TW504748B - Exposure method, exposure apparatus, method of producing the same, and method of fabricating the device - Google Patents
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Description
504748 A7 B7 五、發明說明（丨） 微影製程所用之曝光裝置及其製造方法，以及用前述 曝光裝置進行之曝光方法，以及使用該曝光方法之元件製 造方法，以及藉前述曝光裝置所製造出之元件。 〔背景技術〕 以往，在爲製造半導體兀件或液晶顯不兀件等之光微 影製程，主要係使用採反覆且步進方式之縮小投影曝光裝 置（所謂步進機)或將該裝置加以改良之步進且掃瞄方式之 掃瞄型曝光裝置(所謂掃瞄步進機)等投影曝光裝置。 構成這種投影曝光裝置的投影光學系之解像力，如吾 人所熟知之瑞利(Rayleigh)式般，能以R=kX λ/Ν.Α.的關係 代表。此處，R代表投影光學系的解像力，λ代表曝光用 光的波長，NLA·代表投影光學系的開口數，k代表光阻的 解像力等其他依製程而決定的常數。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 伴隨半導體元件的高集積化，投影光學系所要求的解 像力越發微細化’爲了貫現迫個目標’由上式可知，係持 續朝曝光用光的短波長化或投影光學系的開口數加大，所 謂高Ν·Α·化而努力。近幾年，以具248nm輸出波長之氟化 氪準分子雷射(KrF準分子雷射)作爲曝光用光源，投影光學 系的開口數爲0.6以上之曝光裝置業已實用化，而實現裝 置線寬(實用最小線寬)〇.25/zm的曝光。 上述習知的投影曝光裝置中，係在光學系的透光率不 致因曝光用光的照射而變化之前提下，如下述般進行曝光 量控制。首先，在投影光學系的前側將照射於標線板上之 曝光用光的光量用配置於照明光學系內之光量監視器(稱作 3 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' -- 74 4 50 A7 __B7__ 五、發明說明（〆） 積分傳感器)測定，同時，在投影光學系的後側將透過標線 板及投影光學系之曝光用光的光量用晶圓台上的光量監視 器、例如照度計測定，求出積分傳感器和照度計的輸出比 。接著，在曝光時’使用則述輸出比以從積分傳感器的輸 出値推定晶圓面（像面）的照度’以該像面照度形成所望値 的方式對曝光量作回授控制。 然而，最近接在氟化氪準分子雷射之後，受到注目的 是以氟化氬準分子雷射(ArF準分子雷射)作爲光源。只要這 種以氟化氬準分子雷射作爲曝光用光源的曝光裝置能實用 化，可期待具有裝置線寬到達〜0.13/zm的微細圖 案之微裝置的大量生產將變得可能，故目前相關的開發硏 究正積極的進行著。 然而，已經明白到，使用ArF準分子雷射作爲曝光用 光源之曝光裝置中，光學系（照明光學系及投影光學系）的 透過率會因曝光用光之照射而以無法忽視的程度進行變化 的事實。依據最近的硏究了解到，光學系的透過率有下述 特徵，亦即，在曝光用光之照射開始後逐漸增加，當增加 到某一程度到達飽和狀態。 亦即，這種變化可考慮成，附著於透鏡或反射鏡等光 學元件表面之水分或有機物會因ArF準分子雷射光之照射 而從光學系表面除去，也就是因洗淨效果而產生。該洗淨 效果，雖在KrF準分子雷射光時也會產生，但因ArF準分 子雷射光時對於水等的透過率低，有水滴和沒有水滴時透 過率的差很大，KrF準分子雷射光時差異沒有那麼大故不 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (.請先閱讀背面之注意事項vSIBF寫本頁)
訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 B7 五 發明說明（$) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 致造成問題。 以光學系的透過率不致因曝光用光的照射而產生變ft 爲前提之上述以往的曝光量控制方法將變得無法原封不動 的沿用。 本發明係有鑑於相關之情事，其第1目的係提供一種 不致受光學系的透過率變動之影響、能實現高精度的曝光 之曝光方法。 本發明的第2目的係提供一種不致受光學系的透過率 變動之影響、能實現高精度的曝光之曝光裝置。 〔發明之揭示〕 本發明，其第1觀點，係一種曝光方法，所使用的曝 光裝置係具備能將被來自光源(16)的曝光用光(EL)照明的圖 案複製於基板(W)上之光學系(28A、28B、32PL)，該方法具 備：能因應前述光學系的透過率而設定曝光量控制目標値 之第1步驟，以及，能根據前述設定的曝光量控制目標値 邊控制曝光量邊將前述圖案透過前述光學系複製於前述基 板上之第2步驟。 此處，所謂曝光量控制目標値，係代表「並非因應基 板上光阻的感度等決定出之像面（基板面）上應賦予的目標 積分曝光量，而是爲對像面賦予該目標積分曝光量之構成 控制對象的曝光量之目標値」，本說明書中係基於這個意 思而使用曝光量控制目標値。 如此，在第1步驟係因應光學系的透過率而設定曝光 量控制目標値，在第2步驟係根據設定的曝光量控制目標 5 ---------------- f請先閱讀背面之注意事項β寫本頁) 言·' β 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504748 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（f) 値以邊控制曝光量邊將圖案透過光學系複製於基板上。亦 即，由於因應光學系的透過率平均單位面積單位時間賦予 像面的曝光能量會變化，如本發明般，只要因應光學系的 透過率設定曝光量控制目標値，以該設定的曝光量進行曝 光，即可不受透過率變動的影響而實現高精度的曝光。 因應透過率變動之對策，雖可考慮採用下述手法，預 先在和曝光時同樣照明條件下計測透過率的時間變化，求 取該透過率時間變化曲線，在曝光時用計時器計測從照射 開起之經過時間及照射停止時間，使用該時間數據和上述 透過率時間變化曲線藉演算推定透過率，根據該演算結果 和配置於照明光學系內的光量監視器之輸出推定像面照度 ，使該像面照度形成所望値般之控制曝光量，但該手法， 除了爲求取上述透過率時間變化曲線必須進行煩雜的事前 計測動作，又演算之推定値和現實的透過率不一定完全一 致。 本發明相關之曝光方法，在前述第1步驟中構成曝光 量控制目標値的設定基準之前述光學系的透過率，可以是 隔既定測定間隔之實際測定値。這時，係隔既定的測定間 隔實行透過率測定。又，在到下一個透過率測定之間，因 應之前所測定的透過率設定曝光量控制目標値，根據該設 定的曝光量控制目標値邊控制曝光量，邊將被來自光源的 曝光用光照明之圖案透過光學系複製於基板上。因此，除 不需上述煩雜的事前計測動作外，能根據實際測定的曝光 量控制目標値控制曝光量，結果能將基板面的照度(像面照 6 (請先閱讀背面之注意事項
· •線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 74 04 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____________五、發明說明（$ ) 度)經常設定成所望(適當)値而進行高精度的曝光。 光學系的透過率，其變動狀態會因曝光條件而異。若 考慮到此，本發明相關之曝光方法中，前述測定間隔’理 想上係因應曝光條件而設定出者。這時’係因應曝光條件 設定光學系的透過率之測定間隔’隔該設定的測定間隔實 ’行透過率測定。接著’在到下個透過率測定之間，因應之 前所測定的透過率設定曝光量控制目標値，根據該設定的 曝光量控制目標値邊控制曝光量，邊將被來自光源的曝光 用光照明之圖案透過光學系複製於基板上。因此，依據本 發明，不因曝光條件之不同，結果能將基板面的照度(像面 照度)經常設定成所望(適當)値而進行高精度的曝光。這時 ，上述般煩雜的事前計測動作也是不要的。 前述曝光條件係構成光學系的透過率的測定間隔之設 定基準的條件，該曝光條件中包含所有會對光學系的透過 率帶來影響者。例如前述曝光條件中，包含光罩(R)的透過 率亦可，或在前述曝光條件中，包含最小線寬及曝光量容 許誤差中之任一者亦可。 本發明相關之曝光方法中，將構成曝光量控制目標値 的設定基準之光學系的透過率隔既定間隔實際測定時，前 述測定間隔’因應之則不久的透過率測定所得的透過率和 其之前的透過率測定所得的透過率間之變動量作變更亦可 '。這時，由於因應之前不久的透過率測定所得的透過率和 其之前的透過率測定所得的透過率間之變動量以變更下次 起的透過率之測定間隔，故在必須頻繁的測定透過率之透 7 I紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 x 297公釐） " " (請先閱讀背面之注意事項ΛΡΡ寫本頁)
訂： -線： 74 04 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _________Β7 ___ 五、發明說明（L) 過率的變化率大的期間能將透過率測定間隔縮短，相反的 情形能將透過率測定間隔拉長’藉此不致將產能作不必要 的減低，且能實現高精度的曝光量控制。 本申請之發明人等，基於藉各種實驗所得之透過率變 化曲線進行解析的結果了解到，以ArF準分子雷射光(或比 其更短波長的照明光)爲光源之曝光裝置的曝光中之光學系 透過率的時間變化，和從上次的裝置停止時之曝光用光的 照射經歷之時，係具有既定關係。 於是，本發明相關之曝光方法中，前述第1步驟亦可 包含：因應對前述光學系（28A、28B、32、PL)曝光用光 (EL)之照射經歷，決定前述光學系的透過率之時間變化預 測函數之預測函數決定步驟，以及，根據前述決定出的透 過率之時間變化預測函數，設定前述曝光量控制目標値之 步驟。 依本發明，由於決定出對光學系的曝光用光之照射經 歷、即光學系的透過率的時間變化預測函數，根據該決定 出的透過率之時間變化預測函數設定曝光量控制目標値， 在圖案複製時根據該曝光量控制目標値控制曝光量’在曝 光中不用進行頻繁的透過率測定，因應根據透過率的時間 變化預測函數所預測出之透過率能作正確的曝光量控制(預 測控制），結果不致將產能作不必要的降低，能將像面照度 (基板面照度)經常設定成略所望値。 上述預測函數決定步驟中，考慮到對光學系的曝光用 光之照射經歷，其理由在於，如上述般發明人等硏究的結 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項
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五、發明說明（^)) 果了解到’光學系的透過率之變化率（變動率）係取決於曝 光用光之照射經歷。因此，本發明所稱之時間變化預測函 數’係代表包含取決於對光學系的曝光用光之照射經歷的 參數之式子。 前述時間變化函數，例如，以光學系透過率爲τ，表 示其變化率的參數爲a，取決於包含照明條件之各曝光條 件的參數爲h時， (k Λ Τ = a .exp £ bit …… ⑴ (請先閱讀背面之注意事項
