻疊層膜上設定 之各單位曝光區域，並計算轉印之圖案的尺寸（步驟 ST13)。此處，對先前計算之接觸經歷值分佈不同之各單位 J01044-9B0703.doc -15- 1317051 曝光區域分別進行測定。進而，對單位曝光區域内接觸經 歷值不同之各區域分別進行測定。測定可對藉由圖案轉印 而於光阻膜上形成之潛像的尺寸進行測定，亦可測定顯像 後之光阻圖案的尺寸。 此時，光罩較好的是使用配置有複數個相同圖案之第工 測試用光罩。X，亦可依據需要將光阻圖案作為光罩，對 下層膜進行蝕刻，測定形成於下層膜之圖案尺寸。

繼而，依據單位曝光區域内之圖案尺寸，除去第丨測試用 光罩上之圖案尺寸分佈、照射曝光量分佈等誤差因素（步驟 ST14^例如，使用微影模擬，校正光罩尺寸造成之變動量。 繼而，調查錢及光_層膜之複數㈣㈣歷值與單 位曝光區域内部已校正之圖案尺寸之間的關係(步驟 ST15)。依據該關係’決定作為上述圖案尺寸分佈之重要因 素的接觸經歷值與尺寸之響應函數。 繼而，將形成於第2測試用光罩之圖案轉印於光阻膜上， 測定接觸經歷值為特定值之區域中所包含的圖案尺寸（步 驟sti6) a據所測疋之尺寸，獲得光接近效果校正規則或 者製程接近效果校正規則（步驟ST1。 接著，將代表性分佈與所獲得之校正規則適用於應形成 之圖案資料，取得第丨校正圖案資料（步驟則）。 :繼而，依據接觸經歷值之代表性分佈，將與第冰正圖案 貝料相對應之圖案分割成複數個區域（步驟sti9)。 一依據上述響應函數’對經分割之各區域中包含之圖案進 行校正，獲得第2按 矛杈正圖案資料（步驟ST20)。 101044.doc -16 - 1317051 接著，依據第2校正圖案資料，於空白基板上描缘圖案， 製作光罩（步驟ST21)。 : 藉由使用上述光罩，可降低單位曝光區域内部之圖案尺 寸變化’提高所製作之元件的良率及性能。 於本實施形態之說明中，將任意資料之校正分為光或製 程接近效果校正與相應於經歷值之校正，以兩階段加以敍 述’但較好的是進行連續處理。 述第丨測試用光罩與上述第2光罩亦可為形成有其他圖 _ f者’但自光罩之製作成本、資料取得時間方面考慮，較 好的是㈣㈣㈣H及第2步财制之取料位曝 光區域内尺寸分佈的圖案種較好的是複數種，依據需要，^ 第3步驟所敍述之響應函數可能因各圖案種類而異。例如， 細密圖案、孤立圖案等。第2步驟中誤差因素之除去並非必 須進行，可依據取樣數累計等適當方法而將其省略。 又，於使用相同光阻製程之複數個光罩的資料校正中， 可適當省略步驟ST11至步驟灯17中的部分步驟。 又，於步驟ST17中，著眼於有接觸經歷值為某值之部分， 計算用以進行接近效果校正之規則。但亦可相應於接觸經 歷值，分別計算用以進行接近效果校正之規則。 (代表性分佈之計算方法A) 如上所述，於基板上之配置中，位於端部之單位曝光區 域與鄰接早位曝光區域無缺損之單位曝光區域相比，浸液 溶液與光阻疊層臈之接觸經歷不同。以下說明此種情形 下，單位曝光區域内部接觸經歷之代表性分佈的決定方法。 101044.doc -17· 1317051 於本實施例中’說明著㈣作為圖案尺寸變化之要因的 接觸經歷值P與上述響應函數f(p)之響應的方法。 基板上特定配置之所有單位曝光區▲中與上述接觸經歷 子應關係作為單位曝光區域内部各座標之上述接觸經歷 分佈進行整理。 著眼於上述響應函數办⑷階微分f(p)、2階微分f”⑻。 f 〇時，於接觸經歷值p較少的區域中，尺寸變化較激 烈。