TW201544913A - 曝光設備、曝光方法、和製造裝置的方法 - Google Patents

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Abstract

一種曝光設備包含控制器，在形成於基板上之複數基本拍攝區域的每一者中相繼地執行曝光。該控制器被建構用於基於複數拍攝區域之個別形狀的資訊，針對該複數拍攝區域的每一者，判斷是否執行不分割拍攝區域的一次拍攝曝光或執行分割曝光、決定待被執行分割曝光之該拍攝區域內之每一局部區域的形狀、和控制該曝光以基於該判斷和每一局部區域之被決定的該形狀之結果而在該複數拍攝區域之每一者內執行該一次拍攝曝光或該分割曝光。

Description

曝光設備、曝光方法、和製造裝置的方法
本發明關於一種曝光設備、曝光方法、和製造裝置的方法。
傳統上，半導體曝光設備(一種所謂“步進器”等等)中的對齊量測預先設定在基板(例如半導體晶圓)上之多個拍攝區域相關的位置或位置誤差，然後基於其上的各別拍攝區域來決定拍攝配置。使用了已知的“總體對齊”，其中使用已決定的拍攝配置，各別拍攝區域在晶圓上的位置被依序對應於例如遮罩的母板(master plate)對齊。
除了總體對齊以外，拍攝區域的放大組件和旋轉組件本身被校正，目的在於校正製造製程中以增加複雜度所造成之拍攝區域形狀的扭曲，複雜度是被建立在半導體內之較細尺寸、較高等級的積體化、和較高的視角的結果。此技術被揭露在日本公開第2003-92252號專利中。將晶圓切薄的製程、將已變薄的晶圓在壓力下積層至支撐基板等等，已知為拍攝區域之形狀產生變形的製程。與此同時， 日本公開第2005-3965號專利提出分割曝光，其依據位置偏差將晶圓分割成多個曝光區域，並將這些區域曝光，而不是將晶圓上的單一曝光區域整體曝光，其目的在於進一步改善對齊的精密度。
然而在步驟重複(step-and-repeat)之半導體曝光設備中處理的晶圓具有很大數目的拍攝區域，因此通常需費時地量測校正拍攝區域之形狀變形所需的對齊記號。此產生校正拍攝區域變形大幅減少通過量的問題。此外，還有分割曝光需要計算經由分割所獲得之區域的變形、位置偏差量、等等的問題，其進一步減少通過量。
本發明提供在校正拍攝區域之形狀有用的一種曝光設備。
本發明在其一方面提供一種曝光設備，其在形成於基板上之複數基本拍攝區域的每一者中相繼地執行曝光。該設備包含控制器，該控制器被建構用於基於複數拍攝區域之個別形狀的資訊，針對該複數拍攝區域的每一者，判斷是否執行一次拍攝曝光或執行分割曝光、決定待被執行分割曝光之該拍攝區域內之每一局部區域的形狀、和控制該曝光以基於該判斷和每一局部區域之被決定的該形狀之結果而在該複數拍攝區域之每一者內執行該一次拍攝曝光或該分割曝光；該一次拍攝曝光是在不分割該拍攝區域的一次拍攝中曝光該拍攝區域，該分割曝光是將該拍攝區域分 割成複數局部區域並將該等局部區域的每一者分別曝光。
從下文之示範實施例的描述，並參考附圖，本發明的進一步特徵會變得清楚。
1‧‧‧光源
3‧‧‧主控制器
4‧‧‧照射光學系統
5‧‧‧光遮蔽板
6‧‧‧半鏡
7‧‧‧光感應器
8‧‧‧照射系統控制器
9‧‧‧遮罩
10‧‧‧投射光學系統
11‧‧‧孔徑光闌
12‧‧‧驅動單元
13‧‧‧驅動單元
14‧‧‧投射光學系統控制器
15‧‧‧光敏基板
16‧‧‧工作台
17‧‧‧運動鏡
18‧‧‧雷射干涉計
19‧‧‧驅動單元
20‧‧‧工作台控制器
21‧‧‧光投射光學系統
22‧‧‧光接收光學系統
23‧‧‧儲存單元
24‧‧‧對齊量測系統
100‧‧‧曝光設備
100’‧‧‧另一曝光設備
110‧‧‧表面形狀量測裝置
120‧‧‧資料庫
130‧‧‧網路
200‧‧‧拍攝區域(虛線框架)
201‧‧‧梯形拍攝區域(實線框架)
202‧‧‧長菱形拍攝區域(實線框架)
203‧‧‧筒形拍攝區域(實線框架)
207‧‧‧虛線框架
208‧‧‧虛線框架