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 能使用上式（1)所代表的函數。 本發明相關之曝光方法，在前述預測函數決定步驟前 ，能包含：計測上次的裝置運轉停止中的時間、之後的自 我洗淨時對前述光學系的曝光用光之照射時間、曝光用光 強度及積分照射量的步驟。 本說明書中，所謂「自我洗淨」，係代表裝置運轉開 始後所進行的試運轉。其產生的原因，係在裝置的運轉停 止中，構成光學系的各透鏡元件的表面（光學薄膜表面）會 被污染物質（有機系物質或水分）污染，而在試運轉時，光 學系因曝光用光之照射而使污染物質逐漸從各元件表面剝 離的效果（洗淨效果）。又，不將其稱作洗淨的理由在於， 曝光中當然會產生洗淨效果，而爲和其區別起見。 照射經歷，由於是因應從上次的裝置停止到實際的基 板曝光開始間之上述各物理量以決定出，故藉由實際的計 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） r 良 504748 A7 B7 五、發明說明（f) 測上次的裝置運轉停止中的時間、之後自我洗淨時對前述 光學系的曝光用光之照射時間'曝光用光強度及積分照射 量以求取照射經歷，即可決定正確的曝光量預測函數。 本發明相關之曝光方法中，較佳爲，將前述光學系的 環境條件隔既定時間間隔作測定，在決定前述透過率的時 間變化預測函數時將其等納入考慮。其理由在於，依發明 者等的硏究了解到，收納曝光裝置本體的室內之溫度及濕 度，光學系、例如投影光學系內的透鏡室的氣壓和^〇2濃 度等環境條件，會對光學系的透過率之變化率帶來影響。 本發明相關之曝光方法中，另包含將前述光學系的透 過率隔既定間隔測定的步驟，每次前述透過率測定時，將 前述透過率時間變化預測函數作修正亦可。此乃基於，將 光學系的透過率變化作完全正確的預測有其困難，若隔既 定間隔測定透過率變化，且將其間所產生的曝光量預測値 之誤差隔該既定間檢作修正，則更正確的曝光量控制將成 爲可能。 這時，前述透過率的測定間隔，較佳爲因應和所要求 的曝光精度間的關係而決定出。這時，所要求的曝光精度 嚴格時，藉由縮短測定間隔並將透過率變化預測函數在更 細的間隔作修正，能使所算出的透過率之預測値的誤差更 小。另一方面，所要求的曝光精度較寬鬆時，藉由拉長測 定間隔，能防止不必要的產能降低。 又，由於透過率的變化樣態（變化率）不一，例如，在 光學系的透過率之變化率大的期間縮短透過率測定間隔， 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項 裝— ml寫本頁：
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 B7 五、發明說明（1 ) 在相反的情形，拉長測定間隔亦可。這時’能邊維持曝光 量控制精度邊防止產能之不經意的降低。 本發明，其第2觀點’係將被來自光源（16)的曝光用 光(EL)照明之圖案使用光學系（28A、28B、32、PL)複製於 基板(W)上的曝光裝置，其具備：能因應前述光學系的透過 率設定曝光量控制目標値之曝光量設定裝置，以及’在前 述圖案之透過光學系朝前述基板上之複製中’能根據_述 設定的曝光量控制目標値控制曝光量之曝光量控制系（50) 〇 依此，藉曝光量設定裝置’能因應光學系的透過率 定曝光量控制目標値’在曝光量控制系，在圖案之透過光 學系朝前述基板上的複製中（即曝光中），能根據所設定照 曝光量控制目標値控制曝光量。如前述般，由於因應光學 系的透過率而使平均單位面積單位時間賦予像面的曝光能 產生變化，如本發明般，只要因應光學系的透過率設定曝 光量控制目標値，根據該設定的曝光量控制目標値控制曝 光量，能不受透過率變動的影響而將基板面的照度(像面照 度)經常設定成所望（適當)値以進行曝光，故能實現高精度 的曝光。 本發明相關之曝光裝置中，另包含測定前述光學系的 透過率之透過率測定裝置(46、59、50)時，前述曝光量設定 裝置，能因應前述透過率測定裝置所測定之透過率而設定 前述曝光量控制目標値。這時，藉透過率測定裝置以測定 光學系的透過率，在曝光量控制裝置中因應該測定的透過 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項β寫本頁) I----訂--------· f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（（c ) 率設定曝光襲控制目標値。在圖案複製時，藉曝光量控制 系’根據該設定的曝光量控制目標値以控制曝光量。因此 ’除7前Μ求取透過率時間變化曲線時般之煩雜的事前計 測動作將變得不需要，又能根據實際測定的透過率所設定 出之曝光量控制目標値以控制曝光量，結果能將基板面的 照度(像面照度)經常設定成所望(適當)値而進行高精度的曝 光。 這時’前述透過率測定裝置(46、59、50)，隔既定的 測定間隔進行前述透過率測定亦可。這時，藉透過率測定 裝置，隔既定的測定間隔實行透過率測定。又，在到下個 透過率測定之間，藉曝光量設定裝置而因應之前所測定的 透過率設定曝光量控制目標値，藉曝光量控制系，在曝光 中，根據該設定的曝光量控制目標値控制曝光量。因此， 除上述煩雜的事前計測動作將變得不需要，根據實際測定 的透過率以設定曝光量控制目標値，根據該設定的曝光量 控制目標値以控制曝光蓋，且每次重新測定透過率時因應 那時的透過率以更新設定曝光量控制目標値，根據該更新 設定的曝光量控制目標値以控制曝光量。因此，能在透過 率的變動影響更減輕的狀態將基板面的照度(像面照度）經 常設定成所望(更適當)値以進行高精度的曝光。 光學系的透過率，其變動的樣態會因曝光條件而異。 考慮到此，本發明相關之曝光裝置中，較佳爲更具備能將 前述透過率測定裝置之測定間隔因應曝光條件而設定之控 制裝置。這時，藉控制裝置以因應曝光條件設定光學系的 12 (請先閱讀背面之注意事項
訂· .線： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504748 A7 B7___ _ 五、發明說明（U ) 透過率之測定間隔，隔該設定的測定間隔藉透過率測定裝 置以實行透過率測定。又，在和下個透過率測定之間，藉 曝光量設定裝置以因應之前測定的透過率設定曝光量控制 目標値，在圖案之透過光學系朝基板複製中，在曝光量控 制系根據該設定的曝光量控制目標値以控制曝光量。又， 在曝光處理動作之實行途中，若變更曝光條件，藉控制裝 .置以因應該變更後的曝光條件更新設定透過率測定裝置的 測定間隔，隔該更新後的測定間隔以進行之後的透過率測 定。因此，在曝光條件易產生大的透過率變動之曝光條件 下，能縮短透過率測定間隔，在透過率變動小之曝光條件 下，能拉長透過率測定間隔。因此，不因曝光條件的變更 ，且不受透過率變動的影響，產能不致產生不必要的降低 ，且能實現高精度的曝光。這時，上述煩雜的事前計測動 作也是不需要的。 本發明相關之曝光裝置中，可另具備控制裝置，能因 應前述透過率測定裝置中之前不久測定所得的透過率和其 之前的測定所得的透過率間之變動量，以設定前述透過率 測定裝置中透過率的測定間隔。這時，藉控制裝置，以因 應透過率測定裝置所測定的透過率和上次測定的透過率之 變動量而設定透過率測定裝置中透過率的測定間隔。因此 ，在必須頻繁的測定透過率之透過率的變化率大的期間能 將透過率測定間隔縮短，相反的情形能將透過率測定間隔 拉長，藉此不致將產能作不必要的減低，且能實現高精度 的曝光量控制。 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事 裝--------訂---------線L 寫本頁j 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^---—— -^_ 五、發明說明（丨I) 這時，藉前述透過率測定裝置之透過率的連續2次測 •定，在曝光開始前進行亦可，或藉前述透過率測定裝置之 h過率的連|買2次測疋’在曝光開始後進f了亦可。前者的 情形，可因應曝光初開始時光學系的透過率以自動設定透 過率的測定間隔，後者的情形，在曝光開始後，如上述般 ，能以透過率的變化率大的期間縮短透過率測定間隔、相 反的情形拉長透過率測定間隔的方式作透過率測定間隔的 自動測定。 本發明相關之曝光裝置中，另具備能檢測照射於前述 .圖案的前述曝光用光(EL)的光量之第1光傳感器(46)時，前 述曝光量控制系（50) ’較佳爲，在前述圖案之朝刖基板的 複製中，係根據前述曝光量控制目標値和前述第1光傳感 器的輸出以控制曝光量。這時，根據第1光傳感器所檢測 之光量以求取實際的曝光量，藉由以該曝光量和曝光量控 制目標値的差(偏差)成爲0的方式對曝光量作回授控制， 即可進行高精度的曝光量控制。 本發明相關之曝光裝置中，前述透過率測定裝置’例 如可包含：能檢測照射於前述圖案的前述曝光用光(EL)的 光量之第1光傳感器(46)，和前述基板設於略同一面上之 第2光傳感器(59)，使用前述第2光傳感器以在因應曝光 條件之定時檢測通過前述光學系之前述曝光用光的光量， 根據該光量和前述第1光傳感器(46)的輸出以求取前述光 學系的透過率之控制裝置。 這時，若到達因應曝光條件之既定的定時，控制裝置 14_____ 中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公^ (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) _ 裝 線. 504748
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（b) 中，係使用和基板設於略同一面上之第2光傳感器以檢測 通過光學系的曝光用光之光量，根據該光量和第1光傳感 器的輸出以求取光學系的透過率。又，在曝光量設定裝置 因應所測定出（求取）的透過率以設定曝光量控制目標値， .根據該更新的曝光量控制目標値，藉曝光量控制系以控制 圖案複製中的曝光量。藉此，不致受到光學系的透過率變 動之影響，Sb貫現局精度的曝光。 這時，前述曝光量控制系，較佳爲，在前述圖案之朝 前述基板的複製中，根據前述曝光量控制目標値和前述第 1光傳感器的輸出以控制曝光量。 這時，爲更新曝光量控制目標値而實行通過光學系的 曝光用光之光量檢測之定時，因應會對光學系的透過率帶 .來影響的曝光條件而決定出即可，例如前述控制裝置，在 因應形成有前述圖案的光罩(R)之透過率的定時實行通過前 述光學系的前述曝光用光的光量檢測亦可，或前述控制裝 置，在考慮到最小線寬及曝光量容許誤差中的任一者之定 時實行通過前述光學系的前述曝光用光的光量檢測亦可。 本發明相關之曝光裝置，若另具備演算裝置（50)，以 因應對前述光學系之曝光用光的照射經歷，決定前述光學 系的透過率之時間變化預測函數時，前述曝光量設定裝置 ，根據藉前述演算裝置所決定的透過率時間變化預測函數 以設定前述曝光量控制目標値亦可。 依此’由於藉演算裝置’就光學系的照射經歷以決定 光學系的透過率時間變化預測函數，根據該決定出的透過 15 (請先閱讀背面之注意事項 *一裝·— 寫本頁) -Mmmaam i meat n 11 IB>1 Γ · ϋ· l fen —a— =0 線‘ f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504748 濟 部 智 慧 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（I f) 率之時間變化預測函數，藉曝光量設定裝置以設定曝光量 控制目標値，在圖案之複製時，藉曝光量控制系根據該設 定的曝光量控制目標値以控制曝光；故曝光中不用進行頻 繁的透過率測定，因應根據透過率的時間變化預測函數所 預測的透過率而能進行正確的曝光量控制（預測控制），能 將像面照度（基板面照度）通常設定成所望値之圖案用光學 系複製於基板上。因此，不致受到光學系的透過率變化之 •影響，能實現高精度的曝光。 這時，可另具備：將前述光學系的透過率隔既定間隔 測定之透過率測定裝置，以及，每次前述透過率測定時， 能修正前述透過率時間變化預測函數之修正裝置。這時， 若藉透過率測定裝置以測定光學系之透過率，由於在修正 裝置能將每次測定時的透過率時間變化預測函數作修正， 結果曝光量預測値的誤差能隔前述既定間隔作修正，故能 更正確的進行曝光量控制。 這時，可另具備控制裝置，能因應前述透過率測定裝 置中之前不久測定所得的透過率和其之前的測定所得的透 過率間之變動量，以設定前述透過率測定裝置中透過率的 測定間隔。這時，藉控制裝置，以因應透過率測定裝置所 測定的透過率和上次測定的透過率之變動量而設定透過率 測定裝置中透過率的測定間隔。因此，在必須頻繁的測定 透過率之透過率的變化率大的期間能將透過率測定間隔縮 短，相反的情形能將透過率測定間隔拉長，藉此不致將產 •能作不必要的減低，且能實現高精度的曝光量控制。 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝
