TWI434143B - 微影設備 - Google Patents

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TWI434143B TW097136296A TW97136296A TWI434143B TW I434143 B TWI434143 B TW I434143B TW 097136296 A TW097136296 A TW 097136296A TW 97136296 A TW97136296 A TW 97136296A TW I434143 B TWI434143 B TW I434143B
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70083—Non-homogeneous intensity distribution in the mask plane
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70566—Polarisation control

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

微影設備
本發明係關於一種微影裝置，尤指一種可將入射光源轉換成至少二種不同偏振方向之光線的微影裝置。
在半導體製程中，微影製程是將積體電路佈局圖轉移至半導體晶片上的重要步驟，其係藉由曝光顯影技術將光罩(photomask)上的圖案以一定的比例轉移(transfer)到半導體晶片表面的光阻層上。而隨著積體電路之積集度的提高，整個積體電路之元件尺寸也必須隨之縮小，因此如何提高微影製程之解析度即成為關鍵課題。
目前用來提升解析度的方式包括有：離軸照明(off-axis illumination)技術、使用高數值孔徑(NA)透鏡或是濕浸式微影技術(immersion lithography)。也有一些藉由調整機台本身參數的方法被採用過，如改變曝光能量(expose energy)、曝光時間(expose time)、調整孔徑(aperture)大小，以期能達到良好的解析度，並在解析度與景深(depth of focus)之間得到平衡，但依然無法應付日漸縮小的臨界尺寸。
因此，目前急需一種微影裝置，其能有效改善解析度，同時又可以利用現行的設備來實施，並且不會增加設備的損耗，便成為 十分重要的課題。
因此，本發明提供一種創新之微影裝置，係以一偏光控制系統控制光源的偏振方向，本發明之偏光控制系統之特徵在於，其可依據同一光罩上相異的佈局圖案，個別控制照射在各個佈局圖案上之入射光線的偏振方向，進而提升圖案解析度。
根據本發明之較佳實施例，本發明之微影裝置，包含，一光源、一光罩，至少具有一第一佈局圖案和一第二佈局圖案，其中第一佈局圖案包含一第一長軸，第二佈局圖案包含一第二長軸，其中第一長軸和第二長軸方向相異、一偏光控制系統，介於光源與光罩之間，其中偏光控制系統至少包含一第一偏光控制單元和一第二偏光控制單元，其中第一偏光控制單元將由光源射入偏光控制系統之一第一光線之偏振方向，轉換為和第一長軸平行，第二偏光控制單元將由光源射入偏光控制系統之一第二光線之偏振方向，轉換為和第二長軸平行、一晶圓平台，用來放置一晶圓以及一透鏡，介於光罩與晶圓平台之間。
根據本發明之另一較佳實施例，本發明之微影裝置，包含，一光源，包含一第一光線和一第二光線、一光罩、一偏光控制系統，介於光源與光罩之間，其中偏光控制系統將入射的第一光線的偏振方向，轉換成一第一偏振方向且將入射的第二光線的偏振方向 轉換成一第二偏振方向，其中第一偏振方向和第二偏振方向相異、一晶圓平台，用來放置一晶圓以及一透鏡，介於該光罩與該晶圓平台之間。
為了使　貴審查委員能更近一步了解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖。然而所附圖式僅供參考與輔助說明用，並非用來對本發明加以限制者。
第1圖繪示的是本發明之微影裝置10，本發明之微影裝置10在同一光徑上包含一光源12、一第一透鏡13、一光罩14、一偏光控制系統20、一晶圓平台30，以及一第二透鏡34。其中，光罩14包含有一第一佈局圖案16和一第二佈局圖案18，其中第一佈局圖案16包含一第一長軸a，第二佈局圖案18包含一第二長軸b，第一長軸a和第二長軸b方向相異。偏光控制系統20介於光源12與光罩14之間，包含一第一偏光控制單元22和一第二偏光控制單元24。晶圓平台30用來放置一晶圓32。第二透鏡34，如一投射透鏡，介於光罩14與晶圓平台30之間。
前述之第一偏光控制單元22對應於第一佈局圖案16，第二偏光控制單元24對應於第二佈局圖案18，也就是說第一偏光控制單元22負責控制入射第一佈局圖案16的光線偏振方向，而第二偏光控制單元24負責控制入射第一佈局圖案18的光線偏振方向。 本發明之特徵在於：第一偏光控制單元22可將由光源12射入偏光控制系統20之第一光線26之偏振方向轉換為一第一偏振方向，例如和第一長軸a平行之方向；第二偏光控制單元24可將由光源12射入偏光控制系統20之第二光線28之偏振方向，轉換為一第二偏振方向，例如和第二長軸b平行之方向。
此外，本發明亦可使用於濕浸式微影裝置，只要於第二透鏡34和晶圓32表面之間加入浸潤介質(圖未示)即可。雖然前述之實施例僅列出第一偏光控制單元22和第二偏光控制單元24，然而偏光控制系統20實際上係由多數個偏光控制單元所構成，不限於上述兩個偏光控制單元。此多數個偏光控制單元可依據其對應的佈局圖案，分別控制通過的光線之偏振方向。有別於習知技術僅能將由光源射出的光線皆轉換成同一偏振方向，例如：X偏振或Y偏振，本發明之偏光控制系統可依據位於同一光罩上不同佈局圖案的形狀，將光線的偏振方向利用多個偏光控制單元，分別配合調整成最適當的方向，根據本發明之較佳實施例，較佳的偏振方向係和佈局圖案之長軸方向平行，如此一來，可以獲得較好的解析度。
