TWI397780B - 曝光設備、曝光方法、和裝置製造方法 - Google Patents
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Description
本發明有關一曝光設備、一曝光方法、及一裝置製造方法。
傳統上已採用投射曝光設備,以使用光刻製造很細微之半導體裝置。該投射曝光設備經由投射光學系統將光罩(罩幕)上所形成之電路圖案投射及轉印於例如一晶圓上。
該投射曝光設備係需要於該曝光區域中維持一均勻之光量(曝光量)。在製造諸如CCD感測器及CMOS感測器之影像感測裝置、與諸如LCD之顯示裝置中,一絕對均勻之光量變得特別需要。在此,該曝光區域意指在諸如晶圓的基板上之曝光光線照射區域。當該曝光區域中之光量變化時,一轉印於該感光劑上之電路線路的寬度亦改變,導致電路特徵中之變化。於此案例中,於製造一影像感測裝置中發生敏感性變化,而於製造一顯示裝置中發生一不均勻之色彩顯影。如果該敏感性變化或不均勻之色彩顯影係嚴重的,所製造之影像感測裝置或顯示裝置必需被當作一有缺陷之產品消除。
觀看者能看見一顯示在顯示裝置上之影像,而如果於該影像中連續地改變該亮度(色彩顯影)不會感覺任何不舒適,但如果其不連續地改變則感覺不舒適。譬如,當人們看見如圖11所示影像時,它們對右邊上之黑色圖素區域
係敏感的(由於該區域內的電路線寬中之改變)。為此緣故,於製造諸如CCD感測器及CMOS感測器之影像感測裝置及諸如LCD之顯示裝置中,曝光區域中之光量的連續變化係較少問題的,但(該曝光區域中之光量均勻性)光量中之局部變化係有問題的。在此,圖11係遭受不均勻之色彩顯影的顯示裝置上所顯示之影像的一範例之視圖。
通常藉由照明光學系統或投射光學系統中之外來微粒(一光屏蔽物體),由於光線屏蔽或光線衰減發生該曝光區域中之光量中之局部變化(遭受該光量均勻性)。外來微粒之範例係黏著在一透鏡上之灰塵(污物)、在一玻璃材料中所誘捕之氣泡、在透鏡上形成一薄膜時已惡化的一薄膜材料、一透鏡之已惡化(曝光)的材料、及一透鏡之包括光衰減物體的瑕疵。
圖12係一視圖,用於說明一投射光學系統中之外來微粒如何局部性地改變該光量。圖12舉例說明一案例,其中灰塵DST已附著在一投射光學系統1000之平面平行板1100的出口表面中。黏著在該平面平行板1100的出口表面上之灰塵DST屏蔽或衰減曝光光線。因此,顯示如藉由圖12中之畫有陰影線的部份所指示之陰影,且因此一基板1200上之區域A中之光量減少,導致光量中之局部變化。該相同原理應用於一案例,其中一異於灰塵之外來微粒存在,及一案例,其中一外來微粒存在於一照明光學系統中。
既然該投射曝光設備可僅只使用具有一預定發散角度
之光線,藉由圖12中之畫有陰影線的部份所指示之陰影(屏蔽光束)延伸於一預定圖案中。這將使其可能藉由量測被投射於該基板上之陰影的尺寸指定該外來微粒之位置。譬如,如圖13所示,如果該灰塵DST係黏著在該平面平行板1100的入射表面上,一陰影係於一與圖12所示區域A不同之區域B中形成在該基板1200上。圖13係一視圖,用於說明投射於該基板1200上之陰影的尺寸如何視該投射光學系統1000中之外來微粒的位置而定變化。
可藉由所謂之開放架構檢查確認是否已發生此一光量中之局部變化(光量不均勻性)。此檢查被用於確認是否已以下列方式發生光量中之局部變化。亦即,一沒有光罩而塗以感光劑之基板係以一比該感光劑之敏感性充分較小的光量曝光(所謂“開放架構曝光”)。在顯影之後,該感光劑之剩餘薄膜狀態被目視地檢查。如果已發生光量中之局部變化,該感光劑之剩餘薄膜厚度係不均勻的。該等干涉光線分量在該感光劑之剩餘薄膜上彼此增強的波長視該剩餘薄膜厚度而定變化。為此緣故,當以白熾燈觀察一已藉由曝光設備遭受開放架構曝光之基板,並造成光量中之局部變化時,其呈現如於彩虹中之色彩濃淡層次。藉由目視地檢查此色彩濃淡層次及與一預定之限制樣品(參考)作比較,其被決定是否可容許光量中之局部變化。