訂---------線I 74 04 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____ B7____ 五、發明說明（(ί ) 本發明相關之曝光裝置中，前述光學系係包含：將形 成有前述圖案之光罩(R)藉前述曝光用光(EL)照明之照明光 ’學系（12)，以及，將從前述光罩射出之前述曝光用光投射 於前述基板(W)之投影光學系（PL)，又可另具備：能保持前 述光罩之光罩台（RST)，以及，能保持前述基板(W)之基板 台（58)。藉此，藉來自照明光學系之曝光用光以照明被保 持於基板台上之基板，將該光罩的圖案透過投影光學系以 複製於基板台上的基板。這時，如前述般，由於因應光學 系的透過率以設定曝光量控制目標値，在上述圖案的複製 中，根據該設定的曝光量控制目標値以控制曝光量，故能 提供一步進機等靜止曝光型的曝光裝置，其不致受透過率 變動的影響，能將基板面的照度（像面照度）經常設定成所 望(適當)値以進行高精度的曝光。 這時，能另具備驅動裝置，以將前述光罩台(RST)和前 述基板台(58)在和前述投影光學系(PL)的光軸直交的面內在 一次元方向作同步移動。這時，能提供一掃瞄型的投影曝 光裝置，其不致受透過率變動的影響，能將基板面的照度( 像面照度)經常設定成所望(適當)値以進行高精度的曝光。 本發明，其第3觀點，係將光罩的圖案複製於基板上 之曝光裝置的製造方法，其包含··提供能對前述光罩照射 曝光用光的光學系之步驟，提供能將從前述光罩射出的前 述曝光用光投射於前述基板上之投影光學系的步驟，提供 能保持前述基板的基板台之步驟，提供能因應前述投影光 學系的透過率以設定曝光量控制目標値的曝光量設定裝置 _____17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） J裝_|丨 寫本頁) 崎
JaT· — — — — — — 線錢 504748 A7 B7 五、發明說明（It) 之步騄，提供能根據前述設定的曝光量控制目標値控制曝 光量之曝光量控制系的步驟。 藉此，藉由將照明光學系、投影光學系、基板台、曝 光量設定裝置、曝光量控制系、以及其他各種部件作機械 、光學、電氣的組合調整，即可製造出本發明的曝光裝置 。這時，能製造反覆且步進方式等靜止曝光型的投影曝= 裝置。 本發明相關之曝光裝置之製造方法，可另包含：提供 能保持前述光罩的光罩台之步驟，提供一驅動裝置，以將 前述光罩台和前述基板台在和前述投影光學系的光軸直交 的面內在一次元方向作同步移動之步驟。這時，例如能製 造出可藉光罩台和基板台的相對掃瞄速度之變更調整以控 制曝光量之反覆且步進方式的掃瞄型曝光裝置。 又’在光微影製程中，藉由本發明的曝光方法以進行 曝光’能精度良好的形成在基板上重疊複數層的圖案，藉 此，能高良率的製造出更高集積度的微裝置，能使其生產 性提昇。同樣的，在光微影製程中，藉由使用本發明的曝 光裝置以進行曝光，藉曝光控制精度的提昇能提昇線寬控 制精度，藉此能精度良好的形成在基板上重疊複數層的圖 案。因此’能局良率的製造出更商集積度的微裝置，能使 其生產性提昇。因此，在本發明的其他觀點，係使用本發 明的曝光方法或本發明的曝光裝置之元件製造方法，又也 可以是藉該製造方法所製造出的元件。 〔圖式之簡單說明〕 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂---------β 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748
五、發明說明（q) 圖1係槪略的顯示本發明的第1實施形態相關之曝光 裝置的構成。 圖2係顯示圖1的光源之內部構成。 圖3係顯示在既定枚數的晶圓上複製標線圖案時圖1 的主控制裝置內的CPU控制演算之流程圖。 圖4係本發明的第2實施形態相關之曝光裝置中，顯 示在既定枚數的晶圓上複製標線圖案時圖1的主控制裝置 內的CPU控制演算之流程圖。 圖5係槪略的顯示本發明的第3實施形態相關之曝光 裝置的構成。 圖6係顯示從第3實施形態的曝光裝置中之裝置運轉 停止’開始下個裝置的運轉以在既定枚數(M枚）的晶圓上 複製標線圖案，直到再度停止裝置運轉的順序之流程圖。 圖7係顯示圖6的322步的次常式之流程圖。 圖8係爲說明本發明相關的元件製造方法的實施形態 之流程圖。 圖9係顯示圖8的404步的處理之流程圖。 〔爲實施本發明之最佳形態〕 <第1實施形態〉 以下，根據圖1〜圖3以說明本發明的第1實施形態。 圖1中，係顯示第1實施形態的曝光裝置10之槪略構 成。該曝光裝置10，係使用ArF準分子雷射光源(振盪波長 193nm)作爲曝光用光源之掃瞄且步進方式的掃瞄型曝光裝 置。 19 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閒讀背面之注意事項寫本頁) 一 寫士
-----訂---------I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 74 04 5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______ B7 _ 五、發明說明（(I) 該掃瞄型曝光裝置10係具備：光源16及照明光學系 12構成的照明系，爲保持作爲被來自照明系的曝光用光el .照明的光罩之標線板R之標線板台RST，爲將從標線板R 射出的曝光用光EL投射於作爲基板的晶圓w上之投影光 學系PL ’ ί合載有作爲能保持晶圓w的基板台之Z傾斜台 58之ΧΥ台14，以及其等的控制系等。 前述光源16 ’實際上，不同於收納有照明光學系12 的各構成要素及標線板台RST、投影光學系PL、ΧΥ台14 等構成之曝光裝置本體之室11之設置用的潔淨室，而係配 置於其他潔淨度較低的使用室，係透過未圖示的光束匹配 .單元以連接於室11。又，作爲光源，使用KrF準分子雷射 光源（振盪波長248nm)或？2準分子雷射光源（振盪波長 157nm)等其他的脈衝光源亦可。 . 圖2係顯示光源16的內部和主控制裝置50。光源16 係具有：雷射共振器16a、分束器16b、能量監視器16c、 能量控制器16d及高壓電源16e等。 從雷射共振器16a呈脈衝放出之雷射束LB，係射入透 過率高且只有一點反射率之分束器16b，透過分束器16b 之雷射束LB向外部射出。又，在分束器16b被反射的雷 射束LB係射入光電轉換元件構成的能量監視器16c，來自 能量監視器16c的光電轉換信號係透過未圖示的峰値保持 電路而作爲輸出ES供給至能量控制器16d。 通常發光時，能量控制器16d係對高壓電源16e的電 源電壓作回授控制，以使能量監視器16c的輸出ES成爲對 20 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) " ' (請先閱讀背面之注意事項β寫本頁)
_裝 寫-V ·11111 線 CC 74 04 A7 B7 ------—---------- 五、發明說明（if) 應於供給自主控制裝置50之控制資訊TS中每1脈衝的能 量目標値之値。又，能量控制器16d，藉由透過高壓電源 16e以控制供給至雷射共振器16a的能量亦可變更振盪頻率 數。亦即，能量控制器16d，係因應來自主控制裝置50之 控制資訊TS以將光源16的振盪頻率數設定成主控制裝置 .50所指示的頻率數，同時進行高壓電源16e的電源電壓之 回授控制以使光源16的每1脈衝的能量成爲主控制裝置 50所指示的値。詳細內容，例如揭示於特開平8 - 250402 號公報及和其對應的美國專利第5728495號等中。本國際 申請案所指定的指定國或選擇的選擇國之國內法令所許可 的範圍內，能援用上述公報及美國專利中的揭示以構成本 說明書的記載之一部分。 又，在光源16內的分束器16b的外側，亦可配置爲因 .應來自主控制裝置50的控制資訊以對雷射束LB作遮光之 開閉器16f。 回到圖1，前述照明光學系12係具備：光束整形光學 系18、能量粗調器20、複眼透鏡22、照明系開口孔板24 、分束器26、第1中繼透鏡28A、第2中繼透鏡28B、固 定標線遮板30A、可動標線遮板30B、光路彎曲用之反射 鏡Μ及聚光透鏡32等。又，取代複眼透鏡22而使用桿型 透鏡作爲光學積分器亦可。 前述光束整形光學系18,係透過設於室11之光透過 窗13連接於未圖示的光束匹配單元。該光束整形光學系 18，係例如柱面透鏡或光束擴展器（圖示省略）等構成，以 ____ 21 ___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事 裝--------訂---------線終 寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 ---- B7 五、發明說明（％) •將在光源16脈衝發光之透過光透過窗13射入之雷射束lB 的截面形狀整形成能效率良好的射入設於該雷射束LB的 光路後方之複眼透鏡22。 前述能量粗調器20,例如配置於光束整形光學系18 後方的雷射束LB之光路上，此處，在旋轉板34的周圍配 置透過率(=1 -減光率)相異之複數個(例如6個)ND濾波器( 圖1係顯示其中2個ND濾波器36A、36D)，藉由驅動馬達 38之轉動該旋轉板34，能將相對入射的雷射束LB之透過 •率等比級數的從100%起作複數階段的切換。驅動馬達38 ，係用後述的主控制裝置50來控制。又，使用和該旋轉板 34相同的旋轉板作2段配置，藉2組ND濾波器的組合以 進行更精細的透過率調整亦可。 前述複眼透鏡22，係配置於從能量粗調器20送出的 雷射束LB之光路上，而形成爲了以均一的照度分布照明 標線板R之多數個2次光源。從該2次光源射出之雷射束 ，在以下係稱作「曝光用光EL」。 在複眼透鏡22的射出面附近，配置圓板狀部件構成之 照明系開口孔板24。該照明系開口孔板24上，係以等角 度間隔配置例如通常的圓形開口構成之開口孔，較小的圓 形開口構成之爲使相干係數之σ値變小之開口孔，環帶照 明用之環帶狀開口孔，或用於變形光源法之將複數個開口 偏心配置而成的變形開口孔(圖1中僅顯示其中的2種開口 孔）等。該照明系開口孔板24，係用被後述的主控制裝置 50控制的馬達等驅動裝置40來轉動，藉此以選擇性地將 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項 _ |裝--------訂---------線| 寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 74 04 A7 -------B7_____ 五、發明說明（y|) 任一開口孔設定於曝光用光el的光路上。 (請先閱讀背面之注意事 在從照明系開口孔板24射出之曝光用光EL的光路上 ’配置反射率小透過率大的分束器26，再於其後方的光路 上，配置介設有固定標線遮板30A及可動標線遮板30B之 第1中繼透鏡28A及第2中繼透鏡28B所構成之中繼光學 系。 