此時’於單位曝光區域内部之任意座標，若校正係對 應於上述座標中可取得之接觸經歷最小值之尺寸變化量 f。’則接觸經歷值P即使取最小值以上的值，尺彳變化量之 誤差亦較小。此時’對於任意接觸經歷之最小值pmin之校正 量較好的是追加Δρχ)之多出部分，依據f(pmin+Ap)進行校 正，而並非依據f(Pffiin)進行校正。 々相反’當f’xf">0時，接觸經歷p較大的區域内，尺寸變化 ^ 此時，於單位曝光區域内部之任意座標，若校正 係對應於上述座標中可取得之接觸經歷最大值之尺寸變化 量二’則接觸經歷值P即使取最大值以下的值，尺寸變化量 之：差亦較小。此時，對於任意接觸經歷之最大值Pmax之校 :讀好的是扣除“>〇之多出部分，依據f(iwAp)進行 校正，而並非依據f(pmax)進行校正。 «· 0時’即相對於接觸經歷之尺寸變化呈大致單調增 加或單調減少日夺，於單位曝光區域内部之任意座標，依據 上迷座標中可取得之接觸經歷值的平均值進行校正，藉此 可取得最大之校正效果。 101044.doc •18· 1317051 (代表性分佈之計算方法B) 於本方法中，就著眼於基板平面上之單位曝光區域配置 令’於更多單位曝光區域中取得充分校正效果之方法加以 說明。對應於此著眼點之方法有以下3種。 第1方法係將配置於基板上特定位置之所有單位曝光區 域中與上述接觸經歷對應 < 關係作為單位曝光區域内部各 座標之上述接觸經歷分佈進行整理，將上述座標中可取得

之接觸經歷值之平均值作為上述座標之代表I，並以其分 佈作為上述代表性分佈。此時，可對所有單位曝光區域， 取得與單料光區域㈣接㈣歷分佈之頻率相對應之校 正效果。 。第2方法係將基板上特定配置之所有單位曝光區域中各 單位曝光區域t的接觸經歷分佈進行比較，以分佈相同之 單位曝光區域數量最大的分佈作為代表性分佈者。依據接 觸經歷之種類’存在複數個分佈之頻率相等的情形。此時， 以頻率相等之複數個分佈的平均分佈作為代表性分佈。 又’當存在頻率大致相等之分佈時，將頻率最高之彳個分佈 的平均分佈或將頻率相加取平均之分佈作為代表性分佈。 其結果為’可對更多個單位曝光區域取得大致適宜之校正 效果。 第3方法係於基板上特定配置之單位曝光區域中，使用鄰 =早位曝光區域無缺損之單位曝光區域之接觸經歷作為 分佈者。此時，依據接觸經歷之種類，存在2種或4 種分佈之情形。此時，此方法將上述2種或4種分佈之平均 101044.doc -19- 1317051 分佈’或者上述複數個分佈之頻率相加所取之平均分佈作 * 為代表性分佈。其結果為，可對更多個單位曝光區域取得 大致適宜之校正效果。 上述第2或第3方法實質上大體相同。又，藉由與下述第二 實施形態所示方法組合’可獲得更高之校正效果。 (加速距離及減速距離之設定） 於圖7⑷與圖7(b)中’所示之接觸時間分佈呈左右線對稱 分佈。然而，藉由調整加速距離及減速距離，可使圖5中單 % 位曝光區域A、B内部之浸液溶液與光阻疊層膜之接觸經歷 之一，即浸液溶液與光阻疊層膜之接觸時間分佈相同。 如圖8所示，使加速距離d + a與減速距離d_a與曝光區域y方 • ㈣寬度Wy之和等於單位曝光區域之相對方向的配置間隔 P。於是，如圖9所示，將轉印光罩圖案至鄰接之單位曝光 區域UER2、3時，考慮到加速或減速距離d2、七，曝光區域 EF通過單位曝光區域UER1之整體。 圖1〇(a)及圖10(b)表示圖5中單位曝光區域a、Br部之浸 彎液溶液與光阻疊層膜之接觸時間分佈。