如果其係藉由開放架構檢查決定該光量中之局部變化為不可容許的,量測投射於該基板上之陰影的尺寸,以指定一外來微粒之位置。接著採取一適當之措施,以改善該
光量均勻性。該措施之詳細範例係如果該外來微粒為灰塵則清洗,且如果該外來微粒係被誘捕在一玻璃材料、一惡化之薄膜材料、及一惡化之材料與一透鏡的瑕疵中之氣泡則透鏡替換。
日本專利特許公開申請案第2-25016號提出一檢查外來微粒用之照明光學系統的方法。
不幸地是,該開放架構檢查需要用於一感光劑的塗覆、曝光、顯影、及目視地檢查之製程,故其花費許多時間作檢查。更糟的是,在諸如該感光劑之不均勻塗覆及不均勻顯影之誤差因素的影響之下,該開放架構檢查評估在使該感光劑顯影之後留下的薄膜。這使其不可能精確地確認該外來微粒是否已局部地改變該光量。再者,該開放架構檢查不能施行定量評估(檢查),因為是否已發生光量中之局部變化係藉由不可避免地視該檢查者之技藝而定的目視檢查所確認。
本發明提供一曝光設備,其能簡單地偵測一光學系統中之外來微粒(光屏蔽物體)。
根據本發明的一態樣,在此提供一曝光設備,該曝光設備包括一照明光學系統,其被組構成以來自一光源之光束照明一光罩;一投射光學系統,其被組構成將該光罩之圖案投射於一基板上;一量測單元,其被組構成量測該投射光學系統的影像平面上的曝光區域中之光量分佈;及一
偵測單元,其被組構成基於藉由該量測單元所量測之光量分佈,偵測該照明光學系統與該投射光學系統中之外來微粒的存在。
根據本發明之另一態樣,在此提供一用於藉由曝光將光罩的圖案轉印至基板上之曝光方法,該方法包括以下步驟:於一曝光區域中量測一投射光學系統的影像平面上之光量分佈,該投射光學系統被組構成將該光罩之圖案投射於該基板上;基於該量測步驟中所量測之光量分佈,決定一被組構成照明該光罩的照明光學系統及該投射光學系統中之外來微粒的存在;及如果其已在該決定步驟中決定該外來微粒存在,藉由決定是否繼續曝光來決定曝光。
根據本發明之又另一態樣,在此提供一裝置製造方法,其包括以下步驟:使用上面之曝光設備曝光一基板;及對該經曝光之基板施行一顯影處理。
本發明之進一步特色將參考所附圖面由示範具體實施例之以下敘述變得明顯。
參考所附圖面,現在將敘述根據本發明的一具體實施例之曝光設備。於每一圖示中之相同的參考數字指示相同之元件,且其一重覆之敘述將被省略。在此,圖1係根據本發明的曝光設備之概要剖視圖。
一曝光設備1係一藉由曝光以步進及掃描方式將光罩40的圖案轉印於晶圓(基板)60上之投射曝光設備,。該曝
光設備1包括照明設備、安裝該光罩40之光罩架台、投射光學系統50、安裝該晶圓60之晶圓架台70、量測單元80、及控制單元90。該照明設備包括一光源單元10、快門20、及照明光學系統30,並照明該光罩40,而一待轉印之電路圖案係形成在該光罩上。
該光源單元10包括一光源12及燈箱14。於此具體實施例中,該光源12使用超高壓力水銀燈(g-線(波長:大約436奈米)或i-線(波長:大約365奈米))。然而,該光源12不限於一燈泡,並可使用一雷射。該燈箱14包括一用於會聚藉由該光源12所放射之光束的聚光鏡。
該快門20係***該光源單元10及該照明光學系統30之間。該快門20在該控制單元90的控制之下打開/關閉(待稍後敘述),以於藉由該光源單元10所放射之光束的供給及停止之間切換。換言之,該快門20與該控制單元90配合控制該曝光區域中之光量(曝光光量)。
該照明光學系統30以來自該光源單元10之光束照明該光罩40。於此具體實施例中,該照明光學系統30包括光-引導光學系統31、蒼蠅眼透鏡32、及聚光器光學系統33。
該光-引導光學系統31增加或減少來自該光源單元10之光束,以將具有一預定分佈之光束引導至該蒼蠅眼透鏡32。
該蒼蠅眼透鏡32分開該光束之波前,以致具有一均勻角度分佈之光束由其顯現。
