TWI356445B - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Description

1356445 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 置的曝光設備，例 板、CCD、薄膜磁 理，投射光學系統 ，及投射光學系統 且改變係數係從應 縮光罩之熱的量來 罩實施曝光處理， 數下，可獲得投射 方面，在使用配置 光罩參考板而定期 算熱改變係數，可 點位置等的高準確 許變動量的更嚴格 序所允許的時間量 本發明關於製造具有微小型樣之裝 如半導體晶片（IC、LSI等）、液晶面 頭、微機械等。 【先前技術】

基於使用半導體曝光設備的曝光處 與由於曝光熱度之倍縮光罩的放大改變 之焦點的改變，係從曝光結果來計算， 用於曝光程序期間之投射光學系統及倍 計算。現在，在投射光學系統及倍縮光 及從曝光量及曝光結果來計算熱改變係 光學系統及倍縮光罩的改變係數。另一 於與倍縮光罩光學相等位置之所謂倍縮 測量曝光程序之間的改變量下，由此計 單獨獲得投射光學系統的改變係數》 近年來微小裝置需要有關放大、焦 改變修正。而且，需要每一修正値所允 限制。另一方面，曝光程序之外測量程 降低，以便提升產量。 【發明內容】 本發明係針對一種曝光設備及其方法，藉以抑制產量 1356445 的惡化，並可提升曝光準確性。

依據本發明的第一觀點，一種用於經由原件而暴露基 底的曝光設備，包括：一投射光學系統，用於從該原件而 投射光線至該基底；一具有第一基準標記的原件台，該原 件台經裝配以便托住該原件並移動；一基底台經裝配以便 托住該基底並移動；一測量儀器，用於經由該原件及該投 射光學系統而以該投射光學系統測量藉由該原件台所托住 之該原件上形成之標記的第一影像屬性，及以該第一基準 標記之該投射光學系統經由該基準標記及該投射光學系統 而測量第二影像的屬性；一計算單元，用於依據該測量儀 器所測量之該第一影像的屬性及該第二影像的屬性，而計 算關於經該投射光學系統所形成之影像屬性的由於該投射 光學系統的第一熱改變係數及由於該原件的第二熱改變係 數；及一補償單元，用於依據該計算單元所計算的該第一 熱改變係數及該第二熱改變係數，而補償該投射光學系統 所形成之影像屬性的改變。 依據本發明的第二觀點，一種用於經由原件而暴露基 底的曝光設備，包括：一投射光學系統，用於從該原件而 投射光線至該基底；一原件台經裝配以便托住該原件並移 動；一基底台經裝配以便托住該基底並移動；一測量儀器 ，用於經由第一原件及該投射光學系統而以該投射光學系 統測量藉由該原件台所托住之該第一原件上形成之標記的 第一影像屬性，及經由第二原件及該投射光學系統而以該 投射光學系統測量藉由該原件台所托住之該第二原件上形 -5- 1356445 成之標記的第二影像的屬性；一計算單元，用於依據該測 量儀器所測量之該第一影像的屬性及該第二影像的屬性， 而計算關於經該投射光學系統所形成之影像屬性的由於該 投射光學系統的第一熱改變係數及由於該第一原件的第二 熱改變係數；及一補償單元，用於依據該計算單元所計算 的該第一熱改變係數及該第二熱改變係數，而補償該投射 光學系統所形成之影像屬性的改變。

請注意在本說明書中，"熱改變係數"一詞係指例如焦 點改變係數、偏移改變係數、傾斜改變係數、影像場（焦 點位置）改變係數、失真改變係數及各式像差改變係數。 依據本發明，可抑制產量惡化，同時改進曝光準確性 經由參考附圖之下列示範實施例的描述，本發明的進 一步特徵將變得顯而易見。 【實施方式】 現在將描述依據本發明之實施例的曝光設備。 圖1爲依據本發明一實施例之曝光設備之組態的圖示 。當實施其中倍縮光罩（原件）上電路型樣被傳輸至晶圓 (基底）上的曝光時，來自曝光設備控制系統70的指令 被傳送至光源控制系統30，且曝光光源1的作業受來自 光源控制系統3 0的指令控制。 用於改變照明光線之形狀等的未顯示之照明光學系統 ，被裝配於曝光光源1與倍縮光罩台（原件台）4之間》 -6 - 1356445 照明光線系統的內部以例如N2之氣體淨化，以穩定影像 形成性能。未顯示的流量計被裝配於該氣體的入口或出口 附近’以監視該氣體的流動。進一步裝配於照明光學系統 內的爲用於監視壓力的壓力計，及用於監視照明光學系統 內大氣溫度的溫度計。此外’溫度計經裝配而監視照明光 學系統內大氣溫度及照明光學系統與倍縮光罩台4之間大 氣溫度。