固定標線遮板30A，係配置於從相對標線板R的圖案 面之共軛面稍離焦之面上，形成有能限制標線板R上的照 明區域42R之矩形開口。又，在該固定標線遮板30A的附 近配置具備在掃瞄方向位置及寬度可變的開口部之可動標 線遮板30B，在掃瞄曝光之開始時及終了時，藉由透過該 •可動標線遮板30B以進一步限制照明區域42R，即可防止 不必要的部分之曝光。 在構成中繼光學系的第2中繼透鏡28B後方之曝光用 光EL之光路上，配置能將通過該第2中繼透鏡28B的曝 光用光EL朝向標線板R反射之曲折反射鏡Μ，在該反射 鏡Μ後方的曝光用光EL之光路上配置聚焦透鏡32。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，在照明系12內被分束器26垂直彎曲的一光路上 、另一光路上，分別配置光電轉換元件構成之作爲第1光 •傳感器之積分傳感器46、反射光監視器47。作爲積分器 46、反射光監視器47，例如能使用在遠紫外域具感度、且 具有爲檢測出光源16的脈衝發光之高應答頻率之PIN型光 電二極體等。 簡單地說明這種構成的照明系12之作用，經光源16 23 長尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " 504748 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明 持電路及A/D轉換器而供給至主控制裝置50。反射光監視 器47，在本實施形態，主要是用於事先測定標線板R的透 過率，有關這一點隨後會作說明。 在前述標線板台RST上載置標線板R，透過未圖示的 真空夾頭等將其吸附保持。標線板台RST，標線板台RST ，係形成在水平面(XY平面）內可作微小驅動，同時藉標線 /板台驅動部48朝掃瞄方向(此處係圖1的紙面左右方向之 Y方向)在既定行程範圍被掃瞄。掃瞄中之標線板RST的位 置，係透過固定於標線板台RST上的移動鏡52R而藉外部 的雷射干涉儀54R計測，該雷射干涉儀54R的計測値係供 給至主控制裝置50。 又，標線板R所用的材質，必須依使用的光源而作區 分。亦即，在以Kr*F光源或ArF光源爲光源的情形，可使 用合成石英，在使用F2光源的情形，必須以螢石形成出。 前述投影光學系PL，係由複數枚配置成兩側離心般的 光學配置之具共通的Z軸方向的光軸AX之透鏡元件構成 。又，作爲該投影光學系PL，能使用投影倍率Θ爲例如 1/4或1/5等物。因此，如前述般，若藉曝光用光EL以照 射標線板R上的照明區域42R，形成於該標線板R上的圖 案將藉投影光學系PL把經縮小投影倍率/5之像投影並複製 於塗布有光阻劑（感光劑）之晶圓W上的狹縫狀曝光區域 42W 〇 又，作爲曝光用光係使用KrF準分子雷射光或ArF準 分子雷射光時，作爲構成投影光學系PL的各透鏡元件可 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項ϋϋ寫本頁) 504748 A7 B7 五、發明說明（yf) 使用合成石英等，當使用F2準分子雷射時，該投影光學系 PL使用的透鏡材質係全部使用螢石。 前述XY台14，係藉晶圓台驅動部5 6而在掃目田方向之 Y方向以及和其正交的X方向（圖1中之和紙面正交的方向 )作2次元驅動。在搭載於該XY台14上的Z傾斜台58上 ’，係透過未圖示的晶圓支持構件而藉真空吸附等以將晶圓 W保持住。Z傾斜台58，係具備調整晶圓W的Z方向位置 (聚焦位置)及調整相對XY平面之晶圓W的傾斜角之機能 〇 亦即，晶圓W的Z方向位置，雖省略圖示，例如能藉 特開平6 - 283403公報及和其對應之美國專利第5448332號 等所揭示之多點焦點位置檢出系構成之對焦傳感器以作計 測，該對焦傳感器的輸出係供給至主控制裝置5〇，以主控 ’制裝置控制Z傾斜台58而進行所謂焦點調正控制。在本國 際申請案所指定的指定國或選擇的選擇國之國內法令許可 下，係援用上述公報及美國專利中的揭示而構成本說明書 的記載之一部分。 又，XY台14的位置，係透過固定於Z傾斜台58上的 移動鏡52W而藉外部的雷射干涉儀54W計測，該雷射干涉 儀54W的計測値係供給至主控制裝置50。 又，在Z傾斜台58上，爲檢測通過投影光學系pl的 •曝光用光EL的光量之作爲第2光傳感器的照射量監視器 59，係將其受光面配置成和晶圓W的表面大致同高。又， 取代照射量監視器，作爲第2光傳感器而設置由照度計、 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事
J · ·ϋ n i —ϋ n n I 一 -口、a 1_1 ·ϋ ·ϋ n l 寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 74 04 A7 __ _ B7____ 五、發明說明（乂C) 針孔傳感器構成之照射不均傳感器、光致變色、空間像計 測器等其他傳感器亦可。 控制系，在圖1中，主要係由控制裝置之主控制裝置 50構成。主控制裝置50，係包含CPU(中央演算處理裝置） 、ROM(唯讀記憶體）、RAM(隨機存取記憶體)等構成之所謂 微電腦（或工件站）而構成，爲確實進行曝光動作，例如係 將標線板R和晶圓W的同步掃瞄、晶圓W的步進、曝光 定時等作全面控制。又，本實施形態中，主控制裝置50， 如後述般亦進行掃瞄曝光時的曝光量控制。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注音？事項HI寫本頁) 線·#. 具體而言，主控制裝置50，係基於雷射干涉儀54R、 54W的計測値而分別透過標線板台驅/動部4&、晶圓台驅動 部56以控制標線板台RST、XY台14的位置及速度，而例 如在掃瞄曝光時，使標線板R透過標線板台RST而在+Υ 方向（或-Υ方向）以速度Vr=V掃瞄，並和其同步的透過 XY台14使晶圓W對相曝光區域42W於-Y方向(或+Y方 向）以速度Vw=/5 · V(石爲標線板R相對晶圓W的投影倍 率)掃瞄。亦即，本實施形態中，藉標線板台驅動部48、晶 圓台驅動部56及主控制裝置50，以構成使標線板台RST 、XY台14在一次元方向同步移動之驅動裝置。又，在步 進時’主控制裝置50係根據雷射干涉儀54W的計測値而 透過晶圓台驅動部56控制XY台14的位置。 又’主控制裝置50在上述掃瞄曝光時，爲將因應曝光 條件及光阻感度所決定出的目標積分曝光量給予晶圓w, 係藉由邊監視積分傳感器46的輸出邊供給光源16控制資 _____27 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） ^/48
五、發明說明（/|) 像面上的曝光量(m〗/(cm2 ·脈衝))之變換係數K1。使用該變 換係數K1，即可基於積分傳感器46的輸出DS而間接地計 測賦予像面上的曝光量。 ③ 又，相對上述校正完成後積分傳感器46的輸出DS ，亦校正能量監視器16c的輸出ES，事先求取兩者的相關 係數K2，將其收納於記憶體51內。 ④ 接著，相對上述校正完成後積分傳感器46的輸出 DS，亦校正反射光監視器47的輸出，事先求取積分傳感 器46的輸出和反射光監視器47的輸出的相關係數，將其 收納於記憶體51內。 ⑤ 接著，於圖1之記憶體51內，如下表1所示般，係 記憶著顯示因曝光條件的不同之光學系透過率測定定時的 表數據。又，係被初期設定成，後述之顯示晶圓曝光處理 枚數的第1計數器的計數値m爲「1」，顯示透過率測定 區間內的晶圓處理枚數之第2計數器的計數値η爲「0」。 【表1】 --------訂---- T頁) f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 最小線寬〔nm〕 150-200 200〜400 400〜 曝光量容許誤差％ 0.5 1.0 2.0 標線板 透過率 〔％〕 Rt 0<Rt<10 12枚 1批 2批 10<Rt<20 6枚 12枚 1批 20<Rt<30 4枚 8枚 16枚 30<Rt<40 3枚 6枚 12枚 40<Rt<50 2枚 4枚 9枚 50<Rt<60 2枚 4枚 8枚 60<Rt<70 1枚 3枚 6枚 70<Rt<80 1枚 3枚 6枚 80<Rt<90 1枚 2枚 5枚~ 90<Rt<100 1枚 2枚 4枚 圖3的控制演算之起始，係基於操作員之從控制台等 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 504748 A7 B7 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明 輸出入裝置62(參照圖1)而輸入包含照明條件(投影光學系 的開口數N.A.、相干係數σ、標線圖案的種類(接點孔、線 及空間等）、標線板的種類（相位差標線板、半色調標線板 等）、最小線寬或曝光量容許誤差等）曝光條件，因應該輸 入，主控制裝置50係進行投影光學系PL之未圖示的開口 孔設定、照明系開口孔板24的開口之選擇設定、能量粗調 器20的減光濾波器的選擇、因應光阻感度之目標積分量的 設定等，又標線板裝載、標線板對準、基線計測等一連串 的準備作業完成之時點。 首先，在步100，裝載於標線板台RST上的標線板R 的透過率Rt(%)係如下述般求出。亦即，首先，令光源16 脈衝發光同時打開光閘16f，用曝光用光EL照射標線板R ’讀取這時積分傳感器46和反射光監視器47的輸出，將 兩者的比値乘以上述相關係數K3，用1減去後取1〇〇倍而 求出標線板R的透過率Rt(%)。這時，χγ台14係位於偏 離投影光學系PL的正下方之既定的裝載位置，由於在投 影光學系PL的正下方沒有χγ台14的存在，來自比投影 光學系PL更下方側的反射光，可視爲小到可忽視的程度 。在這的情形，爲更正確的求取標線板透過率Rt(%)，亦 可採取以下方法。 亦即，在標線板R上，設置能顯示標線板的種類、圖 案松度、標線圖案及標線板本身（玻璃材）的反射率等資訊 的條碼亦可。主控制裝置50，當標線板台RST上裝載有標 線板R時，係透過未圖示的條碼讀取器以讀取標線板R的 --------訂---------線| 1頁) f
