TW595057B - Laser apparatus, exposure apparatus and method - Google Patents

Description

595057 ⑴ 玖、發明說明 一、發明所屬之技術領域 本發明相關於雷射裝置，尤其相關於照明一掩模或標線 片（這些術語在本案中被可交換地使用）的曝光裝置中的雷 射裝置，其中該掩模或標線片係形成與石印技術製程一起使 用的圖型，用來製造半導體元件，液晶顯示裝置（LCD)， 影像拾取裝置（例如CCD等），薄膜磁頭，及類似者。 一、先前技術 隨著近來對較小及較低輪廓電子裝置的需求，對要被安 裝在這些電子裝置上的精細半導體裝置的需求已經日益增加 。傳統上已經使用投影曝光裝置成爲用來製造半導體裝置的 轉移（石印技術）方法。 可由投影曝光裝置轉移的臨界尺寸（或解析度）與用來 曝光的光的波長成比例。因此，近年來，曝光光源正從傳統 的超高壓力水銀燈（包括g線（具有大約436nm (毫微米） 的波長）及i線（具有大約3 65 nm的波長））轉變爲具有較 短波長（亦即大約248nm的波長）的KrF準分子雷射及ArF 準分子雷射（具有大約193 nm的波長），並且也正在促進 F2雷射（具有大約1 57nm的波長）在實務上的使用。 有效率地傳輸在此種波長範圍（亦即在紫外線區域）的 光的光學元件受限於某些玻璃材料，例如合成石英，贏化錦 等，因而難以校正色差。因此，在使用KrF準分子雷射及 ArF準分子雷射成爲曝光光源時，在自發震盪狀態中的在半 極大値處具有大約300pm (微微米）的全寬度的波長頻譜帶 -5- (2) (2)595057 寬一般被轉成例如大約〇. 5prn的窄帶，並且反饋控制（或波 長控制）由一諧振器中的波長選擇元件提供，使得雷射射束 可永遠在波長被監視之下以想要的波長震盪。 另一方面，在使用F2雷射成爲曝光光源時，不可能將 波長頻譜帶寬轉成窄帶或提供波長控制，其技術原因包括 1 5 7nm的附近存在有多震盪頻譜；其自發震盪狀態中的波長 頻譜帶寬大至大約1pm，亦即比KrF準分子雷射及ArF準分 子雷射窄；難以將雷射射束轉成較窄的帶，因爲用於157nm 的波長帶寬的光學元件的性能尙未令人滿意至足以在實務上 使用；及難以在雷射裝置內部以高精確度測量波長及波長頻 譜帶寬等。因此，線選擇方法已曾被提出，其從在F2雷射 中震盪的數個波長中只選擇一波長用於震盪。 F2及其他準分子雷射一般所需的雷射裝置爲在一容室中 封閉鹵素氣體例如氟等及稀有氣體例如氨，氖等，並且使用 藉著在設置在容室中的電極之間施加高電壓而產生的放電來 激發氣體，因而震盪雷射射束。雷射射束的連續震盪會降低 鹵素氣體的濃度，因爲鹵素氣體會對容室中存在的雜質反應 ，或被容室的內壁吸收。因此，雷射氣體的成分比變化成爲 與其最佳比不同，因而造成脈衝能量（或雷射震盪效率）降 低。 因此，雷射射束的脈衝能量係藉著升高施加在電極之間 的電壓或藉著在所施加的電壓的升高量達到某一臨限時吹入 特定量的包含鹵素氣體的氣體（氣體噴射）以升高容室中的 氣體壓力而被保持於想要的値。但是，重複的氣體噴射會增 加容室中的雜質，並且方便雜質與鹵素之間的反應。結果， -6 - (3) (3)595057 甚至是在施加在電極之間的電壓增加及氣體噴射之下，脈衝 能量也無法被保持於想要的値。當氣體噴射變得較不有效時 ，容室中大部份的氣體被排出且新鮮氣體被噴入（氣體交換 )。換句話說，F2及其他準分子雷射是藉著根據使用情況改 變容室中的氣體壓力及/或氟的分壓或是藉著升高施加在電 極之間的電壓而獲得想要的輸出。 在F2雷射的情況中，已經很明顯知道當容室中的氣體 特性例如其壓力及溫度由於氣體噴射等而變化時，雷射射束 的震盪波長及波長頻譜帶寬會因此而隨之改變。 因此，當F2雷射被使用成爲曝光光源時，其震盪波長 及波長頻譜帶寬會在曝光期間改變。如果其超過例如曝光系 統所要求的波長穩定性及波長頻譜帶寬的公差，則難以達成 曝光裝置所需的想要的解析度。 另外，當使用F2雷射時，難以直接證實雷射射束是否 在曝光期間展現其想要的性能，因爲在技術上非常難以用高 準確度在雷射裝置中測量波長。鑑於目前的光學元件目前的 耐用性，震盪波長的直接證實即使可行也會明顯地對曝光裝 置的生產力給予運轉成本及維修頻率上的有害衝擊。類似的 問題也會在使用於比F2雷射短的波長震盪的雷射成爲光源 時發生。 三、發明內容 因此，本發明的一目的爲提供一種雷射裝置及一種曝光 裝置和方法，其間接偵測雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶 寬的改變，並且保持預定的光學性能。 (4) (4)595057 成爲本發明的一方面的藉著激發封閉在一容室中的氣體 而發射一雷射射束的雷射裝置包含一氣體特性偵測機構，用 來偵測容室中的氣體的特性；及一計算機構，用來根據氣體 特性偵測機構的偵測結果計算雷射射束的震盪波長及/或波 長頻譜帶寬。 氣體特性偵測機構可爲用來偵測容室中的氣體的壓力的 一壓力感測器，或用來偵測容器中的氣體的溫度的一溫度感 測器。雷射裝置可另外包含一控制器，用來決定雷射射束的 震盪波長及/或波長頻譜帶寬是否落在一可容許範圍內，以 及用來產生可使雷射射束的震盪波長及/或波長頻譜帶寬落 在可容許範圍內的校正資訊。 本發明的另一方面的使用一雷射射束來將一掩模上的一 圖型曝光在一物體上的曝光裝置包含一雷射裝置，用來激發 氣體以發射雷射射束，而雷射裝置包含用來偵測封閉在一容 室中的氣體的特性的一氣體特性偵測機構；及一校正機構， 用來根據氣體特性偵測機構的偵測結果校正曝光。 曝光裝置可另外包含一計算機構，用來根據氣體特性偵 測機構的偵測結果計算雷射射束的震盪波長及/或波長頻譜 帶寬。計算機構可被設置在雷射裝置的內部或外部。 本發明的另一方面的使用藉著激發封閉在一容室中的氣 體而產生的一雷射射束來將一掩模上的一圖型曝光在一物體 上的曝光方法包含的步驟爲偵測容室中的氣體的特性；及根 據偵測步驟的偵測結果來決定曝光是否要繼續或停止。 偵測步驟可包含從特性計算雷射射束的震盪波長及/或 波長頻譜帶寬的步驟。決定步驟可包含比較偵測步驟的偵測 -8 - (5) (5)595057 結果與一可容許範圍的步驟。 曝光方法可另外包含當決定步驟決定曝光要停止時改變 容室中的氣體的特性的步驟。氣體特性改變步驟可改變容室 中的氣體的壓力及/或溫度。 本發明的另一方面的使用藉著激發封閉在一容室中的氣 體而產生的一雷射射束來將一掩模上的一圖型曝光在一物體 上的曝光方法包含的步驟爲偵測容室中的氣體的特性；從由 偵測步驟所測得的特性計算雷射射束的震盪波長及/或波長 頻譜帶寬；及根據計算所得的震盪波長校正曝光。 校正步驟可校正將掩模上的圖型投影在物體上的一投影 光學系統的光學特性。校正步驟可將物體沿著一光學軸線移 動。 一種用來從封閉在一容室中的一氣體的一特性計算藉著 激發氣體而產生的一雷射射束的一震盪波長或波長頻譜帶寬 的資料庫可構成本發明的另一方面。在這些資料庫中，特性 可包含氣體的壓力及/或溫度。 本發明的另一方面的裝置製造方法包含的步驟爲藉著使 用上述的曝光裝置來將一掩模上的一圖型曝光在一物體上； 及對經曝光的物體實施一預定製程。對展現類似於上述的曝 光裝置的操作的裝置製造方法的主張保護涵蓋成爲其中間製 品及最終製品的裝置。另外，此種裝置包含半導體晶片例如 LSI及VLSI，CCD，LCD，磁性感測器，薄膜磁頭等。 本發明的其他目的及另外特徵從以下參考圖式的實施例 的敘述會容易地顯明。 -9- (6) (6)595057 四、實施方式 以下參考圖式敘述成爲本發明的方面的曝光裝置1及雷 射裝置1 00。但是，本發明不受限於這些實施例，並且每一 元件可在本發明的範圍內被取代。此處，圖1爲成爲本發明 的一方面的曝光裝置1的方塊圖。如圖1所示，本發明的曝光 裝置1包含雷射裝置100，照明光學系統200，掩模3 00，投影 光學系統400，板件5 00，階台600，及控制器700。 曝光裝置1爲投影曝光裝置，其以例如步進重複（以60-and-repeat )或步進掃描（step-and-scan )的方式將產生在 掩模3〇〇上的電路圖型曝光在板件500上。此種曝光裝置適合 於次微米或四分之一微米石印技術製程，並且此實施例例示 性地描述一步進掃描曝光裝置（其也被稱爲「掃描器」）。 此處所用的「步進掃描方式」爲藉著相對於掩模連續地掃描 晶圓且藉著在一次曝光拍攝之後步進式地移動晶圓至下一曝 光區域以被拍攝而將掩模圖型曝光在晶圓上的曝光方法。「 步進重複方式」爲另一種曝光方法模式，其係每次將單元投 影拍攝在晶圓上均將晶圓步進式地移動至曝光區域以用於下 一拍攝。 如圖2所示，雷射裝置100包含控制器102，高電壓光源 104，壓縮電路106，容室108，隙孔1 12a及1 12b，線選擇模 組1 1 4，部份透明鏡1 1 6，射束分裂器1 1 8，快門1 2 0，光監視 區段U2，壓力感測器124，溫度感測器126，計算器128，及 氣體控制器1 3 0，因而發射例如發射脈衝光的F2雷射（具有 大約1 5 7 n m的波長）或於較短波長震盪的雷射射束。此處， 圖2爲成爲本發明的另一方面的雷射裝置1 〇〇的方塊圖。 -10- (7) (7)595057 控制器102接收從曝光裝置1中的控制器700送來的觸發 訊號，能量命令，或施加電壓命令。根據此訊號，控制器 102將一高電壓訊號送至高電壓光源104，並且在發射雷射射 束的定時將觸發訊號送至壓縮電路1 06。 谷室108中設置有放電電極108a及108b*而例如氯等的 鹵素氣體及例如氦，氖等的稀有氣體以特定率値（rate )被 射入容室108成爲雷射氣體。 如果大至10至30kV (千伏特）的高電壓由壓縮電路106 施加在放電電極l〇8a與108b之間（於區域108c)，則放電 發生在此區域l〇8c中，並且激發被射入容室108中的雷射氣 體，因而在放電電極l〇8a與108b之間（區域108c )發射光 〇 放電電極l〇8a與108b之間（區域108c )產生的光在通 過窗口 110a及1 10b以及隙孔1 12a及1 12b並且在線選擇模組 1 1 4內部的一後鏡（未顯示）與部份透明鏡1 1 6之間來回之下 被加強，因而成長成爲雷射射束。 線選擇模組1 14容納一波長選擇元件，例如一稜鏡，其 從在F2雷射中震盪的多個波長中選擇只具有一特定波長的 光，並且將其反射至容室1 08。如此，一雷射射束以此波長 被發射。具有另一波長的任何反射光被隙孔1 1 2a及1 1 2b攔 截，而不被輸出成爲雷射射束。 所產生的雷射射束的大部份透射通過射束分裂器1 1 8， 並且在快門120打開時射出至照明光學系統200的成形光學系 統2 02。在射束分裂器1 18處反射的一些雷射射束被引入光監 視區段122。 -11 - (8) (8)595057 光監視區段1 22監視每一脈衝的光能量，並且將這些結 果送至控制器102。控制器102根據來自光監視區段122的能 量測量結果或從曝光裝置1的控制器7 0 0送來的能量控制資訊 來決定下一次要產生的施加於脈衝光的電壓。 容室1 0S設置有測量容室1 08中的氣體的壓力的壓力感測 器1 24，及測量容室1 0 8中的氣體的溫度的溫度感測器1 26， 以持續地或在特定的定時測量容室1 〇 8中的氣體的壓力及溫 度。容室1 08中的氣體的壓力及溫度的測量結果被送至計算 雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬的計算器1 28。計算器 128根據來自壓力感測器124及溫度感測器126的測量結果來 計算雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬，並且將結果送至 控制器102。 雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬的結果也視需要從 控制器102送至曝光裝置1中的控制器700。如稍後所述的， 爲計算雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬，計算器128必 須儲存來自關係已經可以經由實驗獲得的氣體特性例如氣體 的壓力及溫度與震盪波長及波長頻譜帶寬之間的相關性的關 係表示式。 此實施例爲雷射裝置1 00設置用來根據壓力感測器1 24及 溫度感測器1 26的測量結果計算雷射射束的震盪波長及波長 頻譜帶寬的計算器128，但是曝光裝置1的控制器700可具有 用來根據氣體特性計算雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬 的二者或至少任一者的單元。在此情況中，由壓力感測器 1 24及溫度感測器1 26測得的氣體特性的結果被直接送至控制 器102，並且從控制器102在曝光裝置1的控制器700處被轉換 -12- 595057 Ο) 成爲震盪波長及波長頻譜帶寬。 當雷射射束繼續震盪時，雷射氣體在容室1 08中逐漸劣 化成爲其鹵素氣體的比下降而雜質增加。因此’必須週期性 地將含有鹵素氣體的氣體射入容室108內（下文稱爲「氣體 噴射」），或更換容室108中的雷射氣體的大部份（下文稱 爲「氣體交換」）。 當必須有氣體噴射或氣體交換時，氣體控制器130將新 鮮氣體經由雷射氣體管132而引入容室108內，或將劣化氣體 的一部份或大部份經由排出氣體管134從容室108排出。 以下參考圖3敘述如何以實驗導出容室108中的氣體特性 與雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬之間的關係的例子。 圖3爲用來說明當容室108中的氣體壓力及氣體溫度改變時如 何以實驗來獲得雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬的方法 1000的流程圖。