[發明專利]曝光設備和器件制造法

無效

• 申請號: 201010214662.0
• 申請日: 2003-12-08
• 公開（公告）號: CN101872135A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 蛭川茂;馬入伸貴;田中一政
• 申請（專利權）人: 株式會社尼康
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張建濤;車文

分案申請說明

本申請是申請號是200810175137.5、發明名稱是“曝光設備和器件制造法”且申請日是2003年12月8日的中國發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及曝光設備和器件制造法，尤其涉及一種在制造如半導體或液晶顯示器等電子器件時用于光刻工藝中的曝光設備和使用該曝光設備的器件制造法。

背景技術

在制造半導體(集成電路)或液晶顯示器等電子器件的光刻工藝中，使用投影曝光設備通過投影光學系統把掩模或分劃板(以下統稱作“分劃板”)上的圖案轉印到一個涂覆有抗蝕劑(光敏劑)的晶片或如玻璃板等感光基片(以下稱為“玻璃板”或“晶片”)上的拍攝區上。在傳統上，作為這樣一種投影曝光設備，主要采用基于分步重復方法的縮小投影曝光設備(即所謂的步進器)；但近來另一種投影曝光設備引起了人們的注意，這種曝光設備在同步掃描分劃板和晶片的同時執行曝光(即所謂的掃描步進器)。

所使用的曝光波長越短或投影光學系統的數值孔徑(NA)越高，投影曝光設備中安裝的投影光學系統的分辨率就越高。因此，為了適應越來越精細的集成電路，投影曝光設備中使用的曝光波長就一年比一年短并且投影光學系統的數值孔徑也越來越高。目前曝光中廣泛使用的波長是KrF準分子激光器產生的248nm波長，但是在實踐中具有193nm更短波長的ArF準分子激光器也逐漸開始使用。

另外，在執行曝光中，焦點深度(DOF)與分辨率一樣重要。可以用下述公式表示分辨率R和焦點深度δ。

R＝k₁×λ/NA

δ＝k₂×λ/NA²

其中λ是曝光波長，NA是投影光學系統的數值孔徑，k₁和k₂是工藝系數。從公式(1)和(2)可以看出，當為了得到更高的分辨率R而縮短曝光波長λ和增加數值孔徑NA時，焦點深度δ變得更窄。但是在投影曝光設備中，由于用自聚焦方法執行曝光，即調節晶片的表面使得它與投影光學系統的像平面匹配，在一定程度上更希望具有較寬的焦點深度δ。因此，已經開始提出各種大幅度加寬焦點深度的方法，如相位移動分劃板方法、改進的照射方法以及多層抗蝕劑方法。

如上所述，在傳統的投影曝光設備中，曝光光波長越短和投影光學系統的數值孔徑越大則焦點深度就越窄。并且為了適應集成度越來越高的集成電路，將來曝光波長肯定會越來越短；但這樣就會使得焦點深度過窄造成在曝光操作的過程中沒有足夠的裕度。

因此，已經提出了一種浸液方法，它在大幅度縮短曝光波長的同時與空氣中的焦點深度相比還增加(增寬)焦點深度。在這種浸液方法中，通過把水或有機溶劑等液體充入投影光學系統的下表面和晶片表面之間的空間，以便利用液體中曝光光的波長只有空氣中波長的1/n(n為液體的折射率，通常為1.2～1.6)這一事實來提高分辨率。另外，當應用這種浸液方法時，與獲得同樣的分辨率而不對投影光學系統應用浸液方法相比(假設能夠制造出這樣的投影光學系統)，焦點深度大致擴大了n倍。也就是說，比大氣中的焦點深度擴大了n倍(如可參見國際申請No.99/49504的小冊子等)。

根據前述國際申請No.99/49504披露的投影曝光方法和設備(今后稱之為“傳統技術”)，浸液方法能夠使得以高分辨率執行曝光，并且聚焦深度比空氣中的聚焦深度大，而且即使投影光學系統和晶片之間存在相互運動，也能夠使液體穩定地填充在投影光學系統和基片之間，或者說可靠地保持住液體。

但是在傳統技術中，很難完全回收液體，并且用作浸液的液體很可能留在晶片上。在這種情況下，當殘留液體汽化時，汽化熱會使得大氣中的溫度分布和折射率改變，并且由此導致用來測量其上安裝了晶片的臺位置的激光干涉儀的測量誤差。另外，晶片上殘留液體可能會流到晶片后面，使得晶片粘在載臂上并且很難分離。另外，液體回收操作還可能擾亂液體周圍大氣的氣體(空氣)流動，這會使得大氣中的溫度分布和折射率改變。

另外，在傳統技術中，當曝光晶片上的邊緣照射區域時，如果投影光學系統的投影區域靠近晶片的邊緣，液體可能流到晶片外面，這可能會對圖案投影圖像的理想成像造成干擾。另外，如果晶片不位于投影光學系統的下面，就很難保持上述的液體；因此，在更換晶片后，當對更換后的晶片開始曝光時，必須等到晶片移動到投影光學系統下面并且液體已經提供到投影光學系統和晶片之間的空間后才能開始。