TWI331699B - Photolithographic mask and apparatus and wafer photolithography method for the same - Google Patents

Description

1331699 发年仅日修正替換頁 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種晶圓微影（photolithography)遮罩與相 關之晶圓微影方法，特別係關於一種多專案晶圓 (multi-project wafers; MPW)之微影遮罩及相關之晶圓微影 方法。 【先前技術】 目刖的多專案晶圓製造的技術’可以讓多個專案的圖案 9 放在同一標線板（reticle)中，使得標線板的花費得以被各專 案分擔。這邊所指的專案的圖案是指為了產出可以工作的 晶片，而需要在標線板上形成的圖案。但因不同長或寬的 • 專案的圖案同處於一個標線板中，為了節省光罩的花費， 因而產生針對多專案晶圓的平面規劃（floorplan)及切割 (dicing)問題。平面規劃問題是決定專案的圖案在標線板上 的位置，而切割的問題則是在製造晶圓前，進行切割計畫 的評估，藉以決定所需之晶圓個數及製造後的每一晶圓之 切割線（dicing line)。 習知之微影製程的裝置如圖丨所示，其係將一 Mpw標線板 101置於一微影光源102及縮影透鏡1〇3之間，該微影光源 102射出之光線經該]^?貿標線板1〇1形成具圖案之光線後， 再經該縮影透鏡103將圖案縮小照射於一晶圓1〇4之光阻表 面’其中晶ΒΠ04表面之箭號為曝光之步進方向。雖然Mpw 的標線板10!花費可以被各專案分擔，但與Mpw標線板和傳 統僅包含-個專案圖案的標線板甚至和一包含多個相同專 107235 008976] -5- 1331699 案圖案的標線板相比 成本卻大幅度增加， //年°"】【了日修正替換頁 ，用在MPW的微影製程與所需晶圓的 其主要原因在於：目前被廣泛使用在 切割的鑽石刀只能允許從晶圓的一端開始直線切割直到晶 圓的另一端。也因為這個限制，經常為了切出某一個晶片 而破壞其他晶片。且因各專案間需求產量各不相同，在進 行微影製程時，MPW標線板無法被選擇只製造特定專案的

晶片，在滿足最大晶片需求產量的專案時，一些已滿足產 量的專案晶片仍舊會經由MPW標線板製造出來。综合以上 各點，MPW製造費用之所以大幅度成長皆因製造了 一些無 用或者會被切壞的晶片。

在晶片被實際切割出來通過測試後，若某個專案要大量 生產時，直接使用MPW的標線板來進行該專案的製造是既 昂貴又沒效率的一件事。當產量需求大到使用Mpw標線板 來製造晶片的成本大於做一個該專案專屬的標線板加上用 該標線板來製造晶片的成本時，勢必要做一個該專案專屬 的標線板，這也是一筆很可觀的花費，目前仍沒有有效的 解決辦法。 【發明内容】 本發明之主要目的係提供一種晶圓微影 (photolithography)遮罩及相關之晶圓微影方法，以降低晶 圓微影的成本。 為達上述目的，本發明揭露一遮罩，其包含一遮光層以 及至少一個可透光區域。該可透光區域的位置及形狀必須 得以讓該MP W標線板上欲製造晶片的專案曝光到該晶圓表 Y23663 107235 008976m·! -6- 方年。叫日修正替換頁 面光阻層，並使得該專案在該標線板上的圖案得以完整的 ^ 被轉移至該晶圓表面的光阻層上^該遮罩可配置於該Mpw 標線板到微影光源之間的光線行進路線上，亦可配置於該 MPW標線板到該晶圓之間的光線行進路線上。 本發明的晶圓微影方法包括以下步驟：配置一可以選 擇MPW‘線板曝光^(像區域的遮|於—Mpw標線板到一 微影光源之間的光線行進路線上，或配置一遮罩於該Mpw 標線板到該晶圓之間的光線行進路線上。（2)移動一晶圓到 待曝光的位置，打開一遮光器（shutter)進行曝光，經由該遮 罩之可透光區域選擇一微影光源投射分布範圍，使得該 MPW標線板上欲製造晶片的專案圖案被轉移至已塗上一層 光阻之該晶圓。經過一段曝光的時間後，關閉該遮光器。 (3)移動該晶圓到下一個尚未曝光的位置，打開該遮光器進 行曝光。（4)當該晶圓上所有欲曝光區域皆完成曝光，即可 進行光阻顯影，移除被曝光處的光阻，然後對已顯影後的 laa圓上未被光阻所覆蓋的區域進行钱刻，最後再移除晶 圓上之光阻層。 本發明提供的晶圓微影方法，可避免製造出一些在該 MPW標線板上不欲製造的圖案，因而降低晶圓及微影製程 的浪費，並在該MPW標線板上的少數專案需要大量生產晶 片時’仍可利用該MPW標線板上已有的專案的圖案，加上 選擇微影光源投射分布範圍的遮罩來選擇欲製造之晶片。 【實施方式】 圖2(a)〜2(d)顯示本發明實施例中應用於多專案晶圓製造 Y25663 •7- 1331699 %年4月々日修正替換頁 之微影遮罩之製造流程。 • 如圖2(a)所示，首先提供一透明基底201，如玻璃片（供波 . 長為436奈米之g-line、波長為405奈米之h-line及波長為365 奈米之i-line使用）或溶融石夕土（fused silica)(供波長為248奈 米或193奈米之深紫外光（DUV)使用）。