一分光計被用來測量從雷射裝置100震盪的 雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬。 首先，雷射裝置1〇〇開始震盪（步驟1002 )以將雷射射 束引入分光計。然後，容室108中的氣體溫度（步驟1004 ) 及氣體壓力（步驟1 005 )被測量，並且分光計於大約同時或 於緊接的稍後定時測量雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬 (步驟 1 0 0 8 )。 其次，在氣體溫度保持固定之下，容室108中的氣體壓 力改變，並且決定雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬的測 量是否要繼續或停止（步驟1 0 1 0 )。當測量要繼續時，容室 1 中的氣體壓力改變（步驟1 〇丨2 )，氣體壓力再次被測量 (步驟1 0 1 6 )，然後雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬再 -13- (10) (10)595057 次被測量（步驟1008)。 當完成要由雷射裝置1〇〇使用的氣體壓力範圍的資料聚 集時’於相同氣體溫度的測量停止，並且決定雷射射束的震 盪波長及波長頻譜帶寬的測量是否要藉著改變容室i08中的 氣體溫度而繼續或停止（步驟1 0 1 4 )。當測量要繼續時，容 室108中的氣體溫度改變（步驟1016 )。氣體溫度可藉著改 變雷射射束的震盪頻率或藉著經由容室1 0 8中的溫度控制裝 置例如加熱器來控制溫度而改變。 在氣體溫度改變之後，氣體壓力在氣體溫度保持固定之 下被再次改變，並且雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬被 測量（步驟1 004 )。當完成要由雷射裝置1〇〇使用的氣體壓 力範圍的資料聚集時，雷射震盪停止（步驟1 〇 1 8 )，並且操 作結束（步驟1 020 )。 圖4及5顯示由此方法1〇〇〇獲得的例示性資料。圖4爲雷 射裝置100的氣體特性（氣體壓力及溫度）與雷射射束的震 盪波長之間的關係的圖式，其中橫軸爲氣體壓力且縱軸爲震 盪波長’因而顯示藉著改變氣體溫度如Ta，Tb，T。等的資 料。圖5爲雷射裝置100的氣體特性（氣體壓力及氣體溫度） 與雷射射束的波長頻譜帶寬之間的關係的圖式，其中橫軸爲 氣體壓力且縱軸爲波長頻譜帶寬，顯示藉著改變氣體溫度如 Ta ’ Tb ’ T。等的資料。此種資料作用成爲用來根據測量的氣 體特性計算雷射射束的震盪波長或波長頻譜帶寬的資料庫。 參考圖4及5，雷射裝置1〇〇的震盪波長λ及波長頻譜帶 寬Δ λ可藉著以下所示的方程式（函數）來估計，其中ρ爲 雷射氣體的壓力，而Τ爲雷射氣體的溫度： -14- (11) (11)595057 λ = f ( ρ > Τ) (1)(震盪波長） Δ λ = g (ρ，Τ) (2)(波長頻譜帶寬） 在實務上，函數可從可以藉著在雷射製造者的工廠或曝 光裝置製造者的工廠處實施此方法1 〇〇〇而獲得的結果估計。 此實施例以容室1 〇8中的氣體壓力及氣體溫度爲代表， 以成爲與在尋求雷射裝置1 00發射的雷射射束的震盪波長及 波長頻譜帶寬時的氣體特性有關的要被偵測的項目，但是可 使用其他的氣體特性例如氣體成分比等。當然，震盪波長及 波長頻譜帶寬可從這些特性與氣體壓力及氣體溫度一起的偵 測來導出。 計算器128儲存方程式（1)及（2)的函數f(p，Τ) 及g(P，T)。計算器128每次使用函數f(p，T)及由壓 力感測器I24及溫度感測器126獲得的容室108中的氣體壓力 及氣體溫度的測量値來計算雷射射束的震盪波長。計算器 1 28將此計算結果送至控制器1 02，並且如果需要，則控制器 1〇2將其送至曝光裝置1中的控制器700。 計算器128每次使用函數g ( p，T )及由壓力感測器124 及溫度感測器126獲得的容室108中的氣體壓力及氣體溫度的 測量値來計算雷射射束的波長頻譜帶寬。計算器128將此計 算結果送至控制器1 02，並且如果需要，則控制器1 02將其如 所要求地送至曝光裝置中的控制器700。 控制器1 〇2決定每次計算的雷射射束的震盪波長及波長 頻譜帶寬是否落在可容許範圍內。當控制器102決定震盪波 長及波長頻譜帶寬落在可容許範圍內時，曝光操作繼續。另 一方面，當控制器102決定震盪波長及波長頻譜帶寬的至少 -15- (12) (12)595057 之一在可容許範圍之外時，控制器1 〇2將告知震盪波長及波 長頻譜帶寬的至少之一在可容許範圍之外的一訊號送至曝光 裝置1中的控制器700。