TW201007373A - Exposure apparatus and method of manufacturing device - Google Patents
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Description
201007373 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於曝光設備及裝置製造方法。 【先前技術】 目前主流的半導體曝光設備是被稱爲步進器的步進& 重複方案之曝光設備。步進器以預定比例來縮小通過繪有 φ 圖案於其上之原版的光資訊,並且,當基板被定位成靜止 於預定位置的同時,使施加於基板上的感光劑受光曝照以 將原版的圖案轉移至基板上。步進器藉由逐步地驅動固持 基板之基板台而在整個基板表面上重複此系列的曝光操作 。基板、原版、及感光劑一般分別被稱爲晶圓、光罩、及 抗蝕劑。 相反於在晶圓保持靜止的同時,在晶圓上以拍攝來實 施全板曝光之步進器,被稱爲掃描器的步進及掃描之方案 Φ 曝光設備在同步地掃描晶圓及光罩的同時使更寬廣的區域 曝光。 一般而言,在使用曝光設備製造半導體時,需要爲相 同的晶圓實施上述系列的曝光操作多次。換言之,需要藉 由曝光以將後續圖案轉移至照攝區,而在照攝區中已形成 有先前的圖案,以使這些圖案準確地彼此重疊。爲了符合 此需求,必須預先測量一陣列的照攝區。測量標誌可以預 先被插入於每一個圖案中並且使由顯微鏡來予以測量。對 於此測量而言,一般實務上使用離軸顯微鏡(此後縮寫爲 -5- 201007373 OAS ),而離軸顯示鏡使用非曝照光。由於〇AS使用非 曝照光,所以’其可以實施測量而不會使抗蝕劑曝光’但 是必須被配置成與投射光學系統隔開以防止光進入其中( 請參見圖6 )。
掃描器通常實施即時聚焦,亦即,當在投射光學系統 下使晶圓曝光而驅動平台的同時’實施聚焦。焦點感測器 6A及6C係配置在真正的曝光位置(狹縫)的前方及後方 ,亦即,如圖6所示,在Y方向上與此曝光位置偏移的 Q 位置。當藉由從圖6的紙表面的下側掃描平台而使晶圓曝 光時,在曝光前藉由焦點感測器6C來測量晶圓表面的Z 位置,並且,在曝光位置抵達狹縫位置之前,驅動平台於 Z方向上。當從圖6的紙表面的上側掃描平台時,如同在 焦點感測器6C中一般地使用焦點感測器6A。焦點感測器 6B也被配置在狹縫位置以便確認晶圓表面是否聚焦於投 射光學系統的透鏡影像平面上。藉由使多個感測器在X 方向上並列,也可偵測狹縫中的晶圓表面的傾斜。依此方 © 式,正好在曝光之前測量焦點。這減輕在整個晶圓表面上 測量焦點的需求,維持高產量。 使用OAS的曝光序列如下。當晶圓被運送至曝光設 備時,使用OAS來測量晶圓上每一個取樣拍攝區中的給 定標誌。根據測量結果,計算晶圓的定位誤差(X、Y、 及旋轉分量)及歸因於晶圓的熱膨脹之誤差。在投射光學 系統的透鏡之下移動晶圓,並且,使每一個拍攝區曝光。 增加取樣拍攝區的數目可以增進重疊準確度,但會降低生 -6- 201007373 產量。此外,在一個拍攝區中形成多個測量標誌並且測量 它們,將允許與拍攝區形狀相容的曝光並進一步增進重疊 準確度,但再度降低生產量。 爲了藉由同時實施每一個取樣拍攝區的測量及曝光以 增進生產量及準確度,有一設計係使用二個晶圓台,使得 在一台上藉由OAS來實施測量並在另一台上實施曝光( 請參見圖7)。此設計一般被稱爲雙平台組態,而僅使用 • 一個平台的設計通常被稱爲單平台組態。 在雙平台組態中,當晶圓被載至一個晶圓台上時,首 先藉由OAS來測量拍攝區的X及Y位移。接著,焦點感 測器測量整個晶圓表面。此時,另一晶圓台出現在投射光 學系統的透鏡下。前一個晶圓台移動至投射光學系統的透 鏡下並固持受測量的晶圓,並且,在此平台上開始曝光。 此時,後一個平台被驅動至OAS位置,並且,在此平台 上,以相同方式,與曝光平行地實施晶圓載送、OAS測量 ❿ 、及焦點測量。只要OAS測量及焦點測量直到曝光爲止 才完成,則即使取樣拍攝區的數目增加,生產量也絕不會 降低。在此情況中,能夠同時地使生產量及準確度最佳化 〇 焦點感測器典型上在X方向上並列。這是要在Y方 向上掃描平台時,以儘可能寬的寬度來縮短測量時間。此 外,在透鏡位置及OAS位置處分別地設置雷射干涉儀( 稍後說明)。 需要以高準確度,在寬廣範圍上,將晶圓台驅動至二 -7- 201007373 維平面(χ-γ平面)中的任意位置。一個原因是隨著半導 體電路的微圖案化的進展,要求的準確度也愈來愈嚴格。 另一個原因是當晶圓被驅動至其交換位置時,並且,當在 曝光位置以外的位置處測量因曝光而被形成於晶圓上的標 誌時,實際上必須在非常寬廣的範圍上驅動晶圓台,以處 理例如晶圓尺寸增加等情形。 通常使用雷射干涉儀來偵測晶圓台的位置。藉由將此 雷射干涉儀配置在Χ-Υ平面中,以測量Χ-Υ平面中的晶 @ 圓台的位置。舉例而言,如圖1Α所示,用於X軸測量的 平面鏡2A(於下稱爲條鏡(bar mirror))可以在Y軸方 向上安裝於晶圓台1上。測量X軸上的晶圓台的位置之 雷射干涉儀3A-1以幾乎平行X軸的雷射光束照射條鏡2A ,以使參考光與條鏡2A反射的光彼此干涉,藉以偵測晶 圓台的相對驅動量。同樣的方式應用於 Y軸方向上的晶 圓台的位置測量。藉由設置二干涉儀以用於X軸及Y軸 測量之一或二者,也可以偵測繞著Z軸的晶圓台的旋轉角 ❹ 0 z。 根據由雷射干涉儀所取得的位置資訊,藉由在X-Y 平面中配置例如線性馬達等致動器(未顯示出),可以將 晶圓台驅動至預定位置。 