TW201642314A - 透過旋轉、平移及可變的處理條件之暴露劑量均勻化 - Google Patents

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Abstract

可將基板設置於泛光暴露處理系統中的基板支撐件上。可選擇一泛光暴露劑量輪廓。可使基板暴露於來自一光源的泛光照射，且可在達成所選的泛光暴露劑量輪廓時終止該泛光照射。使該基板暴露於泛光照射可包含控制以下至少一者：基板旋轉速率、光源掃描速率、基板掃描速率、光源功率設定、光源至該基板的距離、光源孔設定、泛光照射在該基板上的入射角、及光源焦距位置，從而達成所選的泛光暴露劑量輪廓。

Description

透過旋轉、平移及可變的處理條件之暴露劑量均勻化
本揭露內容相關於處理基板的方法及設備，且尤其相關於透過旋轉、平移及可變的處理條件之暴露劑量均勻化的方法及設備。 [相關申請案之交互參考]
本揭露內容主張來自美國臨時申請案第62/141,003號的優先權，其名為「High Power UV Flood Exposure Dose Homogenization by Combination of Rotation, Translation and Variable Processing Conditions」、且係於2015年3月31日申請，該申請案的整體內容係併入於此，以供參考。
基板處理經常涉及使基板晶圓暴露於輻射。舉例而言，可使基板暴露於包含高功率UV輻射的紫外(UV)光。例如在光微影製程及/或其他加工製程期間，可使基板暴露於高功率光(例如，UV光)。使整個基板暴露於實質上均勻強度的光源可確保整個基板於所有位置處受到類似處理，從而例如確保整個基板範圍光微影操作中的一致性。然而，寬帶及/或較窄帶寬的高功率UV泛光來源的選擇、或任何的暴露源在暴露區域範圍、以及時間過程中都可能具有顯著的劑量不均勻性。高功率UV泛光暴露源、或其他的光源設計及/或選擇可在半導體處理中受若干考量的影響。舉例而言，該等考量可包含以下者： 1.        產量：功率及暴露方法的結合(例如，整個晶圓、光柵斑等) 2.        強度對波長(例如，當製程吸光度超過窄波長範圍時) 3.        暴露區域中來自光源的劑量均勻性(例如，不均勻性可為＞5%，且有時在一些系統中＞10%) 4.        時間過程中的劑量控制 5.        針對產量及均勻性考量的成本權衡。
許多低成本、高功率UV的泛光選擇苦於暴露區域範圍內顯著的劑量不均勻性(例如，不均勻性可＞5%，且有時＞10%)。該低成本、高功率UV的泛光選擇的許多者亦苦於時間過程中漂移的平均功率。
一些高功率UV源的範例係顯示於圖1之表100中。在一些光源中，舉例而言，可使用例如由Nordson所提供的微波供電UV燈、或LED陣列。微波功率燈源可使用產生具有約為期望強度之光帶的6’’或10’’燈泡。然而，該光帶可能具有顯著的強度降低。圖2為例示性UV強度分佈圖200。如該例示性分佈圖200中顯示，強度在接近UV燈之中心處可為最大，且可能朝向燈邊緣而降低。該分佈圖200為一範例，但基於如光源類型、光源年份、存在製造缺陷等變量，UV源可能具有不同的強度分佈。
有時，可能期望達成不均勻的預定暴露。
此處所述系統及方法相關於輻射暴露製程，以達成選定的泛光暴露劑量輪廓。舉例而言，可利用高暴露劑量(＞1J/cm2 )UV泛光暴露製程、或其他的基板處理暴露類型進行給劑。此處所述系統及方法可使用旋轉、平移、及可變處理條件的一或更多者來增加處理均勻性，或者達成選定的光源劑量輪廓，該光源例如不均勻高功率UV泛光暴露源(例如，產生＜0.5%或更小的最終不均勻度)、或任何的其他暴露源。此處所述系統及方法可進一步採用原位光感測器硬體，該原位光感測器硬體可容許對光源平均功率及光源範圍不均勻性進行即時繪圖，該即時繪圖可用在進一步的製程控制方法中。劑量均勻化可用於許多潛在的輻射源，例如圖1之表100中顯示的範例。
在一例示性實施例中，可將基板設置於泛光暴露處理系統中的基板支撐件上。可選擇一泛光暴露劑量輪廓。可使基板暴露於來自光源的泛光照射，且可在達成選定的泛光暴露劑量輪廓時終止該泛光照射。使該基板暴露於泛光照射可包含控制以下者的至少一者：基板旋轉速率、光源掃描速率、基板掃描速率、光源功率設定、光源至該基板的距離、光源孔設定、泛光照射在該基板上的入射角、及光源焦距位置，從而達成選定的泛光暴露劑量輪廓。