響應此訊號，控制器700停止曝光操 作’並且採取步驟使得震盪波長及波長頻譜帶寬可落在可容 許範圍內。 回到圖1，照明光學系統200爲用來照明掩模3 00的光學 系統’並且沿著來自雷射裝置1 0 0的雷射射束的光徑依序包 含用來使雷射射束的截面成形爲想要的形狀的射束成形光學 系統202，用來調整雷射射束的強度的可變ND濾器204，用 來分割及疊加雷射射束以使其強度在掩模3 00的表面上均勻 的光學積分器206，用來經由光學積分器206將雷射射束聚光 的聚光透鏡208，用來將雷射射束的部份從聚光透鏡208引至 光偵測器2 1 0的射束分裂器2 1 2，靠近雷射射束由聚光透鏡 208聚光的位置點配置的用來調節將雷射射束照射在掩模300 的平面上的範圍的屏蔽葉片（masking blade) 214，用來將 屏蔽葉片2 14的影像形成在掩模3 00上的成像透鏡216，及用 來使雷射射束的光徑指向於投影光學系統400的方向的鏡子 21 8 〇 掩模300形成要被轉移的電路圖型（或影像），並且由 掩模階台（未顯示）支撐及驅動。從掩模3〇〇發射的繞射光 通過投影光學系統400，因而然後被投影在板件500上。掩模 3 00與板件5 00以光學共軛關係被定位。因爲此實施例的曝光 裝置1爲掃描器，所以掩模300及板件500以投影光學系統400 的縮小比（demagnification ratio )的速率比被掃描’因而 將掩模3 00上的圖型轉移至板件500。 -16- (13) (13)595057 投影光學系統400以特定的放大比（例如1/2至1/10)縮 小掩模3 00上的電路圖型，因而將圖型投影及曝光（轉移） 至板件500上的多個拍攝區域之一。投影光學系統400可使用 只包含多個透鏡元件的光學系統，包含多個透鏡元件及至少 一凹面鏡的光學系統（反折射光學系統），包含多個透鏡元 件及至少一繞射光學元件例如開諾形式（kinoform)的光學 系統，及全鏡型光學系統等。任何必要的色差校正可使用由 具有不同色散値（Abbe値）的玻璃材料製成的多個透鏡單 元，或配置一繞射光學元件成爲使得其於與透鏡單元相反的 方向分散。 投影光學系統4〇0設置有色差校正單元410。由雷射射束 的震盪波長的變動所產.生的投影光學系統400的色差可藉著 驅動色差校正單元4 1 〇中的一些透鏡或藉著控制特定透鏡之 間的壓力而被校正。 板件500爲要被曝光的物體，例如晶圓及液晶面板，並 且光抗蝕劑施加在其上。光抗蝕劑施加步驟包含預處理，黏 著加速物施加處理，光抗蝕劑施加處理，及預烘焙處理。預 處理包含淸潔，乾燥等。黏著加速物施加處理爲表面重新形 成處理過程，以增進光抗蝕劑與底座之間的黏著（亦即，其 爲藉著施加表面活化劑來增加疏水性的處理過程），其係經 由使用有機膜例如HMDS (六甲基二矽氮烷（Hexamethyl-disilazane ))的塗覆或汽相製程。預烘焙處理爲烘焙（或 燃燒）步驟，其比顯影後移除溶劑的烘焙緩和。 階台600使用例如一線性馬達來於垂直於投影光學系統 4 00的光學軸線的方向移動板件5 00。掩模3 00及板件500被例 -17- (14) (14)595057 如同步地掃描，並且階台600及掩模階台（未顯示）的位置 由例如雷射千涉儀及類似者監視，使得二者以固定的速率比 被驅動。階台600也可於平行於投影光學系統400的光學軸線 的方向移動板件5〇〇 ’使得板件被控制成使得掩模3 00的影像 形成位置與板件500的表面一致。 階台600安裝在經由例如阻尼器而被支撐在地板及類似 者上的階台表面板上，並且掩模階台及投影光學系統400被 安裝在經由例如阻尼器而被支撐於放置在地板上的底座框架 的本體管表面板（未顯示）上。 控制器700接收從雷射裝置1〇〇送來的雷射射束的震盪波 長及波長頻譜帶寬（亦即，從測量的氣體特性計算的雷射射 束的震盪波長及波長頻譜帶寬），並且根據此來依所要求的 驅動投影光學系統4〇〇的色差校正單元410中的光學構件（未 顯示），控制特定透鏡之間的壓力，校正特定透鏡之間的間 隔，以及驅動階台600，因而進行調整以使得將掩模300上的 圖型影像形成在板件5 00上的性能處於想要的位準。換句話 說，控制器700校正由雷射射束的震盪波長的改變所產生的 色差。 如上所述，雷射裝置1 〇〇決定從測量的氣體特性計算的 雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬是否落在可容許範圍內 。當雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬的至少之一在可容 許範圍之外時，控制器700接收指示雷射射束的震盪波長及 波長頻譜帶寬的至少之一在可容許範圍之外的訊號。接收此 種訊號，控制器700停止將圖型曝光於板件500，關閉位在雷 射裝置100的雷射射束射出開口處的快門120，並且進行調整 -18- (15) (15)595057 以使得雷射裝置1 00中的雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶 寬可落在可容許範圍內。當調整結束時，控制器700打開快 門120，並且重新進行在板件500上的曝光。 控制器700對雷射裝置1〇〇送出觸發訊號來發射雷射射束 ，並且根據由光偵測器2 1 0光電轉換的雷射射束的強度來送 出處理光電轉換訊號。藉著積分此光電轉換訊號，控制器 7 00對雷射裝置100送出用來控制曝光量的能量命令或施加電 壓命令的訊號。根據此訊號，雷射裝置100容許控制器102如 上所述地控制每一單元且發射具有預定能量的光。 控制器700接收來自雷射裝置1〇〇的資訊，其除了指示雷 射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬是否在可容許範圍內的決 定結果的訊號之外，還包含指示能量穩定性是否正常或異常 的決定結果的訊號，聯鎖訊號等。根據這些訊號，控制器 7〇〇決定曝光操作是否要繼續或停止，並且控制雷射裝置100 的震盪狀態。 以下參考圖6敘述當雷射射束的震盪波長或波長頻譜帶 寬在可容許範圍之外時的處理。圖6爲用來說明當雷射裝置 1 00震盪的雷射射束的震盪波長或波長頻譜帶寬在可容許範 圍之外時的處理過程的流程圖。在雷射射束震盪之下，雷射 射束的震盪波長及波長頻譜帶寬從被送至計算器128的壓力 感測器1 24及溫度感測器1 26的測量結果持續地或在特定的定 時被計算，並且此計算結果被送至控制器102 (步驟2002 ) 。控制器102決定震盪波長及波長頻譜帶寬是否落在可容許 範圍內（步驟2004 )。 如果雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬在可容許範圍 -19- (16) (16)595057 內，則曝光操作不中斷地繼續。如果震盪波長及波長頻譜帶 寬的任何之一在可容許範圍之外，則控制器1 02對曝光裝置1 中的控制器700送出指示震盪波長及波長頻譜帶寬的至少之 一在可容許範圍之外的訊號（步驟2006 )。接收訊號的控制 器7 00停止對雷射裝置100送出用來發射光的觸發訊號，並且 停止曝光操作（步驟2008 )。 然後，氣體控制器130藉著排出吹入雷射裝置1〇〇中的容 室108內的雷射氣體或以新鮮雷射氣體充塡容室108而改變容 室1 0 8中的氣體壓力，因而進行調整以使得其可具有想要的 氣體壓力（步驟2010)。雷射裝置100中的計算器128從調整 後的氣體特性（氣體壓力及氣體溫度）計算雷射射束的震盪 波長及波長頻譜帶寬（步驟20 12)，並且決定此計算結果是 否在可容許範圍內（步驟2〇14)。 如果震盪波長及波長頻譜帶寬的至少之一在可容許範圍 之外，則從步驟20 10開始的步驟重複，並且氣體控制器13〇 改變雷射裝置1〇〇中的容室108內的氣體壓力，因而再次進行 調整以使得其可具有想要的氣體壓力。當雷射射束的震盪波 長及波長頻譜帶寬二者均在可容許範圍內時，控制器102將 計算所得的雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬送至曝光裝 置1中的控制器700 (步驟2016 )。根據從控制器1〇2接收的 雷射射束的震盪波長，控制器700調整投影光學系統400的色 差校正單元410或階台600 (步驟2018)，然後重新開始對板 件500的曝光（步驟2020 )。 任何時候當雷射裝置1 00中所用的雷射氣體劣化而改變 其在容室1 08中的特性時，例如在氣體噴射或氣體交換之後 -20- (17) (17)595057 時，計算器128根據壓力感測器124及溫度感測器126的測量 結果計算雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬，並且此計算 結果被送至控制器102及曝光裝置1的控制器700。此時，控 制器700也根據計算所得的雷射射束的震盪波長及波長頻譜 帶寬來調整投影光學系統400中的色差校正單元410或階台 600 (亦即，沿著投影光學系統400的光學軸線移動板件500 )。