TW201708969A - 用於調節光微影曝光系統的光源的方法以及用於光微影設備的曝光組件 - Google Patents

用於調節光微影曝光系統的光源的方法以及用於光微影設備的曝光組件 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種用於通過以下步驟調節包括多個LED的光微影曝光系統的光源的方法：檢測特定的波長範圍內的單個LED的光輸出，且將檢測到的光輸出與在整個光譜上期望的光輸出分佈進行比較。操作LED使得以可能的最精確的方式完成期望的光譜光輸出分佈。本發明也關於一種用於光微影設備的曝光組件，其具有包括多個LED的光源、控制供應到單個LED的電功率的控制裝置以及能夠檢測在波長的相應範圍中的LED的光輸出的傳感器。

Description

用於調節光微影曝光系統的光源的方法以及用於光微影設備的曝光組件
本發明關於一種用於調節光微影曝光系統的光源的方法和用於光微影設備的曝光組件。
在半導體晶片上的三維結構的生產中使用光微影設備。它用於以期望的方式將施加到半導體晶片(“晶圓”)的光微影膠(也稱為“微影膠”)暴露到光。因此，光罩的圖像被投影到由於陰影的投射而不同地暴露於光的光微影膠上。曝光導致光微影膠改變其物理和/或化學性質，以便它可以隨後例如以選擇的方式被去除。
用於曝光光微影膠的光由包括多個LED的光源提供。因而不同的LED可以被使用，其提供具有不同的特定波長(或波長範圍)的光。
然而，它已被證明是取決於所提供的光的波長而不同的LED老化的情況。這樣做的結果是，在光譜 上由光源提供的光輸出的分佈隨著時間變化。因此，取決於該LED光源的老化，即，曝光組件的老化，光微影膠的曝光的結果變化。
本發明的目的在於確保曝光組件的光譜(即曝光組件的不同波長的強度分佈)隨時間保持恆定。
為了完成該目的，根據本發明提供一種用於調節包括多個LED的光微影曝光系統的光源的方法，其中提供以下步驟：檢測特定的波長範圍中的單個LED的光輸出。所檢測的光輸出與在整個光譜上期望的光輸出分佈進行比較。操作LED使得以可能的最精確的方式完成所述期望的光譜的光輸出分佈。為了完成該目的，也提供一種用於光微影設備的曝光組件，其具有包括多個LED的光源、控制供應到單個LED的電功率的控制裝置以及能夠檢測在波長的相應範圍中的LED的光輸出的光傳感器。本發明基於檢測提供特定波長(或特定波長範圍)的光的一個或者多個LED的輸出的可能降低的基本思想，並以調節LED作為整體，使得由不同的LED提供的總體光輸出的部分盡可能好地對應於預設比率。
較佳地做出規定：更強大的LED的光輸出適應於最弱LED的光輸出。簡單地表示，最弱的LED用作參考，而較強的LED在它們的光輸出方面變暗，使得作為整體提供的光輸出盡可能精確地對應於在不同的波長或 波長範圍關於輸出分佈的所期望的分佈。
根據本發明的一個實施例，做出規定：借助於光譜選擇傳感器測量光輸出。“光譜選擇性”指的是傳感器輸出將測量的光輸出分配到光譜的特定部分即波長或波長範圍的信號。因此，在實踐中光譜選擇傳感器可以由各自分配給特定波長或特定波長範圍的多個子傳感器形成。
根據本發明的替選實施例，做出規定：逐個地開關LED以及借助於寬帶傳感器測量光輸出。寬帶傳感器與光譜選擇傳感器的區別在於較低成本。然而，寬帶傳感器不能將測量的光輸出分配給各個波長或波長範圍。這事實上通過逐個地開關LED進行補償。因此，根據該LED是否首先導通或者隨後加入，控制裝置可以識別哪個光輸出起源於相應的LED。在相應的比較之後，寬帶傳感器也可用於確定曝光強度，這只以非常費力的方式利用分光器實現。
根據本發明的一個實施例，做出規定：將傳感器集成到光源中。這使得能夠在光微影設備的操作期間特別在曝光處理期間檢測光輸出。
將傳感器佈置在光微影設備的透鏡上也是可能的。如果例如在前透鏡的前面或甚至在積光器中檢測到光，則已經通過曝光透鏡混合的光被檢測到，即，落在晶圓上的光。因而，該檢測的結果更具代表性。
為了防止測量損害晶圓的曝光，可以做出規定：在校準步驟中，例如直接在曝光平面中，測量曝光設 備的光輸出。為了這個目的，例如可以使用可移動傳感器，其在光路中暫時引入。該傳感器可以是校準傳感器。
根據本發明的一個實施例，做出規定：測量單個LED的加熱特徵。為了這個目的，控制裝置較佳地設置有記憶體，用於儲存LED的加熱特性。這使得能夠補償當以恆定功率操作LED時光輸出的非線性進展。也可以以調節的功率操作LED。以這種方式，當使用光譜選擇傳感器時，可以“實時”調節功率，使得該單個LED提供在各個波長或波長範圍內的期望的光輸出。如果使用寬帶傳感器，則所述單個LED的功率可以對應於所儲存的導通特性被調節，使得可能的最恆定的光輸出在各個波長或波長範圍內實現。
根據本發明的一個實施例，做出規定：將LED的老化與儲存的典型老化特徵進行比較。為此目的，優選地做出規定：控制裝置具有用於儲存LED的老化特徵的記憶體。這使得如果LED的光輸出達到臨界值則能夠及早通知用戶。例如，利用一般的老化特性，可以通知用戶在什麼時間光源的交換(或光源的單個LED)可能是必要的。
也可以做出規定：將LED的光輸出與預定的最小光輸出進行比較。在這種情況下，也可以當LED的光輸出達到臨界值時通知用戶並且使得在光微影設備的操作受損之前可以改變光源(或光源的單個LED)。