當透鏡的NA增加以趕上電路的微圖案化之進展時, 用以將光罩影像轉移至晶圓的聚焦誤差寬容度變窄(聚焦 深度減少),所以在聚焦方向(Z方向)上所需的定位準 確度變得更嚴格。爲此,也必須高準確地測量及控制垂直 -8 - 201007373 於Χ-Υ平面之Z方向(聚焦方向)上平台的位置、以及 X-和Y-軸方向上平台的傾斜。X軸方向上的傾斜是繞著 Y軸的旋轉分量,且通常被稱爲0y。γ軸方向上的傾斜 是繞著X軸的旋轉分量,且通常被稱爲0X。在這些情況 下,已提出傾斜測量方案。在此方案中,二個X軸干涉 儀3 A-1及3 A-2在z方向上並列,以及,藉由同時使用 它們來實施位置測量’藉以從取得的測量資料之間的差異 # 來測量平台在X方向上的傾斜0y。同樣地,藉由在Z方 向上並列二Y軸干涉儀3B-1及3B-2,可以測量Y軸方向 上的傾斜0 X (請參見圖1 )。 也已提出使用雷射干涉儀來測量晶圓台在Z方向上的 位置之方法。圖2顯示用以偵測晶圓台在Z方向上的位置 之Z雷射干涉儀的配置實例。雷射光藉由安裝於平台上的 反射鏡4A而被垂直地向上反射。45°反射鏡4B係安裝於 作爲參考用的透鏡基座上,並且,水平地反射雷射光。 • 45°反射鏡4C係設置在接近投射光學系統的透鏡中心處, 並且,將雷射光垂直向下地投射。反射鏡4D係配置在平 台上,並且,垂直地反射雷射光,而雷射光接著循著其來 的路徑而回溯。反射鏡4A係設於平台上,並且,當平台 X位置移動時,被其所反射的雷射光移動於X方向上。因 此,在X方向上延伸的條鏡係準備做爲45°反射鏡4B和 4C。即使當平台在X方向上移動時,這也總是能將雷射 光施加至平台上的相同位置。當平台在Y方向上移動時
,因爲反射鏡4A係安裝於X平台上,所以,反射鏡4A 201007373 及被其所反射的雷射光二者的位置維持相同。此時,由於 雷射光的位置相對於平台的Y位置而移動,所以,在平 台上設置延伸於Y方向上的條鏡4D。即使當平台在Y方 向上移動時,這也總是能夠將雷射光施加至平台上的鏡表 面上。接著,即使平台在X-Y平面上移動時,這也總是 允許藉由雷射干涉儀的測量。 除了上述測量設備外(請參見圖3 ),藉由將延伸於 Y方向上的45°條鏡4E安裝於平台上,以及,將延伸於X 方向上的條鏡4F安裝於透鏡基座上,也可以測量平台與 透鏡基座表面之間的相對位置。 在圖2及3中所示的兩個配置中,在左側及右側(此 後’分別稱爲L及R側)應用類似的配置。只要l及R 側上的測量設備可以同時測量整個X-Y平面上的平台的Z 位置,即能夠使用取得的測量結果,更精準地測量平台的 最終Z位置。藉由測量這些測量結果之間的差異,也能夠 測量平台的傾斜。 當在X方向上驅動平台時,X方向上之平台位置的準 確度係受X方向上延伸的條鏡4B、4C、及4F的平坦度 所影響。同樣地,當在Y方向上驅動平台時,γ方向上之 平台位置的準確度係受Y方向上延伸的條鏡4D、及4E 的平坦度所影響。雖然如上所述般要求Z方向上定位的準 確度爲奈米等級’但是,技術上難以以奈米等級的準確度 來處理條鏡的整個表面’因而難以組裝如此所處理的鏡子 -10- 201007373 日本公開專利號2001-015 42 2提出一技術,藉由使用 建立於設備中的焦點感測器以預先測量歸因於X及Y方 向上平台驅動的Z誤差,以及,藉由考慮測量結果而決定 平台的目標位置,可以增進Z方向上定位的準確度。歸因 於X及Y方向上平台驅動的Z誤差是導因於條鏡的處理 準確度之誤差,在下述說明中也將被稱爲平台的移動平面 誤差。 0 在此技術中,使用焦點感測器來測量安裝於平台上的 晶圓的表面或是取代晶圓的反射平坦表面。此時,測量準 確度係受正常條件下的晶圓表面形狀所影響。但是,在此 技術中,使用多個焦點感測器來消除晶圓表面形狀的影響 ,並且,測量單獨在平台的移動平面中的誤差。參考圖5 ,藉由焦點感測器6A來測量晶圓上的某測量點P,而後 ’藉由驅動平台,而以另一焦點感測器6B來測量晶圓上 的某測量點P。無論晶圓形狀爲何,由於焦點感測器6A ® 和6 B測量相同的測量點P,所以,預期它們會輸出相同 的測量値。事實上,由於平台驅動而於測量値中包含Z方 向上的誤差而由這些感測器取得不同的測量値,亦即,測 量値受條鏡的處理準確度所影響。因此,藉由上述技術, 可以不受晶圓表面形狀的影響來測量條鏡的形狀。 如此所取得的Z條鏡的形狀被儲存於平台控處理器的 記憶體(未顯示出)中。當平台要被驅動於真實的曝光序 列中時,藉由從平台的目標位準來計算Z條鏡的校正値, 以校正Z條鏡在Z方向上的的位置。這能夠將平台定位 -11 - 201007373 在理想位置,而在此理想位置處,Z條鏡的形狀誤差被校 正。 使用焦點感測器之Z條鏡的測量(Z-X條鏡及Z-Y條 鏡的一般項)在允許使用例如晶圓而非使用特別機器之設 備本身的自我校正上是優良的。不僅Z條鏡被認爲會因時 間性的改變或當重置設備(當零搜尋(zero-seek))時的 震動而變形,而且X-Y條鏡也被認爲會因時間性的改變 或當重置設備(當零搜尋)時的震動而變形。由於條鏡要 求週期性的形狀測量以避免此情形,所以,在此技術中不 要求特別機器的優點是很重要的。 圖4顯示使用條鏡作爲Z位置及傾斜的參考之方法以 外的方法。在此技術中,允許在Z及傾斜方向上驅動的平 台係設置於X-Y平台上,X-Y平台使用平台表面板表面 作爲參考以使X-Y平面滑動,並且,線性編碼器測量X-Y平台(平台表面板表面參考)與Z/傾斜平台之間的距離 。