209‧‧‧虛線框架
210‧‧‧虛線框架
211‧‧‧虛線框架
212‧‧‧虛線框架
213‧‧‧虛線框架
C‧‧‧控制器
圖1是例示曝光設備之概觀圖；圖2A至2C是例示拍攝區域之形狀扭曲的圖；圖3A至3C是例示曝光區域分割的圖；圖4是例示根據第一實施例之曝光方法的流程圖；圖5是例示曝光設備和網路的圖；圖6是例示拍攝區域分割和通過量/產量之間的關係圖；圖7是例示由分割所獲得之成組的拍攝區域的圖。
下文將基於附圖詳細地描述本發明的示範性實施例。請注意，本發明無意被限制於下述的實施例，該等實施例只是在實施本發明時有用的特定範例。再者，本發明解決上述問題不必然需要下述實施例所描述之特徵的全部組合。
第一實施例
圖1是例示曝光設備100之概觀圖，該曝光設備將形成在基板上之複數基本拍攝區域的每一者相繼地曝光。光 源1可輸出複數波長帶內的光做為曝射光。從光源1發射的光經由形成照射光學系統4的光學系統(未示)被塑形成預定的光束形狀。被塑形後的光束入射在光學積分器(未示)上，且在此處，形成多個二維光源用於以均勻的照射分佈照射做為母板的遮罩(光罩)9[見下文]。光遮蔽板5被設置在照射光學系統4的光學路徑中，形成在遮罩9上的所欲照射區域。光遮蔽板5構成光遮蔽部份，其遮蔽待曝光之局部區域以外的區域[見下文]免於曝光。
半鏡6被設置在照射光學系統4的光學路徑中，且照射遮罩9之曝射光的一部份被半鏡6反射並抽出。供曝射光用的光感應器7被設置在半鏡6所反射之光的光學路徑中，且光感應器7產生對應於曝射光之強度(曝光能量)的輸出。
待印刷之半導體裝置的電路圖案被形成在遮罩9上，且被照射光學系統4照射。折射式或反射曲折式投射光學系統10以縮小率β(例如β=1/2)縮小遮罩9上之圖案的影像，且被設置用於投射在已被施加光阻劑之光敏基板(晶圓)15上的單一拍攝區域上。
具有幾乎是圓形開口的孔徑光闌11被設置在投射光學系統10的瞳孔平面(供遮罩9用的傅立葉轉換平面)上，且可藉由使用例如馬達等之驅動單元12來控制開口的直徑而設定至預定值。驅動單元13使形成投射光學系統10內透鏡系統之一部份的光學元件沿著投射光學系統10的光學軸線運動。藉此，獲得有利的投射率，並降低 扭曲誤差，同時防止投射光學系統10中各種像差的增加。投射光學系統控制器14在主控制器3的控制下，控制驅動單元12和驅動單元13的驅動。
保持晶圓15的工作台(晶圓工作台)16可沿著垂直於投射光學系統10之光學軸線的至少一平面運動和旋轉。在第一實施例中，晶圓工作台16可在三維方向中運動，且可在投射光學系統10之光學軸線的方向(Z方向)和在正交於該方向的平面(X-Y平面)內運動。在此，平行於投射光學系統10之光學軸線的方向和從晶圓15運動至遮罩9的方向設為Z軸，且正交於Z軸的方向設為X軸和Y軸。Y軸沿著紙面上的圖式平面延伸，而X軸垂直於圖式平面且面向看圖者。藉由使用雷射干涉計18來偵測晶圓工作台16在X-Y平面內的位置，以量測與固定在晶圓工作台16之運動鏡17的距離。在此期間，使用對齊量測系統24量測晶圓15和晶圓工作台16之間的位置偏差。
在曝光設備之主控制器3控制下的工作台控制器20，基於前述量測的結果，藉由控制例如馬達的驅動單元19，將晶圓工作台16運動至X-Y平面內的預定位置。主控制器3、投影光學系統控制器14、工作台控制器20、和照射系統控制器8(見下文)構成曝光設備100的控制器C。光投射光學系統21和光接收光學系統22構成焦點平面偵測單元。光投射光學系統21投射晶圓15上之光阻劑對其不敏感之複數非曝射光的光束，且該等光束被聚焦在晶圓15上且被反射。晶圓15所反射的光束被射入光接收 光學系統22上。雖然未例示，但是複數位置偵測光接收元件被設置在光接收光學系統22內，以對應於個別的反射光束。建構光接收光學系統22，使得每一光接收元件的光接收表面上和晶圓15上之每一光束的反射點共軛。量測投射光學系統10之光學軸線的方向中之晶圓15的位置偏差，做為光接收光學系統22內之位置偵測光接收元件上的入射光束的位置偏差。