10‧‧‧晶圓
12‧‧‧光微影膠
14‧‧‧光罩
16‧‧‧光源
18‧‧‧透鏡
18、20、22‧‧‧LED
24‧‧‧傳感器
26‧‧‧控制裝置
28、30‧‧‧記憶體
將在下面借助於在附圖中示出的兩個實施例描述本發明，其中：圖1示例性地示出根據第一實施例的光微影設備；以及圖2示例性地示出根據第二實施例的光微影設備。
圖1示出了基底10(“晶圓”)，其塗有光微影膠12(也稱為“刻膠”)。基底可以由半導體材料組成。
光微影膠12通過光罩14被暴露給光。光從在此示例性地示出的光源16發出，光從光源16經由同樣示例性地示出的透鏡18落在晶圓10上。
光源16包括多個LED 18、20、22，其中每一個被分配波長或波長範圍。例如，LED18、20、22可以每一個提供與傳統的水銀汽燈的三個Hg-波長之一對應的光。LED 18、20、22通常是UV-LED。
至於在此陳述LED被分配波長或波長，該“一個”LED實際上可以由多個LED組成。因此，可以提供多個LED 18，其提供在第一波長或第一波長範圍內的光，和多個LED 20，其提供在第二波長或第二波長範圍內的光，和多個LED 22，其提供第三波長和第三波長範圍內的光。偏離所示實施例，光源16僅包括提供第一波長和 第二波長的(或第一波長範圍和第二波長範圍內的)光的兩個LED(或LED組)，但是具有相應大於三個波長或波長範圍的三個LED或LED組也是可能的。
該光源16被分配傳感器24，其可以檢測提供的光輸出。示出的示例實施例是光譜選擇傳感器，利用其能夠直接檢測LED 18、20、22的單個波長或波長範圍的光輸出。
傳感器24連接到控制裝置26並且因此與單個波長或波長範圍內的光輸出有關的資訊被提供給控制裝置。控制裝置26繼而啟動單個LED 18、20、22，並且從而特別地提供工作電壓和工作電流。
由光源16提供的光的所期望的光輸出分佈儲存在控制裝置26中。簡單地表示，控制裝置26儲存在該光譜範圍中提供光輸出的部分。作為例子，假定在下面由光源16提供的整體光輸出在LED 18的光譜中提供三分之一的比例，在LED 20的光譜中提供三分之一的比例和在LED 22的光譜中提供三分之一的比例。
當光源16正在操作時，控制裝置可以經由傳感器24檢測在三個波長或波長範圍中實際上提供的光輸出。控制裝置26可調節LED 18、20、22的電功率，以便獲得期望的光輸出分佈。
當由於老化或其他變化導致LED不再達到所期望的光輸出時，這通過控制裝置26進行檢測。然後控制裝置26可以相應地調節供給剩餘LED的電功率並且實 現光輸出所期望的分佈(但在較低的強度水平)。當例如LED 18可以只供給在其波長或波長範圍內的光輸出的90%時，LED 20、22可以變暗，使得光譜上的總光輸出再次以來自LED 18的三分之一的比例，來自LED 20的三分之一的比例和來自LED 22的三分之一的比例產生。
在一個實施例變型中，傳感器24不是光譜選擇傳感器而是寬帶傳感器。該傳感器只提供關於作為整體提供的光輸出的資訊，它不能夠將該資訊分配到不同波長。
也為了從這些傳感器獲得光輸出如何在整個頻譜上分佈的資訊，控制裝置26逐個地開關單個LED 18、20、22。以這種方式，在每個波長或每個波長範圍內所提供的光輸出可被測量為在以前的狀態下的光輸出和在當前狀態下的光輸出之間的差。
利用傳感器24也可以測量單個LED的加熱特性和將其儲存在控制裝置26中提供的記憶體28中以儲存加熱特性。以這種方式，例如，可以在單獨的校準步驟中在較長的時間週期內單獨檢測每個LED的加熱特性直到設定恆定的光輸出。如果然後，隨後在操作中，單個的光輸出被檢測到，則可以逐個地相對短地，即在當前面的LED已經通過它的加熱曲線的一部分的每一種情況下開關LED 18、20、22，該加熱曲線的一部分是迄今為止能夠從其推導出以後提供的光輸出。
在本實施例中，也可以在具有已經所考慮加 熱特徵適當適配的恆定功率的各種情況下操作LED 18、20、22，以便以可能的最精確的方式實現所期望的光輸出分佈。
圖2示出第二實施例。對於從第一實施例已知的部件，使用相同的附圖標記，並且對於上述解釋做出引用。
第一實施例和第二實施例之間的差別在於在第二實施例中傳感器24沒有被分配給光源18，但佈置在透鏡18後面。這意味著傳感器24檢測混合光，即落在晶圓10上的光。因為所有的光路的區域到傳感器24的影響被考慮，所以有關LED 18、20、22的光輸出的分佈的資訊由此是更精確的。
傳感器24可以佈置在在其不破壞光微影膠12的曝光的適當位置處。在這種情況下，可以在曝光期間進行測量。
可替代地，傳感器24可以移動並且也可以進入光路用於校準的目的(即，曝光處理外)是可能的。可替代地，也可以用於此目的使用根據公認的標準校準的傳感器，以便除了光譜分佈之外，也能確定單個光源的絕對強度或不同光源的總和。在光輸出分佈已被確定之後，LED 18、20、22，可以利用在一個或多個後續曝光處理中的合適的輸出來操作。然後如果控制裝置26認為此是有利的則新的校準處理可以被觸發。在這個時刻，能夠涉及LED的老化特徵，其可以被儲存在控制裝置26的記憶體 30中。
10‧‧‧晶圓
12‧‧‧光微影膠
14‧‧‧光罩
16‧‧‧光源
18‧‧‧透鏡
18、20、22‧‧‧LED
24‧‧‧傳感器
26‧‧‧控制裝置
28‧‧‧記憶體