圖1〇⑷表示單位^ 光區域A内部之浸液溶液與光阻叠層媒之接料間分佈，圖 10(b)表示單位曝光區域B内部之浸液溶液與光阻疊層膜之 接觸時間分佈。如圖i 〇⑷及圖1〇(b)所示，單位曝光區域A、 B之接觸時間分佈相同。 因此’不同之接觸經歷日寺間的分佈數量減少，容易計算 接觸經歷時間之代表性分佈。 (關於接觸經歷值） 101044.doc -20- 1317051 以下說明浸液溶液與光阻疊層 膜之接觸經歷值的物理 量，上述接觸經歷值係壤妨苗 、導致早位曝光區域内圖案尺寸 之主要因素。 於浸液曝光中，光阻圖案形狀因溶液與光阻叠層膜之接 觸而變化。上述光阻圖案形狀變化由於以下現象而模式 化’即浸液溶劑滲入光阻膜中 膜中並擴散而導致光阻膜中組合 物分佈變化，光阻臈中之組合 «似冷κ主叹液溶劑而造成光 阻膜中組合物分佈變化，、+，

刀伸燹化上述溶出之組合物吸附及加入至 光阻臈’上述溶出物造成作a 下馮光路之次液溶液之光學常數 的變化以及由於產生氣泡而造 風届尤量之變化，浸液溶液 之乾燥導致光阻表面狀態之變化等。 上述原因現象會依據包含材料之光阻製程、浸液曝光中 浸液溶液的水流狀態、基板的相對移料而變化。 然而’上述現象之主要原因難以指定，並難以綜合性且 定量性描述上述現象，且難以由該結果定量性描述上述圖 案尺寸變化量。尤其是難以定量說明對於光阻膜等 幫助。 因此’發明者考慮可著眼於隨光阻疊層膜移動而變化且 可觀測或可通過解析計算奴物理量，依據上述光阻形狀 因上述物理#而產生變化之假設，進行現象理論解析者為 有效方法。至於會改變光阻圖案形狀之物理量，考慮有上 述浸液溶液與上述光阻疊層膜之接總卩主μ 膜之接觸時間，上述浸液溶液 與上述光阻疊層膜之接觸次數，通過上述單位曝光區域中 目標點之上述浸液溶液的量，上料位曝光區域中由上述 101044.doc -21. 1317051 浸液溶液流等對光阻疊層膜表面施加之力量的脈衝，以及 上述單位曝光區域中光阻疊層膜表面與上述浸液溶液之最 大摩擦力等。 又，於上述物理量中’有時亦需考慮於目標位置形成潛 像前或形成潛像後之接觸經歷，而並非曝光步驟中之總量。 ，於上述物理量中’有時應考慮於觀察位置形成潛像潛或 形成潛像後之接觸經歷，而並非曝光製程中之總量。 目月J所使用t ArF光阻大多卩甲基丙稀酸醋或丙烯酸酉旨 樹脂、或者無水順丁稀二酸·降冰片締之共聚樹脂等為基體 樹脂。該等樹脂與以聚經基苯乙稀為基體樹脂之Μ光阻不 同’其幾乎沒有能量自光阻向光敏產酸劑（pAG: phGt〇 Acid generator)移動。因此’光敏產酸僅藉由㈣光被光敏產酸 吸收而產生’因此光敏產酸之量隨曝光時之光敏產酸劑 的量而變化。 此處，設為相對於由光敏產酸劑產生之曝光量£的光產生 效率C。此時，假設由於浸液溶液與光阻疊層膜接觸而導致 光敏產酸劑及光敏產酸向浸液溶液溶出之每單位時間溶出 率等於a。假定與浸液溶液接觸時間t後曝光之區域為區域 1 ’曝光後與浸液溶液接觸時間t之區域為區域2。此時，相 對於勒始PAG量之最終光敏產酸量等於 {l-exp(-at)}。然而，此處目標點之曝光量e更取決於上層 光阻膜之透過率。除光敏產酸劑之透過率等於之後產生之 光敏產酸與平衡陽離子之透過率之和的情形以外，於光阻 膜下部’與浸液溶液之接觸為曝光前或曝光後會造成照射 101044.doc -22- 1317051

量E之變化。進而，於學會報告（WHinsbe^等，2〇〇4 spiE