前一技術與後一技術的不同之處在於測量標的是條鏡或 平台表面板表面,且此意指相同的邏輯應用至這些測量標 的兩者。雖然於下將舉例說明使用條鏡之Z位置/傾斜的 測量方法,但是,同樣的方法可以應用至測量平台表面板 表面。 如上所述,能夠使用焦點感測器及晶圓而精準地測量 Z條鏡的形狀。結果,驅動平台於X及γ方向上之前, 藉由預先校正Z方向上的誤差分量,可以增進Z方向上 的定位準確度,接著增進曝光設備的聚焦準確度。 -12- 201007373 然而,條鏡會由於各種因素而逐漸地或突然地變形。 舉例而言,當以螺絲固定條鏡時,條鏡會因螺絲箝制的應 力而傾向於逐漸地恢復其原始形狀。這舉例說明了條鏡在 相當長的時間期間逐漸變形的情況。也注意到,由於雷射 干涉儀是相對位置測量系統,所以,必須在啓動設備時, 即決定平台的原始位置。此時,平台的原始位置常常係藉 由與其緊鄰的機械來予以決定的。在此情況中,對接力( φ butting force )作用於平台上,且這可能會視有關的環境 而使條鏡變形。 同樣的情況也適用於使用黏著劑以將條鏡固定於位置 上的情況,亦即,條鏡可能會因接合表面的特性之時間性 的改變或對抗平台之機械對接力而變形。 換言之,要以奈米級的準確度,以機械的方式禁止條 鏡形狀改變是非常困難的。即使以日本公開專利號 2 001-0 1 5422中所述的方法,以高準確度地校正Z條鏡的 Φ 形狀,Z方向上的定位準確度也常常會逐漸地或突然地變 差。 爲了克服此問題,需要以上述方法週期性地測量Z條 鏡的形狀。不幸的是,即使在此情況中,曝光設備的生產 力也會因爲測量的需要而降低,且同時停止曝光程序。條 鏡的變形比率視個別的曝光設備的性能而改變,所以難以 知道適當的測量時機。假使以太長的間隔來實施測量,則 條鏡的變形量會變得太大,且這可能會產生有缺陷的產品 。相反地,假使太經常實施測量,則曝光設備的操作率降 -13- 201007373 低,會導致生產力變差。此外,在此二情況中,上述方法 無法處理條鏡已突然變形的狀況。 【發明內容】 本發明提供曝光設備,其能夠測量導因於基板平台的 驅動之投射光學系統的光軸方向上的誤差,但不用停止曝 光設備。 根據本發明,提供有曝光設備,其將光罩的圖案經由 @ 投射光學系統而投射至基板上,以將基板掃描曝光,曝光 設備包括:驅動機構,在垂直於投射光學系統的光軸方向 之第一方向上掃描固持基板的基板台,並且,在垂直於光 軸方向及第一方向的第二方向上,步進式地移動基板台; 第一測量裝置,當驅動機構在第一方向上掃描基板台時, 測量基板台在投射光學系統的光軸方向上的位置;第二測 量裝置,在基板上於第二方向上延伸的一個直線上多個測 量點處,測量基板在投射光學系統的光軸方向上的表面位 @ 置;以及,控制器,其中,控制器控制第二測量裝置,以 在基板台在第二方向上步進式地移動之前及之後,在多個 測量點中的不同測量點處,測量基板上的至少一相同區, 並且’根據第二測量裝置所取得的測量結果,計算歸因於 第一方向上基板台的驅動之第一測量裝置的測量誤差。 根據本發明,能夠提供曝光設備,其能夠測量導因於 基板平台的驅動之投射光學系統的光軸方向上的誤差,但 不用停止曝光設備。這能夠同時使曝光設備的準確度及生 -14- 201007373 產力最佳化。 從參考附圖之下述舉例說明的實施例 的進一步特點。 【實施方式】 於下,將個別地說明根據本發明之單 及雙平台曝光設備的實施例。 [雙平台曝光設備] 雙平台曝光設備包含曝光區、測量區 在曝光區及測量區中移動的基板平台。當 將基板定位的同時,曝光設備使在測量區 在曝光區中曝光。 如圖7所示,在曝光製程之前,雙平 量區中測量在OAS位置處投射光學系統 φ 基板(晶圓)的表面位置(高度位置)。 置(焦點位置)之第二測量裝置(焦點感 量點7-1至7-5使它們本身在X方向上延 對齊。X方向是垂直於投射光學系統的光 第一方向(Y方向)之第二方向’而第一 軸方向。如圖8所示,當以驅動機構( 方向上掃描固持基板的基板台時,使用焦 個測量點7-1至7-5,在一行的區域9A 。多個焦點測量點1 0本身典型上以一至 將清楚本發明 一平台曝光設備 、及複數個可以 根據測量結果而 中受測量的基板 台曝光設備在測 的光軸方向上的 測量基板高度位 測器)的多個測 伸的一個直線上 軸方向及垂直於 方向係垂直於光 未顯示出)在Y 點感測器,在多 中實施焦點測量 數毫米的間隔在 -15- 201007373 γ方向上對齊。接著,以驅動機構,在χ方向上步進式地 移動基板台。之後,當藉由驅動機構在X方向上掃描基 板台的同時,在相鄰行的區域9Β中類似地實施焦點測量 。藉由重複此操作,在開始曝光之前,預先在整個基板表 面上實施焦點測量。 此時,一行的焦點測量區常常與一個拍攝區的寬度或 多個拍攝區的總寬度一般大,以使增進產量。在此二情況 中,配置數目足夠測量焦點測量範圍之焦點感測器。 Φ 在根據本發明的實施例中,在如上所述的雙平台配置 中,設置六個測量點7-1至7-6,使得使用一測量點7-6 而以如圖1 0所示般測量原始測量區的外面。有此配置, 測量與一測量點7-6相鄰的焦點測量區。在本實施例中, 雖然使用一個測量點來測量測量區的外面,但是,也可以 使用二或更多測量點。 當測量圖10中的區域9Α時,使用最右方的測量點 7-6來測量相鄰區(圖1 1中所示的區域9Β )。令B ( Χ0 Q )爲當測量區域9Α時在最右方測量點7-6處所取得的測 量値。如上所述,由於以一至數毫米的間距來測量Υ方 向上的位置,所以,也測量 Υ方向上之多個B ( Χ0 )的 値。