TWI274964B - Arrangement for projecting pattern onto substrate coated with photosensitive resist and method for purging optical lens arranged therein - Google Patents

Description

1274964 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用來清洗在投影儀中的光學透鏡之方法， 影儀可使用來曝光塗佈有光敏光阻的基材，該清洗方法乃 用亂體或氣體混合物以避免在透鏡上有沉積物。 【先前技術】 當在製造半導體時，為了將結構投影到塗佈有光敏光阻的基 材上’習慣上會使用由從多種各別的透鏡所組合之透鏡系統。這 些透鏡可藉由光穿透照射而提供將遮罩±賴案以高反差投影至 該絲光阻之目的。為了避免污染的例子，會將這些透鏡系統以 氣密方式密封在制用於此目的峨立的料，且例如以高純度 的乾空氣錢來清洗。這些氣體魏航合物辭根本不與透鏡 材料互相侧，所以可在透鏡表面上避免不想要的沉積/、 但是’在該等透鏡長期使用例如365奈米及較短的波長來投影 圖案而曝光半導體晶圓後’今後將地發生透鏡老化的例子。 此理由為存在有㈣餅部污_。污體錢觀合物的内 部來源有例如翻來在外科齡該轉鏡魏且逐漸除氣的油 類或密封環。 2來源可例如由無塵室空氣所造成，因為在投影儀鄰近(例 如曰曰i繼器或掃描器）並非總是完全無污染物。—方面，透鏡外 罩與進料線的密封性會隨著時間而變低，… 亦會從鄰近通過而進入該提供用來清洗之氣體或氣體 1274964 由於使用來曝光的波長從過去365奈米〇線）變化成2仙奈米 财）、193奈米（ArF)、157奈米⑽及甚至進一步較短的波τ長、， 此亦已提高輸出通過透鏡的能量。特別是，由能量所誘發之在透 鏡表面與週圍氣體間的交互個在未來將進一步顯著地增加，因 此更而要〉主意到沉積（因此濁度效應及透鏡老化）。透鏡的老化作 用在於光阻層巾的路徑敎或消退，或關會發生光阻殘餘物存 在。它們本身顯露在透鏡色差中的效應難以定性出，因此會隨著 時間過去而導致偵測到高程度的產物損失之問題(產率減低）。 例如，油類會因高能量輻射而在内部燃燒，而於透鏡表面上 擴大如為斑點。在使用於波長193奈米的CaF透鏡之實例中，已熟 知會透過氣體混合物之光化學反應關度影響而導致在透鏡表面 上形成含硫或碟鹽類。 為了在較早階段識別出這些問題，迄今已使用所謂的線上測 忒/、藉由一個或多個試驗標線片或試驗遮罩之輔助來曝光塗佈 有光敏光_半導體日日日圓樣品。於此實例中，基於污染物在輸入 用來清洗透鏡之氣體或氣體混合物中的例子，建立起聚焦之偏移 (其大概為圖案尺寸的函數）已視為透鏡老化增加的跡象。但是， 如開始蚪所描述，這些測試需要寶貴的設備時間，再者，其僅准 許以回溯方式來偵測誤差。 【發明内容】 口此，本發明之目標為提供一種方法，在其輔助下可於較早 階段偵測到及防止透鏡老化。本發明之目標亦為增加半導體的製 1274964 造產率及改善曝光基材狀投f彡儀的產率。 此目標可藉由以氣體或氣體混合物來清洗在投影儀中之光學 透鏡以避免在透鏡上有沉積物的方法而達成，該投影儀可用來曝 光:塗佈有光敏光_基材，該方法的步驟包括··提供—氣體或 氣體混合物來源、讓該來自來源的氣體或氣體混合物通過第一線 而輪达至在投域巾的透鏡、對在第—射的氣體錢體混合物 之至少第-物質分量進行第―測量、清洗該等透鏡、藉由第二線 將该氣體錢魏合物從_麵移人额影鑛近、對在第二 金線=氣魏氣體混合物之至少第二物質分量進行第二測量、比 乂弟一分讀第二分量、及產生—為比較結果的函數之訊號。 该目標可藉由—能將_投影到塗佈有光敏光阻的基材上之 二2二達成’其包括至少—個透鏡(其安排在基本上以氣密 體混合物來源、—时將化_J： 清洗魏的氣體或氣 C^TliAJit 、米-或氣體混合物輸入至透鏡的第一線 與外罩内部）、—用來將氣體或氣體混合物 二二：,可藉由其將外罩内部與該安排鄰近彼此連 -用來、:^ 人料㈣喊體錢體混合物之控制單元及 二、f讀或氣體混合物的物質分量之單元(其連接至第 透鏡==Γ檢驗在清洗操作期間從包含多種各別的透鏡之 懈流_體麵體混合物之«分量，如此可作 1274964 出在外勒部(也就是在透絲面上)是錢行氣體反應或光化學 轉換反應的推論。在此調查躺，職在該氣體錢體混合物中 的特定物質來檢驗其量細積分錢其料分量，但是亦可做— 雜分解(也就是測量在該氣體或氣體混合物中的全部物質）。該 測量亦可取代精確的域分量，而包含檢查該分量是否已超過特 定的臨限值。 該物質可為所懷疑的污染物質（諸如油類、水、從塑膠放出的 氣體）或正常使用在無塵錢來進行化學製程的物質。它們可以氣 體、氣體混合物、氣溶賴、統、祕粒子##呈現於該清洗 氣體或氣體混合物等等中。 同樣可測量在流入的氣體或氣體混合物中之物質或眾多物質 分量作為測量的參考值。將此參考储在流域體巾酬量值比 較。