倍縮光罩2係於倍縮光罩台4上托住。雖然倍縮光罩 基準板3係於圖1中所示配置的倍縮光罩台4上托住，但 倍縮光罩基準板3可固定於不同的位置，其光學等同於倍 縮光罩2的位置。倍縮光罩基準板3上配置各類型的基準 標記（未顯示）。基於掃瞄曝光設備，倍縮光罩台4可以 投射光學系統5的光學軸方向（Z軸）移動，其垂直於（ X軸及Y軸）並相對於光學軸旋轉。 倍縮光罩台4的驅動控制係由來自曝光設備控制系統 70並傳送至倍縮光罩台控制系統4〇的指令實施，且倍縮 光罩控制的驅動控制係在倍縮光罩台控制系統40的指令 下實施。倍縮光罩台4的位置係由未顯示的位置檢測系統 測量，例如雷射干涉計、編碼器等。再者，倍縮光罩台4 係由未顯示的機構循環例如純水等液體，或由未顯示的機 構直接吹氣等’以便抑制倍縮光罩台4本身的熱產生而冷 卻。此處亦提供流量計以監視液體或氣體的流動，及溫度 計以監視溫度等。 投射光學系統5係由多透鏡裝配，並作業而於實施曝 1356445

光時’以相應於投射光學系統5之縮小率的縮放，形成倍 縮光罩上電路型樣的影像至晶圓8上。投射光學系統5亦 裝配未顯示的位置檢測系統，例如雷射干涉計、編碼器等 ’而測量每一透鏡的位置。再者，投射光學系統5包括未 顯示的溫度計以監視投射光學系統5內大氣溫度，及未顯 示的壓力計以監視大氣壓力。投射光學系統5係由未顯示 的機構循環例如純水等液體，或由未顯示的機構直接吹氣 等’以便散除由透鏡所吸收的熱而冷卻。此處亦提供流量 計以監視液體或氣體的流動，及流量計以監視N2等氣體 純化，而穩定此時形成的影像。 TTR觀察光學系統20可爲穿越倍縮光罩型觀察光學 系統。從光纖21發射的照明光線通量通過單面鏡22、通 過接物透鏡23及由鏡子24反射，並聚光於倍縮光罩基準 板3(或倍縮光罩2)附近。聚光於倍縮光罩基準3(或 倍縮光罩2 )附近的照明光線通量，經由投射光學系統5 而聚光於台基準板9上。從台基準板9反射的光線沿相同 的光學路徑返回，依序通過投射光學系統5、倍縮光罩基 準板3(或倍縮光罩2)、鏡子24、接物透鏡，並由單面 鏡22反射，及投射進入影像拾訊裝置25。 相對於觀察而用於改變焦點位置之未顯示的中繼透鏡 被內建於TTR觀察光學系統20中。TTR觀察光學系統20 具有用於監視大氣溫度的溫度計，及用於監視大氣壓力的 壓力計。TTR觀察光學系統20亦具有用於循環例如純水 等液體的機構，或未顯示的機構直接吹氣等，以便散除由 -8- 1356445 物件及中繼透鏡所吸收的熱。提供流量計以監視液體及氣 體的流動，以及流量計以監視例如n2之藉以淨化系統而 穩定影像形成性能之氣體的流動。TTR觀察光學系統20 亦裝配例如雷射干涉計、編碼器等位置檢測系統，以測量 物件及中繼透鏡的位置。

裝配投射光學系統6及檢測光學系統7的離軸自動對 焦光學系統。投射光學系統6發射以光線通量之形式的非 曝光光線，其聚光於台基準板9(或晶圓8的上層面）上 的點。反射的光線通量被投射進入檢測光學系統7中。未 顯示的位置檢測光檢測器被置於檢測光學系統7內，其經 裝配以便結合位置檢測光檢測器及台基準板9上光線通量 的反射點。相對於投射光學系統5之光學軸方向之台基準 板9的位置補償，經測量爲檢測光學系統7內位置檢測光 檢測器之入射光線通量的位置補償。 倍縮光罩2上所繪標記或倍縮光罩基準板3上所繪標 記被從曝光光源1發射而經由照明光線系統或T T R觀察 光學系統20之曝光光線通量照明。倍縮光罩2上所繪標 記或倍縮光罩基準板3上所繪標記於台基準板9上被照明 " ，並形成相應於經由投射光學系統5所形成之型樣影像的 未顯示標記。相對於預定基準面之台基準板9的位置補償 係由檢測光學系統7測量，並傳輸至晶圓台控制系統60 當實施焦點校準測量時’晶圓台控制系統6 0於預定 基準位置附近以投射光學系統的光學軸方向（Z軸方向） -9- 1356445 實施投射光學系統5的垂直驅動。晶圓8的位置控制亦於 說明時實施。 進一步裝配爲可以非曝光光線觀察及測量晶圓表面之 未顯示的離軸型離軸觀察光學系統。該離軸觀察光學系統 裝配用於監視大氣溫度的溫度計，及用於監視大氣壓力的 壓力計。曝光設備控制系統70經由依據修正値控制單元 的修正，而實施高準確性曝光。