如圖2(b)所示，在透明基底201上形成一如鉻薄膜之遮光 層203。該遮光層203之厚度約為100〜120奈米。此外，亦可 以在遮光層203上形成一厚度約20奈米之一鉻氧化物（如二 氧化鉻）（圖未顯示），以降低金屬鉻膜在曝光時的反射。 如圖2(c)所示，在遮光層203上旋轉塗佈適當的光阻層204 。並利用電子束（electron beam)投射於光阻層204預定透光 區域上。之後經顯影，去除被電子束照射區域之部分光阻 層204，而形成未受光阻層204保護的遮光層203。光阻層204 可以是脂肪族二元醇酸聚酯PBS(poly-butene sulfone)或化 學倍增（chemical amplification)光阻。 之後，對未受光阻層204保護的遮光層203進行蝕刻，移 除暴露之遮光層203而露出其下方之透明基底201，藉以形 成可透光區域206。之後再將光阻層204移除，使得原先被 光阻層204覆蓋之遮光層203再現，如此即形成做為選擇 MPW標線板曝光成像區域的遮罩20，如圖2(d)所示。 圖2(e)〜2(h)顯示本發明之晶圓微影遮罩之另一製造流程 如圖2(e)所示，首先提供一透明基底207,並在該透明基 底207上放置一些阻絕藏鍍（sputtering)元件209，以避免藏 Y23663 107235 0089^111-1

I I 鐘時滲透到其下層的透明基底207，如圖2(f)所示8該阻絕 濺鍍元件209可以與該透明基底207的材料相同，該阻絕濺 鍍元件209所覆蓋的區域用以將來形成可透光區域。 如圖2(g)所示，將遮光材質例如鉻，濺鍍於該透明基底 207上以形成一遮光層210。該遮光層210之厚度約為 100〜120奈米。此外，亦可以在遮光層21〇上形成一厚度約 20奈米之鉻氧化物（如二氧化鉻）（圖未顯示），以降低金屬鉻 膜在曝光時的反射。 之後’移除覆蓋遮光層210的該阻絕濺鐘元件209使露出 該透明基底207’藉此形成可透光區域211。如此即形成做 為選擇MPW標線板曝光成像區域的遮罩22，如圖2(h)所示 圖2(i)〜2(j)顯示本發明之晶圓微影遮罩之又一製造流程。 如圖2(1)所示’首先提供一不透光的遮光基底212，如絡 板或其他鍍上鉻的不透光的遮光平板。接著可於其表面形 成一厚度約20奈米之鉻氧化物（如二氧化鉻）（圖未顯示），以 降低金屬鉻膜在曝光時的反射。 接著’將欲透光區域在不透光的遮光基底212上切割出來 ’即死> 成可透光區域214。切割方式可利用如雷射切割。最 後’清除切割所產生之污染，如此即形成做為選擇厘1>玫標 線板曝光成像區域的遮罩24，如圖2⑴所示。 此遮罩在應用上會根據在MPW標線板上要製造的圖案而 在該遮罩的遮光層形成可透光區域，使光能透過該遮光層 的可透光區域到達晶圓表面的光阻層以達成曝光。 1331699 //年時土替換頁 在用以選擇MPW標線板曝光成像區域的遮罩基^^ 成後’其表面通常會以薄且光學透明的薄膜（pellicie)保護 遮罩表面，以防，亏染。該薄膜通常以具有高透射率（約外％) 之酯化或硝化纖維製備，如Cellul〇se Acetate(CA)、