* Micr〇lith〇graphy預稿集 5376-03，C. L. Soles等 ’ 20〇4 SPIE ： MiCr〇Hth〇graphy預稿集5376-06)中，與光敏產酸劑相比， . 有時光敏產酸之溶出率更大。因此，規定光阻樹脂之脫保 6蔓反應量的光敏產酸量存在因浸液溶液與光阻疊層膜之接 觸係曝光前或曝光後而變化的情形。 又，當光敏產酸與抑止劑向浸液溶液中溶出之溶出率迥 異時，不被抑止劑吸收而殘留下之光阻膜中光敏產酸量亦 % 會根據與浸液溶液之接觸係曝光前或曝光後而變化。 上述光敏產酸或抑止劑等向浸液溶液溶出之溶出量亦存 在會根據上述單位曝光區域中光阻疊層膜表面與上述浸液 ' 溶液之脈衝、上述單位曝光區域中光阻疊層膜表面與上述 次液浴液之最大摩擦力等而變化的情形。如此，依據光阻 膜種類’光阻疊層膜與浸液溶液之接觸為曝光前或曝光後 亦會造成較大影響。 (第2實施形態） % 如上所述，於基板上特定配置，位於周邊部之單位曝光 區域因鄰接單位曝光區域之缺損’使得鄰接單位曝光區域 無缺損之單位曝光區域内部的浸液溶液與光阻疊層膜之接 觸經歷分佈產生變化。藉由將與浸液溶液大致相同之溶液 與内部之上述經歷分佈異於其他單位曝光區域之區域的光 阻疊層膜附加接觸，可彌補上述接觸經歷之分佈變化。其 結果為，於基板上之配置中，可使位於周邊部之單位曝光 區域内部之尺寸分佈與鄰接單位曝光區域無缺損之單位曝 101044.doc •23- 1317051 光區域大致相同》 ‘ 藉由將第1實施形態之方法與本實施形態之方法組合，可 ： 對更多單位曝光區域實現上述第1實施形態之效果。 具體方法有3種。 第1種方法，設置第二浸液機構於曝光裝置内部或由曝光 步驟至ΡΕΒ步驟處理之晶圓移動路線令，藉由上述第二浸 液機構，於基板平面上之特定配置_，移動内部之上述接 觸經歷不同於其他單位曝光區域之部分周集合區域，藉此 % 料上述接觸經歷之校正，上述第二浸液機構可選擇性地 僅使基板上光阻疊層膜特定區域與浸液溶液接觸。於本方 法中，藉由上述第二浸液機構而與浸液溶液接觸之光阻疊 • ㈣面積較好的是充分小於使用溶液充滿投影光學系統及 纟周圍之光阻疊層膜上之機構的面積。當第二浸液機構之 面積足夠+時’ it而亦可獲得緩和鄰接單位#光區域無缺 損之單位曝光區域内部的上述接觸經歷分佈之效果。 帛2種方法，使用浸液曝光裝置所具有之且以浸液溶液選 ，擇性充滿上述光阻叠層膜上僅特定區域之機構，與上述第！ 方法同樣’於基板平面上之特定配置中，移動内部之上述 接觸經歷與其他單位曝光區域不同之部分周集合區域，藉 此進行上述接觸經歷之校正。於此方法中，由於以浸液= 液選擇性充滿上述光阻疊層膜上僅特定區域之機構面積較 ^，因此於上述配置中，較好的是基板移動與位於周邊之 單位曝光區域相冑之有缺損料位曝光區域形成潛像之移 動大致相同，但不形成潛像。再者，當位於與基板及光罩 101044.doc -24- 1317051 相對移動方向相平行之方向上的單位曝光區域缺損而導 致上述接觸經歷變化，為進行校正而移動基板時，與於上 述缺損單位曝光區域形成潛像之情形相比，該基板之移動 ^對於上述接觸經歷校正對象之單位曝光區域的反方向可 較紐。具體而言’可藉由以浸液溶液選擇性僅充滿上述光 (1疊層臈上特定區域之機構，使作為上述接觸經歷校正對 象之單位曝光區域之—部分為與上述浸液溶液接觸之範圍 以上即可。