該聚光器光學系統33以一光束照明該光罩40,其由該蒼蠅眼透鏡32之出口表面顯現當作第二光源,且具有一均勻之照度分佈。
該光罩40具有一電路圖案,且藉由該光罩架台所固定及驅動。該光罩40能被交換及經由該光罩架台***該光學路徑與由該光學路徑縮回。藉由該光罩40所繞射的光線係經由該投射光學系統50投射於該晶圓60上。
該投射光學系統50將該光罩40之圖案影像投射於該晶圓60上。該投射光學系統50能使用折射光學系統、反射曲折系統、或反射系統。
該晶圓60係藉由該晶圓架台70所固定及驅動。於此具體實施例中,雖然一晶圓被用作該基板,其係亦可能使用另一基板、諸如玻璃板。該晶圓60被塗以一光阻劑。
該晶圓架台70固定及驅動該晶圓60及該量測單元80(待稍後敘述)。該晶圓架台70能採取對於那些熟練於該技藝者所熟悉之任何形式,且較佳地是具有六個同軸向之軸心。
該量測單元80係配置在該晶圓架台70上。該量測單元80藉由該晶圓架台70被運送至該曝光區域,且量測該投射光學系統50的影像平面上之曝光區域中之光量分佈。譬如,該量測單元80可藉由在該曝光區域中之複數量測位置偵測該光量量測該光量分佈。換句話說,該量測單元80可藉由偵測一比該曝光區域較小的區域(亦即,該曝光區域的一部份)中之光量量測該光量分佈。於此案例中
,當在該曝光區域內經由該晶圓架台70逐步地運動時,該量測單元80偵測該光量,以量測該曝光區域中之光量分佈。
於此具體實施例中,該量測單元80使用一針孔感測器。如圖2所示,當作該量測單元80之針孔感測器包括一遮罩82及光線接收單元84。該遮罩82具有一具有直徑a(毫米)之針孔(開口)82a。該光線接收單元84接收已通過該針孔82a之光束。當作該量測單元80之針孔感測器能量測具有直徑a的區域中之光量。該針孔82a之直徑a較佳地係等於或小於該曝光區域之1/50。譬如,於一具有26(毫米)x33(毫米)之曝光區域的曝光設備中,該針孔82a之直徑a(毫米)較佳地係等於或小於0.5(毫米)。在此,圖2係當作該量測單元80的一範例之針孔感測器的概要平面圖。
圖3係一視圖,用於說明該曝光區域中之光量(光量分佈)藉由當作該量測單元80之針孔感測器的量測。參照圖3,該虛線圓圈指示該等針孔82a、亦即光量量測中之針孔感測器的位置(量測位置)。當沿著在一間距b(毫米)的二維柵格圖案在c(毫米)xc(毫米)之曝光區域(或該曝光區域的一部份)內逐步地運動時,當作該量測單元80之針孔感測器在每一量測位置(量測點)偵測該光量。以此操作,當作該量測單元80之針孔感測器可精細地量測該曝光區域中之光量分佈。該間距b(毫米)較佳地係等於該曝光區域之1/50或比其較狹窄。譬如,於一具有26(毫米)x33(
毫米)之曝光區域的曝光設備中,該間距b(毫米)較佳地係等於或比0.5(毫米)較狹窄。用於以下之理由,其亦較佳的是使其可能僅只偵測該曝光區域的一部份中之光量(光量分佈)。亦即,遍及該整個曝光區域的光量(光量分佈)之偵測需要大量之量測點,且因此花費太長之量測時間。一任意區域可被想要地指定為該曝光區域的該部份。
該控制單元90包括一中央處理系統及記憶體,且控制該曝光設備1之操作。譬如,該控制單元90經由該快門20控制該曝光區域中之光量(光量分佈)。此外,依據此具體實施例,該控制單元90分析來自該量測單元80之輸出(量測結果),以偵測及評估該曝光區域中之光量中之局部(不連續的)改變。換句話說,該控制單元90用作一異常偵測單元,其基於藉由該量測單元80所量測之光量分佈偵測外來微粒(光衰減物體),該外來微粒存在於該光學系統(照明光學系統30及投射光學系統50之至少一個)中,且造成光量中之局部改變。
該控制單元90基於藉由該量測單元80所量測之光量分佈分開光量中之連續變化與光量中之局部(不連續的)變化,以偵測及評估該曝光區域中之光量中之局部變化。更特別地是,該控制單元90藉由計算一函數之二階導數求得光量中之局部變化,該函數描述藉由該量測單元80關於該量測點所量測之光量分佈(二階微分)。