爲了方便起見,僅注意基板中心的測量値,亦即,在 此爲位置Υ = 0。如同稍後將說明般,即使當平均Υ位置上 的所有資料時,理論上仍然可以取得與使用單一 Υ位置 處的測量値相同的結果。期望測量準確度因平均效果而增 進。 -16- 201007373 當測量相鄰區9B時,使用最左測量點7-1,以測量 與當測量先前區域9 A時使用最右測量點7 _ 6測量的位置 相同的位置(圖1 1中的位置1 1 )。令A ( X1 )爲當測量 區域9 B時在測量點7 -1處所取得的測量値,b ( X 1 )爲 在測量點7-6處所取得的測量値。 同樣地,焦點感測器在六個測量點7 - 1至7 - 6的相鄰 區域中依序地實施焦點測量,以在整個基板表面上完成焦 # 點測量。 在日本專利公開號2001-015422等中揭示從此處所取 得的測量値來計算Z-X條鏡的形狀之方法,於下,將僅說 明其簡單的槪要。 在基板台於η個區域中在X方向上步進式地移動之 前及之後,藉由在彼此不同的最右測量點7-6及最左測量 點1,測量相同的基板而取得的測量結果如下。亦即, 這些測量結果包含當基板台位置X分別爲Χ0至Χη-1時 在最右測量點7-6處所取得的測量結果B ( ΧΟ )至β ( Χη-1 )、以及當基板台位置X分別爲X 1至Χη時在最左 測量點7- 1處所取得的測量結果A ( XI )至A ( Χη ): Β(Χ〇) Β(Χ1) Α(Χ1) Β(Χ2) Α(Χ2) Β(Χη-1) Α(Χη-1) Α(Χπ) -17- 201007373 然後,位置Χ〇至Χη滿足:
XI = XO + XF
Χ2 = XI + XF = Χ〇 + 2XF
Χη = Xn-1 + XF = χ〇 + nXF 其中,XF是焦點測量區的寬度,基板台步進式地橫 越此焦點測量區以測量相鄰區。 在基板上相同的位置1 1處取得測量結果B ( X 0 )及 A ( XI )。換言之,只要平台移動平面是理想平坦的,則 可預期測量結果B(X〇)及A(X〗)具有相同的値。更具 體而言’在這二個測量結果之間的差異代表平台移動平面 與理想平面的偏差量’亦即,Z-X條鏡的形狀影響度。這 些量被定義爲當基板平台從X0移至XI時的Z誤差ΔΖ、
.· · I ΔΖ(Χ0 -. XI) = A(X1) - Β(Χ〇) ΔΖ(Χ1 — Χ2) = Α(Χ2) - Β(Χ1) ΔΖ(Χη-1 - Χη) = Α(Χη) - Β(Χη-1) 上述每一個等式代表當以XF驅動基板台時的誤差。 爲了以Ζ誤差A Ζ代表Ζ-Χ條鏡的絕對値Ζ ( χ〇 )至ζ ( Χη ),僅需要將它們總合如下: -18- 201007373 Ζ(X0)= =0 Ζ(XI)= =Ζ(Χ0) + ΔΖ(Χ0 - ·» XI)= =0 + ΔΖ(Χ0 ^ XI) Ζ(X2): =Z(X1) + ΔΖ (XI - -Χ2): =0 + ΔΖ(Χ0 -» XI) + ΔΖ(XI ^ Χ2) Ζ (Χπ) — Ζ (Χπ*"1) + ΔΖ (Χπ~*1 —► Χπ) — ΔΖ (Χ0 —*· XI) + ..ΔΖ (Χη-1 — Χη)
注意,由於沒有供這些絕對値用的參考値,所以,當 基板台位於位置Χ0時的條鏡誤差分量被暫時地假定爲零 雖然此處爲了便於計算而使用Χ = Χ〇作爲決定Ζ-Χ條 鏡的形狀之標準,但是,任何位置可以作爲標準。舉例而 言’使用X = Xc作爲決定Ζ-Χ條鏡的形狀之標準,則如下 示般僅需將z ( X C )的値從ζ - X條鏡的所有位置中的絕對 値z ( X0)至Ζ ( Xn)扣除:
Z(X0) - Z(X0) - Z(Xc) Z(X1) — Z(X1) - Z(Xc) z (Xc) Z (Xc) - Z (Xc) = 0 Z(Xn) Z(Xn) - Z (Xc) 此處所取得的Z-X條鏡的形狀僅爲先前測量/校正之 後的改變量。換言之’除非Z-X條鏡並未改變,否則,上 -19- 201007373 述函數z(x)爲零或是小至約測量誤差的値。 臨界値可以預先設定,以及,假使z(x)的値超過 臨界値,再度決定精準地測量Z條鏡的時序。舉例而言, 日本專利公開號2001 -01 5422揭示此方法的細節。 當然,也能夠將關於此處所取得的Z(X)之資料加 至Z-X條鏡的校正函數。在此情況中,當不僅一個而是多 個感測器用來重複地測量相同點時,當在X方向上驅動 平台時,不僅能夠測量Z誤差’也能夠測量傾斜誤差。 @ 如上所述,藉由將測量點的數目設定爲大於原始焦點 測量區中測量點的數目,可以測量Z-X條鏡的形狀之改變 〇 Z-X條鏡與干涉儀一起當基板台被掃描時構成測量基 板台的高度位置之第一測量裝置。而且,控制器(未顯示 出)計算歸因於上述Z-X條鏡及干涉儀的測量誤差。 儘當X方向上的步進尺寸XF等於測量點7-1與7-6 之間的距離時,如上所述的測量方法才可被實施。在X ❹ 方向上的步進尺寸與X方向上焦點測量區的尺寸相同, 亦即,其爲拍攝區尺寸的整數倍(當在圖8中同時測量多 個拍攝區時二個拍攝區的總寬度)。因此,視拍攝區的尺 寸而定,在二個測量點所測量到的基板表面位置不會總是 彼此準確地相符。 當基板表面係足夠平坦時’並且,在二測量點所測量 到的基板表面位置是彼此相鄰時’雖然它們並未彼此準確 地相符,但是,可以預期它們僅具有小的誤差。換言之, -20- 201007373 只要測量點之間的間隔被設定得足夠小’亦即,在焦點測 量區中設定大量的測量點’則上述測量方法是令人滿意地 有用的。 