第2圖所繪示的是根據本發明之第一較佳實施例所繪示的偏光控制系統20。請同時參閱第1圖和第2圖，偏光控制系統20包含一第一基板51，包含數個驅動電晶體，例如，一第一驅動電晶體52和一第三驅動電晶體54、一第二基板56，包含數個驅動電晶 體，例如：一第二驅動電晶體58和一第四驅動電晶體60以及一液晶層62，包含複數個第一液晶分子64和複數個第二液晶分子66，設置於第一基板51與第二基板56之間，而第一驅動電晶體52和第二驅動電晶體58共同控制第一液晶分子64之長軸方向，作為第一偏光控制單元22，第三驅動電晶體54和第四驅動電晶體60共同控制第二液晶分子66之長軸方向，作為第二偏光控制單元24。根據本發明之另一較佳實施例，第二驅動電晶體58和第四驅動電晶體60可選擇性的設置，換句話說，根據不同的產品特性，亦可單獨使用第一驅動電晶體52或第二驅動電晶體58來控制第一液晶分子64之長軸方向；而單獨使用第三驅動電晶體54或第四驅動電晶體60來控制第二液晶分子66之長軸方向。
此外，本發明之偏光控制系統20可選擇性設置一配向膜68於第一基板51和第一液晶分子64之間以及第一基板51和第二液晶分子66之間，配向膜68係用於將所有液晶分子作同一方向排列。此外，一線性偏光片70亦可配合配向膜68的方向，選擇性地設置於光源12和偏光控制系統20之間，其目的在於將光源12射出的第一光線26、第二光線28的偏振方向在入射偏光控制系統20之前，轉換成和配向膜68同一方向。如此一來，入射偏光控制系統20的第一光線26、第二光線28之偏振方向將分別和順著配向膜68排列的第一液晶分子64中最貼近配向膜之液晶、第二液晶分子66中最貼近配向膜之液晶之方向是相同的，因此，第一光線26和第二光線28便可完全的射入偏光控制系統20，不會因偏振 方向不同而被阻擋，然後，第一液晶分子64、第二液晶分子66便統一由配向膜68之方向開始，隨著前述驅動電晶體的控制作適當的旋轉，將第一光線26和第二光線28的偏振方向作適當的調整，例如，分別調整成和第一長軸a平行之方向以及和第二長軸b平行之方向，如同前文所述，偏光控制系統20實際上係由多數個偏光控制單元所構成，不限於上述的第一偏光控制單元22和第二偏光控制單元24，也就是說，在第一基板51和第二基板56上有多數個驅動電晶體，分別控制液晶層62內的液晶分子之長軸方向。
第3圖所繪示的是根據本發明之第二較佳實施例所繪示的偏光控制系統20。請同時參閱第1圖和第3圖，偏光控制系統20包含，一微機電系統71以及一鄰接微機電系統71的第一波板(wave plate)80所構成的第一偏光控制單元22，以及一鄰接微機電系統71的第二波板(wave plate)90所構成的第二偏光控制單元24，其中第一波板71包含，一第一光學延遲片(retardation optics)82，其功用在於將射入之第一光線26之偏振方向轉換成線性偏振、一第一光學轉向片(orientation optics)84，其功用在於將射入第一光學轉向片84之第一光線26之偏振方向轉換成一第一預定方向以及一第一緩衝片(optical interface)86，介於第一光學延遲片82與第一光學轉向片84之間，其功用在於調合第一光學延遲片82和第一光學轉向片84之折射率之差異，讓由第一光學延遲片82出射的第一光線26可以順利射入第一光學轉向片84，其中微機電系統71係用來旋轉該第一波板80，例如，第一波板80內的第一光學 延遲片82和第一光學轉向片84。
藉由旋轉第一光學延遲片82，可以將第一光線26偏振方向轉換成線性偏振，而藉由旋轉第一光學轉向片84，可以將第一光學轉向片84之第一光線26之偏振方向轉換成一第一預定方向，例如，和第一長軸a平行之方向。第二波板90包含，一第二光學延遲片92，其功用在於將射入之光線28之偏振方向轉換成線性偏振、一第二光學轉向片94，其功用在於將射入第二光學轉向片94之第二光線28之偏振方向轉換成一第二預定方向以及一第二緩衝片96，介於第二光學延遲片92與第二光學轉向片94之間，其功用在於調合第二光學延遲片92和第二光學轉向片94之折射率之差異，讓由第二光學延遲片92出射的光線96可以順利射入第二光學轉向片94，其中微機電系統71係用來旋轉第二波板90內的第二光學延遲片92和第二光學轉向片94。藉由旋轉第二光學轉向片94，可以將第二光學轉向片94之第二光線28之偏振方向轉換成一第二預定方向，例如，和第二長軸b平行之方向。偏光控制系統20實際上係由多數個偏光控制單元所構成，不限於上述的第一偏光控制單元22和第二偏光控制單元24，也就是說在鄰接微機電系統71處，有多數個波板分別控制光線的偏振方向。
本發明之偏光控制系統其特徵在於其上具有複數個偏光控制單元，可依據位於同一光罩上不同佈局圖案的長軸方向，將入射光線的偏振方向配合調整成最適當的方向，根據本發之較佳實施 例，偏振方向較佳為和佈局圖案的長軸方向相平行，如此一來，可以大符提升解析度。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧微影裝置
12‧‧‧光源
13‧‧‧第一透鏡
14‧‧‧光罩
16‧‧‧第一佈局圖案
18‧‧‧第二佈局圖案
20‧‧‧偏光控制系統
22‧‧‧第一偏光控制單元
24‧‧‧第二偏光控制單元
26‧‧‧第一光線
28‧‧‧第二光線
30‧‧‧晶圓平台
32‧‧‧晶圓
34‧‧‧第二透鏡
70‧‧‧線性偏光片
a‧‧‧第一長軸
b‧‧‧第二長軸
51‧‧‧第一基板
52‧‧‧第一驅動電晶體
54‧‧‧第三驅動電晶體
56‧‧‧第二基板
58‧‧‧第二驅動電晶體
60‧‧‧第四驅動電晶體
62‧‧‧液晶層
64‧‧‧第一液晶分子
66‧‧‧第二液晶分子
68‧‧‧配向膜
71‧‧‧微機電系統
80‧‧‧第一波板
82‧‧‧第一光學延遲片
84‧‧‧第一光學轉向片
86‧‧‧第一緩衝片
90‧‧‧第二波板
92‧‧‧第二光學延遲片
94‧‧‧第二光學轉向片
96‧‧‧第二緩衝片
第1圖繪示的是本發明之微影裝置。
第2圖所繪示的是本發明之第一較佳實施例之偏光控制系統。
第3圖所繪示的是根據本發明之第二較佳實施例之偏光控制系統。
10‧‧‧微影裝置
12‧‧‧光源
13‧‧‧第一透鏡
14‧‧‧光罩
16‧‧‧第一佈局圖案
18‧‧‧第二佈局圖案
20‧‧‧偏光控制系統
22‧‧‧第一偏光控制單元
24‧‧‧第二偏光控制單元
26‧‧‧第一光線
28‧‧‧第二光線
30‧‧‧晶圓平台
32‧‧‧晶圓
34‧‧‧第二透鏡
70‧‧‧線性偏光片
a‧‧‧第一長軸
b‧‧‧第二長軸