將參考圖4說明該原理,藉由計算一描述關於該量測點之光量分佈的函數之二階導數可求得光量中之局部變化
。
圖4係藉由該量測單元80所量測之光量分佈的一範例之剖視圖。參照圖4,該橫座標指示該量測位置,且該縱座標指示在每一量測位置之光量。圖4所示光量分佈包括一區域X(該光量朝向該周邊減少之區域),在此該光量連續地(於一巨觀意義中為適當地)變化;及一區域Y,在此該光量由於該光學系統中之外來微粒的存在而局部、陡峭地改變。區域Y包括由光學系統內外來微粒所形成之陰影Z。
譬如,當該控制單元90將基於該光量的最大值及最小值間之差異偵測(評估)光量中之局部變化時,於一巨觀意義中之連續的變化不能由一局部變化分開。亦假設該控制單元90藉由計算一函數之一階導數偵測(評估)光量中之局部變化,該函數描述藉由該量測單元80關於該量測位置所量測之光量分佈。關於該量測位置之光量分佈的一階導數指示離一鄰接量測位置(量測點)之光量差。在圖4所示光量分佈中,該光量連續地變化之區域未能從由於該光學系統中之外來微粒的存在而使光量局部地改變之區域區別(分開)。如果來自該鄰接量測位置之光量差係完全相同,獲得相同之值(一階導數)。
在該光量採取一極值之量測位置,一關於該量測位置描述該光量分佈的函數之二階導數的絕對值係相當大的。該二階導數之絕對值係相當大意指當作該量測位置的一函數之光量的斜率中之變化係相當大的。亦即,於該光量連續地(於一巨觀意義中為適當地)變化的一區域中,該二階
導數之絕對值係相當小的,而在該光量局部、陡峭地改變的一區域中,該二階導數之絕對值係相當大的。這使其可能藉由評估該光量分佈之二階導數的絕對值當作該量測位置的一函數,偵測光量中之局部變化。其係亦可能藉由不是評估該二階導數之絕對值、而是評估該二階導數之平方偵測光量中之局部變化。既然該二階導數之平方取得一正數,其係比該二階導數之絕對值更易於處理。讓A(i,j)為在該柵格圖案中所排列之量測位置(i,j)的量測值。然後,該二維光量分佈的二階導數之平方A"(i,j)係藉由以下所給與:
A"(i,j)={A(i+1,j)-2xA(i,j)+A(i-1,j)}2
+{A(i,j+1)-2xA(i,j)+A(i,j-1)}2 (1)
藉由本發明的發明家所作成之檢查揭露在該曝光區域中,如果該光量分佈的二階導數之平方A"(i,j)係等於或小於0.015,光量中之局部變化落在該傳統開放架構檢查中之可容許值內。由於此,於該曝光區域中,如果該光量分佈的二階導數之平方A"(i,j)超過0.015,該控制單元90指定來自一投射於該晶圓60上之陰影的尺寸之外來微粒的位置,如參考圖12及13所描述。投射於該晶圓60上之陰影對應於一區域之尺寸,在此區域該光量於光量分佈中局部地改變,如圖4所示。亦即,該控制單元90基於藉由該量測單元80所量測之光量分佈,在該照明光學系
統30及該投射光學系統50之至少一個中指定一外來微粒之位置。該指定之外來微粒係藉由例如清洗或透鏡替換所移去。
如果該外來微粒係灰塵,光量中之局部變化總是採取一局部之最小值,且該光量分佈之二階導數總是採取一正值。如果僅只灰塵被偵測為該光學系統中之外來微粒,可基於該二階導數之本身偵測(評估)光量中之局部變化。
如上面所述,使用該曝光區域中之光量分佈,該曝光設備1可簡單地(例如於一短時期中定量地)偵測該光學系統中之外來微粒(光量中之局部變化)。
於曝光中,該照明光學系統30以一藉由該光源單元10所放射之光束照明該光罩40。該投射光學系統50導引已通過該光罩40之光束,以在該晶圓60上形成一影像。
如上面所述,該曝光設備1能偵測及移去該光學系統(照明光學系統30及投射光學系統50)中之外來物質。因此,該曝光設備1能提供具有高產量及高品質之裝置(例如半導體裝置、LCD裝置、影像感測裝置(例如CCD)、及薄膜磁頭)。