儘管此處所述系統及方法係在高功率UV製程的背景下進行討論，以達成均勻的劑量輪廓，但所提供之可選劑量輪廓概念可用於具有固有光源不均勻性的任何基於輻射的製程。此處所述系統及方法可與單一光源系統一起使用，且/或可應用於統一強度特性的複數光源(例如，複數燈)。
圖3為根據該發明實施例，與UV源300一起使用的劑量均勻化系統310。該系統310可包含一或更多處理迴路(例如，均勻化迴路320、及/或處理控制迴路340)、一或更多感測器330、記憶體350、及/或其他元件。感測器330可量測UV源300燈的強度及降低情形。均勻化迴路320可判定UV源300系統設定，從而使UV光的給劑均勻性最佳化。處理控制迴路340可控制UV源300的元件(例如，馬達、UV燈等)，以進行所判定的UV最佳化過程。該等元件320-350的功能及特徵係在以下更為詳細地描述。該等元件320-350可經由匯流排360而相互連接。一些元件可進行組合(例如，在一些實施例中，單一的處理迴路可執行均勻化迴路320及處理控制迴路340的功能)。在一些實施例中，如均勻化迴路320及/或處理控制迴路340的元件可為構建成或設置成執行下述功能的特殊目的迴路。
圖4為根據該發明實施例之基板處理方法400。可將基板設置於UV泛光暴露處理系統中的基板支撐件上(410)。可選擇UV泛光暴露劑量輪廓(420)。可使基板暴露於來自UV源300的UV泛光照射(430)。根據以下呈現的實施例，使基板暴露於UV泛光照射可包含劑量均勻化。在一些實施例中，可量測UV源300的輻射 (440)，且系統310可判定是否需要改變控制設定來符合輪廓(例如，若UV源300的性能已下降時)(450)。若需要改變，則可改變控制參數(460)。當達成選定的UV泛光暴露劑量輪廓時，可終止UV泛光照射(470)。 劑量暴露輪廓繪製
在UV泛光照射暴露期間可進行達成如均勻輪廓的選定劑量輪廓，以改善基板的期望暴露。選定的劑量輪廓可藉由控制下列至少一者而達成：基板旋轉速率、UV源掃描速率、基板掃描速率、UV源功率設定、該UV源至該基板的距離、UV源孔設定、UV泛光照射在該基板上的入射角、及/或UV源焦距位置，從而達成選定的UV泛光暴露劑量輪廓。均勻化迴路320或劑量輪廓選擇迴路可判定設定，且處理控制迴路340可使用該設定來控制基板處理。
在一些實施例中，可將固定的旋轉速度及固定的平移速度組合，以使不均勻的狹縫恆定劑量暴露(例如，由無孔的光帶所產生、或者由在光源自身與基板之間具有狹縫孔的光源所產生)均勻化，或者以其他方式達成選定的輪廓。圖5為根據該發明實施例、晶圓上一位置點所採取的路徑500。當晶圓在UV源(位於水平標度上的0位置點)下進行旋轉及平移時，由於光源之光強度的不一致性，晶圓上任何給定的位置點都可能暴露於變化的光強度。舉例而言，當該位置點旋轉並且平移為位於UV源之中心的正下方時，可能比其旋轉並且平移為位於光源之外側角落的正下方時接收到更強的光。當旋轉速度及平移速度最佳化時，僅固定速度的旋轉可部分地對不均勻強度的狹縫進行歸一化/平均化，以產生徑向相依強度特性，就任何給定半徑而言，該徑向相依強度特性在旋轉角度θ之範圍可為顯著均勻的。針對僅有固定旋轉速度而無固定平移速度的情況而言，燈源可能需要為晶圓之半徑的最小長度，且定位成使得光帶的一短軸係位於/接近旋轉中晶圓的原點，以確保晶圓的完全暴露。對光狹縫下之旋轉中晶圓附加恆定速度之固定掃描速率的平移可容許該徑向相依特性發生某種改變，這是因為在光源下，旋轉中晶圓之不同的部位(例如，中心至邊緣)所經歷的整合時間差。恆定旋轉及恆定掃描速率平移之後之徑向相依特性的範例可在圖6中找到。圖6為晶圓之劑量誤差對半徑的圖表600。基於晶圓上的徑向位置(以0代表中心，且+/-150代表外邊緣)，可呈現變化的劑量誤差百分比(在此範例中約為9%的差異)。在置中光帶(例如，光帶的中心係在旋轉中晶圓的中心原點之上)的情況下，且在固定旋轉及固定平移速度的條件下，晶圓的中心可在燈下僅短的時間內經歷暴露(如狹縫寬度/掃描速率所界定)。在固定(恆定)旋轉、固定(恆定)掃描速率平移、及固定(恆定)功率條件的情況下，徑向相依特性的改變可取決於以下準則的一些或全部者： 1.        光源狹縫不均勻特性(例如，如圖2中顯示) 2.        暴露狹縫至旋轉中晶圓原點的實體關係 3.        暴露狹縫長度及寬度 4.        針對旋轉速率/平移掃描速率所選擇的常數。