Nitr〇-Cellul〇se(NC)。假如灰塵之微粒落於該薄膜上它在 曝光時將會遠離聚焦平面而不會在晶圓上呈現。 圖3 (a)例示本發明實施例之微影裝置。其中Mpw標線板 301在製造時已在一些專案的圖案預留的切割線空間加上 細微對準標記（fine alignment mark)，如細微對準標記3〇3m 友細微對準標記304m所示。該細微對準標記係用於欲曝光 圖案與晶圓上已形成之圖案間的對準，以避免欲製造的專 案的圖案無法進行細微對準。 首先，參考MPW標線板301的平面規劃來選擇欲製造晶片 的專案圖案以進行曝光，即選擇曝光計劃（eXp〇sure plan) 。在本實施例中是挑選專案的圖案3 03及專案的圖案3 04來 進行曝光’專案的圖案3 03及專案的圖案3 04在相鄰邊也就 是303h跟304h是等長且起始的參考坐標在γ方向是相等，並 且共用切割線309及310。 選擇MPW標線板301曝光成像區域的遮罩302係位於 MPW標線板301與微影光源317之間的光線行進路線上。在 製造選擇MPW標線板301曝光成像區域的遮罩302時，可透 光區域330必須至少能夠使微影光源3丨7之光線照射到專案 的圖案303及304以進行曝光。標線板301表面之虛線僅係一 虛擬的切割線（切割線309、3 10)代表切割晶片時的可能切線 Y23663 107235 008976m·! •10- 1331699 1/年心Ηί日修正替換頁 位置。可透光區域314及可透光區域315係對準用的可透光 區域’其功能是使得該標線板上的標線板對準標記可透過 該對準用可透光區域，而完成步進機與標線板的對準。 接著’利用步進機（stepper)將晶圓319移到待曝光的位置 ’在對準系統完成對準後，將關閉的遮光器（圖上未顯示） 打開，使微影光源3 1 7之光線經由遮罩302、MPW標線板301 及縮影透鏡318後曝光成像在晶圓319的光阻層320上。經過 一段曝光的時間後’將該遮光器關閉，並把晶圓319移到下 一個待曝光的位置進行曝光，直到所有的可曝光位置皆完 成曝光。 圖3 (a)中晶圓319上的曝光步進（step)方式只是一種步進 方式，亦可選擇其他步進方式，其重點在於有效利用晶圓 的可曝光面積以產出更多的晶片。一般使用的步進機分為 步進且重複式對準機及步進且掃描式系統。本實施例是以 前者為例，亦能採用後者實行。若採用後者時，掃瞄只需 要在至少包含選擇MPW標線板曝光成像區域的遮罩3 〇2的 可透光區域330上進行即可，不需要針對整個]^]?|標線板 301進行掃描。另外，一般使用的微影光源317用汞弧燈管 (Mercury Arc Lamp)可產生波長436奈米之g_line、波長405 奈米之h-line及波長365奈米之i-nne等曝光光線，而使用激 能雷射的有波長248奈米的KrF激能雷射、193奈米的ArF激 能雷射及157奈米的F2激能雷射。 接著’將已曝光完成的晶圓319之光阻層320進行顯影， 移除被曝光處的光阻《基本上，光阻顯影乃是利用一種化 Y23663 107235 〇〇897^ιιι·ι -11- 1331699 游心]丨7日修正替換頁 學顯影液，藉以將被曝光處的光阻溶去。 • 然後，對已顯影後的晶圓319上未被光阻層320所覆蓋的 區域進行姓刻。儀刻的方式可以是乾姓刻、濕钱刻或者兩 者混合使用。 最後，進行晶圓319上光阻層320的移除，即一般所謂的 去光阻步驟，移除已經無用的光阻層。進行去光阻之方式 主要有兩種，一種是濕式剝除&，另一種是乾式剝除法。 濕式剝除法為使用有機溶液或無機溶液對光阻進行結構性 儀I 的破壞。乾式剝除法是以電漿的方式去除光阻。一般而言 ，乾濕式皆會搭配著使用，以徹底地將光阻層除去並避免 留下電漿反應所殘留之物質。 圖3(b)顯示本發明另一實施例之微影製程裝置。其中 MPW標線板301在製造時已在一些專案的圖案預留的切割 線空間加上細微對準標記，如細微對準標記3〇3m及細微對 準標記305m所示。該細微對準標記係用於欲曝光圖案與晶 圓上已形成之圖案間的對準，以避免欲製造的專案的圖案 琴無法進行細微對準。 首先，參考圖3(b)之MPW標線板301的平面規劃來選擇圖 案進行曝光，在此是挑選專案的圖案303及專案的圖案305 來進行曝光’專案的圖案303及專案的圖案3 05係成對角線 相鄰放置’且專案的圖案303的一邊303w及專案的圖案305 的一邊305w等長，其共用切割線309及310» 所選擇MPW標線板曝光成像區域的遮罩333係位於該 MPW標線板301到該晶圓319之間的光線行進路線上，在製 107235 008976] -12- 1331699 辦月中修正替換頁 造遮罩333時，可透光㈣331及332必須至少能夠選擇Mpw 標線板3〇1上的專案的圖案3〇3及專案的圖案奶以進行曝 光。在本實施例中，選擇MPW標線板曝光成像區域的遮罩 333的形狀及位置需不影響對準系統針對Mpw標線板的 運作。