當然,考慮例如確保有效成本等挑戰,無法總是設定 大量的測量點。但是’如圖8所示’即使在測量點僅設定 於實施一般焦點測量的區域中之配置中,仍然可以應用本 發明。亦即,如圖1 0所示,僅當Z-X條鏡要被測量時僅 • 需設定小的焦點測量區,而非將測量點的數目設定爲大於 原始焦點測量區中的測量點的數目。 圖12顯示此模式。注意,在二行中同時實施行原始 的焦點測量。焦點感測器的測量點係設定於二拍攝區的總 寬度之內。原始焦點測量區的寬度係設定爲等於二拍攝區 的總寬度。相反地,在使用焦點感測器以計算平台移動平 面的誤差的模式中,焦點測量區9C係設定成小於二拍攝 區的總寬度。然後,焦點感測器的最右測量點7-5位於焦 • 點感測器9C之外。接著,在X方向上步進式地驅動基板 台,並且,類似地測量焦點測量區9D。此時,使用最左 的測量點7-1來測量基板表面位置1 1,先前已在最右測 量點7-5處測量過基板表面位匱1 1。依此方式,藉由在 計算平台移動平面的測量誤差模式中將焦點測量區設定爲 小於拍攝區寬度的二倍。同樣地,當對每一行的拍攝區實 施焦點測量時,焦點測量區僅需設定爲小於拍攝區寬度。 在該情況中,由於焦點測量區會於X方向上縮減’ 所以,需要測量大量的區域來測量整個基板表面。換言之 -21 - 201007373 ,在該情況中,延長測量時間。 此外,當被曝照的基板進行多次曝光時(當底層圖案 出現時),需要消除導因於底層圖案的焦點感測器的誤差 分量。一般而言,需要從測量値中扣除所有拍攝區的共同 分量,亦即,整個基板表面上之所有拍攝區的平均値。假 使在X方向上的步進尺寸xf是拍攝區尺寸的整數倍時, 則焦點感測器測量每一個測量點處拍攝區中的相同位置, 並且,很容易藉由先前所述的方法,來消除整個基板上的 拍攝區共同分量。相反地,假使焦點測量區9C被設定而 小於二拍攝區的總寬度,則對於每一個焦點測量區來說, 在每一個測量點之拍攝區中的基板表面位置是彼此不同的 〇 爲了處理此情形,可以設定僅當未具有底層圖案的基 板被曝光時才實施此誤差消除操作等條件。假使沒有底層 圖案出現,則未發生導因於圖案的誤差,所以不會造成上 述問題。況且,因爲沒有底層圖案的基板並未要求精準地 測量底層圖案的拍攝區位置之對齊測量,所以,測量站具 有時間餘裕(margin )。因此,藉由僅對沒有底層圖案的 基板測量Z條鏡誤差,可以抑制生產量的降低。 因爲條鏡通常溫和地變形’所以’未必需要每一次都 測量Z方向上的誤差’且僅需以某時間間隔來測量測量Z 方向上的誤差。因此,僅需對沒有底層圖案的基板測量Z 方向上的誤差。舉例而言,可以在每當處理預定數目的基 板時實施測量。可以在每當預定時間消逝時而非每當處理 -22- 201007373 預定數目的基板時,實施測量。正好在曝光設備電源開啓 後,條鏡有可能意外變形,所以希望在電源開啓時測量到 Z方向上的誤差。 當要測量Z-X條誤差時將具有底層圖案之基板上的焦 點測量區設定爲小時,可以對每一個焦點測量區消除拍攝 區分量而非消除整個基板表面上的拍攝區共同分量。亦即 ,消除圖1 2中焦點測量區9 C中的拍攝區分量。焦點感測 Φ 器通常對Y方向上排成陣列的拍攝區測量每一個測量點 處相同的基板表面位置,每當此焦點測量處理實施時,僅 有拍攝區之共同分量,亦即在 Y方向上排成陣列的拍攝 區組之共同分量需被消除。由於區域9C包含二行拍攝區 ,所以,實施相同的處理二次。同樣地’在區域9D中, 消除在Y方向上排成陣列的拍攝區共同的分量。由於即 使對於部份受測的拍攝區,仍然必須實施此消除處理,所 以,在區域9D中實施三次。藉由在整個基板表面上重複 Φ 此處理,可以消除導因於底層圖案的誤差。結果,即使當 設定數目大於原先焦點測量區中的測量點數目之測量點, 或者X步進尺寸XF不是X方向上的拍攝區寬度的整數倍 ,仍然可以在消除導因於底層圖案的誤差時計算Z條鏡的 誤差。但是,較佳的是如圖1〇所示般計算整個基板表面 共同的分量,以增進準確度。 上述已說明Z-X條鏡的誤差測量方法。z_x條鏡誤差 是在X方向上驅動基板台時的Z誤差。雖然此處在每一 個焦點測量區中單獨注意γ = 〇 ’但是’測量結果B ( X 0 ) -23- 201007373 及A ( X1 )之間的差在所有γ位置是相同的。基於此理 由,即使將所有在Υ位置處所取得的測量結果平均,仍 然能夠類似地測量Ζ-Χ條鏡的形狀以及降低導因於平均效 果的測量誤差。 已於上述舉例說明Ζ - X條鏡。但是,如圖1 3所示, 藉由將Υ方向上偏移測量點7而取得的測量點8設定成 在Υ方向上驅動基板台時它們彼此相符,可以測量Ζ_γ 條鏡的誤差。 @ 由於在Υ方向上的測量間距可以自由地設定,所以 ,容易將Υ方向上偏移的測量點設定成它們總是彼此相 符。假使藉由在γ方向上偏移某感測器位置而取得的感 測器位置與其間隔YL,則整個基板表面上的焦點測量的 間距僅需等於YL或是YL的分數。這能夠使在Υ方向上 偏移的多個測量點處所測量到的基板位置與不同測量點處 所測量的對應的基板表面位置相符。藉由與X方向上相 同的原理,實施用以計算Ζ-Υ條鏡的形狀之後續處理,且 @ 不對其作說明。 [單平台曝光設備] 接著,將說明用於單平台曝光設備中正好在曝光之前 實施焦點測量的方法。 正好在曝光之前實施焦點測量的方法在晶圓保持不動 的曝光設計與掃描曝光設計之間不同。在此’將說明目前 的主流的曝光方案。 -24- 201007373 圖6顯示掃描曝光設計的平台配置與焦點感測器的配 置。在通過曝光狹縫時,曝照光形成長方形曝光形狀。