圖7為根據該發明實施例，晶圓之劑量誤差對半徑的圖表700。藉由改變一或更多的劑量均勻化設定、劑量誤差的差異可被顯著地降低(例如，在此實施例中，降低至約0.9%的差異)。
在劑量均勻化概念的一些實施例中，在恆定掃描速率及恆定旋轉速度的平移過程中，可設置可變的暴露劑量，以使狹縫範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移的整合暴露時間差均勻化。可獲得預設的徑向特性(例如，如圖6中所示之在恆定的暴露劑量、恆定掃描速率的平移，及恆定的旋轉速率之情況下者)。在平移(時間)過程中，可大概地運用反函數至光源功率，以進一步使該特性均勻化(例如，將特性從圖6中所顯示之特性改善為圖7的特性，或更好)。該實施例以及後續實施例的反函數可藉由使圖6的函數歸一化、然後從1減去該歸一化函數而獲得。在固定(恆定)旋轉、固定(恆定)掃描速率平移、及可變光源功率條件下，該徑向相依特性的改變可取決於以下準則的一些或全部者： 1.        光源狹縫不均勻特性(例如，如圖2中顯示) 2.        暴露狹縫至旋轉中晶圓原點的實體關係 3.        暴露狹縫長度及寬度 4.        針對旋轉速率/平移掃描速率所選擇的常數 5.        在平移期間所運用之可變功率的函數。
在劑量均勻化概念的一些實施例中，在恆定功率及恆定旋轉速度的平移過程中，可設置可變的掃描速率，以使狹縫範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移的整合暴露時間差均勻化。可獲得預設的徑向特性(例如，如圖6中顯示，利用恆定的暴露劑量、恆定掃描速率的平移，及恆定的旋轉速率)。在平移(時間)過程中，可大概地運用反函數至掃描速率(例如，掃描速度)，以進一步使該特性均勻化(例如，將特性從圖6中所顯示之特性改善為圖7的特性，或更好)。在固定(恆定)旋轉、固定(恆定)功率、及可變掃描速率條件下，該徑向相依特性的改變可取決於以下準則的一些或全部者： 1.        光源狹縫不均勻特性(例如，如圖2中顯示) 2.        暴露狹縫至旋轉中晶圓原點的實體關係 3.        暴露狹縫長度及寬度 4.        針對旋轉速率/功率所選擇的常數 5.        在平移期間所運用之可變掃描速率的函數。
在劑量均勻化概念的一些實施例中，在恆定旋轉速度的平移過程中，可設置可變的掃描速率及可變的功率，以使狹縫範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移的整合暴露時間差均勻化。可獲得預設的徑向特性(例如，如圖6中顯示，利用恆定的暴露劑量、恆定掃描速率的平移，及恆定的旋轉速率)。在平移(時間)過程中，可運用最佳化之共依(co-dependent)函數至掃描速率/功率，以進一步使該特性均勻化(例如，將特性從圖6中所顯示之特性改善為圖7的特性，或更好)。在固定(恆定)旋轉、可變功率、及可變掃描速率條件下，該徑向相依特性的改變可取決於以下準則的一些或全部者： 1.        光源狹縫不均勻特性(例如，如圖2中顯示) 2.        暴露狹縫至旋轉中晶圓原點的實體關係 3.        暴露狹縫長度及寬度 4.        針對旋轉速率所選擇的常數 5.        在平移期間所運用之可變掃描速率的函數 6.        在平移期間所運用之可變功率的函數。
在劑量均勻化概念的一些實施例中，在恆定功率及恆定旋轉速度的平移過程中，可設置可變的暴露劑量，以使狹縫範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移的整合暴露時間差均勻化。可獲得預設的徑向特性(例如，如圖6中顯示，利用恆定的暴露劑量、恆定掃描速率的平移，及恆定的旋轉速率)。在平移(時間)過程中，可大概地運用反函數至狹縫形狀光源孔的寬度，以進一步使該特性均勻化(例如，將特性從圖6中所顯示之特性改善為圖7的特性，或更好)。舉例而言，狹縫形狀光源孔的寬度可藉由步進馬達控制。改變寬度可控制光穿過孔的量，並且從而控制該基板之時間相依暴露劑量。在固定(恆定)旋轉、固定(恆定)功率、可變掃描速率條件下，該徑向相依特性的改變可取決於以下準則的一些或全部者： 1.        光源狹縫不均勻特性(例如，如圖2中顯示) 2.        暴露狹縫至旋轉中晶圓原點的實體關係 3.        暴露狹縫長度及寬度 4.        針對旋轉速率/功率所選擇的常數 5.        在平移期間所運用之可變孔寬度的函數。