現在將描述本發明的具體實施例。本發明的第一至第 五實施例關於實施測量的具體測量方法，其中投射光學系 統的熱改變量及倍縮光罩的熱改變量爲獨立的，並以圖i 中所示曝光設備測量。 第一實施例 圖2描繪實施投射光學系統5的熱改變量及倍縮光罩 2的熱改變量之個別測量的測量序列。 在步驟S1 0中，例如倍縮光罩台4、晶圓台1 0、照明 光學系統、投射光學系統5等測量所需之單元，被驅動至 倍縮光罩2上所繪之測量標記的測量位置。 在步驟S 1 5中，測量標記（第一影像的特徵）。測量 値包括焦點位置、平面方向位置補償量等。 在步驟S20中，進行有關所有標記之測量是否已完成 的確認，及在所有標記之測量未完成的事件中，從下一測 量標記的座標資訊計算下一測量位置，且流程返回步驟 S 1 0。標記的總量可依據有關將測量之改變量的項目而予 -10- 1356445 改變。例如’用於測量焦點或偏移（補償）之改變量的一 個標記、測量傾斜之改變量或放大之改變量的二個標記、 及測量場之改變量或失真之改變量的三個標記。 在步驟S2 5中，例如倍縮光罩台4、晶圓台1 〇、照明 光學系統' 投射光學系統5等測量所需之單元，被驅動至 倍縮光罩基準板3上所繪之測量標記（第一基準標記）的 測量位置。

在步驟S30中，測量標記（第二影像的特徵）。測量 値包括焦點位置、平面方向位置補償量等。 在步驟S 3 5中’進行有關所有標記之測量是否已完成 的確認，及在所有標記之測量未完成的事件中，從下一測 量標記的座標資訊計算下一測量位置，且流程返回步驟 S 2 5。測量需於短時間內完成，以降低測量期間的熱改變 。因此’倍縮光罩2上測量標記的數量及倍縮光罩基準板 3上測量標記的數量應予最佳化。 在步驟S40中，計算投射光學系統5及倍縮光罩2的 熱改變量。經由倍縮光罩上標記之測量所獲得的測量値（ 第一影像的屬性値）包括投射光學系統的熱改變量及倍縮 光罩的熱改變量。另一方面，經由倍縮光罩上標記之測量 所獲得的測量値（第二影像的屬性値）僅包括投射光學系 統的熱改變量。雖然實際測量値包括例如測量錯誤邊限、 晶圓台端測量錯誤等其他成分，該些其他成分爲亦包括於 倍縮光罩標記測量及倍縮光罩基準標記測量中的錯誤成分 ，因而此處可予忽略。 -11 - 1356445 熱改變量的計算實施如下。 倍縮光罩標記測量結果==倍縮光罩熱改變量+投射光學系 統熱改變量 ...（方程式1 ) 倍縮光罩基準板標記測量結果=投射光學系統熱改變量 …（方程式2)

從方程式1及2，吾人發現 倍縮光罩熱改變量=倍縮光罩標記測量結果一倍縮光罩基 準板標記測量結果 …（方程式3 ) 保持’且倍縮光罩熱改變量及投射光學系統熱改變量 可以有別於方程式2及3的方式計算。 第二實施例 圖3描繪使用二倍縮光罩實施投射光學系統5的熱改 變量及倍縮光罩2的熱改變量之個別測量的測量序列。 在步驟S 5 0中，例如倍縮光罩台4、晶圓台10、照明 光學系統、投射光學系統5等測量所需之單元，被驅動至 採取熱負載（第一原件）的倍縮光罩2上所繪之測量標記 的測量位置。 在步驟S55中，測量標記（第一影像的特徵）。測量 値包括焦點位置、平面方向位置補償量等。 在步驟S60中，進行有關所有標記之測量是否已完成 -12-

1356445 的確認，及在所有標記之測量未完成的事 量標記的座標資訊計算下一測量位置， S 5 0。標記的總量可依據有關將測量之改 改變。例如，用於測量焦點或偏移（補償 個標記、測量傾斜之改變量或放大之改變 及測量場之改變量或失真之改變量的三個 在步驟S65中，置換倍縮光罩2。以 的倍縮光罩置換，此時僅於實施倍縮光罩 投射光學系統5之熱變形的測量。 在步驟S70中，例如倍縮光罩台4、 光學系統、投射光學系統5等測量所需之 未歷經熱負載（第二原件）的倍縮光罩上 的測量位置。 在步驟S75中，測量標記（第二影像 値包括焦點位置、平面方向位置補償量等 在步驟S80中，進行有關所有標記之 的確認，及在所有標記之測量未完成的事 量標記的座標資訊計算下一測量位置， S 7 0。測量需於短時間內完成，以降低測 。因此，倍縮光罩2上測量標記的數量應 在步驟S85中，計算投射光學系統5 熱改變量。經由歷經熱改變的倍縮光罩上 得的測量値（第一影像的屬性値）包括投 改變量及倍縮光罩的熱改變量。另一方面 件中，從下一測 且流程返回步驟 變量的項目而予 )之改變量的一 量的二個標記、 標記。 未受曝光熱影響 標記測量時允許 晶圓台10、照明 單元，被驅動至 所繪之測量標記 的特徵）。測量 〇 測量是否已完成 件中，從下一測 流程返回步驟 量期間的熱改變 予最佳化。 及倍縮光罩2的 標記之測量所獲 射光學系統的熱 ，經由未歷經熱 -13- 1356445 改變的倍縮光罩上標記之測量所獲得的測量値（第二影像 的屬性値）僅包括投射光學系統的熱改變量。雖然實際測 量値包括例如測量錯誤邊限、晶圓台端測量錯誤等其他成 分，該些其他成分爲亦包括於歷經熱改變的倍縮光罩之標 記測量及未歷經熱改變的倍縮光罩之標記測量中的錯誤成 分，因而此處可予忽略。 熱改變量的計算實施如下。