504748 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1) 條碼，將其記憶於記憶體51中。又’主控制裝置50 ’和 上述同樣地，用曝光用光EL照射標線板R，讀取此時的積 分傳感器46和反射光監視器47的輸出’根據這些輸出和 記憶體51內的標線板資訊，求取標線板R的透過率Rt(%) 〇 作爲其他的方法，係測定好裝載於標線板台RST上所 有的標線板R之透過率，將每個標線板的透過率資訊記億 於記憶體51。接著，主控制裝置50 ’係從記憶體51內讀 出實際裝載於標線板台RST上的標線板R所對應的透過率 '之資訊，以求取標線板R的透過亦可。上述任一方法中， 在求出標線板透過率後，將光閘16f關閉。 接著在步102,根據先前操作員輸入的曝光條件及上 述步100所求出的標線板透過率(％)，使用記憶於記憶體51 內之前述(表1)的表，以決定光學系的透過率，具體而言爲 中繼透鏡28A、28B、聚焦透鏡32、投影光學系PL構成的 光學系之透過率測定間隔。具體而言，在每N枚的晶圓之 曝光終了時實行透過測定，又該N枚爲nl枚。例如，最 小線寬250nm(0.25//m)或曝光量容許誤差1.0%標線板透過 率30%時，使用（表1)的表，設定N=nl(=8)，記憶於記憶體 51。又，例如最小線寬250nm(0.25//m)或曝光量容許誤差 1.0%標線板透過率3%時，N枚爲1批。亦即，1批爲25枚 ，設定N=nl(=25)，記憶於記憶體51。以下的說明中，係 N=nl=8的情形。 下個步104’係如下述般進行光學系的透過率測定。 _ 31 (請先閱讀背面之注意事項 t 裝------ 寫本頁) « — — — — I. 本紙浪K度過用T圑囤豕知竿（CJNb)A4規格（21〇 X 297公爱） 504748 A7 B7 五、發明說明 亦即，透過晶圓台驅動部56之驅動ΧΥ台14而使照射量 監視器59位於投影光學系pl的正下方，打開光閘i6f，將 此時的積分傳感器46的輸出和照射量監視器59的輸出之 比取100倍再乘上既定的係數(K4)而加以進行。接著，因 應該測定後的光學系之透過率，設定曝光量控制目標値。 下個步106，係對未圖示的晶圓搬送系作晶圓w交換 的指示。藉此，藉晶圓搬送系及χγ台上未圖示的晶圓卸 載機構以進行晶圓交換(當台上沒有晶圓時，僅進行晶圓裝 載），下個步108，例如進行特開平9 - 186061號公報及特 .開平9 - 36202號公報以及和其等對應的美國專利申請第 08/678788號等所揭示之所謂搜索對準、精細對準(例如， 特開昭61 - 44429號公報及和其對應之美國專利第4780617 號等所揭示的利用最小平方法等統計學的手法求取晶圓W 上的所有曝光區域的配置座標之強化全面對準(EGA)等）一 連串的對準製程處理。這些晶圓交換、晶圓對準，係和公 然周知的曝光裝置同樣地進行。本國際申請案所指定的指 定國或選擇的選擇國之國內法令所許可的範圍內，能援用 上述公報及美國專利中的揭示以構成本說明書的記載之一 部分。 下個步110，係根據上述步108之對準結果及曝光區 域地圖資料，反覆進行使晶圓移動至能進行晶圓W上的各 曝光區域的曝光之掃瞄開始位置的動作以及前述掃瞄曝光 動作，以步進且掃瞄方式將標線圖案複製於晶圓W上的複 數曝光區域。該掃猫曝光中，係藉主控制裝置50進行前述 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅孝項寫本頁) *裝 寫士 *IU°J·1111111 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（乃I) 曝光量控制，這時，係根據因應步104所測定的透過率之 曝光量控制目標値和積分傳感器46的輸出而進行前述般的 曝光量控制。 如此般，對第m枚(此處係第1枚)晶圓W的曝光完成 時，前進到步112，將前述第1計數器的計數値m、第2計 數器的計數値n分別加l(nen+l、m—m+1)。 下個步114，係判斷計數値m是否超過預定處理枚數 Μ。在第1枚晶圓W曝光完成時的時點’由於m=2 ’當然 該判斷爲否定，前進到步116，係判斷計數値η是否爲N ’ 亦即nl=8是否成立。在第1枚曝光完成時的時點，由於 η=1故該判斷爲否疋’返回步106 ’之後係重複上述處/理· 判斷。 接著，當第8枚的晶圓之曝光完成時，n=8=N，步116 的判斷爲肯定，前進到步118，重設第2計數器(n<-0)後， 返回步104，和前述同樣地進行光學系的透過率測定，將 其測定結果記憶於記憶體51，亦即更新透過率的測定値。 之後，重複步106以後的處理·判斷，每次曝光8枚 晶圓時，反覆光學系的透過率測定，當對第100枚的晶圓 W之曝光完成時，步114的判斷爲肯定，如此完成一連串 的曝光處理。 由到目前爲止的說明可明白，本實施形態係藉積分傳 感器46、照射量監視器59及主控制裝置50以構成透過測 定裝置。又，係藉主控制裝置50的機能以實現曝光量設定 裝置及曝光量控制系。 33 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 寫女
· ϋ I I I 線泰 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 74 04 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______B7____ 五、發明說明（Λ>) 如以上所說明般，依據本實施形態，控制裝置50會因 應曝光條件以設定光學系（中繼透鏡28Α、28Β、聚焦透鏡 32、投影光學系PL所構成的光學系）的透過率之測定間隔（ 步102)，以設定出的測定間隔實行透過率測定(步104〜116) 。亦即，當因應曝光條件形成到達的定時時，主控制裝置 50係使用Ζ台58上的照射量監視器59而檢測通過上述光 學系的曝光用光之光量，根據該光量和積分傳感器46的輸 出以求出光學系的透過率，因應所求出的透過率以更新(設 定)曝光量控制目標値。接著，在到下個透過率測定間，根 據因應之前測定的透過率之曝光量控制目標値和積分傳感 器46的輸出邊控制曝光量，邊將被來自光源16的曝光用 光照明之標線板R的圖案透過投影光學系複製於晶圓W上 。如此般，依據本實施形態的曝光裝置10，能邊以因應曝 光條件設定出的測定間隔測定光學系的透過率，邊根據實 際測定的透過率控制曝光量，故不受曝光條件的影響，且 不受光學系的透過率變動之影響，能將晶圓面的照度(像面 照度)經常設定成所要的(適當)値而實現高精度的曝光。又 ，也不須進行透過率推定時之複雜的演算。 又，本實施形態中，係針對主控制裝置50會因應標線 板透過率Rt和最小線寬(或曝光量容許誤差)以自動決定光 學系的透過率之測定間隔的情形作說明(參照表1)，此乃基 於下述理由。即考慮到，標線板透過率Rt低時，由於投影 光學系PL等的透過率變化小，加長光學系的透過率測定 間隔亦可，相反地，標線板透過率Rt高時，由於投影光學 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 ><^97公釐） Μ---- (請先閱讀背面之注意事項ϋΙ寫本頁) f 11111 504748 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（今7)) 系PL等的透過率變化大，以縮短光學系的透過率測定間 隔爲佳。又，考慮到最小線寬的問題，乃是基於要曝光的 層可分成重視精度的情形和重視處理速度的情形。綜合說 來，本實施形態中，係基於維持足夠高的曝光精度並儘可 能提高產能的觀點，以標線板透過率Rt和最小線寬作爲基 準，而決定出光學系的透過率之測定間隔(定時）。 然而，本發明並非以此爲限。亦即，已知光學系的透 過率，會因照明系N.A.、投影光學系N.A.、相干係數σ値 、標線板種類(相位差標線板等）、標線板的圖案(接點孔、 周期圖案)等各種條件(廣義的曝光條件)而有不同，當然， 因應上述標線板透過率Rt和最小線寬(或曝光量容許誤差) 和這些曝光條件的任意組合，以自動決定光學系的透過率 之測定間隔亦可。例如，因應標線板的種類、標線板的圖 案等以自動設定光學系透過率的測定間隔時，將該標線板 的種類等資訊用條碼等記錄於標線板的一部分，在標線板 裝載中藉條碼讀取器等作讀取，在主控制裝置50辨識出標 線板種類等的時點，自動設定測定間隔亦可。上述將標線 板的種類等資訊用條碼等記錄於標線板的一部分，在標線 板裝載中藉條碼讀取器等作讀取的手法，例如在特開平9 -148229號公報等有詳細的揭示。 然而，上述實施形態係因應既定的曝光條件以決定光 學系的透過測定間隔，換言之，係針對各曝光條件所定出 的間隔、例如每批、每既定枚數等以重複進行光學系的透 過率測定的情形作說明，但在進行連續曝光時，由於投影 35 (請先閱讀背面之注意事項 _ n ϋ 11 i— an mmMmm 1^1 i n _1 ·ϋ ·ϋ I— 寫本頁) 線·#. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504748 A7 B7 五、發明說明（io 、標線板的種類、最小線寬等曝光條件，因應該輸入，主 控制裝置50係進行投影光學系PL之未圖示的開口孔設定 、照明系開口孔板24的開口之選擇設定、能量粗調器20 的減光濾波器的選擇、因應光阻感度之目標積分量的設定 等’又標線板裝載、標線板對準、基線計測等一連串的準 備作業完成之時點。 又’以下，爲方便表現起見，係將光學系的透過率測 定間隔，以每1枚晶圓、每5枚、每10枚、每25枚（1批) 、每50枚(2批）、每1〇〇枚(4批)等6階段作變更，以各個 枚數(測定間隔)作爲Xi(i=l、2、3、4、5、6)。 此處’作爲預設的設定，係將光學系透過率間隔設定 爲1批，即Ν=χ4=25，又曝光量容許誤差(此處，和光學系 透過率變化容許値爲一致)設定爲1%。 步200中，和前述步1〇4同樣地，透過晶圓台驅動部 56之驅動ΧΥ台14而使照射量監視器59位於投影光學系 PL的正下方，打開光閘16f，將此時的積分傳感器46的輸 出和照射量監視器59的輸出之比取100倍再乘上既定的係 數(K4)，藉此測定光學系之透過率，將其結果記憶於RAM 的暫存記憶區域。 下個步202，係判斷第1計數器的計數値m是否爲^ 1 」。在第1枚的晶圓W曝光前m=l，故該判斷爲肯定，前 進到步204並將藉上述步200記憶於暫存記憶區域之光學 系的透過率記憶於記憶體51的既定區域。 之後，在步219、220、224、226、228中，進行和前 _______37__ 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事 丨^^裝--- 項ml寫本Ϊ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 B7 五、發明說明（》t) 述圖3的步〜116同樣的處理、判斷’以將第1枚〜第25 枚的晶圓W依序曝光。接著’當完成1批中最後的晶圓W 之曝光後，n=25=N，步228的判斷爲肯定，前進至步230 將第2計數器重設(n—〇)後，返回步200，和前述同樣地進 行光學系的透過率測定’將結果記憶於RAM之暫存記憶區 域，前進至步202。 該步202中’判斷第1計數器的計數値m是否爲「1 」，由於此時m=26，該判斷爲否定而跳到步206。 步206中，係算出記憶於RAM的暫存記憶區域之這次 .的透過率和記憶於記憶體51內的前次透過率的差(透過率 變化量），將該算出結果記憶於RAM之其他區域，同時在 言己憶體51內的既定區域覆寫上這次的透過率以將透過率更 新。 下個步208，係判斷上述步206算出的透過率變化量 是否在0.5%以內。又，該判斷爲肯定時，前進至步210 , 判斷規定光學系的透過率測定間隔之兄的i是否爲6。這 時，由於N=25=X4，即i=4，該步210的判斷爲否定，前進 至步212並更新爲Ν=Χ“ι。這時，更新爲N=X5=50，將光學 系的透過率測定間隔由每1批變更爲每2批。之後，跳到 步219，進行對2批的晶圓W之曝光。 另一方面’步210判斷爲肯定時，即Ν=Χ6=1〇〇，且透 過率變化爲〇·5%以內時，由於本實施形態中最長的透過率 測定間隔爲每枚晶圓’故直接跳到步219，每完成4批 晶圓W的曝光就重複進行透過率的測定。 _ 38 (請先閱讀背面之注意事項 ^^1 — 本頁)
訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λα. /又 > 504748