在劑量均勻化概念的一些實施例中，在恆定功率及恆定旋轉速度的平移過程中，可設置可變的暴露劑量，以使狹縫(由狹縫形狀的光源孔形成)範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移的整合暴露時間差均勻化。可獲得預設的徑向特性(例如，如圖6中顯示，利用恆定的暴露劑量、恆定掃描速率的平移，及恆定的旋轉速率)。在平移(時間)過程中，可大概地運用反函數於光源及旋轉/平移基板之間的相對高度，以進一步使該特性均勻化(例如，將特性從圖6中所顯示之特性改善為圖7的特性，或更好)。光源與旋轉/平移基板之間的相對高度可藉由例如步進馬達控制。改變該高度可控制光穿過光源(其隨著距離而顯著地發散)孔的量，且從而控制基板之時間相依暴露劑量。步進馬達可移動光源或旋轉/平移基板。在固定(恆定)旋轉、固定(恆定)功率、可變掃描速率條件下，徑向相依特性的改變可取決於以下準則的一些或全部者： 1.        光源狹縫不均勻特性(例如，如圖2中顯示) 2.        暴露狹縫至旋轉中晶圓原點的實體關係 3.        暴露狹縫長度及寬度 4.        針對旋轉速率/功率所選擇的常數 5.        在平移期間所運用之可變高度的函數。
在劑量均勻化概念的一些實施例中，在恆定功率及恆定旋轉速度的平移過程中，可設置可變的暴露條件，以使狹縫範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移的整合暴露時間差均勻化。為實現可變的暴露條件，可在光源及基板之間設置光學元件(例如，鏡子或透鏡)。如此實施例可與上述其他實施例相結合使用，或者獨立地使用。可使用擺動鏡，以沿著中心掃描軸來改變光特性相對位置。在旋轉及平移期間，可使用其他光學元件(例如，透鏡)來改變該特性本身(例如，尺寸、形狀、及/或輪廓)。在擺動鏡用於沿著中心掃描軸改變光特性相對位置的變化中，可於旋轉及平移期間在相對於平移中心軸的光位置中導入刻意的高頻抖動，從而對伴隨光源的局部不均勻性導入某種平均化。在透鏡用於在旋轉及平移期間操控特性的變化中，可獲得預設的徑向特性(例如，在如圖6中顯示之恆定的暴露劑量、恆定掃描速率的平移，及恆定的旋轉速率之情況下者)，且在平移(時間)過程中，可大概地運用反函數於光學元件對光源的相對高度或角度，以進一步使該特性均勻化(例如，將特性從圖6中所顯示之特性改善為圖7的特性，或更好)。光學元件對光源的相對高度或角度可藉由例如步進馬達控制。改變光學元件的高度或角度可控制光穿過孔的量(例如，藉由改變焦點)，且從而控制基板之時間相依暴露劑量。在固定(恆定)旋轉、固定(恆定)功率、可變掃描速率條件下，徑向相依特性的改變可取決於以下準則的一些或全部者： 1.        光源狹縫不均勻特性(例如，如圖2中顯示) 2.        暴露狹縫至旋轉中晶圓原點的實體關係 3.        暴露狹縫長度及寬度 4.        針對旋轉速率/功率所選擇的常數 5.        在平移期間所運用之光學元件之可變高度或角度的函數。
以上呈現之實施例的描述內容已假定使晶圓範圍之整合能量方面之差異最小化的目標，但是相同的方法可用來改善初始不均勻性，並且刻意引發徑向整合劑量系統性可變特性，以考量到外部製程不均勻性(例如，晶圓至邊緣的蝕刻偏壓)。
又，儘管不均勻狹縫(例如，由無孔的光帶所產生、或者由在光源自身與基板之間具有狹縫孔的光源所產生)係與以上提及的實施例一起使用，但該等實施例可應用於具有任何形狀之光照的系統，以求改善的基板範圍整合劑量均勻性。 模擬
圖8為根據該發明實施例之劑量均勻化模擬方法800。均勻化迴路320可用以執行一些實施例中的均勻化模擬。該方法800可用來在UV暴露期間例如基於控制以下至少一者而判定劑量均勻化的設定：基板旋轉速率、UV源掃描速率、基板掃描速率、UV源功率設定、UV源至基板的距離、UV源孔設定、UV泛光照射在基板上的入射角、及/或UV源聚焦位置，從而達成以上所述之選定的UV泛光暴露劑量輪廓。
針對待處理基板定義晶圓網格(810)。如圖9中顯示，晶圓網格可基於笛卡爾空間(Cartesian spacing) 900、或極空間(polar spacing) 910。可對網格點進行分度，且可判定每一分度點的(r, θ)位置。