歷經熱負載之倍縮光罩的測量結果=倍縮光罩熱改變量+ 投射光學系統熱改變量 …（方程式4) 未歷經熱負載之倍縮光罩的測量結果=投射光學系統熱改 變量 …（方程式5 ) 從方程式4及5，吾人發現 倍縮光罩熱改變量=歷經熱負載之倍縮光罩的測量結果-^ 未歷經熱負載之倍縮光罩的測量結果 …（方程式6) V 保持，且倍縮光罩熱改變量及投射光學系統熱改變量 * 可以有別於方程式5及6的方式計算。 雖然有關用於圖2及3之測量配置並無特別限制，倍 縮光罩基準板標記及倍縮光罩標記應可於短時間內以相同 組態測量。 現在將實施有關詳細測量方法的描述。有關測量之前 的準備，將測量的標記被驅動至測量位置。驅動的實施係 -14- 1356445 經由於倍縮光罩基準板上標記之測量的狀況下驅動倍縮光 罩基準板3及台基準板9，及於倍縮光罩上標記之測量的 狀況下驅動倍縮光罩2及台基準板上標記。 第三實施例

圖4描繪在使用圖1中所示TTR觀察光學系統20做 爲測量配置的狀況下之焦點位置測量序列。吾人將假定 TTR觀察光學系統的接物透鏡已相對於測量標記而驅動（ 圖4中未顯示）做爲以TTR觀察光學系統測量的準備， 及假定已完成測量準備。 在步驟S100中，TTR觀察光學系統內中繼透鏡被驅 動至測量起始位置。 在步驟S 1 05中，執行倍縮光罩端標記的測量。此測 量係使用從TTR觀察光學系統內照明系統所照明之倍縮 光罩端標記反射的光線，藉光量或影像測量而實施。 在步驟S110中，於倍縮光罩端標記之測量未完成的 事件中，中繼透鏡的焦點位置於步驟S115中改變，並重 複步驟S 1 05及S 1 1 0直至測量完成爲止。 在步驟S 1 20中，依據已完成之倍縮光罩端標記測量 結果而計算有關倍縮光罩端標記之TTR觀察光學系統20 的焦點位置，並實施驅動至該焦點位置（B F (最佳焦點 )位置）。 請注意雖然步驟S100至S110的處理獲得有關倍縮光 罩端標記之TTR觀察光學系統20的BF位置，但其在二 -15- 1356445 者關係永不改變的狀況下可予省略。

在步驟S 1 25中，晶圓端標記被驅動至測量位置。此 處晶圓端標記被驅動至測量位置的原因是因爲於執行步驟 S100至S110的處理時’若晶圓端標記面低於TTR觀察光 學系統20’從晶圓面反射的光線便不當地進入TTR觀察 光學系統。爲避免此狀況’晶圓台必須暫時驅動至無反射 面的位置。因此，在省略步驟S100至S110的事件中，亦 可省略步驟S 1 2 5。 在步驟S 1 3 0中，實施晶圓端標記的測量。此處測量 使用從晶圓端反射的光線實施光量或影像測量，使得爲 TTR觀察光學系統20內照明系統所照明。 在步驟S 1 3 5中，於晶圓端標記之測量未完成的事件 中，搖擺Z台的焦點位置於步驟S140中改變，並重複步 驟S 1 3 0及S 1 3 5直至測量完成爲止。 在步驟S 1 45中，依據已完成之晶圓端標記測量結果 ^ 計算有關倍縮光罩端標記之晶圓端標記的焦點位置，及完 成計算。 * 在步驟s 1 50中，進行有關所有標記之測量是否已完 成的確認。在所有標記之測量未完成的事件中，驅動倍縮 光罩台4、晶圓台10、及TTR觀察光學系統20的接物透 鏡，且流程返回步驟S100。 圖4中所示使用TTR觀察光學系統20的焦點位置測 量序列爲測量倍縮光罩標記及倍縮光罩基準板標記的序列 -16-