基 板台被驅動以移動基板上的長方形曝光範圍,並且,實施 單次拍(one shot )攝曝光。因此,掃描曝光方案的特點 爲單次拍攝曝光區係相對爲大的。 曝光狹縫的縱向被定義爲第一方向(X方向),且其 寬度方向被定義爲第二方向(Y方向)。在Y方向上以曝 φ 光掃描基板台,並且,基板台在X方向上步進式地移動 以使相鄰於目前拍攝區的拍攝曝光。 焦點感測器6A及6C典型上係配置於曝光狹縫的前 方數毫米,以及,在曝光狹縫進入曝光區之前實施焦點測 量。藉由在Z方向上驅動基板台直到曝光狹縫進入曝光區 爲止,以最佳焦點來實施曝光。將多個焦點感測器的測量 點設定於X及Y方向上也允許測量曝光狹縫中的傾斜。 爲了方便起見,圖6顯示焦點感測器在單獨X方向上並 Ο 列的實施例。 於下,將說明此平台配置中的具體方案。 傳統的焦點感測器測量小於最大曝光寬度(X方向上 的最大寬度)的區域中基板平台的Z方向上之傾斜及位置 。但是,在本實施例中,如圖9所示,測量點也被設置在 最大曝光區之外。 將參考圖14來說明此平台配置中的焦點測量方法。 第一曝光區12-1係當由基板台掃描時曝光。在此情況中 ,在曝光狹縫抵達曝光區之前,在測量點6A-1至6A-3測 -25- 201007373 量基板表面高度。當曝光狹縫抵達曝光區時,完成Z方向 及傾斜方向上之基板台的驅動。此時,爲了確認平台是否 已被調整,使用測量狹縫位置的焦點感測器,在測量點 6B-1至6B-3處實施測量。至此爲止所述的操作與—般的 曝光序列中相同。但是,在本實施例中,曝光區12-2與 第一曝光區12-1相鄰且落在其外部,在特別設定用於有 關操作之最右方測量點6B-4處測量曝光區12-2。在完成 第一曝光區12-1的曝光之後,藉由在X方向上步進式地 移動基板台而使與曝光區12-1相鄰的曝光區12-2曝光。 在此情況中,在最左方的測量點6B-1處再度測量基板表 面位置13’在第一曝光區12-1的曝光時,已經在最右方 的測量點6B-4測量過基板表面位置1 3。 後續的焦點測量處理與雙平台配置相同。亦即,當在 不同測量點測量基板上的相同位置時,期望在這些測量點 取得相同的測量値。事實上,由於在測量値中因X方向 上基板台的驅動而產生Z方向上誤差,所以,在這些測量 點取得不同的測量値。此誤差的造成是因爲Z條鏡形狀的 時間性改變,並且,這意指Z條鏡需要調整。因此,藉由 在整個基板表面上實施此方法,可以計算基板台驅動範圍 中的條鏡的形狀。 在雙平台組態中,在固定狀態中,在相鄰區域中測量 基板Z方向上的傾斜及位置。相反地,在單平台組態中, 亦即,在即時聚焦時,對每一個曝光區,在Z及傾斜方向 上驅動基板台。這需要不僅考慮焦點感測器取得的測量値 -26- 201007373 ,也需考慮基板台的驅動量。爲了簡明起見,將考慮在單 獨Z方向上,驅動基板台的情況。如同雙平台組態中一般 ,在測量點6B-4處所取得的測量結果B ( X )、在測量點 6B-1處所取得的測量結果A(X)、及在平台X位置處之 基板台的Z驅動量s(x)包含: Β(Χ0) S(X〇) B(X1) A(X1) S(X1) B(X2) A(X2) S (X2) B(Xn-l) A(Xn-l) s (Xn-1) A(Xn) S (Xn)
藉由考量基板台的驅動量,Z誤差ΔΖ係給定如下: ΔΖ(Χ0 XI) = {A(X1) - S(X1)} - {B(X〇) - S(X0)} ΔΖ(Χ1 ^ X2) = {A(X2) - S(X2)} - {B(X1) - S(X1)} ΔΖ (Xn-1 - Xn) = {A(Xn) - S (Xn" - {B (Xn-1)-S (Xn-1) } 在單平台配置中,以完全與雙平台配置相同的方式, 在整個基板表面之上,計算Z條鏡的形狀。 當在傾斜方向上驅動基板台時,根據與旋轉中心的距 離及傾斜量’藉由使用Z誤差來代表焦點測量位置的Z 量’以上述方式計算Z條鏡的形狀。 令Zs(X)爲平台位置χ處之z方向上平台的驅動 -27- 201007373 量’ Tilt-X (χ)爲χ方向上之平台的傾斜,Xr〇t ( χ)爲 從旋轉中心至焦點測量位置的距離,Tilt_Y ( X)爲γ方 向上之平台的傾斜,γ Γ 〇 t ( x )爲從旋轉中心至焦點測量 位置的距離’它們滿足: s(X)=Zs(X)+Tilt-X(X).Xrot(X)+Tilt-Y(X)·Yrot(X) 上述等式僅需被應用至每一個X位置(χ〇、XI、… @ ' Χη )。 雖然從焦點測量位置至旋轉中心的距離在每一個χ 位置是可變的,但是,其常常視平台控制方案而具有固定 値。而且’根據旋轉角度的正方向(加號方向)來決定上 述等式的項是否具有正號或負號,亦即,它們是否彼此相 加或相減。此處,將不詳述此抑制。 雖然爲了方便起見,於上述中說明用於單獨位置Υ = 0 的測量處理,但是,多個測量位置典型上在一曝光區中以 ® 數毫米的間距於Υ方向上將它們本身對齊。將所有這些 測量位置處所取得的測量結果平均。由於曝光區地使它們 本身在Υ方向上對齊,所以,進一步將這些區域中所取 得的測量結果平均,有可能降低測量誤差的影響。 而且,雖然以設定在基板中心的焦點感測器的測量點 6Β-1及6Β-4相符爲前提來說明上述等式,但是,即使使 預看(look ahead)感測器的測量點6Α-1及6Α-4或6C-1 及6C-4相符,仍然可以取得相同的效果。因此,可以使 -28- 201007373 用多個測量點的組合之其中一測量點處所取得的測量 ’或是’可以使用測量點的所有組合處所取得的測量 的平均。 