其次，用圖2A至圖2C來描述拍攝區域200之形狀扭曲。圖2A至圖2C是分別例示梯形扭曲、長菱形扭曲、和筒形(barrel)扭曲情況的示意圖。雖然事實上也會發生非對稱組件扭曲、旋轉組件扭曲等，但是本說明書將其省略。實線框架201至203表示已發生扭曲之基本拍攝區域。虛線框架200表示已執行一次拍攝曝光之情況的標杆定位曝光區域；在該一次拍攝曝光中，拍攝區域全部在一次拍攝中被曝光，而沒有分割該拍攝區域。實線框架和虛線框架之間的差異對應於位置偏差，且通常在曝光區域之四個角落的偏差量最高。
其次，用圖2A至圖2C和圖3A至圖3C來描述在拍攝區域被分割成複數個局部區域且各個局部區域逐步進行曝光之分割曝光的情況中的曝光區域。虛線框架207和208代表在梯形拍攝區域201於直立方向被分割成兩部份之情況所獲得之局部區域的曝光區域。虛線框架209和210代表在長菱形拍攝區域202於直立方向被分割成兩部份之情況所獲得之局部區域的曝光區域。虛線框架211至 213代表在筒形拍攝區域203於直立方向被分割成三部份之情況所獲得之局部區域的曝光區域。如圖3A至圖3C所示，在拍攝區域被分割且被曝光之情況中的位置偏差量是圖2A至圖2C所例示之拍攝區域未被分割就曝光的情況中之量的一半。在圖3A至圖3C中，兩個相鄰局部區域的兩個曝光區域不重疊。但是兩個相鄰局部區域的兩個曝光區域可在其間的邊界區域局部重疊。
其次，將使用圖4來描述曝光方法。
S1
主控制器3獲得代表每一基本拍攝區域之形狀的資訊，並將此資訊儲存在儲存單元23內做為拍攝區域形狀資料。如圖5所示，曝光設備100透過連接至曝光設備100的網路130從外部資料庫120獲得每一拍攝區域的形狀資料。表面形狀量測裝置110、和另一曝光設備100’等被連接至網路130。表面形狀量測裝置110所量測之拍攝區域的形狀、和曝光設備100和100’等資訊被儲存在資料庫120內。在拍攝區域的形狀資訊已被儲存在資料庫120內的情況中，曝光設備100獲得該資訊。但是在拍攝區域的形狀資訊未被儲存在資料庫120內的情況中，曝光設備100可被建構用於使用設置在其內的量測裝置來量測拍攝區域的形狀。在曝光設備以批量(lot)來執行曝光的情況中，量測一批量之第一晶圓15內拍攝區域的形狀之結果，可被用於該批量的其他晶圓15。當然，組態可使得 曝光設備100所執行之量測的結果被儲存在連接至網路130且被使用於後續的曝光製程中的資料庫120內。
S2
主控制器3將儲存在儲存單元23內之生產管理用的位置偏差允許範圍與在未執行從拍攝區域之形狀所計算的拍攝區域分割之情況的位置偏差量相比較、決定是否執行分割拍攝區域的分割曝光、和將結果儲存在儲存單元23內。在拍攝區域將被分割的情況中，主控制器3計算分割所獲得之局部區域的形狀、用於定位每一局部區域之晶圓工作台16的移動(XY)校正量及旋轉(θ)校正量、和用於投射光學系統10的放大率校正量，並將這些資訊儲存在儲存單元23內。此外，主控制器3也可類似地計算和儲存其他驅動單元內之校正組件的校正量。然後主控制器3基於設定在儲存單元23內的定位準則是否被滿足，來決定是否分割拍攝區域。主控制器3選擇將儲存在儲存單元23內之分割圖案組分割所獲得之局部區域的形狀。S1和S2對應於曝光製程的前製程，而實際的曝光製程從S3開始。
S3
一旦開始曝光製程，則主控制器3首先將第m個晶元裝載至晶圓工作台16上，且運動至第n個拍攝區域；該第n個拍攝區域是曝光製程的目標。
S4
一旦完成至第n個拍攝區域的運動，則主控制器3基於拍攝區域是否已被分割和基於儲存在儲存單元23內的分割所獲得之局部區域的形狀，經由照射系統控制器8驅動光遮蔽板5。同時，主控制器3基於儲存在儲存單元23內之晶圓工作台16的XYθ校正量，經由工作台控制器20來驅動晶圓工作台16。此外，主控制器3基於儲存在儲存單元23內之投射光學系統10的放大率校正量，經由投射光學系統控制器14來驅動該驅動單元(放大率調整機構)13。