1356445 第四實施例 圖5顯示使用TTR觀察光學系統2〇的 序列。不同於圖4中所顯示者爲倍縮光罩端 標記被驅動至一個位置以便以TTR觀察光 且TTR觀察光學系統內中繼透鏡的驅動係 統的光學軸方向，並於步驟S160中實施。 列允許以較圖4中所示序列短的時間完成測 在步驟S165中，進行有關所有標記之 成的確認。在所有標記之測量未完成的事件 光罩台4、晶圓台10、及TTR觀察光學系秀 鏡，且流程返回步驟S160。 使用TTR觀察光學系統20之焦點位濯 及5中所示序列描述。可藉匹配依據圖4及 端標記及晶圓端標記的焦點位置而實施平面 置補償，並計算倍縮光罩端標記及晶圓端標 。而且，可藉計算有關TTR觀察光學系統 倍縮光罩端標記之位置補償，而獲得倍縮光 面方向位置補償。再者，可以TTR觀察光 測量配置實施焦點位置測量及平面方向位置 第五實施例 圖6描述有關具有相應於在台基準板9 光罩端標記的裂縫型標記（第二基準標記） 焦點位置測量 標記及晶圓端 學系統測量， 沿投射光學系 圖5中所示序 量。 測量是否已完 中，驅動倍縮 茫20的接物透 ^測量已以圖4 5之倍縮光罩 方向的測量位 記的相對補償 之測量基準的 罩端標記的平 學系統之外的 補償測量。 所形成之倍縮 之組態而實施 -17- 1356445 的序列及感應器。曝光光線以照明光學系統而投射至倍縮 光罩端標記，且經由投射光線系統6(第一影像）而於台 基準板上形成之影像，被用於測量焦點位置及平面方向位 置補償。

有關測量的準備，將測量僅照明標記區之照明光學系 統內的屏蔽板，且將測量之標記被驅動至測量位置（圖6 中未顯示）。在測量倍縮光罩基準板3(第二影像）上標 記的狀況下，驅動倍縮光罩基準板及台基準板9。在測量 倍縮光罩2(第一影像）上標記的狀況下，驅動倍縮光罩 及台基準板上標記。 在步驟S 1 70中，曝光光線投射至倍縮光罩端標記上 ’同時以光學軸方向驅動晶圓台10，並實施傳輸穿越台 基準板端裂縫之光量的累積測量。 在步驟S 1 75中，實施焦點位置計算，及實施晶圓台 1 0的Z驅動（以光學軸方向驅動）至焦點位置。 在步驟S180中，曝光光線投射至倍縮光罩端標記上 ’同時以平面方向驅動晶圓台10，並實施傳輸穿越台基 準板端裂縫之光量的累積測量。 在步驟S185中，計算平面方向位置補償。 在步驟S 1 90中，裝配所有標記之測量的完成。在所 有標記之測量未完成的事件中，驅動倍縮光罩台2、晶圓 台1〇、照明光學系統內屏蔽板等，且流程返回步驟S1 70 已使用TTR觀察光學系統20及台基準板9上所形成 -18-

1356445 之影像描述焦點位置測量及平面方向位置補 ’請注意只要組態使得可經由倍縮光罩及投 實施焦點位置測量及平面方向位置補償測量 序列實施倍縮光罩2之熱改變量及投射光學 變量的個別測量，此係本發明的精髓。 其次，將經由第六及第七實施例描述一 法’其中投射光學系統6的熱改變係數及倍 改變係數係個別測量。 第六實施例 圖7描繪依據圖2中所示序列實施倍縮 縮光罩基準板測量所獲得的熱改變。圖7中 光罩測量所獲得的熱改變，虛線表示倍縮光 所獲得的熱改變，及單點破折線表示倍縮光 縮光罩基準板測量値之間差異，即倍縮光罩 經由測量倍縮光罩標記所獲得的測量値 罩2展示熱改變處的改變量，及投射光學系 變處的改變量，所以保持下列方程式（如上 僅用詞略有不同）》 倍縮光罩測量値=倍縮光罩熱改變量+投射 變量 .. 經由測量倍縮光罩基準板標記所獲得的 償測量。然而 射光學系統而 ，便可以其他 系統6之熱改 個具體測量方 縮光罩2的熱 光罩測量及倍 實線表示倍縮 罩基準板測量 罩測量値與倍 2的熱改變量 ’包括倍縮光 統6展示熱改 述方程式1， 光學系統熱改 (方程式1 ) 測量値，包括 -19- 1356445 投射光學系統6展示熱改變處的改變量，所以保持下列方 程式（如上述方程式2,僅用詞略有不同）。 倍縮光罩基準板測量値=投射光學系統熱改變量 …（方程式2) • 從方程式1及2，吾人發現 倍縮光罩熱改變量=倍縮光罩測量値-倍縮光罩基準板測 ^ 量値 …（方程式3) 保持。 第七實施例 圖I 8描繪依據圖3中所示序列實施經由具熱負載之倍 _ 胃'測量（以下稱爲倍縮光罩測量A )及不具熱負載之 @ %罩測量（以下稱爲倍縮光罩測量B)所獲得的熱改