此時’較好的是強化顯像步驟中顯像液擴散等 之影響’使作為上述校正對象之單位曝光量之一部分的移 動距離大於與上述浸液溶液接觸之範圍。 以下說明第3種方法。對鄰接於單位曝光區域之單位區域 數量為最大值之外的單位曝光區域，以鄰接之單位曝光區 域數量為最大值之方式設定虛擬單位曝光區域。當光罩圖 案向單位曝光區域轉印時’相應於上述單位曝光區域及虛 擬單位曝光區域而移動晶圓^光罩圖案之轉印僅對於上述 單位曝光區域進行，而對於虛擬單位曝光區域僅進行基板 之移動。其結果為，作為上述特定配置之單位曝光區域内 的接觸經歷成為相同或頻率大致相同之類似的複數個分 佈。其結果為，單位曝光區域内部之尺寸分佈不受單位曝 光區域之影響，大致相同。 單位曝光區域為圖5所示之情形時，設定虛擬單位曝光區 域之例如圖11〜圖14所示。虛擬單位區域係對於鄰接於單 位區域之單位曝光區域數量為最大值以外的曝光區域，以 鄰接之曝光區域為最大值之方式加以配置。藉由於虛擬曝 101044.doc -25· 1317051 光區域形成液膜，校正接觸經歷值分佈，使接觸經歷值分 佈與其他曝光區域大致相等。再者，於虛擬單位曝光區域 • 不進行圖案之轉印。於圖11〜圖14中，描繪有點之區域即 虛擬單位曝光區域》 圖11係以鄰接於各曝光區域之單位曝光區域數量相等之 方式a又疋虛擬單位曝光區域之例。可使鄰接於晶圓外周之 單位曝光區域之接觸經歷值之分佈大致等於内侧單位曝光 區域之接觸經歷值分佈。然而，於γ方向上鄰接之單位曝光 % ϋ域中’存在用以移動曝光區域之基板移動方向相同之情 形，藉由該單位曝光區域内部之上述接觸經歷之目標量， 產生其他單位曝光區域之間分佈之差異。 圖12係進而加以改良之配置。藉由追加以斜線充填之虛 - 擬單位曝光區域，使曝光區域相對於Υ方向上鄰接之所需單 位曝光區域之移動方向全部反向。其結果為，雖然與目標 接觸經歷相關，但最多可將所需單位曝光區域中之上述接 ^ 觸經歷分佈減少至2種。再者，於此例中追加虛擬單位曝光 區域，但亦可追加與基板動作不聯動之光罩之移動，藉此 進行控制，使鄰接之γ方向之單位曝光區域的相對移動方向 全部逆向。 ，圖13表示針對所有單位曝光區域，使鄰接之單位曝光區 域數量不相等之例。χ方向、y方向及斜方向上無鄰接之單 光區域時’於χ方向及7方向上設定鄰接之虛擬單位曝 光區域，斜方向上不設定鄰接之虛擬單位曝光區域。符合 述條件之單位曝光區域之接觸經歷與其他單位曝光區域 101044.doc -26- 1317051 不同。然而，當液膜形成之大小與曝光區域大致相等時， - 或單位曝光區域四角之尺寸精度可較低之情形下，與圖 ： 12、圖u之方法相比，可縮短曝光時間。 . 於單位曝光區域之配置中移動Y方向時，如圖μ所示，於 包含虛擬單位曝光區域之單位曝光區域配置圖中，於χ方向 上向外侧移動一個單位曝光量區域長度，再向γ方向移動， 而並非採用通常方法，取基板相對移動距離最短之路線。 其結果為，可抑制由於基板斜方向之相對移動而造成上述 % 周邊區域之單位曝光區域内部之接觸經歷或尺寸的變化。 再者，雖然以上實施例均表示基板上單位曝光區域配置 向正交二軸方向之週期性配置，但其他配置亦可。例如， 三相對稱之配置，其中一例為X方向上等間隔週期性配置， Y方向上每錯開1行，X方向之週期便錯開半週期之配置。 又，關於使用浸液溶液選擇性充滿光路及周邊投影光學 系統與光阻疊層膜之間的機構，係說明光罩與基板之相對 移動與一邊平行且與他邊垂直之矩形形狀之情形。