圖1 4顯示設置於一側上的焦點感測器的測量點 目比另一側上的數目大1的例子。當設置於曝光區的 上的測量點增加1或更多數目時,不僅可以測量導因 驅動的Z方向上之誤差,也可以測量傾斜誤差。但是 φ 著要被設置的測量點的數目增加,相關的成本自然會 〇 當上述等式保持時,在測量點6B-1及6B-4測量 測量到的基板表面位置彼此完美地相符,亦即,測 6B-1與6B-4之間的間隔與曝光區(拍攝區)的寬度 (X方向上的步進驅動量)。但是,實際上,在一般 中曝光區的寬度會視要由曝光轉移的圖案而改變。考 事實,即使每當在焦點感測器的測量點6B-1及6B-4 Φ 量基板上非常接近的位置時,即使無法測量基板上正 同的位置,仍可以實施相同的處理。特別是當基板沒 過曝光的底層圖案且因而具有足夠高的平坦度時,測 令人滿意地可行的。 圖14顯示三個測量點6B-1至6B-3係設置於曝 之內、以及一測量點6B-4係設置在曝光區之外的狀 藉由設置更大數目的測量點,這些測量點之間具有更 間隔,則在每一個拍攝區寬度,可以在二或更多測量 測量基板上的相同位置(或非常接近的位置)。 結果 結果 的數 二側 於X ,隨 增加 點所 量點 相同 曝光 慮此 處測 好相 有經 量是 光區 態。 窄的 點, -29- 201007373 如同先前所述般,在一般曝光序列中的拍攝區寬度會 視要轉移的圖案而改變,並且,當然,曝光不用總是以最 大的曝光寬度來予以實施。當曝光區的寬度(在X方向 上)小於焦點感測器的寬度時,也可以在單平台配置中, 以即時聚焦來計算Z方向上的誤差分量。舉例而言,當曝 光設備電源開啓時、當決定基板台的原始位置時、或對批 次中的第一基板進行曝光處理時,計算Z方向誤差分量。 在此情況中,無需設置超過最大曝光寬度的範圍之測量點 Q 。亦即,根據本發明的焦點測量方法由於並未要求如圖 14中所示之測量點6B-4所舉例說明的測量點,所以,其 是有成本效益的。此焦點測量法對於幾乎所有曝光設備都 是適合的。但是,根據本發明的焦點測量方法並非可以應 用至所有型式的拍攝區,且嚴格受限於寬度小於焦點感測 器之拍攝區的曝光。後續的焦點處理與上述相同,且不對 其做說明。 以上述方式,調整X方向上的Z條鏡誤差。由於預 0 看感測器一般並列於Y方向上,所以,無需對Y方向上 的焦點測量新設置測量點。藉由在一般曝光序列中,在不 同測量點測量相同位置,計算Z方向上的誤差分量。亦即 ,只要由測量點6A-1至6A-3處的焦點感測器預先測量的 基板上的位置在Y方向上被掃描且由測量點6B-1至6B-3 處的焦點感測器測量被掃描的位置,則上述方法是可以使 用的。 與掃描曝光設備的X方向相同的方式可以被應用至 -30- 201007373 當晶圓保持靜止時實施曝光的情況。亦即,僅需將測量點 設定在比最大曝光寬度還寬之X及γ方向上的範圍中, 或是將比測量點設置的範圍還小的X及γ方向上的區域 曝光。 以上述方計算Z條鏡的形狀之後的處理與雙平台配置 中的處理正好相同。在Z(X)的値超過預先設定的臨界 値之後,可以再度測量z-x條鏡。此處所取得的關於z ( φ X )的資料可以被加至z-x條鏡的校正函數。 測量時機可以在每一個拍攝之前,以及,本發明中所 提出的測量方法可以用於只有不具底層圖案的基板。可以 在每當處理基板預定次數時,或是每當預設時間消逝時, 實施根據本發明的測量方法。或者,可以總是正好在電源 開啓之後,實施根據本發明的測量方法。 [曝光設備的說明] ® 於下,將說明應用本發明之舉例說明的單平台曝光設 備。如圖15所示’曝光設備包含照明裝置101、安裝光 罩之光罩台102、投射光學系統103、及固持基板的基板 台1。如上所述,基板台1係在藉由驅動機構(未顯示出 )來予以操縱的同時而在Y方向上移動,並且在X方向 上步進式地移動。曝光設備將形成於光罩上的電路圖案投 射至基板以將基板掃描曝光。 照明裝置101照明形成有電路圖案於其上之光罩,並 且’包含光源單元及照明光學系統。舉例而言,光源單元 -31 - 201007373 使用雷射光作爲光源。舉例而言,雷射可爲具有約193 nm的波長之ArF準分子雷射、具有約248 nm的波長之 KrF準分子雷射、或者具有約153 nm的波長之F2準分子 雷射。但是’雷射的型式並不限於準分子雷射,舉例而言 ’可爲YAG雷射,且雷射的數目並未限定。當使用雷射 作爲光源時’可以使用用以將來自雷射光源的準直光束整 型成所需的光束形狀之光學系統、以及用於將同調雷射光 束轉換成非同調雷射光束之光學系統。此外,可以用於光 @ 源單元的光源不限於雷射,可以使用一或多個水銀燈或氙 燈。照明光學系統將光罩照明以及包含例如透鏡、鏡、光 積分器、及光闌。 投射光學系統103可爲例如包含多個單獨的透鏡元件 之光學系統、包含多個透鏡元件及至少一凹面鏡的光學系 統、及包含多個透鏡元件和例如機諾虹(kinoform )等至 少一繞射光學元件的光學系統、或是僅包含多個鏡的光學 系統。 ⑬ 舉例而言,光罩台1 02及基板台1可以藉由線性馬達 來予以移動。平台102及1同步地移動。提供致動器(驅 動機構,未顯示出)給基板台1及光罩台102以使光罩圖 案對齊於基板上。 接著,將說明使用上述曝光設備以製造例如半導體積 體電路及液晶顯示裝置等裝置之舉例說明的製造方法。 以下述步驟,製造裝置:曝光步驟,使用上述曝光設 備,使基板曝光;顯影步驟,使曝光步驟中所曝光的基板 -32- 201007373 顯影;以及,處理顯影步驟中所顯影的基板之其它習知步 驟。