其次將說明一曝光設備1A,其當作對該曝光設備1的一修改。圖5係根據本發明的曝光設備1A之概要剖視圖。該曝光設備1A係一投射曝光設備,其藉由曝光以一步進及掃描方式將該光罩40之圖案轉印於該晶圓60上,同時相對地掃描(驅動)它們。該曝光設備1A係與該曝光設備1不同,其中使用一光源單元10A、量測單元80A、
及控制單元90A。
該光源單元10A包括一光源12A、光-引導光學系統14A、及搖擺單元16A。於此修改中,該光源12A使用一準分子雷射,諸如ArF準分子雷射(波長:大約193奈米)或KrF準分子雷射(波長:大約248奈米)。然而,該光源12A不限於準分子雷射,並可使用另一雷射或超高壓力水銀燈。該光-引導光學系統14A將藉由該光源12A所放射之雷射光導引至該照明光學系統30。該搖擺單元16A線性地或樞轉地搖擺該光-引導光學系統14A,以減少歸因於該雷射光線相干性之小斑點。
於該曝光設備1A中,既然該晶圓60上之光量採取一藉由整合該掃描方向(驅動方向)中的光量分佈所獲得之值,於該掃描方向中之曝光區域中之光量分佈變得均勻。因此僅只在一垂直於該光罩40及晶圓60之掃描方向的方向中發生該曝光區域中之光量中之局部變化。由於此,於此修改中,該量測單元80A使用一狹縫感測器。
如圖6所示,當作該量測單元80A之狹縫感測器包括具有一狹縫82Aa之遮罩82A及一光線接收單元84A。該狹縫82Aa於該橫寬方向中具有一尺寸a(毫米),且其縱長方向對應於該光罩40及晶圓60之掃描方向。該光線接收單元84A接收已通過該狹縫82Aa之光束。當作該量測單元80A之狹縫感測器能於(該橫寬方向中之尺寸a)x(該縱長方向中尺寸)中量測該光量。於該橫寬方向中之狹縫82Aa的尺寸a(毫米)較佳地係等於該曝光區域之1/50或比
其較短。譬如,於一具有26(毫米)x33(毫米)之曝光區域的曝光設備中,該橫寬方向中之尺寸a(毫米)較佳地係等於0.5(毫米)或比其較短。在此,圖6係當作該量測單元80A的一範例之狹縫感測器的概要平面圖。
圖7係一視圖,用於說明該曝光區域中之光量(光量分佈)藉由當作該量測單元80A之狹縫感測器的量測。參照圖7,該虛線指示該等狹縫82Aa、亦即光量量測中之狹縫感測器的位置(量測位置)。當在一間距b(毫米)於c(毫米)xc(毫米)之曝光區域(或該曝光區域的一部份)內逐步地運動時,當作該量測單元80A之狹縫感測器在每一量測位置(量測點)偵測該光量。以此操作,當作該量測單元80A之狹縫感測器可在一垂直於該掃描方向之方向中,精細地量測該曝光區域中之光量分佈。該間距b(毫米)較佳地係等於該曝光區域之1/50或比其較狹窄。譬如,於一具有26(毫米)x33(毫米)之曝光區域的曝光設備中,該間距b(毫米)較佳地係等於或比0.5(毫米)較狹窄。用於以下之理由,其亦較佳的是使其可能僅只偵測該曝光區域的一部份中之光量(光量分佈)。亦即,遍及該整個曝光區域的光量(光量分佈)之偵測需要大量之量測點,且因此花費太長之量測時間。一任意區域可被想要地指定為該曝光區域的該部份。
該量測單元80A不限於一狹縫感測器,並可使用一感測器陣列,其中感測器係排列在該光罩40及晶圓60之掃描方向中。當該量測單元80A使用一感測器陣列時,其能
藉由加上來自個別感測器之輸出值量測該曝光區域中之光量分佈。
該控制單元90A包括一中央處理系統及記憶體,且控制該曝光設備1A之操作。譬如,該控制單元90A藉由調整來自該光源12A的雷射光之振動控制該曝光區域中之光量(光量分佈)。此外,依據此具體實施例,該控制單元90A分析來自該量測單元80A之輸出(量測結果),以偵測及評估該曝光區域中之光量中之局部(不連續的)改變。換句話說,該控制單元90A用作一異常偵測單元,其基於藉由該量測單元80A所量測之光量分佈偵測外來微粒,該外來微粒存在於該光學系統(該照明光學系統30及該投射光學系統50之至少一個)中,且造成光量中之局部改變。