接著，利用步進機將晶圓移到待曝光的位置，在對準系 統完成對準後，將關閉的遮光器（圖上未顯示）打開，使微影 光源317之光線經由MPW標線板3〇1、遮罩333及縮影透鏡 318後曝光成像在晶圓319的光阻層32〇上。經過一段曝光的 時間後，將該遮光器關閉；並利用步進機將該晶圓319移到 下一個待曝光的位置進行曝光，直到所有的可曝光位置皆 完成曝光® 類似地’如圖3(b)所示之曝光亦可選擇其他步進方式， 若採用步進且掃描式系統’掃瞄只需要在至少包含選擇 MPW標線板曝光成像區域的遮罩333的可透光區域331及可

透光區域332上進行即可，不需要針對整個MPW標線板301 進行掃描。 依上述實施例’當晶圓被製造完成後，每個晶片都可以 被完整切割出來，沒有晶片會因要切其他晶片而被切壞。 再者’因只有欲製造的晶片會被製造出來，故可大幅降低 晶圓及微影製程的浪費。 本發明亦允許第3(b)圖中專案的圖案303、305及306同時 進行曝光》在晶圓被製造完成後，雖然在同一曝光區域以 專案的圖案306製成的晶片沿Y轴的切割線會切壞以專案的 Y23663 107235 ΟΟ8976111-1 -13- 1331699 脚你I日修正魏頁 圖案303製成的晶片，而選擇切出以專案的圖案3〇3製成的 晶片時以專案的圖案306製成的晶片亦無法正常封裝使用 。但是在同一片晶圓上的不同曝光區域以專案的圖案3〇3 製成的晶片及以專案的圖案306製成的晶片仍舊有機會可 以於同一晶圓中切割出來’因而分擔了微影製程的費用。 且因只有欲製造的晶片會被製造出來，故可大幅降低晶圓 及微影製程的成本。

本發明之技術内容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本 項技術之人士仍可能基於本發明之教不及揭示而作種種不 背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍 應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之 替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。 【圖式簡要說明】 圖1顯示習知之微影裝置； 圖2(a)〜2(d)顯示本發明一實施例中應用於多專案晶圓製 造之微影遮罩之製造流程；