可定義光照網格及分佈圖(820)。圖10顯示例示性光照分佈圖1000。光照形狀可藉由定義選擇(指定UV源之已知特性)、或藉由輸入自定義分佈圖(例如，經由文字檔案)而加以定義。可將均勻矩形網格矩陣指定至光照分佈圖，且可內插每一網格點的功率。該網格具有比晶圓網格更高的空間解析度。光照分佈圖的中心可定義為光照原點。
可作出關於光源橫穿晶圓的假設(830)。舉例而言，如圖11之分佈圖1100中顯示，可假設光照原點沿晶圓平面的中心軸橫穿，且可假設光照原點穿過晶圓平面原點。在此假設下，無論是晶圓或光照源相對另一者移動皆沒有數學上的差異。
可執行利用所定義之晶圓網格、光照網格及分佈圖、及橫穿模式的模擬(840)，其中使晶圓沿光源橫穿。例示性模擬製程係參照以下圖12更詳細地描述。在每一模擬迭代(simulation iteration)(例如，每一模擬時步)，光照原點在晶圓坐標系統的位置可藉由以下者而判定(850)：Rn = Rn-1 + ΔR (其中ΔR係半徑的差量變化，且係基於掃描速率*模擬時步(time step)而判定)、及θn = θn-1 + Δθ (其中Δθ係θ的差量變化，且係基於RPM*模擬時步而判定)。Rn 、θn 可代表在該時步處於光照原點正下方的晶圓位置。
此外，可判定光照分佈圖是否超出晶圓分度位置(860)。第一，若定義pacman孔(具有一移除扇形部分的圓形形狀)，則θn – pacman角度 /2 ~ θn + pacman角度 /2以外之所有的晶圓分度網格θ 點可被排除。接著，基於Rn 、θn ，可判定所有剩下之晶圓分度網格點的相對距離。若晶圓分度網格點被發現處於光照下方(就當前模擬步驟而言)，則可判定該點處的功率。這可藉由以下步驟完成：求Rn 、θn 與晶圓網格點之間的相對距離、且然後參考光照功率網格以求該晶圓網格點在該模擬步驟正經受的功率。舉例而言，晶圓位置(x,y)功率 (n) =晶圓位置(x,y)功率 (n-1) +光照時間步驟*光照功率分佈圖(relX，relY)。若晶圓分度網格點不在光照下方，則晶圓位置(x,y)功率 (n) =晶圓位置(x,y)功率 (n-1) 。
在所有的迭代完成後，該模擬可結束(870)。可繪製晶圓位置(x,y)功率 (n) 的最終分佈圖，且可判定統計數字。基於此，可判定均勻化設定(880)。舉例而言，根據上述實施例，以下者中至少一者可選擇成使模擬系統的給劑平均化：基板旋轉速率、UV源掃描速率、基板掃描速率、UV源功率設定、UV源至基板的距離、UV源孔設定、泛光照射在基板上的入射角、及UV源聚焦位置。
圖12為根據該發明實施例之劑量均勻化模擬方法1200。圖13為根據該發明實施例之例示性劑量均勻化模擬1300。可定義光照形狀(1210)(例如，從以上產生之光照網格及分佈圖)。可載入當前版本的處理配方(掃描速率對徑向位置)(1220)。可計算該配方的整合功率(1230)，並將該整合功率轉換為歸一化平均徑向功率(1240)(例如，歸一化為平均值)。配方條件(例如，掃描速率、及/或徑向位置)可在每一點處基於歸一化比例功率誤差而改變(1250)，並用作下一版本的處理配方，因此可重複步驟1220-1240。步驟1220-1250可重複複數次(例如，3-8個迭代)，直到誤差被降低至令人滿意的程度。 感測器回饋
舉例而言，根據上述實施例的一或更多者，以下感測器系統及製程控制方法可用來控制劑量均勻化。在一例示性感測器系統及製程控制方法中，安裝於晶圓邊緣的光感測器330可用來獲得即時的狹縫不均勻性訊息。舉例而言，如圖14之感測器陣列1400顯示，3或更多的UV光感測器330(例如，3或更多對於感測器故障及/或感測器校準錯誤的備品)可安裝於緊鄰旋轉中晶圓之邊緣外側的旋轉檯上(例如，對300mm晶圓來說，安裝於半徑152mm處)。UV光感測器330可沿著安裝環的弧形等距離地隔開(例如，3個感測器以120度的間隔安裝)。在旋轉/移動期間，每一感測器330可對光帶區域的大部分採樣，因為每一感測器330在時間過程中可遇到光帶的複數區域(例如，見圖5)。感測訊息可用來瞭解燈當前的平均功率、以及當前光帶的不均勻性特性。均勻化迴路320可接收感測訊息並且使用該感測訊息來判定設定，且處理控制迴路340可使用該設定來控制基板處理。當前平均功率及當前不均勻性特性二者可用來在製程控制方法中將設定回饋至下一晶圓或批次，從而例如改變以下一或更多者： 1.        功率設定偏差/校準 2.        在平移期間所運用之可變掃描速率的函數 3.        在平移期間所運用之可變功率的函數 4.        在平移期間所運用之可變光源孔寬度的函數。