若在比較中產生差異，此顯示出在包住該等透鏡的外罩中必 定已發生化學（特別是光化學）反應。根據本發明，亦可在相當大 的時間間隔對在流入的氣體中之分量進行第—测量，或可僅在安 裝系統時進行-次。特別優良的是’無論何時僅可獲得一種測量 單元以測量在該氣體或氣體混合物中的物質分量，如此對根據本 么明之方法的每個循環來說，不需要不斷地開關與進料線或排出 線之連接。 再者，可假定的是，當提供一氣體或氣體混合物用之具體容 裔作為流入以清洗透鏡的氣體來源時，在容器中的組成物並無改 1274964 變，所以僅需要進行—次第—測量。 心2各财人或她德體巾之㈣分量差異超過可經賴 …、、定gTO限值日付產生―訊號’根據本發明之更精細的改進， 可將其使用於起動作狀目的喃顧免透鏡老化。這些包括例 如中斷在於投影儀中的製造，以該污染物質能夠到達的清洗系 統内部為基礎來調查原因。該訊號亦可制來起動透鏡或整個外 2之f奐。此可特職用在無論何時較内部來源(諸如氣體逸出 岔封環或油類）為該污染原因。 _ …亦可有獅使職據本發明之方法，侧是無論何時僅打開 該含有透鏡系、統的外罩以在系統上進行操作(例如交換透鏡），如 此，在此操作後外部氣體或氣體混合物仍然短暫存在於該外罩内 邛為了建立需要多長的時間來清洗直到將這些餘留物從外罩中 移除，優㈣是能夠比較流出氣體與流人氣體。在使用高純度的 乾空氣作為清洗氣體混合物之實例中，嚴格來說會有危險，來自 無塵室鄰近的空氣混合物仍然存在有一高水分量，其在打開後仍 φ 然短暫在該透鏡系統巾。但是，在空氣混合物憎量的濕氣可歸 類為在透鏡表面上形成鹽類的原因。因此，根據本發明，可比較 在各別流入或流出的氣體或氣體混合物中彼此所測量到的氧及水 (出0)之物質分量。根據先述技藝，其於此將僅可根據經驗值來決 疋恢復製造(也就是說曝光晶圓）的時間點。 · 現在，使用典型的具體實施例及圖形之輔助來更詳細地解釋 9 1274964 本發明之目標。 【實施方式】 本剌的典型具體實施例則以圖式闡明（顯示在第1圖中）來 · 概述一安排’其可用來清洗在用來曝光半導體晶圓100的投影儀41 . 之透鏡系、、先中的透鏡。投影儀4 i的基礎構件可在第i圖的右手邊看 見。照明來源14可放射波長193奈米的光(ArF雷射），其可藉由透 鏡10系統聚焦在已塗佈至半導體基材_光敏光阻中。並無閣明 的有3有圖案的遮罩’且在照明來源14與透鏡1〇間亦安排有 另-透鏡’透明建構在該遮罩上的圖案可由一平行光束(其已以另· 一透鏡辅助而校正）來穿透照射。 在清楚聚焦的雷射束直接投影到該基材上而沒有經由透鏡系 統來透照-遮罩之實例中，本伽亦包鱗光及投影安排。例如， 此為《罩或標線片上曝光—光敏光阻的實例。本發明之控制清 洗的操作亦可以此安排而有利地應用。 組成該透齡統的各猶細鑛在實質上氣㈣外扣 中^吏用充滿氮的氣體容器2〇作為清洗氣體來源。經由進料_ · 將氮氣或減混合物（其使用—定程度的另—種氣體添加船導入 含有透鏡1_卜罩12。此㈣可藉由控鮮元5味_通流氣體 進打控制。控制單元50則連接至璧力計52及氣麗計54，其尤其可 - 使用來測量在外罩12⑽氣舰力、溫度料。此姆可定義出 -能貫質上雜在外罩12内部中有—固定的物理條件之控制電 路。氮氣浸洗透鏡10且經由第二線(排出線)4〇離開外初。於此 10 1274964 ^中，其藉f炭過濾'器45來淨化。該氣體或氣體混合物當流出 ^ 2由&制單7^所控制。在本典型的具體實施例中，該氣體 2體混合物經㈣：線賴投影伽而進 無塵室42。 W述在7>!的賴其設計獅及構卿執行如為該投影儀 構件’或其可作為—能耦合在上面的額外組件。特別在第 =例中，其優點在於准許行動使用在包含多部投影儀的半導體 錢中。為此目的，對每個投影儀來說，本發明變成一可獲得之 可輕合的額賴組之鮮介®。 、移出讀的第二線4()經由細連接至烟室68。從第二線4〇 進入偵測至68的進入氣體流(其為經移出的）可藉由第一閥的辅 助啸制。彳貞測室68包含數讎品室，其中在每個實例中，以控 制時間的方式連續地從第二線則進氣體樣品。氣體樣品之採取 可猎由連接至伽室68的真空泵64而提供。經由第二擊，可將 3別的中間貝丁存氣體樣品輸入至質譜細，以測量各別物質的質 參 =分篁(於此諸如水分量）。閥67、62及真空泵64之控制、在制 至68中的各職品室和在質譜綱中的測量可藉由另—控制單元 =助而協調(在第i圖中無顯示）。此另—控制單元較佳地連接至 貝料庫，其貯存所測量的物質分量且可分配從第二線4〇 時間。 、 刀析T應用到因此決定的時間順序，且其一》面可使用|& 11 1274964 定暫時局部化的情況，而且另一方面亦可以預測趨勢及因此未來 將超過的臨限值。 偵測室68亦可經由另一線69連接至第一線3〇，該第一線可用 末仅氣體谷為20將氮輸入該含有透鏡1〇的外罩12中。為了進行該 氣體（其假定仍然未受污染）的第一參考測量，其同樣可以相當長 的時間間隔引進該等樣品室之一，且立即或晚後經由閥62輸入至 質譜儀60，用於測定相同物質的分量（於此為水分量）之目的。