Claims (7)

  1. 一種微影裝置，包含：一光源；一光罩，其各部位具有個別的佈局圖案，其中該個別的佈局圖案具有個別的長軸方向；一偏光控制系統，介於該光源與該光罩之間，其中該偏光控制系統包含多個偏光控制單元，該多個偏光控制單元可個別地根據所對應的該光罩各部位的佈局圖案來將由該光源入射的光線之偏振方向轉換為和所對應該佈局圖案的長軸方向平行；一晶圓平台，用來放置一晶圓；以及一透鏡，介於該光罩與該晶圓平台之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之微影裝置，其中該偏光控制單元包含：一第一基板，包含一驅動電晶體；一第二基板；以及複數個液晶分子，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該驅動電晶體係用來控制該等液晶分子之長軸方向。
  3. 如申請專利範圍第2項之微影裝置，其中另包含一配向膜設於該第一基板和該等液晶分子之間。
  4. 如申請專利範圍第1項之微影裝置，其中另包含一線性偏光片，設於該光源和該偏光控制系統之間。
  5. 如申請專利範圍第1項之微影裝置，其中該偏光控制單元包含：一微機電系統；以及一波板(wave plate)，鄰接該微機電系統，其中該波板包含：一光學延遲片(retardation optics)，可將射入該光學延遲片之該光線之偏振方向轉換成線性偏振；一光學轉向片(orientation optics)，可將射入該光學轉向片之該光線之偏振方向轉換成一預定方向；以及一緩衝片(optical interface)，介於該光學延遲片與該光學轉向片之間，其中該微機電系統係用來旋轉該波板。
  6. 如申請專利範圍第5項之微影裝置，其中該預定方向係和其中一該佈局圖案的長軸方向平行。
  7. 如申請專利範圍第1項之微影裝置，其中一浸潤介質設於該透鏡和該晶圓之間。
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