在另一例示性感測器系統及製程控制方法中，具有等於或大於旋轉中晶圓直徑之長度的帶狀/狹縫狀CCD陣列330可安裝於平移檯，如圖15之感測器陣列1500中顯示，該平移檯在旋轉檯的前面或後面(例如，以避免在旋轉檯/晶圓的下方，但仍在每次平移時獲得光帶下的掃描資料)。掃描資料可用來瞭解燈當前的平均功率，以及當前光帶的不均勻性特性。均勻化迴路320可接收感測訊息，並且使用該感測訊息來判定設定，且處理控制迴路340可使用該設定來控制基板處理。當前平均功率及當前不均勻性特性二者可用來在製程控制方法中將設定回饋至下一晶圓或批次，從而例如改變以下的一或更多者： 1.        功率設定偏差/校準 2.        在平移期間所運用之可變掃描速率的函數。
在另一例示性感測器系統及製程控制方法中，如圖16之感測器陣列1600中顯示，機動掃描帶狀/狹縫狀CCD陣列330(其具有等於或大於光照沿掃描/檯平移軸方向之延伸的長度)可安裝成垂直於平移檯(例如，以避免在不使用期間撞擊旋轉/平移檯)。在基板平移檯不在光源下方的時間期間，機動掃描帶狀/狹縫狀CCD陣列330可在光源下進行掃描並收集資料。所收集的資料可用來瞭解燈當前的平均功率，以及當前光帶的不均勻性特性。均勻化迴路320可接收感測訊息，並且使用該感測訊息來判定設定，且處理控制迴路340可使用該設定來控制基板處理。當前平均功率及當前不均勻性特性二者可用來在製程控制方法中將設定回饋至下一晶圓或批次，從而例如改變以下者的一或更多者： 1.        功率設定偏差/校準 2.        在平移期間所運用之可變掃描速率的函數。 範例
在以下範例中，以上劑量均勻化可應用於圖17之例示性晶圓1700。晶圓1700可逆時針旋轉，且目標晶圓環(wafer annulus of interest)可位於距離晶圓1700中心的特定半徑處。若晶圓1700的旋轉比光斑掃描速度(或者，若光斑係處於沿掃描晶圓之中心軸的固定位置，則為晶圓掃描速度)快得多，那麼吾人可假設晶圓環將在下方穿過光斑的所有區域。晶圓1700之任何單一旋轉的停留時間可為光斑範圍的距離除以角速度。該環在光斑下所有旋轉的停留時間在整合之後可為光斑面積除以圓周及光斑速度(或者，若光斑係處於沿掃描晶圓之中心軸的固定位置，則為晶圓掃描速度)的乘積，如下(其中r係光斑半徑，且R係晶圓半徑)：
對任何半徑而言，停留時間可為光斑速度(或者，若光斑係處於沿掃描晶圓之中心軸的固定位置，則為晶圓掃描速度)的函數，該函數可經過重新整理，以給出作為停留時間之函數的光斑速度，如下：
為求光斑進行掃描的製程時間，相反的光斑速度公式可整合如下：
然而，光斑速度在中心處可無限大，所以計算可開始於自中心起的某一固定距離處。據此，可獲得從起始半徑至終止半徑的定積分如下：
最終，為求總製程時間，可將光斑從中心移動至起始位置所花費的時間相加如下：
針對圓形光斑形狀，計算方程式1800可因此如圖18中顯示。方程式1800可用來達成一目標，例如用來在給定8mm半徑之光斑的條件下，求適合60秒以內的掃描配方。這可進行如下： 1.        決定自中心起的起始位置、速度、及停止位置： R起始 = 0-20 mm @ 10mm/s R終止 = 147mm 2.        針對光斑掃描計算停留時間： T停留 = (60 - 20/10) * 82 / (1472 - 202 ) T停留 = 0.175 [秒] 3.        產生光斑公式： Vls = 82 / (2 * R * 0.175) Vls = 182.836/R    [mm/s] 4.        檢查公式結果： =60.000
這可產生圖19中顯示的例示性配方1900。