可進一步將電或光學感應器連接至偵測室68，藉由另一閥而 與含有閥62的質譜儀60平行，用於測定物質分量之目的，即本發 明亦可併入另一種已熟知可用來分析物質的方法。但是，亦可能 對已輸入至該感應器的氣體隨後再次回饋至第一線30或第二線 4〇 ’以在清洗期間進'一步地使用。

闡明在第1圖的虛點線可將該等模組彼此分離，該等模組包括 該投影儀41、該用來進行比較測量的額外模組43(其可與投影儀 耦合)及該周圍無塵室42。 【圖式簡單說明】 第1圖為根據本發明的典型具體實施例，其圖式闡明一用炎法 洗投影儀的透鏡之安排c 【主要元件符號說明】 12透鏡系統用之外罩 20清洗氣體用之氣體容器 40排出線 10透鏡 14照明來源，雷射 30輸入線 12 1274964 41投影儀 43測量物質分量的額外組件 50通流氣體用之控制單元 54氣壓計 62第二閥 66、69移出氣體用之連結線 68偵測室 42投影儀之無塵室環境 45碳過濾器 52壓力計 60質譜儀、電或光學感應器 64真空泵 67第一閥 100塗佈有光敏光阻的基材、晶圓、平面面板、遮罩 鲁