更特別地是,該控制單元90A計算一函數之二階導數,該函數描敘述藉由該量測單元80A關於該量測位置所量測的一維(在一垂直於該掃描方向之方向中)光量分佈。換句話說,該控制單元90A基於藉由該量測單元80A關於該量測位置所量測之光量分佈的二階導數,偵測(評估)光量中之局部變化。於此修改中,該控制單元90A使用該一維光量分佈之二階導數的平方。讓B(i)為在一量測位置(i)之量測值。然後,該一維光量分佈之二階導數的平方B"(i)係藉由以下所給與:
B"(i)={B(i+1)-2xB(i)+B(i-1)}2 (1)
藉由本發明的發明家所作成之檢查揭露在該曝光區域中,如果該一維光量分佈的二階導數之平方B"(i)係等於或小於0.01,光量中之局部變化落在該傳統開放架構檢查中之可容許值內。由於此,於該曝光區域中,如果該二階導數之平方B"(i)超過0.01,該控制單元90A指定來自一投射於該晶圓60上之陰影的尺寸之外來微粒的位置,如參考圖12及13所描述。投射於該晶圓60上之陰影對應於一區域之尺寸,在此區域該光量於光量分佈中局部地改變。亦即,該控制單元90A基於藉由該量測單元80A所取得之光量分佈,在該照明光學系統30及該投射光學系統50之至少一個中指定一外來微粒之位置。該指定之外來微粒係藉由例如清洗或透鏡替換所移去。
如上面所述,使用該曝光區域中之光量分佈,該曝光設備1A可簡單地(例如於一短時期中定量地)偵測該光學系統中之外來微粒(光量中之局部變化)。
其次將參考圖8說明一使用該曝光設備1或1A之曝光方法。圖8係一流程圖,用於說明根據本發明的一態樣之曝光方法。此曝光方法於曝光期間監視一曝光區域中之光量中之局部變化,及如果偵測一落在該可容許值之外側的局部變化即停止曝光。這使其可能防止製造任何有缺陷之半導體裝置(影像感測裝置或顯示裝置),如此改善該產量。既然使用該曝光設備1之曝光方法及一使用該曝光設備1A之曝光方法大體上係相同的,使用該曝光設備1之曝光方法將在下面例示。
參照圖8,當作曝光開始,該量測單元80在曝光區域中之一量測位置偵測該光量,且量測該曝光區域中之光量分佈(步驟302)。藉由該量測單元80所量測之光量分佈被傳送至該控制單元90。該控制單元90計算一描述來自該量測單元80關於該量測位置之光量分佈的函數之二階導數,及決定光量中之局部變化是否已於該曝光區域中發生(步驟304)。換句話說,基於來自該量測單元80之光量分佈,該控制單元90決定一外來微粒是否存在於該照明光學系統30及該投射光學系統50中(異常決定步驟)。
如果該控制單元90在步驟304(異常決定步驟)中決定於該曝光區域中未發生光量中之局部變化,該製程返回至步驟302,以量測該曝光區域中之光量,同時持續曝光。如果該控制單元90在步驟304中決定於該曝光區域中已發生光量中之局部變化,其決定是否繼續曝光(亦即,該曝光區域中之光量中之局部變化是否落在該可容許之值內)(步驟306)。譬如,假設該控制單元90基於該光量分佈之二階導數的平方評估光量中之局部變化。於此案例中,如果此值等於或小於0.015,該控制單元90決定該持續曝光係可能的,而如果此值係大於0.015,其決定該持續曝光係不可能的。如果該控制單元90決定該持續曝光係不可能的,其較佳地是基於藉由該量測單元80所量測之光量分佈,在該照明光學系統30及該投射光學系統50之至少一個中指定一外來物質之位置。
如果該控制單元90在步驟306(曝光決定步驟)中決定
該持續曝光係可能的,曝光係持續(步驟312)。如果該控制單元90在步驟306中決定該持續曝光係不可能的,曝光係停止,並顯示一錯誤訊息(亦即,一代表外來微粒存在於該光學系統中之訊息)(步驟308)。該外來微粒之位置較佳地係藉由該光量變化的一區域之尺寸所顯示。按照該錯誤訊息移去該照明光學系統30及該投射光學系統50中之外來微粒(步驟310)。然後,該製程返回至步驟302。