如上討論，相關於泛光暴露製程之劑量均勻化的系統及方法可結合旋轉及平移，以使不均勻的狹縫(或斑點)暴露均勻化。平移過程中恆定掃描速率下的可變功率可用來使狹縫(或斑點)範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移方式的暴露時間差均勻化，導致晶圓範圍之均勻化的整合功率。平移過程中恆定功率下的可變掃描速率可用來使狹縫(或斑點)範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移方式的暴露時間差均勻化，導致晶圓範圍之均勻化的整合功率。平移過程中的可變掃描速率及可變功率可用來使狹縫(或斑點)範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移方式的暴露時間差均勻化，導致晶圓範圍之均勻化的整合功率。平移過程中，恆定掃描速率下的可變光源孔可用來使狹縫(或斑點)範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移方式的暴露時間差均勻化，導致晶圓範圍之均勻化的整合功率。平移過程中，恆定掃描速率下光源及基板之間可變的相對高度可用來使狹縫(或斑點)範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移方式的暴露時間差均勻化，導致晶圓範圍之均勻化的整合功率。平移過程中，恆定掃描速率下光源及透鏡之間可變的相對高度或角度可用來使狹縫(或斑點)範圍的強度差異、以及來自旋轉及平移方式的暴露時間差均勻化，導致晶圓範圍之均勻化的整合功率。旋轉及平移期間，沿中心掃描軸之光特性相對位置的擺動可用來輔助使狹縫(或斑點)範圍的強度差異平均化，導致晶圓範圍之均勻化的整合功率。
此外，安裝於晶圓邊緣的旋轉光感測器或平移CCD陣列可用來獲取即時的狹縫(或斑點)不均勻性訊息、以及平均功率訊息，以便用於APC控制迴路中。可因為所觀察到的平均偏移，而針對下一晶圓(或下一批次)在目標功率中運用DC偏移。可因為所觀察到的狹縫不均勻性變化，而針對下一晶圓(或下一批次)於平移變化過程中運用可變掃描速率或可變劑量。
雖然以上已描述各種實施例，應理解的是，該等實施例已以例示為目的而非限制的方式呈現。熟習相關領域者將明白，在不偏離精神與範圍的情況下，其中可進行各種形式和細節的變化。事實上，在研讀上述描述內容後，熟習相關領域者將明白如何實現替代實施例。
此外，應理解的是，強調功能和優點的任何圖示係僅以範例目的而呈現。所揭露的方法和系統係各自足夠靈活，且可建構成以不同於所顯示之方式而加以應用。
雖然在說明書、申請專利範圍、及圖式中可經常使用詞語「至少一」，但在說明書、申請專利範圍、及圖式中，詞語「一」、「一個」、「該」、「此」亦表示「至少一」或「該至少一」。
最終，申請人意指，只有含明確用語「手段用於」或「步驟用於」的請求項係在35 U.S.C. 112(f)下加以解讀。未明確包含詞組「手段用於」或「步驟用於」的請求項不在35 U.S.C. 112(f)下加以解讀。
100‧‧‧表
200‧‧‧分佈圖
300‧‧‧UV源
310‧‧‧系統
320‧‧‧均勻化迴路
330‧‧‧CCD陣列(感測器)
340‧‧‧處理控制迴路
350‧‧‧記憶體
360‧‧‧匯流排
400‧‧‧基板處理方法
410‧‧‧步驟
420‧‧‧步驟
430‧‧‧步驟
440‧‧‧步驟
450‧‧‧步驟
460‧‧‧步驟
470‧‧‧步驟
500‧‧‧路徑
600‧‧‧圖表
700‧‧‧圖表
800‧‧‧方法
810‧‧‧步驟
820‧‧‧步驟
830‧‧‧步驟
840‧‧‧步驟
850‧‧‧步驟
860‧‧‧步驟
870‧‧‧步驟
880‧‧‧步驟
900‧‧‧笛卡爾空間(Cartesian spacing)
910‧‧‧極空間(polar spacing)
1000‧‧‧光照分佈圖
1100‧‧‧分佈圖
1200‧‧‧模擬方法
1210‧‧‧步驟
1220‧‧‧步驟
1230‧‧‧步驟
1240‧‧‧步驟
1250‧‧‧步驟
1300‧‧‧均勻化模擬
1400‧‧‧感測器陣列
1500‧‧‧感測器陣列
1600‧‧‧感測器陣列
1700‧‧‧晶圓
1800‧‧‧方程式
1900‧‧‧配方
圖1為光源選擇表。
圖2為例示性UV強度分佈圖。
圖3為根據本發明實施例之劑量均勻化系統。
圖4為根據本發明實施例之基板處理方法。
圖5為根據本發明實施例、晶圓上一位置點所採取的路徑。
圖6為根據本發明實施例、未校正之劑量誤差對晶圓之半徑。
圖7為根據本發明實施例、經校正之劑量誤差對晶圓之半徑。
圖8為根據本發明實施例之劑量均勻化模擬方法。
圖9為根據本發明實施例之晶圓網格。
圖10為根據本發明實施例之光照分佈圖。
圖11為根據本發明實施例之橫穿圖。
圖12為根據本發明實施例之劑量均勻化模擬方法。
圖13為根據本發明實施例之劑量均勻化模擬。
圖14-16為根據本發明實施例之感測器陣列。
圖17為根據本發明實施例之晶圓。