_ °匱！ 7中實線表示經由倍縮光罩測量a所獲得的熱改 It線表示經由倍縮光罩測量B所獲得的熱改變、及單 點破折線表示倍縮光罩測量Α與倍縮光罩測量Β之間的 差異’即倍縮光罩的熱改變量。 '經由倍縮光罩測量A所獲得的測量値，包括倍縮光 罩2展示熱改變處的改變量，及投射光學系統6展示熱改 變處的改變量’所以保持下列方程式（如上述方程式4， 僅用詞略有不同）^ -20- 1356445 倍縮光罩測量A =倍縮光罩熱改變量+投射光學系統熱改 變量 …（方程式4) 經由倍縮光罩測量B所獲得的測量値，包括投射光學 系統6展示熱改變處的改變量，所以保持下列方程式（如 上述方程式5’僅用詞略有不同）。 倍縮光罩測量B =投射光學系統熱改變量…（方程式5)

從方程式4及5，吾人發現

倍縮光罩熱改變量=倍縮光罩測量A_倍縮光罩測量B …（方程式6) 保持。

如同從圖7及8所見，從方程式3及6所獲得倍縮光 罩的熱改變量展示指數曲線，其中水平軸爲時間，垂直軸 爲改變量。 熱改變量係分別獲得自倍縮光罩2及投射光學系統6 ’所以每一時間的改變量可做成模型。熱膨脹的模型方程 式應爲一方程式，其反映歷經熱負載的時間量、時間常數 、展示熱改變之物件的熱膨脹係數等。熱收縮的模型方程 式應爲一方程式，其反映歷經熱負載的時間量、時間常數 、展示熱改變之物件的熱膨脹係數等。 第八實施例 -21 - 1356445 基於本發明的第八實施例’將描述一個具體修正方法 ’以從投射光學系統6的熱改變係數及倍縮光罩2的熱改 變係數計算修正量，並實施修正。 圖9描繪一個曝光序列，其中修正熱改變，並實施曝 光處理。請注意，在展開曝光時’已實施曝光所需的準備 (將晶圓及倍縮光罩置入設備’單元的驅動以照明實施曝 光處理的狀況等），因而圖9中未顯示。

在步驟S200中’晶圓台10及倍縮光罩台4被驅動至 曝光位置。 在步驟S205中’進行有關是否實施倍縮光罩2或投 射光學系統6之熱改變量測量的確認。此熱改變量測量可 定期實施，且設備組或設備因此可自動判斷是否依據從最 後熱改變量測量消逝的時間量而實施熱改變量測量，或可 考量程序邊限而以每一程序內測量的某時序實施熱改變量 測量。 在步驟S21 0中，實施熱改變測量。在更新倍縮光罩 2及投射光學系統6之熱改變係數的狀況下，將執行倍縮 光罩標記測量及倍縮光罩基準板標記測量。在更新投射光 學系統之熱改變係數的狀況下’僅倍縮光罩基準板標記測 量便足夠。在更新倍縮光罩及投射光學系統總和之熱改變 係數的狀況下，僅倍縮光罩標記測量便足夠。 在步驟S215中，實施熱改變修正量的計算及修正。 若於步驟S2 1 0中熱改變量測量之後立即實施步驟S2 1 5 ’ 便可實施熱改變修正’並將測量値及修正値視爲相同。否 -22- 1356445 則’便以反映熱改變係數的改變模型方程式計算修正量。

當更新熱改變係數時’便比較經由測量前之計算所預 測的熱改變量’與經由測量所獲得的測量値，且於該差異 小的事件中’判斷熱改變係數爲正確，所以熱改變係數未 更新。可設定一個門檻’使得於該差異超過該門檻的事件 中，判斷該差異大，或可考量程序邊限而設定每一程序的 門檻。在該差異超過該門檻的事件中，便可經由改變熱改 變模型方程式中時間常數而更新熱改變係數，或可改變該 係數本身。 可經由下列任一項作業或其組合而實施熱改變修正： 改變光源波長、改變晶圓台或倍縮光罩台的光學軸方向位 置或水平方向位置、驅動投射光學系統6內修正透鏡、及 改變晶圓台1 〇與倍縮光罩台4之間相對掃瞄速度。按照 所計算修正量並考量修正準確性及修正所需時間而判斷修 正的具體方式。 在步驟S220中，實施曝光處理》 在步驟S225中’確認晶圓內所有散粒的曝光是否已 完成。在所有散粒之曝光未完成的事件中，實施下一散粒 之曝光的準備，且流程返回步驟S215。 在步驟S2 3 0中，確認所有晶圓的曝光是否已完成。 在所有晶圓之曝光未完成的事件中，實施下一晶圓之曝光 的準備，且流程返回步驟S 2 0 0。 第九實施例 -23- 1356445 基於本發明的第九實施例’將描述用於從投射光學系 統6之熱改變係數及倍縮光罩2之熱改變係數來計算修正 量的具體修正方法，並實施修正。 圖1〇描繪一個曝光序列，其中修正熱改變，並實施 曝光處理。請注意，在展開曝光時，已實施曝光所需的準 備（將晶圓及倍縮光罩置入設備，單元的驅動以照明實施 曝光處理的狀況等），因而圖10中未顯示。