S5
在第n個拍攝區域內沒有拍攝區域分割的情況中，主控制器3在第n個拍攝區域上執行一次拍攝曝光。在第n個拍攝區域內有拍攝區域分割的情況中，主控制器3針對分割所獲得的每一局部區域執行分割曝光。
S6
主控制器3重複S4和S5，直到針對分割所獲得之所有拍攝區域的分割曝光結束。一旦所有的分割曝光結束，則製程移至S7。
S7
主控制器重複S3至S6，直到所有的拍攝區域被曝光。一旦所有的拍攝區域都被曝光，則主控制器3將晶圓15下載。在有另一晶圓待被曝光的情況中，下一個晶圓被裝載至晶圓工作台16上，並重複S3至S7。
依據基於此流程的曝光方法，即使是執行分割曝光，在開始曝光製程之前，先執行費時的全部拍攝區域之形狀的獲得(S1)和校正量的計算(S2)，所以此方法可以減少曝光製程之通過量(throughput)的降落。
第二實施例
將使用圖1和圖6來描述第二實施例。在第二實施例中，儲存單元23增加了儲存供生產管理用的通過量之下限值(目標範圍)的功能。主控制器3加載了儲存在儲存單元23內的生產管理用之通過量的下限值，且如圖6所例示，從拍攝區域分割的數目和通過量之間的關係圖決定拍攝區域分割的數目。例如可看出，在通過量的下限值為96的情況中，可被執行之拍攝區域分割的數目不大於4。然後主控制器3基於拍攝區域之形狀計算在被計算之拍攝區域分割不被執行的情況中的位置偏差量。然後從位置偏差量超過儲存在儲存單元23內之生產管理用的位置偏差允許值之拍攝區域，主控制器3決定不超過拍攝區域分割數目之範圍內的拍攝區域分割，並將決定的結果儲存在儲存單元23內。主控器3計算藉由分割拍攝區域所獲得之區域的形狀、對應於藉由分割所獲得之個別區域的晶圓工 作台16之移動(XY)/旋轉(θ)校正量、和投射光學系統10的放大率校正量，並將此資訊儲存在儲存單元23內。這些製程在圖4的S2內執行，且從S2起的步驟和第一實施例相同。
做為第二實施例的一種變化，儲存單元23可增加儲存供生產管理用之另一指標(例如產量目標值)的功能，然後可將指標和拍攝區域分割的數目之間的關係列入考慮，以決定拍攝區域分割的數目。本實施例可在整個分割曝光中產量和通過量之改善被平衡的情況下執行曝光。
第三實施例
將使用圖4和圖7來描述第三實施例。圖7是在是否施加分割曝光且對於S2中之全部拍攝區域已被決定分割的形狀以後，基於做為曝光單位之區域的形狀將拍攝區域分割成組的示意圖。組A是未施加分割曝光的群組。組B至D是包含了個別局部區域具有相同形狀之拍攝區域的群組。
在S3中，主控制器3從組A選擇拍攝區域來接受曝光製程。在S4至S6中，主控制器3在選定之組A中的個別拍攝區域上進行曝光製程。當屬於組A之全部拍攝區域的曝光製程結束時，主控制器3在組B中的拍攝區域上執行曝光製程。同樣地，主控制器3依序在組C和D上執行S3至S7的曝光製程，直到所有群組中的全部拍攝區域的曝光製程都完成。本實施例可以執行分割曝光，同時 在分割曝光期間，減少光遮蔽板所造成之通過量的降落、減少各種類型的驅動校正等等。
第四實施例
其次，將描述製造裝置(半導體裝置、液晶顯示器裝置、等)的方法。經由在晶圓上形成積體電路的前製程、和完成具有在前製程在晶圓上形成積體電路之晶片做為產品的後製程，而製造半導體裝置。前製程包括使用前述曝光設備將已被施加光敏劑之晶圓曝光的製程、和將晶圓顯影的製程。後製程包括組合製程(切粒、接合)和封裝製程(包覆)。使用形成透明電極的製程來製造液晶顯示器裝置。形成透明電極的製程包括施加光敏劑至已沉積有透明傳導膜在其上之玻璃基板的製程、使用前述曝光設備將已被施加光敏劑之玻璃基板曝光的製程、和將玻璃基板顯影的製程。依據本實施例之製造裝置的方法，可製造出具有比習知裝置更高品質的裝置。
雖然已參考例示的實施例來描述本發明，但是應瞭解，本發明並不受限於所揭露的例示實施例。下列請求項的範圍用於被給予最寬廣的解釋，以含蓋所有的修飾和均等的構造及功能。

Claims (11)