此時，爲校正由雷射射束的震盪波長的改變所產生的色 差，色差校正單元4 1 0中的一光學構件（未顯示）被驅動， 特定透鏡之間的壓力被控制，特定透鏡間隔被校正，或階台 600沿著投影光學系統400的光學軸線被驅動。這些操作可規 則性被實施，或在雷射射束的震盪波長及波長頻譜帶寬的至 少之一超過預設的可容許可變量時被實施。 在曝光期間，從雷射裝置100例如Koehler發射的射束 經由照明光學系統200而照明掩模3〇〇。通過掩模3 00且反射 掩模圖型的光藉著投影光學系統400而成像在板件500上。如 上所述，曝光裝置1使用的雷射裝置1 00可間接地偵測雷射射 束的震盪波長及波長頻譜帶寬的改變，並且可展現想要的解 析度（亦即，穩定地發射具有想要的震盪波長及波長頻譜帶 寬的雷射射束），因而可提供具有高物料通過量及經濟效益 的裝置（例如半導體裝置，LCD裝置，照相裝置（例如 CCD等），薄膜磁頭，及類似者）。 如果關係表示式由用來儲存對於每一可能測得的溫度或 壓力（或其他氣體特性）的預先發現或預先計算的震盪波長 値及波長頻譜帶寬値的查閱表取代，並且計算機構由用來藉 著詢問查閱表而獲得資料的資料獲得機構取代，則可獲得類 -21 - (18) (18)595057 似的操作及效果。 以下參考圖7及8敘述使用以上所述的曝光裝置1的裝置 製造方法的實施例。圖7爲用來說明如何製造裝置（亦即半 導體晶片例如1C及LSI，LCD，CCD，及類似者）的流程圖 。此處會敘述半導體晶片的製造做爲例子。步驟1 (電路設 計）設計半導體裝置電路。步驟2 (掩模製造）形成具有設 I十的電路圖型的掩模。步驟3 (晶圓製造）使用例如矽的材 料來製造晶圓。也被稱爲預處理的步驟4 (晶圓處理）使用 掩模及晶圓經由石印技術在晶圓上形成實際電路。也被稱爲 後處理的步驟5 (組裝）將步驟4中形成的晶圓形成爲半導體 晶片，並且包含組裝步驟（例如切塊，黏結），封裝步驟（ 晶片密封），及類似者。步驟6 (檢驗）對在步驟5中製成的 半導體裝置實施各種不同的測試，例如有效性測試及耐用性 測試。經由這些步驟，半導體裝置完成而被運送（步驟7 ) 〇 圖8爲步驟4的晶圓處理的詳細流程圖。步驟1 1 (氧化） 將晶圓表面氧化。步驟1 2 ( CVD )在晶圓表面上形成絕緣膜 。步驟1 3 (電極形成）藉著汽相沈積及類似者而在晶圓上形 成電極。步驟1 4 (離子植入）將離子植入晶圓內。步驟1 5 ( 抗蝕劑處理）將光敏材料施加在晶圓上。步驟1 6 (曝光）使 用曝光裝置1將掩模上的電路圖型曝光在晶圓上。步驟1 7 ( 顯影）將經曝光的晶圓顯影。步驟1 8 (蝕刻）蝕刻顯影的抗 蝕劑影像以外的其他部份。步驟1 9 (抗蝕劑剝除）移除鈾刻 後未使用的抗蝕劑。這些步驟被重複，並且多層電路圖型形 成在晶圓上。使用此實施例的製造方法有助於製造前所未有 -22- (19) (19)595057 的較高品質的裝置。 以上已經給予本發明的較佳實施例的敘述，但是本發明 不受限於這些較佳實施例，並且在不離開本發明的精神及範 圍下可對本發明進行各種不同的修正及改變。 此雷射裝置的使用使得可間接偵測雷射射束的震盪波長 及波長頻譜帶寬，以及根據這些偵測結果來進行校正，因而 展現預期的解析性能。因此，具有此種雷射裝置的曝光裝置 及方法可實施具有高物料通過量的曝光操作，提供高品質的 裝置。 五、圖式簡單說明 圖1爲成爲本發明的一方面的曝光裝置的方塊圖。 圖2爲成爲本發明的一方面的雷射裝置的方塊圖。 圖3爲用來說明在改變圖2所示的雷射裝置的容室中的氣 體壓力及氣體溫度時如何以實驗方式獲得雷射射束的震盪波 長及波長頻譜帶寬的流程圖。 圖4顯示圖2所示的雷射裝置的氣體特性與雷射射束的 震盪波長之間的關係。 圖5顯示圖2所示的雷射裝置的氣體特性與雷射射束的波 長頻譜帶寬之間的關係。 圖6爲用來說明當從圖2所示的雷射裝置震盪的雷射射束 的震盪波長或波長頻譜帶寬成爲在可容許範圍之外時的處理 過程的流程圖。 圖7爲用來說明使用本發明的曝光裝置的裝置製造方法 的流程圖。 -23- (20)595057 圖8爲圖7所示的步驟4的詳細流程圖。 主要元件對照 1 曝 光 裝 置 100 雷 射 裝 置 102 控 制 器 104 高 電 壓 光 源 106 壓 縮 電 路 108 容 室 108a 放 電 電 極 108b 放 電 電 極 108c 域 1 10a 窗 □ 1 1 Ob 窗 □ 112a 隙 孔 1 12b 隙 孔 1 14 線 選 擇 模 組 116 部 份 透 明 金見 118 射束分 裂 器 120 快 門 122 光 監 視 區 段 124 壓 力 感 測 器 126 溫 度 感 測 器 128 計 算 器 130 氣 體 控 制 器