在步驟S2 5 0中’測量處於最初狀態之倍縮光罩2及 投射光學系統6的熱改變量。在此狀況下將測量最初狀態 ，所以倍縮光罩2將被吸至倍縮光罩台4達預定時間量， 使得倍縮光罩中由於設備內溫度的所有改變完全結束。投 射光學系統亦將以不具熱負載進行測量，所以投射光學系 統將停留足夠的時間，使得投射光學系統的透鏡處於最初 狀態。 然而請注意，投射光學系統6之熱改變及倍縮光罩2 ^ 之熱改變係分別獲得的，所以甚至在投射光學系統處於熱 負載之狀態中測量熱改變的事件中，可以高準確性測量倍 ' 縮光罩熱改變的最初狀態。此處將實施的測量爲第一實施 ' 例中所描述之倍縮光罩標記及倍縮光罩基準板標記的測量 在步驟S2 55中，實施虛擬曝光。所實施的虛擬曝光 造成倍縮光罩2及投射光學系統6的熱改變，而未暴露晶 圓8。此時曝光量造成熱改變，因此此時高於正常的曝光 量將增加熱改變，所以可於短時間內獲得得到熱改變係數 -24- 1356445 的測量。 在步驟S2 60中，測量虛擬曝光後的熱改變量。此係 與已於步驟S2 50中所描述者相同的測量，所以此處省略 描述。

在步驟S265中，實施測量已完成的確認。測量完成 意即用於計算實施測量之倍縮光罩2及投射光學系統6之 熱改變係數所需的測量已完成。在測量未完成的事件中， 流程返回步驟S 25 5。 在步驟S2 70中，計算及更新熱改變係數。熱改變係 數的計算與已於上述第六及第七實施例中所描述者相同， 所以此處省略描述。 在步驟S2 75中，實施程序曝光的曝光準備。曝光準 備包括使將暴露的晶圓置入晶圓台10中，且驅動倍縮光 罩台4及晶圓台至曝光位置。 在步驟S280中，實施熱改變修正量的計算及修正。 ^ 熱改變修正量的計算與已於上述第八實施例中所描述者相 同，所以此處省略描述。 在步驟S285中’實施曝光處理。 - 在步驟S29〇中’確認晶圓8內所有散粒的曝光是否 完成。在所有散粒的曝光未完成的事件中，實施下一散粒 之曝光的準備，且流程返回步驟S280。 在步驟S295中，確認所有晶圓的曝光是否完成。在 所有晶圓的曝光未完成的事件中，實施下一晶圓之曝光的 準備，且流程返回步驟S275。 -25- 1356445 上述實施例中已描述曝光序列的範例，其描述從序列 中投射光學系統6之熱改變係數及倍縮光罩2之熱改變係 數來計算修正量的具體修正方法。然而，應注意的是本發 明的應用不限於有關第八及第九實施例的特定序列。在展 開曝光之前已獲得投射光學系統之熱改變係數及倍縮光罩 之熱改變係數的狀況下，於曝光處理之前一刻實施熱改變 修正量的計算，且因而修正是充分的。

依據上述實施例，倍縮光罩2及投射光學系統6的熱 改變可分別測量及分別修正，所以由於曝光之倍縮光罩及 投射光學系統的熱改變可持續地以高準確性修正而實施曝 光處理。 而且，倍縮光罩2及投射光學系統6的熱改變可分別 計算，且倍縮光罩及投射光學系統的熱變形可予預測及修 正，所以可廢除或可減少曝光處理期間的修正測量處理次 數，意即可有效率地操作曝光設備。

第十實施例 下列爲使用依據上述任一實施例之曝光設備進行微小 裝置（半導體晶片（例如1C、LSI等）、液晶面板、CCD 、薄膜磁頭、微機械等）之製造程序的描述。圖11描繪 半導體裝置的製造流程。 在步驟S1 (電路設計）中，電路設計係爲實施半導 體裝置。 在步驟S2(遮罩製造）中，遮罩（亦已知爲原件或 -26- 1356445 倍縮光罩）係在設計的型樣中形成而製造。 在步驟S3 (晶圓製造）中，使用例如矽之材料製造 晶圓。 在步驟S4 (晶圚程序）中，此爲亦稱爲"前端程序’ 的程序，上述製造的遮罩及晶圓被置於曝光設備中，且實 際電路係使用光刻法而形成於晶圓上。