但本發 1 明之效果並非僅限於上述機構形狀為矩形之情形。 於上述實施形態中，說明使用掃描&重複型浸液曝光裝 置之情形，但亦可使用步進&重複型浸液曝光裝置。 再者，上述實施形態中說明之方法較好的是適用於半導 體裝置之製造步驟中。 再者，本發明並非限定於上述各實施形態者，於實施階 段，於不脫離其要旨的範圍内，可進行各種變形。進而， 上述實施形態中包含各種階段之發明，可將揭示之複數個 101044.doc -27- 1317051 構成要件加以適當組合’提取種種發明。例如，可由實施 形態所揭示之所有構成要件中刪除幾個構成要件，只要可 解決問題欄中所述之發明所欲解決之問題，獲得發明之效 果攔中所述效果，刪除該構成要件之構造亦可作為發明提 出。 【圖式簡單說明】 圖1係表示第1實施形態之曝光裝置的概略構造的圖。 圖2係用以說明曝光區域與單位曝光區域之相對移動的 圖。 圖3係表示某單位曝光區域内浸液溶液與光阻疊層膜之 接觸次數分佈的平面圖。 圖4係表示第丨實施形態之描繪圖案形成方法之步驟的流 程圖。 圖5係表示晶圓上單位曝光區域、單位曝光區域之曝光順 序以及曝光區域之移動方向的平面圖。 圖6係表示圖5中單位曝光區域A、B、c、d内部之浸液溶 液與光阻叠層膜之接觸次數之分佈的圖。 ^係表示圖5中單位曝光區域A、部之浸液溶液與光 阻疊層膜之接觸緩和分佈的圖。 圖8係用以說明相對於單位曝光區域之加速距離及減速 距離之最佳距離的圖。 圖9係用以說明相制_ # g | 不目對於單位曝光區域之加速距離及減速 距離之最佳距離的圖。 圖係表示圖5中單付* 早位曝光Q域A、B内部之浸液溶液與 101044.doc -28· 1317051 光阻疊層膜之接魍绘* \ 较蜩緩和分佈的圖。 •圖11係表示晶圓μ 00 〇 圓上早位曝光區域及虛擬單位曝光區域、 • f位曝光區域之曝光順序以及曝光區域之移動方向的平面 圖。 丁即 圖12係表不晶圓上單位曝光區域及虛擬單位曝光區域、 翠曝光區域之曝光順序以及曝光區域之移動方向的平面 圖。 係、表示明圓_L單位曝光區域及虛擬單位曝光區域、 單位曝光區域之曝异値庄 喂尤順序以及曝光區域之移動方向的平面 圖。 。圖14係表不晶圓上單位曝光區域及虛擬單位曝光區域、 單位曝光區域之曝朗序以及曝光區域之移動方向的平面 圖。 【主要元件符號說明】 31 光罩平臺

32 投影光罩 33 投影透鏡系 34 晶圓臺 3 5 圍棚 36 水供給/排出器 37 固定板 101044.doc 29·

Claims (1)

1317051 十、申請專利範圍： -1. 種描繪圖案形成方法，其特徵在於：由圖案資料產生 . 描繪圖案資料，其係用以描繪光罩圖案至曝光裝置所使 用之光罩上，該曝光裝置具備投影光學系統，其用以轉 印上述光罩圖案至基板上所形成之光阻膜而形成潛像； 浸液機構，其於包含上述投影光學系統與上述光阻膜之 間的局部區域形成液膜；及移動機構，其使上述基板相 對於上述投影光學系統及上述浸液機構移動，以便將上 % 述光罩圖案轉印至上述光阻膜上所設定之複數個單位曝 光區域之各個；且包含： 求出上述單位曝光區域之上述光阻膜與上述液膜之接 觸經歷值之代表性分佈的步驟； 將對應於上述圖案資料之圖案分割成與上述接觸經歷 值之代表性分佈相應之複數個區域的步驟；及 依據與上述接觸經歷值相應之規則，進行分割後之各 區域所包含之圖案校正的步驟。