  1. 一種曝光設備，用於在形成於基板上之複數基本(underlying)拍攝區域的每一者中相繼地執行曝光，該設備包含：控制器，被建構用於基於複數拍攝區域之個別形狀的資訊，針對該複數拍攝區域的每一者，判斷是否執行一次拍攝曝光或執行分割曝光、決定待被執行分割曝光之該拍攝區域內之每一局部區域的形狀、和控制該曝光以基於該判斷和每一局部區域之被決定的該形狀之結果而在該複數拍攝區域之每一者內執行該一次拍攝曝光或該分割曝光；該一次拍攝曝光是在不分割該拍攝區域的一次拍攝中曝光該拍攝區域，該分割曝光是將該拍攝區域分割成複數局部區域並將該等局部區域的每一者分別曝光。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，另外包含：投射光學系統，被建構用於將遮罩圖案投射至該基板上；放大率調整機構，被建構用於調整該投射光學系統的放大率；光遮蔽部份，被建構用於遮蔽該等局部區域以外的區域免於曝光；和工作台，被建構用於保持該基板，且可在垂直於該投射光學系統之光學軸線的平面中運動和轉動，其中該控制器控制該放大率調整機構、該光遮蔽部份、和該工作台，以減少被該光遮蔽部份調整之曝光區域 的形狀和該等局部區域的形狀之間的偏差。
  3. 如申請專利範圍第2項之曝光設備，其中該控制器基於該等局部區域的形狀來控制該放大率，和基於該等局部區域的位置來控制該工作台的該運動和該轉動中至少一者。
  4. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，其中該控制器從該曝光設備的外側獲得該資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，另外包含：量測裝置，被建構用於量測該複數拍攝區域之每一者的形狀，其中該控制器從該量測裝置所執行之該量測的結果獲得該資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項之曝光設備，其中該控制器從該量測裝置在一批量中的第一基板上所執行之該量測的結果獲得該資訊。
  7. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，其中該控制器基於該拍攝區域不被分割之情況中的該拍攝區域之形狀和被投射至該基板上之該圖案的形狀之間的偏差量，決定被執行該分割曝光之該拍攝區域內該等局部區域的數目和形狀。
  8. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，其中該控制器決定該分割曝光在多少個拍攝區域內被執行，以落入曝光該複數拍攝區域所需時間被預先設定的目標範圍內。
  9. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，其中該控制器 基於作為曝光單位之區域的形狀將該複數拍攝區域分割成複數組，且一組一組地在該複數拍攝區域中相繼地執行曝光。
  10. 一種曝光方法，用於在形成於基板上之複數基本(underlying)拍攝區域的每一者中相繼地執行曝光，該方法包含：基於複數拍攝區域之個別形狀的資訊，針對該複數拍攝區域的每一者，判斷是否執行一次拍攝曝光或執行分割曝光、和決定待被執行分割曝光之該拍攝區域內之每一局部區域的形狀；該一次拍攝曝光是在不分割該拍攝區域的一次拍攝中曝光該拍攝區域，該分割曝光是將該拍攝區域分割成複數局部區域並將該等局部區域的每一者分別曝光；和基於該判斷和每一局部區域之被決定的該形狀之結果而在該複數拍攝區域之每一者內執行該一次拍攝曝光或該分割曝光。
  11. 一種製造裝置的方法，該方法包含：使用申請專利範圍第1至9項中任一項的曝光設備來將基板曝光；將已曝光的該基板顯影；和處理已顯影的該基板，以製造該裝置。
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