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Claims (1)

1. J274964 ! ㈣月/6 日 十τ中貪專利範圍： ^ 括 1· 一種用來清洗在投影儀（41)中的光學透鏡（1〇)之方法，該投$ 儀可用來曝光-塗佈有光敏光_基材⑽），該方法利 或氣體混合物來進行以避免在透鏡（10)上有沉積物，其步驟包 提供一氣體或氣體混合物來源(2〇); 經由第一線(30)將該氣體或氣體混合物從來源（2〇)輸 在投影儀(41)中的透鏡(1〇); 質的第 對在第一線(30)中的氣體或氣體混合物之至少一物 一分量進行第一測量；

   清洗該等透鏡(10); 藉由第二線(40)將該氣體或氣體混合物從透鏡（1〇) 而進入鄰近的投影儀； 對在第二線(4〇)中的氣體或氣體混合物之至少一物 二分量進行第二測量； 、 比較第一分量與第二分量；及 產生一訊號’以作為比較的結果之一函數。 2·^申利範圍第1項之方法，其中該投影儀(41)包含一照明

   二=ϊ ，其可發射出波長193奈米或較短的光而透過透鏡(10) 々、射到基材（100)上。 3. t申請專利賴第1或2項之方法，其中當有產生訊號的結 f，以另一組透鏡來交換該透鏡(10)。 4. :申4=圍量其中係使用-種或_ 5. 士H專利範圍第3項之方法，其中係使用 惑 裔來進行第一及/或第二測量。 6. 气:申請專利範圍第3項之方法，其中係使用質譜儀(6〇)來缝 弟一及/或第二測量。 7·如申#專利$$圍第β項之方法，其更包括步驟： 14 1274964 一在氣體或氣體混合物從該透鏡（10)移出時，於規 間隔中取出該氣體或氣體混合物的樣品； 、 曰 將該等樣品暫時貯存在個別的室中；及 &如申t輸人至f譜儀⑽，以進行該第二測量。 鏡紐，其+該轉錄钱或淨化透 9_ ，其+基材⑽)曝光之進行係為 圖案投影到—塗佈有光敏光阻的基材(100)上之震 (12)ii 了透鏡(1G)，其安排在基本上崎密方式密封的外軍 一照明來源（14); 一用來清洗透鏡(10)之氣體或氣體混合物來源(2〇); (30) (40) 一用來將氣體或氣體混合物輸入至透鏡〇〇)的 藉由其來連接來源(20)與外罩（12)内部； ^ '用來將氣體或氣體混合物從透鏡⑽移出的第 ，由其將外罩（12)内部與該裝置的鄰近(42)彼此、:乳 體混=制人外罩⑽内部的氣體或氣 ⑽Ιίί至量第體混合物之物質分量的測量單元 11·如申請專利範圍第1〇項之裝置，豆 田十λ、▼曰 ^以氣ft物的偵測室⑽，該偵測室安排:測二:： (60)與第二線(4〇)之間。 j里平凡 12.3^利範圍第1G或11項之裝置，其中制量單元⑽為 13.、查如垃申^專利範圍第10、或11項之裳置，其中該測量單元⑽係 線(30)，或絲難氣體錢體混合物的物質分量' 15 1274964 之另測畺單元係連接至第一線(30)，其中兮另一制暑I元或 上述兩側測量單元係都連接至該控制單元^量。〆 量如單申第11項之裝置，射該細_)1置在測 里單/0(60)與苐一線(30)之間。 15·如申請專利範_ η工員之裝置，其係由下列所定義： -閥（67)，其裝置在該第—線⑽)及該第二⑽線的至少 二中之一，以提供至該透鏡（1〇)的氣體或氣體混合物或欲從透 、兄（10)移出的氣體或氣體混合物藉由該閥而供應至該偵測室 (68);及 、' 16如來將氣體或氣體混合物輸人麵室（68)。 •如申靖專利靶圍弟11項之裝置，其中該偵測室（68)具有多個 樣品室，該等樣品室係暫時貯存該氣體或氣體混合物^不同 品，以使該測量單元（60)進行該等樣品的分量測量。 ’ 16 1274964 i . r.'.- . ., ·· .,. ，.* · > ，’·...¾ :: j十一、圖式：

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