如請：们之描繪圖案形成方法，其中進而具備對複數個 上述早位曝光區域求出上述光阻膜與上述液膜之接觸經 歷值分佈之步驟； 上述接觸經歷值之代表性分佈係由所求出之複數個接 觸經歷值的分佈所求出。 3.如清求項2之描繪圖案形成方法，其中於上述接觸經歷值 分佈隨著單位曝光區域而不同時，進而包含對各接觸經 歷值不同之區域求&形成於上述光阻膜之潛像，或使上 101044.doc 1317051 述光阻臈顯影所獲得之圖案的尺寸變化的步驟； 對應於上述接觸經歷值不同之區域之上述代表性分佈 中的接觸經歷㈣使其對絲上述尺寸變化較大之接觸 經歷值。 4.如請求項3之描緣圖案形成方法，其中上述尺寸變化較大 之區域的接觸經歷值係上述接觸經歷值取最大值 值。 屮

5·如睛求項2之描緣圖案形成方法，其中於上述接觸經歷值 之分佈隨著單位曝光區域而不同時’進而包含對各接觸 、主歷值不同之區域求出形成於上述光阻膜之潛像，或使 上述光阻臈顯影所獲得之圖案的尺寸變化之步驟； 上述尺寸變化隨著接觸經歷值而大致單調變化時，對 應於上述接觸經歷值不同之區域之上述代表性分佈中的 接觸、”1歷值係使其對應於接觸經歷值之平均值。 6.如請求項2之描緣圖案形成方法，其中於上述接觸經歷值 之刀佈隨著單位曝光區域而不同時， 對各單位曝光區域求出接觸經歷值的分佈， /上述㈣經歷值之分佈相同之單位曝光區域數量為 最大的接觸經歷值之分佈作為上述接觸經歷值之代表性 如請求項6之描繪圖案形成方法，其中於上述接觸經歷值 之分佈相同之單位曝光區域數量為最大的接觸經歷值分 佈有複數個時， 使上述接觸經歷值 之代表性分佈對應於分佈相同之單 101044.doc 1317051 位曝光區域數量為最大的上述接觸經歷值之分佈的平 均。 8.如請求項2之料圖案形成方法，其中於上述接觸經歷值 之分佈隨著單位曝光區域而不同時， 對各單位曝光區域求出接觸經歷值的分佈， 使上述接觸經歷值之代表性分佈對應於上述接觸經歷 值之分佈相同之單位曝光區域數量為高位4個接觸經歷 值之分佈的平均。

如請求項2之描緣圖案形成方法，其中於上述接觸經歷值 之分佈隨著單位曝光區域而不同時， 上述接觸經歷值之代表性分佈係使其對應於接觸經歷 值之分佈’該接觸經歷值之分佈係對應於鄰接之單位曝 光區域數量為最大之單位曝光區域。 如請求項9之描緣圖案形成方法，其中於鄰接之單位曝光 區域數量為最大的接觸經歷值分佈有複數個時， 使上述接觸經歷值之代表性分佈對應於鄰接之單位曝 光區域數量為最大之單位曝光區域之接觸經歷值之分佈 的平均分佈。 11. 如請求項1至10中任何一項之描繪圖案形成方法，其中上 述接觸經歷值包含上述液膜與上述綠膜之接觸時間、 上述液膜與上述光阻膜之接觸次數、上述液膜之量、上 述液膜流對光阻膜表面施加之力的衝量以及光阻膜對上 述液膜之表面之最大摩擦力中的至少—個資訊。 12. 如請求項15_10中任何一項之描繪圖案形成方法，其中上 101044.doc 1317051 述接觸經歷值係上述單位暖# 早位曝先區域中潛像形成前及/或形 成後之接觸經歷值。 13. -種光阻圖案形成方法，其特徵在於··包含使用曝光裝 置將光罩圖案轉印至光阻膜之步驟，上述曝光裝置㈣ 投影光學系統’其用以轉印上述光罩圖案至基板上所形 成之上述光阻膜上，第旧液機構，其於包含上述投影光 學系統與上述光阻膜之間的局部區域形成液膜；及平 臺，其使上述基板對於上述投影光學系統及上述第丨浸液 機構相對地水平移動’以便將上述光罩圖案轉印至上述 光阻膜上所設定之複數個單位曝光區域之各個；及 使被轉印有上述光罩圖案之光阻膜顯影之步驟；且 進行校正處理，其係用以校正上述單位曝光區域之上 述光阻膜與上述液膜之接觸經歷值分佈，使其與其他單 位曝光區域之上述接觸經歷值之分佈大致相等。 