其它習知步驟包含例如蝕刻、光阻移除、晶粒切割、 打線、及封裝步驟。 雖然已參考舉例說明的實施例來說明本發明,但是, 需瞭解本發明不限於所揭示的舉例說明的實施例。後附申 請專利範圍的範圍係依據最廣的解釋以涵蓋所有此類修改 及均等結構和功能。 【圖式簡單說明】 圖1顯示基板台配置,其允許與基板台的傾斜相關的 測量; 圖2顯示z雷射干涉儀的配置實施例: 圖3顯示Z雷射干涉儀的配置的另一實施例; 圖4顯示參考平台安裝於平台表面板之配置的實施例 » 圖5顯示以多個焦點感測器測量視平台位置而定的z 誤差; 圖6顯示單一平台配置中焦點感測器及0AS的配置 > 圖7顯示雙平台配置中焦點感測器及〇as的配置; 圖8顯示雙平台配置中預先測量基板整體表面之狀態 » 圖9顯示單一平台配置中焦點感測器配置於焦點測量 區外面的配置; -33- 201007373 圖1 〇顯示雙平台配置中焦點感測器配置於焦點測量 區外面的配置; 圖11顯示雙平台配置中測量相鄰的焦點測量區的狀 態; 圖12顯示雙平台配置中焦點感測器於X方向上並列 的配置; 圖13顯示單一平台配置中測量相鄰的焦點測量區的 狀態;
圖14用於說明單一平台曝光設備;及 圖15顯示曝光設備的一實施例。 【主要元件符號說明】 1 :晶圓台
2 A :條鏡 3Α·1 :干涉儀 3A-2 :干涉儀 3B-1 :干涉儀 3B-2 :干涉儀 4A :反射鏡 4B :反射鏡 4C :反射鏡 4D :條鏡 4E :條鏡 4 F :條鏡 -34- 201007373 6A :焦點感測器 6A-1 :測量點 6A-2 :測量點 6A-3 :測量點 6B :焦點感測器 6B-1 :測量點 6B-2 :測量點 φ 6 B - 3 :測量點 6 B - 4 :測量點 6C :焦點感測器 7 -1 :測量點 7-2 :測量點 7 - 3 :測量點 7-4 :測量點 7-5 :測量點 • 7-6 :測量點 9 A ·區域 9B :區域 9C :焦點測量區 9D :焦點測量區 1 〇 :焦點測量點 1 1 :位置 12-1 :第一曝光區 12-2 :第一曝光區 -35- 201007373 1 3 :基板表面位置 1 〇 1 :照明裝置 102 :光罩台 1 0 3 :投射光學系統
-36-
Claims (1)
- 201007373 七、申請專利範圍: 1. 一種曝光設備,將光罩的圖案經由投射光學系統 而投射至基板上,以使該基板掃描曝光,該曝光設備包括 驅動機構,在垂直於該投射光學系統的光軸方向之第 一方向上掃描固持該基板的基板台,並且,在垂直於該光 軸方向及該第一方向的第二方向上,步進式地移動該基板 台 第一測量裝置,當該驅動機構在該第一方向上掃描該 基板台時,在該投射光學系統的該光軸方向上,測量該基 板台的位置; 第二測量裝置,在該基板上於該第二方向上延伸的一 個直線上的多個測量點處,在該投射光學系統的該光軸方 向上,測量該基板的表面位置;以及 控制器, • 其中,該控制器控制該第二測量裝置,以在該基板台 於該第二方向上步進式地移動之前及之後,在該多個測量 點中的不同測量點處,測量該基板上的至少一相同區,並 且,根據由該第二測量裝置所取得的該測量結果,計算歸 因於該第二方向上該基板台的驅動之該第一測量裝置的測 量誤差。 2. 如申請專利範圍第1項之設備,其中,該控制器 降低基板台在該第二方向上步進式地移動經過之寬度,使 得在計算該第一測量裝置的測量誤差的模式中,該第二測 -37- 201007373 量裝置可以測量不同測量點處之該基板上的至少一相同區 〇 3. 如申請專利範圍第1項之設備,其中,該控制器 使用該第一測量裝置之該計算出的測量誤差,校正由該第 一測量裝置所取得的測量結果。 4. 如申請專利範圍第1項之設備,其中, 該第一測量裝置包含條鏡及干涉儀,以及 該控制器根據該第一測量裝置之該計算出的測量誤差 @ ,決定測量該條鏡的時機。 5. 如申請專利範圍第1項之設備,其中,當該曝光 設備電源開啓時、當決定該基板台的原始位置時、或當要 進行曝光處理的批次中的第一基板被載入該基板台上時, 該第二測量裝置在該基板上之至少一相同區中不同的測量 點處實施測量。 6. 如申請專利範圍第1項之設備,其中,每當處理 預定數目的基板時或每當經過預定的時間時,該第二測量 ❹ 裝置在該基板上之至少一相同區中不同的測量點處實施測 量。 7. 如申請專利範圍第1項之設備,其中,對沒有底 層圖案的基板,該第二測量裝置在該基板上之至少一相同 區中不同的測量點處實施測量。 8 .如申請專利範圍第1項之設備,其中, 該曝光設備包含曝光區、測量區、及多個基板台,在 該曝光區中,經由該投射光學系統而使該基板曝光,在該 -38- 201007373 測量區中,測量該基板,該多個基板台可以在該曝光區與 該測量區之間移動,並且,在根據該測量區中所取得的該 測量結果而將該基板定位的同時,使在該測量區中經過測 量的該基板在該曝光區中曝光,及 該第一測量裝置及該第二測量裝置係位於該測量區中 〇 9. 如申請專利範圍第1項之設備,其中,在根據由 〇 該第一測量裝置所取得的該測量結果而將該基板定位的同 時,該曝光設備使該基板曝光。 10. —種裝置製造方法,該方法包括下述步驟: 使用如申請專利範圍第1至9項中任一項之曝光設備 ,將基板曝光;以及 使該經過曝光的基板顯影;以及 處理該經過顯影的基板以製造該裝置。 -39-
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