圖2(e)〜2(h)顯示本發明另一實施例中應用於多專案晶圓 製造之微影遮罩之製造流程； 圖2(i)〜2(j)顯示本發明又一實施例中應用於多專案晶圓 製造之微影遮罩之製造流程； 圖3(a)顯示本發明一實施例之微影裝置；以及 圖3(b)顯示本發明另一實施例之微影裝置。 【主要元件符號說明】 1〇1 MPW的標線板 102微影光源 107235 008976 -14- 1331699

103 縮影透鏡 104 晶圓 201 透明基底 203 遮光層 204 光阻層 206 可透光區域 207 透明基底 209 阻絕賤鑛元件 210 遮光層 211 可透光區域 212 遮光基底 214 可透光區域 20、22、24遮罩 301 MPW標線板 302 遮罩 303 > 304、305、306專案的圖 案 303m ' 304m ' 305m 細微對準標記 303h 、304h 長邊 303w 、305w 短邊 309 ' 310切割線 314、 315 ' 330 、 331 、332可透光區域 311 ' 312標線板對準標記 317 微影光源 318 縮影透鏡 319 晶圓 320 光阻層 333 遮罩 汗年相日修正替換茛 15-

Claims (1)

1331699 i » 1 「 第095109138號專利申請案 發明專利申請專利範圍替換本(99年7月） 丨丨·日修正本 I ，十、申請專利範ίΤ 種0曰圓微影遮罩，搭配一包含多專案晶圓圖案（MPW) 之標線板設於一微影光源與一晶圓間的光線行進路線 上’其包含： 一遮光層，以及 複數個可透光區域； 其中該可透光區域的位置及形狀可讓該標線板上之多 專案晶圓圖案利用單一曝光製程轉移至一晶圓表面之光 阻層。 2.根據明求項1之晶圓微影遮罩，其係設於該標線板與該微 影光源之間的光線行進路線上。 3·根據請求項丨之晶圓微影遮罩，其係設於該標線板與該晶 圓之間的光線行進路線上。 4.根據請求項1之晶圓微影遮罩，其另包含至少一對準用可 透光區域’使得該標線板上的標線板對準標記可透過該對 準用可透光區域，而完成步進機與該標線板的對準。 5· 一種晶圓微影方法，包含下列步驟： 設置一遮罩及一包含多專案晶圓圖案（MPW)之標線板 於一微影光源與一晶圓間之光線行進路線上，該遮罩包 含一遮光層及複數個可透光區域；以及 該微影光源之光線經由該可透光區域對該晶圓利用單 一曝光製程進行曝光，將該標線板之多專案晶圓圖案轉 移至該晶圓之.光阻層。 6·根據請求項5之晶圓微影方法，其中該遮罩係配置於該標 線板與該微影光源之間的光線行進路線上。 -16- 1331699 7. 根據請求項5之晶ai微影方法，其中該遮I 線板與該晶圓之間的光線行進路線上。 置於該標 8. 根據請求項5之晶圓微影方法，其中該遮罩 一 對準用之可透光區域。 9. 根據f求項8之晶圓微影方法，其中該對準用可透光區域 的功成在於使得該標線板上的標線板對準標記得以進 步進機與該標線板的對準。

10. 根據請求項5之晶圓微影方法，其中該標線板上欲轉移的 圖案包含至少一細微對準標記。 11. 根據請求項1〇之晶圓微影方法，其中該細微對準標記係用 於欲曝光圖案與晶圓上已形成之圖案間的對準。 12. —晶圓微影裝置，用以針對一晶圓進行曝光，包含： 一概影光源； 一包含多專案晶圓圖案（MPW)之標線板：及 一晶圓微影遮罩，包含： 一遮光層，以及 複數個可透光區域，其中該可透光區域的位置及 形狀可讓該標線板上之多專案晶圓圖案利用單一曝 光製程轉移至該晶圓表面之光阻層； .其中該標線板及晶圓微影遮罩係設於該微影光源與晶 圓間的光線行進路線上。 -17- 1331699 ___ 月1日修正替換頁 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（3(a))圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 301 MPW標線板 302 遮罩 303、304、305、306 專案的圖案 303m ' 304m 細微對準標記 303h ' 304h 長邊 309、310切割線 ^ 314、315、330可透光區域 鑄 縮影透鏡 光阻層 311、312標線板對準標記 317 微影光源 318 319 晶圓 320 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無）

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