14. 如請求項13之光阻圖案形成方法，其中上述校正處理係 驅動上述第1浸液機構及平臺，而非上述光罩圖案轉印至 上述光阻膜上。 15. 如請求項13之光阻圖案形成方法，其中上述校正處理包 含： 準備第2浸液機構之步驟，該第2浸液機構係於上述光 阻膜上形成小於上述第1浸液機構形成之液膜面積的液 臈；及 使用第2浸液機構於上述光阻膜之局部區域形成液 膜’並使上述第2浸液機構對於上述基板相對移動之步 101044.doc

18 1317051 16·如請求項13之纽㈣形成方法，其中上述校正處理係 對鄰接於單位曝光區域之單位曝光區域數量為最大值 以外之單位曝光區域，以鄰接於單位曝光區域之單位曝 光區域數量成為最大值之方式設定虛擬單位曝光區域， 對於上述虛擬單位曝光區域不進行上述光罩圖案之轉 Ρ而上述第1次液機構於上述虛擬單位曝光區域形成上 述液膜。 17. -種光阻圖案形成方法’其特徵在於：包含使用曝光裝 置將光罩圖案轉印至光阻膜之步驟，上述曝光裝置具備 投影光學統’其用以轉印上述光罩圖案至基板上所形 成之上述光阻膜，浸液機構，其於包含上述投影光學系 統與上述光阻膜之間的局部區域形成液膜；及平臺，其 使上述基板對於上述投影光學系統及上述浸液機構相對 地水平移動’以便將上述光罩圖案轉印至上述光阻膜上 所設定之複數個單位曝光區域之各個；及 使被轉印有上述光罩圖案之光阻膜顯影之步驟；且 、對鄰接於單位曝光區域之單位曝光區域數量為最大值 以外之單位曝光區域，以與單位曝光區域鄰接之單位曝 光區域數量成為最大值之方式設定虛擬單位曝光區域， 對於虛擬單位曝光區域不進行上述光罩圖案之轉印，而 藉由上述次液機構’於上述虛擬單位曝光區域形成上述 液膜。 -種曝光裝置之控制方法，其特徵在於：該曝光裝置具 101044.doc 1317051 備投影光學系統，其用以轉印光罩圖案至基板上所形成 • 之光阻膜上；浸液機構，其於包含上述投影光學系統與 ； 上述光阻膜之間的局部區域形成液膜；及平臺，其使上 述基板對於上述投影光學系統及上述浸液機構相對地水 平移動，以便將上述光罩圖案轉印至上述光阻膜上所設 定之複數個單位曝光區域之各個；其控制方法係 對與單位曝光區域鄰接之單位曝光區域數量為最大值 以外之單位曝光區域，以與單位曝光區域鄰接之單位曝 % 光區域數量成為最大值之方式設定虛擬單位曝光區域； 相應於單位曝光區域及虛擬單位曝光區域，決定上述 浸液機構對於上述基板之移動順序。 -19· 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於包含： 依據使用請求項1至12中任何一項之描繪圖案形成方 法所形成之描繪圖案，製作光罩之步驟；及 將形成於所製作之光罩的光罩圖案轉印至半導體基板 上所形成之光阻膜上，形成潛像之步驟。 .2〇,種半㈣裝置之製造方法，其特徵在於包含使用請求 項13至17中任何—項之光阻®案形成方法，將形成於光 罩之光罩圖案轉印至半導體基板上所形成之光阻膜上， 形成潛像之步驟。 21•-種半導體裝置之製造方法’其特徵在於包含使用請求 項18之曝光裝置之控制方法’將形成於光罩之光罩圖案 轉印至半導體基板上所形成之光阻膜上，形成潛像之步 101044.doc