如上面所述,根據此具體實施例之曝光方法,決定於曝光期間是否已發生光量中之局部變化。這使其可能藉由曝光該晶圓60防止任何有缺陷之半導體裝置的製造,而曝光光量中之局部變化係相當大的。其係因此可能改善半導體裝置之產量及生產力。
現在參考圖9及10,將敘述一使用上面論及曝光設備1或1A的裝置製造方法之具體實施例。圖9係一流程圖,用於說明如何製造裝置(亦即,半導體晶片、諸如IC及LSI、LCDs、CCDs、及類似裝置)。在此,將敘述半導體晶片之製造當作一範例。步驟1(電路設計)設計一半導體裝置電路。步驟2(光罩製作)形成一具有所設計之電路圖案的光罩。步驟3(晶圓製造)使用諸如矽之材料製造一晶圓。亦被稱為前處理之步驟4(晶圓處理)使用該光罩及晶圓經過微影術在該晶圓上形成該實際電路系統。亦被稱為一後處理之步驟5(組裝)於步驟4中所形成之晶圓中形成半導體晶片,且包括一組裝步驟(例如切丁、結合)、一封裝步驟(晶片密封)等。步驟6(檢查)在步驟5中所製成之
半導體裝置上施行各種測試,諸如有效性測試及耐久性測試。經過這些步驟,半導體裝置係完成及裝運(步驟7)。
圖10係步驟4中之晶圓處理的一詳細流程圖。步驟11(氧化)氧化該晶圓之表面。步驟12(CVD)在該晶圓之表面上形成一絕緣層。步驟13(電極形成)在該晶圓上藉由蒸氣沈積等形成電極。步驟14(離子植入)將離子植入該晶圓。步驟15(抗蝕劑處理)將一感光材料塗至該晶圓上。步驟16(曝光)使用該曝光設備1或1A,以將來自該光罩之電路圖案曝光於該晶圓上。步驟17(顯影)使該經曝光之晶圓顯影。步驟18(蝕刻)蝕刻異於經顯影之抗蝕劑影像的部份。步驟19(抗蝕劑剝除)在蝕刻之後移去未使用之抗蝕劑。這些步驟被重複,以在該晶圓上形成多層之電路圖案。此具體實施例之裝置製造方法可製造比該傳統者較高品質之裝置。如此,使用該曝光設備1或1A之裝置製造方法、及結果之裝置構成本發明的一態樣。
雖然本發明已參考示範具體實施例作敘述,應了解本發明不限於所揭示之示範具體實施例。以下之申請專利範圍將被給與最寬廣之解釋,以便涵括所有此等修改及同等結構與函數。
1‧‧‧曝光設備
1A‧‧‧曝光設備
10‧‧‧光源單元
10A‧‧‧光源單元
12‧‧‧光源
12A‧‧‧光源
14‧‧‧燈箱
14A‧‧‧光-引導光學系統
16A‧‧‧搖擺單元
20‧‧‧快門
30‧‧‧照明光學系統
31‧‧‧光-引導光學系統
32‧‧‧蒼蠅眼透鏡
33‧‧‧聚光器光學系統
40‧‧‧光罩
50‧‧‧投射光學系統
60‧‧‧晶圓
70‧‧‧晶圓架台
80‧‧‧量測單元
80A‧‧‧量測單元
82‧‧‧遮罩
82A‧‧‧遮罩
82a‧‧‧針孔
82Aa‧‧‧狹縫
84‧‧‧光線接收單元
84A‧‧‧光線接收單元
90‧‧‧控制單元
90A‧‧‧控制單元
1000‧‧‧投射光學系統
1100‧‧‧平面平行板
1200‧‧‧基板
圖1係根據本發明的一態樣之曝光設備的概要剖視圖。
圖2係當作圖1所示曝光設備之量測單元的一範例之
針孔感測器的概要平面圖。
圖3係一視圖,用於藉由當作圖1所示曝光設備之量測單元的針孔感測器,說明在一曝光區域中之光量(光量分佈)的量測。
圖4係藉由圖1所示曝光設備的量測單元所量測之光量分佈的一範例之剖視圖。
圖5係根據本發明的一態樣之曝光設備的概要剖視圖。
圖6係當作圖5所示曝光設備之量測單元的一範例之狹縫感測器的概要平面圖。
圖7係一視圖,用於藉由當作圖6所示曝光設備之量測單元的狹縫感測器,說明在一曝光區域中之光量(光量分佈)的量測。
圖8係一流程圖,用於說明根據本發明的一態樣之曝光方法。
圖9係一流程圖,用於說明一製造裝置用之方法。
圖10係圖9的步驟4中之晶圓處理的一詳細流程圖。
圖11係遭受一不均勻之色彩顯影的顯示裝置上所顯示之影像的一範例之視圖。
圖12係一視圖,用於說明一投射光學系統中之外來微粒如何局部地改變該曝光光量。