-24- (21) 雷射氣體管 排出氣體管 照明光學系統 射束成形光學系統 可變ND濾器 光學積分器 聚光透鏡 光偵測器 射束分裂器 屏蔽葉片 成像透鏡 鏡子 掩模 投影光學系統 色差校正單元 板件 階台 控制器 氣體溫度 氣體溫度 氣體溫度 -25-

Claims (1)

1. (1) (1)595057 拾、申請專利範園 第92 1 0 1 845號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國93年4月16日修正 1· 一種雷射裝置，藉著激發封閉在一容室中的氣體而發 射一雷射射束，該雷射裝置包含： 一氣體特性偵測機構，用來偵測該容室中的氣體的特性 •，及 一計算機構，用來根據該氣體特性偵測機構的偵測結果 計算該雷射射束的震盪波長及/或波長頻譜帶寬。 2·如申請專利範圍第1項所述的雷射裝置，其中該氣體 特性偵測機構爲用來偵測該容室中的氣體的壓力的一壓力感 測器。 3 .如申請專利範圍第1項所述的雷射裝置，其中該氣體 特性偵測機構爲用來偵測該容器中的氣體的溫度的一溫度感 測器。 4. 如申請專利範圍第1項所述的雷射裝置，另外包含一 控制器，用來決定該雷射射束的震盪波長及/或波長頻譜帶 寬是否落在一可容許範圍內，以及用來產生可使該雷射射束 的震盪波長及/或波長頻譜帶寬落在該可容許範圍內的校正 資訊。 5. 如申請專利範圍第1項所述的雷射裝置，其中該雷射 射束於大約157nm或更短的波長震盪。 6. —種曝光裝置，使用一雷射射束來將一掩模上的一圖 型曝光在一物體上，該曝光裝置包含： (2) (2)595057 一雷射裝置，用來激發氣體以發射該雷射射束，該雷射 裝置包含用來偵測封閉在一容室中的該氣體的特性的一氣體 特性偵測機構；及 一校正機構，用來根據該氣體特性偵測機構的偵測結果 校正曝光。 7. 如申請專利範圍第6項所述的曝光裝置，另外包含一 計算機構，用來根據該氣體特性偵測機構的偵測結果計算該 雷射射束的震盪波長及/或波長頻譜帶寬。 8. 如申請專利範圍第7項所述的曝光裝置，其中該計算 機構被設置在該雷射裝置中。 9. 如申請專利範圍第7項所述的曝光裝置，其中該計算 機構被設置在該雷射裝置的外部。 10·—種曝光方法，使用藉著激發封閉在一容室中的氣 體而產生的一雷射射束來將一掩模上的一圖型曝光在一物體 上，該曝光方法包含以下步驟： 偵測該容室中的氣體的特性；及 根據該偵測步驟的偵測結果來決定曝光是否要繼續或停 1 1·如申請專利範圍第10項所述的曝光方法，其中該偵 測步驟包含從該特性計算該雷射射束的震盪波長及/或波長 頻譜帶寬的步驟。 12·如申請專利範圍第10項所述的曝光方法，其中該決 定步驟包含比較該偵測步驟的偵測結果與一可容許範圍的步 1 3 ·如申請專利範圍第1 0項所述的曝光方法，另外包含 -2- (3) (3)595057 當該決定步驟決定曝光要停止時改變該容室中的氣體的該特 性的步驟。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述的曝光方法，其中該氣 體特性改變步驟改變該容室中的氣體的壓力及/或溫度。 15·—種曝光方法，使用藉著激發封閉在一容室中的氣 體而產生的一雷射射束來將一掩模上的一圖型曝光在一物體 上，該曝光方法包含以下步驟： 偵測該容室中的氣體的特性； 從由該偵測步驟所測得的該特性計算該雷射射束的震盪 波長及/或波長頻譜帶寬；及 根據計算所得的震盪波長校正曝光。 1 6·如申請專利範圍第1 5項所述的曝光方法，其中該校 正步驟校正將該掩模上的該圖型投影在該物體上的一投影光 學系統的光學特性。 I7·如申請專利範圍第I5項所述的曝光方法，其中該校 正步驟將該物體沿著一光學軸線移動。 18.—種半導體裝置製造方法，包含以下步驟： 藉著使用一曝光裝置來將一掩模上的一圖型曝光在一物 體上，該曝光裝置係使用一雷射射束且包含一雷射裝置，其 激發氣體以發射該雷射射束且其包含用來偵測封閉在一容室 中的氣體的特性的一氣體特性偵測機構；及一校正機構，用 來根據該氣體特性偵測機構的偵測結果校正曝光；及 對經曝光的物體實施一預定製程。 I9· 一種雷射裝置，藉著激發封閉在一容室中的氣體而 發射一雷射射束，該雷射裝置包含： -3- 595057 (4) 一氣體特性偵測機構，用來偵測該容室中的氣體的特性 :及 一決定機構，用來根據該氣體特性偵測機構的偵測結果 決定該雷射射束的震盪波長及/或波長頻譜帶寬。