圖18為根據本發明實施例、針對圓形光斑形狀的一組方程式。
圖19為根據本發明實施例之處理配方。
800‧‧‧方法
810‧‧‧步驟
820‧‧‧步驟
830‧‧‧步驟
840‧‧‧步驟
850‧‧‧步驟
860‧‧‧步驟
870‧‧‧步驟
880‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種處理基板的方法，包含： 將該基板設置於一泛光暴露處理系統中的一基板支撐件上； 選擇一泛光暴露劑量輪廓；以及 使該基板暴露於來自一光源的泛光照射，當達成選定的該泛光暴露劑量輪廓時，終止該泛光照射，其中使該基板暴露於泛光照射包含控制以下至少一者：基板旋轉速率、光源掃描速率、基板掃描速率、光源功率設定、光源至該基板的距離、光源孔設定、泛光照射在該基板上的入射角、及光源焦距位置，從而達成選定的該泛光暴露劑量輪廓。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理基板的方法，其中使該基板暴露於泛光照射包含控制選自由以下者組成之群組的至少兩參數：基板旋轉速率、光源掃描速率、基板掃描速率、光源功率設定、光源至該基板的距離、光源孔設定、泛光照射在該基板上的入射角、及光源焦距位置。
  3. 如申請專利範圍第1項之處理基板的方法，該泛光暴露劑量輪廓包含一實質上均勻的劑量輪廓。
  4. 如申請專利範圍第1項之處理基板的方法，該泛光暴露劑量輪廓具有約小於2%的不均勻度。
  5. 如申請專利範圍第1項之處理基板的方法，該泛光暴露劑量輪廓包含一不均勻劑量輪廓，該不均勻劑量輪廓係選擇成補償先前基板處理步驟、或後續基板處理步驟、或二者中的不均勻性。
  6. 如申請專利範圍第1項之處理基板的方法，其中該光源包含一單一光源。
  7. 如申請專利範圍第1項之處理基板的方法，其中該光源包含複數光源。
  8. 如申請專利範圍第1項之處理基板的方法，其中該光源包含一紫外光(UV)源。
  9. 如申請專利範圍第8項之處理基板的方法，其中該UV源包含一微波UV燈、一UV發光二極體(LED)、一UV  LED陣列、或一UV雷射。
  10. 如申請專利範圍第1項之處理基板的方法，其中控制選自由基板旋轉速率、光源掃描速率、基板掃描速率、光源功率設定、光源至該基板的距離、光源孔設定、泛光照射在該基板上的入射角、及光源焦距位置組成之群組的至少一參數針對該光源的空間不均勻性、或該光源的時間不均勻性、或二者進行補償。
  11. 如申請專利範圍第1項之處理基板的方法，更包含： 使用一光感測器量測來自該光源的該泛光照射；以及 控制選自由以下者組成之群組的至少一參數：基板旋轉速率、光源掃描速率、基板掃描速率、光源功率設定、該光源至該基板的距離、光源孔設定、泛光照射在該基板上的入射角、及光源焦距位置，以補償所量測之空間的UV泛光照射不均勻性、或所量測之時間的泛光暴露不均勻性、或二者。
  12. 如申請專利範圍第11項之處理基板的方法，其中該光感測器係安裝於該基板支撐件上、接近該基板的圓周。
  13. 如申請專利範圍第11項之處理基板的方法，其中該光感測器可沿該光源進行掃描。
  14. 如申請專利範圍第11項之處理基板的方法，其中該泛光暴露處理系統包含複數光感測器。
  15. 如申請專利範圍第11項之處理基板的方法，其中該光感測器包含一光電二極體。
  16. 一種處理基板的設備，包含： 至少一光感測器，其係用以量測來自一光源的的泛光照射； 至少一均勻化迴路，其係用以基於所量測的泛光照射來判定選自由以下者組成之群組的至少一參數：基板旋轉速率、光源掃描速率、基板掃描速率、光源功率設定、光源至該基板的距離、光源孔設定、泛光照射在該基板上的入射角、及光源焦距位置；以及 至少一控制迴路，其係用以使用該至少一參數來控制基板處理，以補償所量測之空間的泛光照射不均勻性、或所量測之時間的泛光暴露不均勻性、或二者。
  17. 如申請專利範圍第16項之處理基板的設備，其中該至少一光感測器係安裝於一基板固持器上、接近該基板的圓周。
  18. 如申請專利範圍第16項之處理基板的設備，其中該至少一光感測器可沿該光源受到掃描。
  19. 如申請專利範圍第16項之處理基板的設備，其中該至少一光感測器包含一光電二極體。
  20. 如申請專利範圍第16項之處理基板的設備，其中該光源包含一紫外光(UV)源。
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