在步驟S 5 (組裝）中，此爲亦稱爲"後端程序"的程 序，其上於步驟S4中形成電路之晶圓被用於製成半導體 晶片。後端程序包括例如切塊、結合及封裝（晶片之密封 )等組裝程序。 在步驟S6(檢查）中，於步驟5中製造的半導體裝 置歷經例如作業認證測試、耐久性測試等檢查。 在步驟S7中，完成通過上述步驟的半導體裝置，並 予運送。 請注意，上述步驟S4中晶圓程序包括氧化晶圓表面 ^ 的氧化步驟、於晶圓表面形成絕緣膜的CVD (化學蒸汽 沈積）步驟、及經由蒸汽沈積而於晶圓上形成電極的電極 * 形成步驟。亦包括將離子注入晶圓的離子注入步驟、其中 - 晶圓被塗佈光敏劑的抗鈾處理步驟、及曝光步驟，其中晶 圓於抗鈾處理步驟後使用具電路型樣並於遮罩製造步驟中 製造之遮罩而暴露，以便於晶圓上形成潛在的影像（準備 步驟）。其進一步包括於曝光步驟（顯影步驟）中顯影晶 圓的顯影步驟、用於蝕刻除了在顯影步驟中顯影之抗蝕劑 影像以外部分的蝕刻步驟、及用於移除蝕刻後不必要之抗 -27- 1356445 蝕劑的抗蝕劑剝除步驟。重複該些步驟使得多層電路塑樣 可形成於晶圓上。 雖然本發明已參照示範實施例予以描述，但應理解的 是本發明不限於所揭露之示範實施例。下列申請專利範圍 係符合最寬廣的解譯，以便包含所有的修改、等效結構及 功能。

圖1爲依據本發明一實施例之曝光設備的圖示。 圖2描繪依據本發明第一實施例之投射光學系統及倍 縮光罩的熱量改變測量序列。 圖3描繪依據本發明第二實施例之投射光學系統及倍 縮光罩的熱量改變測量序列。 圖4描繪依據本發明第三實施例之使用TTR觀察光 學系統的焦點位置測量序列。

圖5描繪依據本發明第四實施例之使用TTR觀察光 學系統的焦點位置測量序列。 圖6描繪依據本發明第五實施例之使用空間影像觀察 的測量序列。 圖7描繪依據本發明第六實施例的熱改變。 圖8描繪依據本發明第七實施例的熱改變。 圖9描繪依據本發明第八實施例之包括熱改變修正的 曝光序列。 圖10描繪依據本發明第九實施例之包括熱改變係數 -28- 1356445 更新的曝光序列。 圖11描繪依據本發明第十實施例之裝置製造程序的 流程。 【主要元件符號說明】 1 :曝光光源 2 :倍縮光罩

3 :倍縮光罩基準板 4 :倍縮光罩台（原件台） 5、6 :投射光學系統 7 :檢測光學系統 8 :晶圓 9 :台基準板 1 〇 :晶圓台 20 : TTR觀察光學系統 21 :光纖 22 :單面鏡 2 3 :接物透鏡 2 4 :鏡子 25 :影像拾訊裝置 3 0 :光源控制系統 40 :倍縮光罩台控制系統 60 :晶圓台控制系統 70 =曝光設備控制系統 -29-

Claims (1)

1356445 I岭）月納修正本 第096132748號專利申請案中文申請專利範圍修正本 民國100年7月 18日修正 十、申請專利範圍 1. 一種曝光設備，組態成經由原件而執行基底之曝 光，該設備包含： 一投射光學系統，組態成從該原件而投射光線至該基 底；

一具有第一基準標記的原件台 住該原件並被移動； 且該原件台組態成托 一基底台，組態成托住該基底並被移動； 一光學系統，組態成經由該投射光學系統以形成並拾 取一標記之第一影像，其係形成於由該原件台所托住之該 原件上，且經由該投射光學系統以形成並拾取該第一基準 標記之第二影像；以及

一控制器，組態成根據該拾取的第二影像以獲得由於 該投射光學系統之熱量改變而經由該投射光學系統所形成 之影像屬性的改變之第一係數、根據該拾取的第一影像及 該拾取的第二影像以獲得由於該原件之熱量改變而經由該 投射光學系統所形成之影像屬性的改變之第二係數、根據 歷經熱負載之時間量以獲得有關每一該投射光學系統及該 原件之屬性改變，其係由於該投射光學系統與該原件之一 相應者的曝光和該計算所得的第一係數與該計算所得的第 二係數之一相應者、以及控制有關每一該投射光學系統及 該原件所獲得之該屬性改變的補償。 1356445 2. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，其中該基底 台具有第二基準標記，且該光學系統組態成經由該第二基 準標記而形成每一該第一影像及該第二影像。 3. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，其中該影像 屬性包括下列至少一項：影像之焦點、偏移、傾斜及像差

4. 如申請專利範圔第1項之曝光設備，其中該設備 組態成經執行下列至少一項而補償該屬性中改變： 改變該光線的波長： 改變該原件台的位置； 改變該基底台的位置； 驅動包括於該投射光學系統內之光學元件；及 改變該原件台與該基底台之間的相對掃瞄速度。

5. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，其中該控制 器組態成根據其熱負載由於該投射光學系統之曝光爲彼此 不同的複數第二影像以獲得該第一係數、和根據其熱負載 由於該投射光學系統與該原件之曝光爲彼此不同的複數第 一影像及該複數第二影像以獲得該第二係數。 -2-