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（q) 另一方面，步208的判斷爲否定時’即上述步206算 出之透過率的變化量超過〇·5%時’跳至步214 ’判斷§亥透 過率變化率是否爲1%以內。又’當該判斷爲㈢疋時’由於 在預設定的透過率變化之容g午誤差內，直接跳至步219 ’ •例如N=25=X4的情形，係對1批的晶圓進行曝光。另一方 面，步214中判斷爲否定時’即上述步206算出的透過率 變化量超過1%時，前進至步216 ’判斷規定光學系的透過 率測定間隔之兄的i是否爲「lj。此處，由於N=25=X4， 即1=4，該步216的判斷爲否定’前進至步218並更新爲 。這時，更新成N=X3=10 ’光學系的透過率測定間 隔由每1批變更爲每1〇枚。之後’跳到步219 ’對10枚晶 圓W進行曝光。 另一方面，上述步216中判斷爲冃疋時’即’ 且透過率變化量超過1 %時’儘管設定有最短的透過率測疋 間隔，由於透過率變化超過容許値’若直接進行曝光將無 法達成所要求的精度之曝光，跳至步232並藉未圖示的警 報器等對操作員發出警告，同時將曝光動作強制終了。這 種事態乃是起因於某方面的異常而產生者。 依據上述般的曝光處理程序，以進行對晶圓W的依序 曝光，除在中途強制終了的情形外，係進行對40批晶圓W .的曝光，當完成第1000枚的晶圓W的曝光時，m=1001步 226的判斷爲肯定，如此以完成一連串的曝光處理動作。 此處當然的，步222的掃瞄曝光中，係藉主控制裝置 50，以和前述第1實施形態同樣地，根據因應步200所測 39 (請先閱讀背面之注意事項ml寫本頁) ---訂---------線秦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 川4748 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 ____ 五、發明說明（j) 定的透過率之曝光量控制目標値和積分傳感器46的輸出而 進行前述般之曝光量控制。 依據以上說明的第2實施形態’由於以既定的測定間 隔實行光學系的透過率測定’根據實際測定的透過率以控 制曝光量，故不用進行透過率推定時之複雜的演算，能將 晶圓面的照度(像面照度)經常設疋爲所要的(適當)値而進行 曝光。又，依據本第2實施形態，由於因應目前的透過率 ’測定所得之透過率和之前的透過率測定所得之透過率的變 動量以變更下次以後的透過率之測定間隔，藉由在透過率 必須頻繁的測定之透過率變化率大的期間縮短透過率測定 間隔，相反的情形拉長透過率測定間隔，不致造成產量之 不必要的降低，且能實現高精度的曝光量控制。 又，上述第2實施形態中，係針對實際的曝光開始後 所得之光學系的透過率變化量以變更透過率測定間隔的情 形作說明，例如，曝光處理開始前將光學系的透過率測定 • 2次以上，根據其差値，以自動設定測定間隔亦可。 又’上述實施形態中，係針對將光學系透過率測定間 隔因應曝光條件自動設定的情形作說明，操作員因應曝光 條件等而自動設定該測定間隔亦可。同樣的，使曝光中測 定的光學系透過率顯示於顯示幕等，使操作員根據該顯示 而設定透過率的測定間隔亦可。 又’上述實施形態中，作爲曝光量的控制方法，係針 對在掃瞄曝光時，爲將因應曝光條件及光阻感度所決定出 之目標積分曝光量給予晶圓W，係控制光源16的振盪頻率 ________ 40_ 本紙張尺度適用中關家標準（CN—規格⑽X 297公爱)----- r 1 n ·ϋ n I in 一口， MMIB I >* ΜΜΜ MV 雪 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) _裝 ΛΙΪ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 ------- B7 五、發明說明（q) (發光定時)及發光功率等，或是，藉能量粗調器2Q以調整 減光率的情形作說明。在掃瞄型曝光裝置的情形，其掃瞄 曝光時，將光源16的功率維持一定、且標線板台RST和 XY台14的速度比維持一定，藉變化其掃瞄速度亦可進行 曝光量的調整。或者是，藉由控制照明光學系12內的可動 標線遮板30B，並變化照明區域42R的掃瞄方向之寬(所謂 狹縫寬），以實現曝光量的控制。或者是，將掃瞄速度的調 整和狹縫寬的調整加以組合，亦可進行曝光量的調整。 總之，由於投影光學系PL等之透過率變動會影響晶 圓面的照度，只要更新曝光量控制目標値(脈衝振盪頻率、 脈衝能量、減光率、掃瞄速度、狹縫寬等控制目標値），即 可使前述影響相抵而經常將目標積分曝光量給予晶圓W。 基於同樣的想法，較理想的是，在變更曝光條件時，進行 透過率測定，因應測定出的透過率以更新上述曝光量控制 目標値。又，由於透過率之變動樣態係因曝光條件而異’ 故透過率測定間隔理想上是因應曝光條件而設定出。 «第3實施形態》 其次，根據圖5〜7說明本發明的第3實施形態。此處 ，對於和前述第1實施形態相同或相當的部分係使用相同 符號而省略其說明。 圖5係顯示本第3實施形態的曝光裝置10’之槪略構 成。該曝光裝置1〇，，係使用ArF準分子雷射光源(振盪波 長193nm)作爲曝光用光源之步進且掃瞄方式的掃瞄型曝光 裝置。該曝光裝置1〇,,其基本構成和前述曝光裝置10相 41 本紙張尺度適用中關家標準(CNS)A4規格（210 x 297公釐） --------訂·--------在 (請先閱讀背面之注意事項Aif寫本頁) 寫女 504748 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明) 同，而和前述各實施形態之不同點在於：進一步設置能計 測投影光學系PL內部的透鏡室內的既定物理量之內部環 境傳感器53，以及能計測投影光學系PL外部的室11內的 既定物理量之外部環境傳感器49，還有曝光量控制方法及 構成該曝光量控制的前提之透過率求取方法’以下是以這 幾點爲中心作說明。 前述內部環境傳感器53 ’係使用能計測透鏡室內的氣 壓之壓力傳感器和能計測C〇2濃度之氣體傳感器所構成之 複合傳感器，又，作爲外部環境傳感器49，係使用能計測 室11內溫度之溫度傳感器和能計測濕度之濕度傳感器所構 成之複合傳感器。這些外部環境傳感器49、內部環境傳感 器53的輸出係供給至主控制裝置50。 其他部分的構成，除前述有關主控制裝置50的構成和 曝光量控制之機能外，係和前述第1實施形態相同。 其次，針對本第3實施形態的曝光裝置10’中’從裝 置之運轉停止起，開始下個裝置的運轉而在既定枚數(M枚 ，例如M=100)的晶圓W上進行標線圖案的複製’至再度 停止裝置的運轉之順序，沿著圖6及圖7的流程圖作說明 〇 此處，主控制裝置50係以第1處理器、第2處理器、 第3處理器等3個處理器爲中心而構成者。其中’第2處 '理器所具有的機能，係以既定時間△〖、例如1分間隔重複 取樣前述外部環境傳感器49、內部環境傳感器53、積分傳 感器46等的計測値，並將該計測値和取樣時刻一起記錄於 42 _ ，裝—— (請先閱讀背面之注意事項ml寫本頁) f —訂--------
••I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 74 04 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __ B7_____--- 五、發明說明（斗I ) 記憶體51之既定的區域。又，第3處理器所具備的機能’ 係以既定時間Ml的間隔算出光學系的透過率時間變化之 預測値。第1處理器，係沿著圖6及圖7所示的控制演算 而進行處理之主要的處理器。 首先，在步300當裝置之運轉停止時，前進至步302 ，藉由讀取被未圖示的計時器計測之裝置運轉停止的時點 之時刻並將其記憶於RAM之暫存區域.，以開始運轉停止經 過時間的計測及停止中的室11內溫度、濕度及透鏡室內的 氣壓、C〇2濃度之計測。 接著在步304，等待運轉開始指令之輸入。該運轉停 止期間中，也是藉由第2處理器以1分間隔將外部環境傳 感器49、內部環境傳感器53的計測値和其時刻一起記憶 於記憶體51中。接著，運轉開始指令輸入後，前進至步 306,結束運轉停止經過時間的計測及停止中的室η內溫 度、濕度及透鏡室內的氣壓、C〇2濃度之計測。具體而言 ，係讀取被未圖示的計時器計測之裝置開始指令輸入的時 點之時刻並將其記憶於RAM之暫存區域，對應於步302讀 取的時刻和該步306讀取的時刻等資料以及這些時刻間， 從記憶體51內讀出外部環境傳感器49、內部環境傳感器 53的計測値，保存於RAM之既定區域(以下稱「第1計測 資料保存區域」）。 在下個步308，移動XY台14而使照射量監視器59位 於投影光學系PL正下方後，開始來自光源丨6之雷射振盪 ，打開開閉器16f，開始自我洗淨(試運轉）。在此同時，藉 43 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱)'----- --------訂·------ (請先閱讀背面之注意事項Hi寫本頁) t 504748 A7 ^_B7___ _ 五、發明說明（私） 由步驟110中之讀取被未圖示的計時器計測之自我洗淨開 始的時點之時刻並將其記憶於RAM之暫存區域，以開始自 我洗淨時經過時間的計測及藉各種傳感器之計測。此處， 進行自我洗淨之目的在於，由於對光學系之曝光用光的照 射量越大則光學系的透過率變化越小，藉由進行自我洗淨 能使曝光時光學系的透過率變化變小。 下個步312，係等待自我洗淨的完成。該自我洗淨完 成之判斷，係如下述般進行。亦即，自我洗淨中，計測積 分傳感器46的輸出和照射量監視器59的輸出之比的變動 量，在該變動量變得沒有的時點或變動量到達既定程度的 時點判斷爲洗淨完成。又，該自我洗淨期間中，藉前述第 2處理器以1分間隔將積分傳感器46、外部環境傳感器49 、內部環境傳感器53的計測値和其時刻一起記憶於記憶體 51 ° 如上述般判斷自我洗淨完成時，前進至步314關閉開 閉器16f同時將自我完成顯示於未圖示之顯示器後，前進 至步316而結束自我洗淨經過時間的計測及自我洗淨中藉 各種傳感器之計測。具體而言，讀取被未圖示的計時器計 測之開閉器16f關閉的時點之時刻並將其記憶於RAM之暫 存區域，對應於步310讀取的時刻和該步316讀取的時刻 等資料以及這些時刻間，從記憶體51內讀出外部環境傳感 器49、內部環境傳感器53的計測値，保存於RAM之既定 區域(以下稱「第2計測資料保存區域」）。 在下個步318等待曝光條件之輸入。接著，當由操作 44 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·- I線· 504748 A7 B7 五、發明說明（+)) 員從控制器等輸出入裝置62(參照圖1)輸入包含照明條件（ 投影光學系的開口數(N.A.)、相干係數CT値、標線圖案的種 類（接點孔、線及空間等）、標線板透過率、標線板的種類（ 相位差標線板、半色調標線板等）、最小線寬或曝光量容許 誤差等）曝光條件，前進至步320，進行投影光學系PL之 -未圖示的開口孔設定、照明系開口孔板24的開口之選擇設 定、能量粗調器20的減光濾波器的選擇、因應光阻感度之 目標積分量的設定等，又進行標線板裝載、標線板對準、 基線計測等一連串的準備作業後，跳到步322的曝光處理 之次程序。此處，標線板透過率，係事先如下述般被計測 出。亦即，令光源16脈衝發光同時打開開閉器16f，藉曝 光用光EL照射標線板R，讀取這時的積分傳感器46和反 射光監視器47的輸出，將兩者的比乘以既定的相關係數， .用1減去後取100倍而求出標線板R的透過率(％)。這時， XY台係位於偏離投影光學系PL的正下方之既定的裝載位 置，由於在投影光學系PL的正下方沒有XY台14的存在 ，來自比投影光學系PL更下方側的反射光，可視爲小到 可忽視的程度。 步322之次程序，如圖7所示般，在步328，係根據 RAM內的第1、第2計測資料保存區域的資料和這時的曝 光條件以決定光學系（中繼透鏡28A、28B、對焦透鏡32、 .投影光學系PL構成的光學系）之透過率時間變化預測函數 ，將該決定出的預測函數給予第3處理器。上述預測函數 之決定，具體而言，係使用RAM內第1、第2計測資料保 45 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閒讀背面之注意事項β寫本頁)