圖13係一視圖,用於說明一投射於基板上之陰影的尺寸如何視該投射光學系統中之外來微粒的位置而定變化
。
1‧‧‧曝光設備
10‧‧‧光源單元
12‧‧‧光源
14‧‧‧燈箱
20‧‧‧快門
30‧‧‧照明光學系統
31‧‧‧光-引導光學系統
32‧‧‧蒼蠅眼透鏡
33‧‧‧聚光器光學系統
40‧‧‧光罩
50‧‧‧投射光學系統
60‧‧‧晶圓
70‧‧‧晶圓架台
80‧‧‧量測單元
90‧‧‧控制單元
Claims (9)
- 一種曝光設備,包括:一照明光學系統,其被組構成以來自一光源之光束照明一光罩;一投射光學系統,其被組構成將該光罩之圖案投射於一基板上;一量測單元,其被組構成量測該投射光學系統的影像平面上的曝光區域中之光量分佈;及一控制單元,其被組構用於計算藉由該量測單元所量測之關於一位置之光量分佈的二階導數,及基於已計算的二階導數偵測該照明光學系統、該投射光學系統、或該照明光學系統與該投射光學系統兩者中之外來微粒的存在。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,其中該量測單元藉由在該曝光區域中之複數位置偵測一光量而量測該光量分佈。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,其中該量測單元包括一針孔感測器,該針孔感測器包括一針孔及一光線接收單元,該光線接收單元被組構成接收已通過該針孔之光束,該量測單元藉由偵測一光量同時沿著二維之柵格圖案運動該針孔感測器,量測該曝光區域中之光量分佈;及該控制單元基於藉由該針孔感測器關於一位置所量測之光量分佈的二階導數,偵測該照明光學系統、該投射光學系統、或該照明光學系統與該投射光學系統兩者中之外 來微粒的存在。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,其中該光罩及基板被相對地掃描,該量測單元包括一狹縫感測器,該狹縫感測器包括一狹縫及一光線接收單元,該狹縫具有一對應於該光罩與該基板之掃描方向的縱長方向,且該光線接收單元被組構成接收已通過該狹縫之光束,該量測單元藉由偵測一光量同時於一垂直於該光罩與該基板之掃描方向的方向中運動該狹縫感測器,量測該曝光區域中之光量分佈,及該控制單元基於藉由該狹縫感測器關於一位置所量測之光量分佈的二階導數,偵測該照明光學系統、該投射光學系統、或該照明光學系統與該投射光學系統兩者中之外來微粒的存在。
- 如申請專利範圍第1項之曝光設備,其中該光源放射雷射光,及該曝光設備另包括一搖擺單元,其被組構成搖擺一引導該雷射光之光學系統。
- 一種用於藉由曝光將光罩的圖案轉印至基板上之曝光方法,該方法包括以下步驟:於一曝光區域中量測一投射光學系統的影像平面上之光量分佈,該投射光學系統被組構成將該光罩之圖案投射於該基板上;計算關於一位置之已量測光量分佈的二階導數; 基於該已計算之二階導數,決定一被組構用於照明該光罩的照明光學系統、該投射光學系統、或該照明光學系統與該投射光學系統兩者中之外來微粒的存在;及如果在該決定步驟中已決定該外來微粒存在,則藉由決定是否繼續曝光來決定曝光。
- 如申請專利範圍第6項用於藉由曝光將光罩的圖案轉印至基板上之曝光方法,另包括下述步驟:如果在該決定曝光之步驟中已決定不可能繼續曝光,則移去外來微粒、或藉由中止曝光替換該照明光學系統或該投射光學系統中之光學元件。
- 如申請專利範圍第6項用於藉由曝光將光罩的圖案轉印至基板上之曝光方法,另包括下述步驟:如果在該決定異常之步驟中已決定外來微粒存在,則指定該照明光學系統及該投射光學系統中之該外來微粒的位置。
- 一種裝置製造方法,包括以下步驟:使用根據申請專利範圍第1項之曝光設備曝光一基板;及對該經曝光之基板施行一顯影處理。
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