Claims (18)

  1. 一種用於調節包括多個LED(18、20、22)的光微影曝光系統的光源(16)的方法，包括以下步驟：檢測特定波長範圍中的所述單個LED(18、20、22)的光輸出；將檢測到的光輸出與在整個光譜上期望的光輸出分佈進行比較；操作所述LED(18、20、22)使得以可能的最精確的方式完成期望的光譜的光輸出分佈。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，更強大的LED(18、20、22)的光輸出適應於最弱的LED(18、20、22)的光輸出。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，借助於光譜選擇傳感器(24)測量所述光輸出。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，逐個地開關所述LED(18、20、22)且借助於寬帶傳感器(24)測量所述光輸出。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，在校正步驟中測量所述LED(18、20、22)的光輸出。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，測量所述單個LED(18、20、22)的加熱特徵。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，利用恆定功率操作所述LED(18、20、22)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，利用調 節的功率操作所述LED(18、20、22)。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，將所述LED(18、20、22)的老化與儲存的典型老化特徵進行比較。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，將所述LED(18、20、22)的光輸出與預定的最小光輸出進行比較。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中，當所述LED(18、20、22)的光輸出到達臨界值時通知用戶。
  12. 一種用於光微影設備的曝光組件，所述曝光組件具有包括多個LED(18、20、22)的光源、控制供應到所述單個LED(18、20、22)的電功率的控制裝置(26)以及能夠檢測在波長的相應範圍中的LED(18、20、22)的光輸出的傳感器(24)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的曝光組件，其中，所述傳感器(24)是光譜選擇傳感器。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的曝光組件，其中，所述傳感器(24)是寬帶傳感器。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的曝光組件，其中，所述傳感器(24)被集成到所述光源(16)中。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的曝光組件，其中，所述傳感器(24)被佈置在所述光微影設備的透鏡(18)上。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的曝光組件，其中， 所述控制裝置(26)包括用於儲存所述LED(18、20、22)的加熱特徵的記憶體(28)。
  18. 如申請專利範圍第12項至第17項中的任一項所述的曝光組件，其中，所述控制裝置(26)包括用於儲存所述LED(18、20、22)的老化特徵的記憶體(30)，所述LED的老化特徵被寫入所述記憶體(30)。
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