線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 74 04 A7 ____B7__ _ 五、發明說明«Γ) 不均傳感器定位於投影光學系PL的光軸後進行透過率測 .定。 下個步334，係將透過率的測定結果給予第3處理器 ，同時對透過率時間變化的預測開始作指示。藉此，第3 處理器中，以給予的透過率作爲初期値，而開始每既定時 間Δΐΐ之透過率時間變化的預測開始。該計算結果，係藉 第3處理器以邊依序更新邊記憶於記憶體51內的既定區域 (爲方便，稱作「透過率資料記憶區域」）。 下個步336，係對未圖示的晶圓搬送系作晶圓W交換 的指示。藉此，藉此’藉晶圓搬送系及ΧΥ台上未圖示的 晶圓卸載機構以進行晶圓交換(當台上沒有晶圓時，僅進行 晶圓裝載），在下個步338進行所謂搜索對準、精密對準（ 例如前述EGA等)等一連串的對準製程的處理。這些晶圓 交換、晶圓對準，係和公然周知的曝光裝置相同般的進行 〇 下個步340，係從記憶體51內的透過率資料記憶區域 讀出該時點之最新的透過率之預測計算値，根據該透過率 以更新曝光量控制目標値。接著，前進至下個步342，根 據上述步338之對準結果及既定的曝光區域地圖資料，以 反覆進行使晶圓移動至能進行晶圓W上的各曝光區域的曝 光之掃瞄開始位置的動作以及前述掃瞄曝光動作，以步進 且掃瞄方式將標線圖案複製於晶圓W上的複數曝光區域。 該掃瞄曝光中，根據因應透過率之曝光量控制目標値和積 分傳感器46之輸出，而如前述般進行曝光量控制。 47 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格咖>< 297公爱) ' ---- (請先閱讀背面之注意事 丨*裝.丨丨 寫本頁} 線·#· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 _____ B7 五、發明說明（从） 如此般，完成對第m枚(此處爲第1枚)晶圓W的曝光 後，前進至步344 ’使前述第1計數器的計數値m和第2 計數器的計數値η分別加i(n〇n+1、m—m+1)。 下個步346 ’係判斷計數値m是否超過預定處理枚數 • Μ。在第1枚晶圓W曝光完成時的時點，由於m：I：2，當然 該判斷爲否定，前進到步348，係判斷計數値η是否爲N， 亦即η=25是否成立。在第1枚曝光完成時的時點，由於 η二1故該判斷爲否定，返回步336，之後係重複上述處理· 判斷。 接著，當第25枚的晶圓之曝光完成時，η=25=Ν，步 348的判斷爲肯定，前進到步350，重設第2計數器(ne〇) 後’返回步332 ’和前述同樣地進行光學系的透過率測定 .，將其測定結果作爲初期値而給予箄3處理器，同時對透 過率時間變化的預測開始作指示。如此般，在本實施形態 ，藉由將每1批晶圓曝光完成時所計測的透過率之計測資 料作爲初期値而給予第3處理器，以修正計算出之透過率 預測結果。 之後，重複上述處理·判斷，每次曝光25枚晶圓時， 反覆光學系的透過率測定，當對第Μ枚的晶圓W之曝光 完成時’步346的判斷爲肯定，返回圖6之主程序的步300 .。該步300中之裝置的停止運轉，係代表關閉光源16同時 對第3處理器給予計測結束的指示，第3處理器係依該指 示而終止透過率時間變化之預測計算。 由到目前爲止的說明可明白，本第3實施形態係藉主 48 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項ml寫本頁) 訂---------線參 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 B7 五、發明說明（^]) 控制裝置50的機能以實現曝光量設定裝置、曝光量控制系 及演算裝置。 如以上所說明般，依本發明的第3實施形態，由於決 定出針對光學系（中繼透鏡28A、28B，聚焦透鏡32、投影 光學系PL構成的光學系）之曝光用光的照射經歷，即現實 的曝光條件之光學系的透過率時間變化預測函數，根據§亥 決定出的透過率時間變化預測函數以對曝光量作預測控制 ，，故能藉預測控制以將像面照度（晶圓面照度）經常設定成 略所要的値而將標線板R的圖案用光學系複製於晶圓W i: 。因此，不致受到光學系的透過率變化之影響，而能實現 高精度的曝光。 又，由於每1批曝光完成時皆實行透過率的測定，相 較於在每次晶圓曝光前進行透過率測定以決定透過率的時 間變化特性，能維持更高的產能。又，由於每次透過率測 定時都修正透過率時間變化預測結果，故不同於完全以計 .算求取透過率的情形，能將透過率測定間產生的曝光量預 測値之誤差在每1批作修正，故能進行更正確的曝光量控 制。 又，上述第3實施形態中雖針對，作爲曝光量的控制 方法，爲了在掃瞄曝光時將因應曝光條件及光阻感度所決 定出的目標積分曝光量給予晶圓W，或是控制光源16的振 盪頻率(發光定時)及發光功率等，或是藉能量粗調器20以 調整減光率的情形作說明，該情形也和前述第1、第2實 .施形態同樣的，在掃瞄曝光時，在光源16的功率保持一定 49 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 寫士 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504748 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（中f) 且標線台RST和XY台14的速度比保持一定，藉由或是變 化掃瞄速度、或是變化所謂狹縫寬、或是掃瞄速度的調整 ’和狹縫寬的調整之組合，以進行曝光量的調整亦可。 總之，由於因投影光學系PL等的透過率變化會影響 晶圓面的照度，爲了使該影響相抵以經常將目標積分量給 予晶圓W，只要更新曝光量控制目標値(脈衝振盪頻率、脈 衝能量、減光率、掃瞄速度、狹縫寬等的控制目標値)即可 〇 又，上述第3實施形態中，雖針對主控制裝置50的構 成包含第1處理器、第2處理器及第3處理器的情形作說 •明，當然的，以構成主控制裝置之微電腦或工作站作多工 處理、或時分割處理，將上述第1〜第3處理器的機能使用 該管理下之站控制器、曝光控制器、透鏡控制器等加以實 現亦可。 然而，上述第3實施形態中，雖針對每1批反覆進行 光學系的透過率測定的情形作說明，但由於在進行連續曝 光的情形，投影光學系PL等的透過率變化之樣態不同， 故因應該透過率變化的樣態以將光學系透過率測定間隔和 .前述第2實施形態同樣地進行自動變更亦可。 又，上述實施形態中，雖1批爲25枚，但取50枚、 100枚亦可。 又，上述實施形態中，雖是因應曝光用光的照射經歷 和所設定的曝光條件以決定光學系的透過率之時間變化預 測函數，但只要自我洗淨時的曝光條件和曝光開始後的曝 50 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) _ 裝
. I — II I紙張中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 74 04 A7 _______B7__ 五、發明說明（u?J) 光條件爲相同的條件’不用考慮曝光條件，因應照射經歷 而決定時間變化預測函數亦可。 又，上述各實施形態中，雖針對每既定枚數晶圓曝光 完成時進行透過率測定的情形作說明，但不限於此，當然 設定成在每次曝光完成時對既定數的曝光區域作透過率的 •測定亦可。 如以上般，上述各實施形態的曝光裝置，係將包含本 發明的申請專利範圍所列舉的各構成要素之各種子系統， 以保持既定機械精度、電氣精度、光學精度的形式加以組 裝以製造出。爲了確保上述各精度，在組裝之前後，係對 各光學系進彳了爲達成光學精度之調整，對各機械系進行爲 達成機械精度的調整，對各電氣系進行爲達成電氣精度的 調整。從各子系統到曝光裝置之組裝製程，係包含各種子 •系統彼此的機械連接、氣壓迴路的配管連接等。在該從各 子系統到曝光裝置之組裝製程前，當然需進行各子系統個 別的組裝製程。該從各子系統到曝光裝置之組裝製程完成 後，係進行綜合調整，以確保作爲曝光裝置整體之各種精 度。又理想上，曝光裝置的製造係在溫度及潔淨度等在管 理下之潔淨室內進行。 又，上述各實施形態中，雖針對將本發明適用於步進 且掃瞄方式的掃瞄性曝光裝置的情形作說明，但本發明的 •適用範圍不限於此，也能良好的適用於步進機等靜止曝光 型曝光裝置。 又’上述各實施形態中，雖針對將本發明適用於作爲 ___ 51 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂---------線< 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 B7_____ 五、發明說明（奸） •曝光用照明光EL係使用ArF準分子雷射光(波長193nm)、 KrF準分子雷射光(波長248nm)、或F2準分子雷射光(波長 157nm)等準分子雷射光的曝光裝置的情形作說明，但不限 於此，本發明也能良好的適用於使用波長146nm的Kn雷 射光、波長126nm的An雷射光等真空紫外光之曝光裝置 〇 又，將從DFB半導體雷射或光纖雷射振盪之紫外域或 可見域的單一波長雷射光，例如用摻雜餌（或餌和釔兩者） •之光纖放大器放大後，使用非線形光學結晶而變換成紫外 光的波長後，使用該高次諧波亦可。 例如，使單一波長雷射的振盪波長形成1.51〜1.59/zm 的範圍，以輸出產生波長爲189〜199nm範圍內之8倍高次 諧波，或產生波長爲151〜159nm範圍內之10倍高次諧波。 特別是使振盪波長形成1.544〜1.553 /zm的範圍內時，可得 出產生波長爲193〜194nm範圍內的8倍高次諧波，即得出 和ArF準分子雷射光略同一波長之紫外光；使振盪波長形 成1.57〜1.58 // m的範圍內時，可得出產生波長爲 157〜158nm範圍內的10倍高次諧波，即得出和ρ2雷射光略 同一波長之紫外光。 又，使振盪波長形成1.03〜1.12/zm的範圍內時，可得 出產生波長爲147〜160nm範圍內的7倍高次諧波，特別是 使振盪波長形成1.099〜1.106/zm的範圍內時，可得出產生 波長爲157〜158nm範圍內的7倍高次諧波，即得出和；p2雷 射光略同一波長之紫外光。這時，作爲單一波長振盪雷射 __52 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事 丨裝·-- 寫本頁) 訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7 B7 五、發明說明（tf) 例如可使用釔摻雜光纖雷射。 又，上述第1、第2實施形態所示之投影光學系、照 明光學系只是一個例子，當然本發明不以此爲限。例如， 作爲投影光學系不限於折射光學系，採用僅由反射光學元 件構成之反射系，或具有反射光學元件和折射光學元件之 反射折射系（折軸光學系）亦可。在使用波長200nm以下的 真空紫外光(VUV光）之曝光裝置中，作爲投影光學系也能 考慮使用反射折射系。作爲該反射折射型投影光學系，例 如能使用特開平8 - 171054號公報及對應之美國專利第 5668672號、以及特開平10 - 20195號公報及對應之美國專 利第5835275號等所揭示出之具有反射光學元件的分束器 ’和凹面鏡之反射折射系，或使用特開平8 - 334695號公報 及對應的美國專利第5689377號、以及特開平10 - 3039號 公報及對應的美國專利申請第873695號（申請日1997年6 月12日）等所揭示之反射光學元件不使用分束器而使用凹 面鏡等之反射折射系。本國際申請案所指定的指定國或選 擇的選擇國之國內法令所許可的範圍內，能援用上述公報 及美國專利中的揭示以構成本說明書的記載之一部分。 其他，如美國專利第5031976號、第5488229號、及 •第5717518號所揭示出，將複數個折射光學元件和2枚反 射鏡（凹面鏡之主鏡，和反射面形成於與折射元件或平行平 面板的入射面的相反側之裏內鏡之副鏡)配置於同一軸上， 將藉該複數個折射光學元件所形成之標線圖案的中間像， 藉主鏡和副鏡在晶圓上再成像，而使用該反射折射系亦可 53 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事 丨裝--- 寫本頁) ·11111111 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A7
五、發明說明（bl) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 。該反射折射系，係配置連接於複數個折射光學元件上之 主鏡和副鏡，照明光係通過主鏡的一部分而依副鏡、主鏡 的順序被反射，再通過副鏡的一部分以到達晶圓上。本國 際申請案所指定的指定國或選擇的選擇國之國內法令所許 可的範圍內，能援用上述公報及美國專利中的揭示以構成 本說明書的記載之一部分。 又’所謂光學系的透過率變動，係代表經由配置於積 分傳感器46和照度傳感器59間之各光學元件(透鏡28A、 28B、32 ’投影光學系pl，反射鏡Μ的反射面)而來之曝光 用光的光量之變動。因此，本發明中之光學系的透過率， 例如在圖1、圖5中，也包含反射鏡Μ的反射率之變動。 又’作爲投影光學系係採用反射系或反射折射系時， 本發明的光學系之透過率中，當然包含反射鏡的反射率。 又’本發明不僅能適用於半導體元件製造用之曝光裝 •置，也能適用於包含液晶顯示元件等顯示器的製造時所用 之將元件圖案複製於彩色面板上的曝光裝置，薄膜磁頭的 製造時所用之將元件圖案複製於陶瓷晶圓上的曝光裝置， 以及攝像元件(CCD等)製造時所用的曝光裝置等。 «元件製造方法》 其次’針對在光微影製程使用上述光微影系統(曝光裝 置)及曝光方法的元件製造方法之實施形態作說明。 圖8中顯示元件(1C、LSI等半導體晶片，液晶面板， _ CCD，薄膜磁頭，微型機器等）的製造例之流程圖。如圖8 所示般，首先，在步401(設計製程)中，進行元件的機能、 54 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " ' I裝i —----訂---------線泰 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) J: 504748 A7 _ ____B7_____ 五、發明說明（53 ) 性能設計(例如’半導體元1件的電路設計等），並進行爲實 現該機能之圖案設計。接著，步402(光罩製作製程)中，製 作出形成有設計的電路圖案之光罩。另一方面’步403(晶 圓製造製程)中，使用砂等材料以製造晶圓。 接著，步404(晶圓處理製程)中，使用步401〜403所準 備好的光罩和晶圓’如後述般’藉光微影技術等以在晶圓 上形成實際的電路。其次’步405(元件組裝製程)中，使用 步404處理後的晶圓進行元件組裝。該步405中，係因應 必要而包含切割製程、拋光製程及封裝製程(密封晶片）等 製程。 最後，步406(檢查製程)中，針對步405所製作出之元 件進行動作確認測試、耐久性測試等檢查。經由如此般的 製程後完成元件，準備出貨。 圖9係顯示半導體元件的情形下上述步404的詳細流 程的一例。圖9中，在步411(氧化製程)令晶圓的表面氧化 。在步412(CVD製程)於晶圓表面形成絕緣膜。在步413(電 極形成製程)於晶圓上藉蒸鍍形成電極。在步414(離子植入 製程)朝晶圓打入離子。以上的步411〜414，係分別構成晶 圓處理的各階段之前處理製程，可因應各階段中必要的處 理而選擇性的實行。 晶圓處理的各階段中，當上述前述處製程完成時，係 如以上般實行後處理製程。該後處理製程中，首先在步 415(光阻形成製程），朝晶圓塗布感光劑。接著，在步416( 曝光製程），藉以上所說明的光微影系統(曝光裝置)及曝光 55 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · i線· 504748 A7 B7 五、發明說明（0-） 方法以將光罩的電路圖案複製於晶圓上。接著，在步417( 顯像製程），將曝光後的晶圓顯像，在步418(蝕刻製程）， .藉蝕刻以除去光阻殘留部分以外的部位之曝光部件。然後 ’步419(光阻除去製程）中，將蝕刻完成後不再需要的光阻 除去。 藉由反覆進行這些前處理製程和後處理製程，以在晶 圓上形成多重的電路圖案。 若使用以上說明的本實施形態之元件製造方法，由於 在曝光製程(步416)中使用上述各實施形態的曝光裝置和其 曝光方法，能提高曝光量控制精度而提昇線寬控制性，藉 此能提昇包含重疊精度之曝光精度，能以高良率生產高集 積度的元件。 〔產業上之利用可能性〕 如以上所說明般，本發明相關之曝光裝置及曝光方法 ，在爲製造積體電路等微元件之光微影製程中，係適用於 將微細圖案在晶圓等基板上以良好的精度形成複數層重疊 。又，本發明相關之元件製造方法，係適用於具有微細圖 案的元件之製造。 (請先閱讀背面之注意事項
I 言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 56 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
Claims (1)
- 504748 A8 B8 C8 D8___ 六、申請專利範圍 過率測定間隔，係因應和所要求的曝光精度間之關係而決 定出。 12. 如申請專利範圍第10項之曝光方法，其中前述透 過率測定間隔，在前述光學系透過率的變化率大的期間將 間隔縮短，在相反的情形則將間隔拉長。 13. —種曝光裝置，係將被來自光源的曝光用光照明之 圖案用光學系複製於基板上之曝光裝置’其具備： 透過率測定裝置，能以既定的間隔測定前述光學系的 透過率； 曝光量設定裝置，能因應前述光學系的透過率設定曝 光量控制目標値；以及 曝光量控制系，能根據前述設定的曝光量控制目標値 以控制曝光量。 14. 如申請專利範圍第13項之曝光裝置，係進一步具 備能因應曝光條件設定前述透過率測定裝置的測定間隔之 控制裝置。 15. 如申請專利範圍第14項之曝光裝置，係進一步具 備能讀取形成有前述圖案的光罩的資訊之資訊讀取裝置； 前述控制裝置，係根據前述讀取到的前述光罩資訊以 自動設定前述透過率測定裝置的測定間隔。 16. 如申請專利範圍第13項之曝光裝置，係進一步具 備一控制裝置，能因應前述透過率測定裝置之前不久測定 出的透過率和其之前測定出的透過率間之變動量，以設定 前述透過率測定裝置中之透過率測定間隔。 ______ 3___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（ 210X：297公釐） ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) IAW. 、言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 17. 如申請專利範圍第16項之曝光裝置，其中藉前述 透過率測定裝置之連續2次的透過率測定，係在曝光開始 前進行。 18. 如申請專利範圍第16項之曝光裝置，其中藉前述 透過率測定裝置之連續2次的透過率測定，係在曝光開始 後進行。 19. 如申請專利範圍第13項之曝光裝置，係更具備能 檢測照射至前述圖案的前述曝光用光的光量之第1光傳感 器； 前述曝光量控制系，在前述圖案朝前述基板之複製中 ，係根據曝光量控制目標値和前述第1光傳感器的輸出以 控制曝光量。 20. 如申請專利範圍第13項之曝光裝置，其中前述透 過率測定裝置係包含： 能檢測照射於前述圖案的前述曝光用光的光量之第1 光傳感器； 和前述基板設於略同一面上之第2光傳感器；以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 控制裝置，使用前述第2光傳感器以在因應曝光條件 之定時檢測通過前述光學系之前述曝光用光的光量，根據 該光量和前述第1光傳感器的輸出以求取前述光學系的透 過率。 21. 如申請專利範圍第20項之曝光裝置，其中前述曝 光量控制系，在前述圖案朝前述基板之複製中，係根據曝 光量控制目標値和前述第1光傳感器的輸出以控制曝光量 _4 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 504748 8 8 8 8 ABCD 經濟部智慧財屋局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 〇 22·如申請專利範圍第2〇項之曝光裝置，其中前述控 制裝置，係在因應形成有前述圖案之光罩的透過率之定時 以實行通過前述光學系的前述曝光用光的光量檢測。 23·如申請專利範圍第20項之曝光裝置，其中前述控 制裝置，係以考慮到最小線寬及曝光量容許誤差中任一者 的定時以實行通過前述光學系的前述曝光用光的光量檢測 〇 24·—種曝光裝置，係將被來自光源的曝光用光照明之 圖案用光學系複製於基板上之曝光裝置，其具備： 演算裝置，能因應對前述光學系之曝光用光的照射經 歷’決定前述光學系的透過率之時間變化預測函數； 曝光量設定裝置，能根據藉前述演算裝置所決定的透 過率時間變化預測函數以設定曝光量控制目標値；以及 曝光量控制系，能根據前述設定的曝光量控制目標値 以控制曝光量。 25.如申請專利範圍第24項之曝光裝置，係進一步具 備· 能以既定間隔測定前述光學系的透過率之透過率測定 裝置；以及 能在每次前述透過率測定時，對前述透過率時間變化 預測函數作修正之修正裝置。 26·如申請專利範圍第25項之曝光裝置，係進一步具 備一控制裝置，能因應前述透過率測定裝置之前不久測定 _________5 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ——I!I — U0 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 504748 8 8 8 8 ABCD 、申請專利乾圍 出的透過率和其之前測定出的透過率間之變動量，以設定 前述透過率測定裝置中之透過率測定間隔。 27. 如申請專利範圍弟13項之曝光裝置’其中前述光 學系，係包含：能將形成有前述圖案之光罩藉前述曝光用 光照明之照明光學系，以及’能將從前述光罩射出之前述 曝光用光投射於前述基板之投影光學系； 又該曝光裝置進一步具備： 能保持形成有前述圖案的光罩之光罩台，以及 能保持前述基板之基板台。 28. 如申請專利範圍第27項之曝光裝置，係進一步具 備一驅動裝置，能將前述光罩台和前述基板台在和前述投 影光學系的光軸直交的面內在一次元方向作同步移動。 29. —種曝光裝置之製造方法，係爲將光罩的圖案複製 於基板上之曝光裝置之製造方法，該方法包含： 提供能對前述光罩照射曝光用光的照明光學系之步驟 ， 提供能將從前述光罩射出的前述曝光用光投射於前述 基板上之投影光學系的步驟； 提供能保持前述基板的基板台之步驟； 提供能因應前述投影光學系的透過率以設定曝光量控 制目標値的曝光量設定裝置之步驟；以及 提供能根據前述設定的曝光量控制目標値控制曝光量 之曝光量控制系的步驟。 30. 如申請專利範圍第29項之曝光裝置之製造方法， __-;______6_—------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504748 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 之第4步驟； 將複製在基板上的圖案予以顯影之第5步驟。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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