TWI399619B - 曝光系統及製造裝置的方法 - Google Patents

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Description

曝光系統及製造裝置的方法
本發明關係於曝光系統，包含：曝光設備，其使得基材曝光；及流體供給設備，其經由流動通道供給流體至該曝光設備，及有關於製造裝置的方法。
近來，例如，IC及LSI之半導體積體電路需要更高生產力。因此，半導體曝光設備的功率消耗增加。另一方面，電路圖案已經愈來愈小，有必要維持在曝光設備內之環境的更穩定狀態。為了回收在曝光設備中所產生之熱及降低例如在安裝有該曝光設備的潔淨室內溫度變化的影響，作為流體的氣體或液體冷卻媒體係被施加至曝光設備中，流體中之溫度係被精確控制。在潔淨室中之空氣包含有化學污染物，例如包含有氨及胺的鹼氣體；包含硫酸、硝酸、及鹽酸的酸性氣體；及微量之矽氧烷的有機氣體。當包含有這些化學污染物的空氣進入曝光設備時，化學污染物可以與短波長紫外線的曝光源，例如準分子雷射光束進行化學地反應，並可能黏附於曝光設備中之光學部件上，造成部件的霧化。霧化物質的黏附可能造成曝光的照射量降低與不均勻，並可能使得曝光效能不能保持於預定位準。
因為有必要降低包含在空氣中之化學污染物的濃度至一ppb或更少，所以，使用一化學過濾器。該化學過濾器藉由使用離子交換反應法移除鹼性氣體及酸性氣體，並藉 由使用活性碳，移除物理上黏附這些氣體的有機氣體。該化學過濾器可以有各種形狀。例如，多數四方形化學過濾器，其個別側為600mm及其厚度為60mm，並可以依據安裝環境所需之化學污染物的目標濃度而加以堆疊。因為化學過濾器具有很高熱容量，所以，其熱時間常數變成很長，例如由幾分鐘至幾十分鐘。因此，雖然在流經化學過濾器的空氣中之化學污染物的濃度可以降低，但在化學過濾器之入口及化學過濾器的輸出的溫度間仍有一長時間滯後。再者，因為當化學過濾器前後方的空氣中之濕度改變時，化學過濾器吸收或蒸發空氣中之濕氣，所以，雖然化學過濾器有移除化學污染物的作用，但化學過濾器之空氣下游的溫度係為熱吸收或熱蒸發所改變。例如，日本專利公開2002-158170描述一種技術，用以降低在化學過濾器附近之濕度變化所造成之溫度改變的影響。再者，例如，日本專利特開平11-135429描述一種技術，其中，曝光設備與流體供給設備彼此分開。
於日本專利公開2002-158170中所述之技術包含一溫度感應器安置在化學過濾器的下游，並控制安置在化學過濾器之上游的加熱器。因此，溫度控制系統的反應係顯著地為化學過濾器的長熱時間常數所限制。再者，由化學過濾器所造成之溫度干擾、施加至化學過濾器下游的環境變化、及例如由曝光設備中之負載的變化所造成之干擾並不能被足夠地降低。另外，在此技術中，安裝在化學過濾器之下游之溫度感應器控制加熱器，及量測安裝在加熱器上 游之冷卻器溫度的溫度感應器控制該冷卻器。因為加熱器的溫度控制及冷卻器的溫度控制係彼此獨立，所以，當由化學過濾器所造成之溫度干擾及化學過濾下游的溫度干擾變成太大並超出加熱器的容量時，溫度並不能精確地控制。結果，供給至曝光設備的流體的溫度穩定度並不能被維持在所需位準。再者，化學過濾器很大，所以，曝光設備的佔用面積增加，造成潔淨室中為曝光設備所佔用之空間的增加。
日本專利特開平11-135429所描述之技術則包含一溫度調整單元及一溫度感應器，安裝在曝光設備中之溫度調整單元的下游，及一溫度控制單元，控制供給至曝光設備的流體的溫度。再者，溫度感應器的值係被回授至與曝光設備分開之流體供給設備，使得被供給至曝光設備的流體溫度係藉由操作一安裝在流體供給設備中之加熱器而加以控制。然而，因為兩溫度調整單元係被設置用於一溫度感應器，所以，在控制中發生干擾，因而，不能精確地控制溫度。
本發明係有關於具有改良溫度穩定性的曝光設備。
依據本發明第一態樣，一曝光系統包含：一曝光設備，架構以曝光一基材；及一流體供給設備，架構以經由流動通道供給流體至該曝光設備。該流體供給設備包含：一流體發送單元，架構以經由曝光設備循環該流體；一第一 溫度調整單元，架構以調整該流體的溫度；一移除單元，安置在流體供給設備中之溫度調整單元的下游並架構以移除在流體中之不想要的物質；一第一溫度量測單元，安置於該第一溫度調整單元及該移除單元之間，及架構以量測該流體的溫度，有關該量測溫度之資訊係被用以控制該第一溫度調整單元；及一第二溫度調整單元，安置於該流體供給設備中之移除單元下游並架構以調整該流體的溫度。該曝光設備包含一第二溫度量測單元，架構以量測自該流體供給設備所供給之流體的溫度。該第二溫度調整單元根據為第二溫度量測單元所量測得之溫度，調整流體的溫度。
依據本發明第二態樣，一曝光系統包含：一曝光設備，架構以曝光一基材；及一流體供給設備，架構以經由流動通道供給流體至該曝光設備。該流體供給設備：包含一流體發送單元，架構以經由該曝光設備循環該流體；一第一溫度調整單元，架構以調整該流體的溫度；及一第一溫度量測單元，安置在該流體供給設備中之該第一溫度調整單元的下游並架構以量測該流體的溫度，該量測得之溫度的資訊係被使用以控制該第一溫度調整單元。該曝光設備包含一第二溫度量測單元，架構以量測由該流體供給設備所供給之流體的溫度。該第一溫度調整單元根據為該第一溫度量測單元所量測得之溫度的資訊及該第二溫度量測單元所量測得之溫度，調整該流體的溫度。
依據本發明之第三態樣，一曝光系統包含：一曝光設 備，架構以曝光一基材；及一流體供給設備，架構以經由流動通道供給流體至該曝光設備。該流體供給設備包含：一流體發送單元，架構以經由曝光設備循環該流體；一第一溫度調整單元，架構以調整該流體的溫度；及一第一溫度量測單元，安置於該流體供給設備中之第一溫度調整單元的下游並架構以量測該流體的溫度，該量測溫度的資訊係被用以控制該第一溫度調整單元。該曝光設備包含一第二溫度量測單元，架構以量測來自該流體供給設備的流體的溫度；一第二溫度調整單元，安置於該曝光設備中之該第二溫度量測單元的下游並架構以調整該流體的溫度；及一第三溫度量測單元，安置於該曝光設備中之第二溫度調整單元的下游並架構以量測該流體的溫度，所量測得之溫度的資訊係被用以控制該第二溫度調整單元。該第一溫度調整單元根據該第一溫度量測單元所量得之溫度的資訊及該第二溫度量測單元所量得之溫度的資訊，調整流體的溫度。該第二溫度調整單元根據為第三溫度量測單元所量測得之溫度的資訊，調整該流體的溫度。
本發明之其他特性及態樣將由以下例示實施例的詳細說明參考附圖加以了解。
本發明之例示實施例、特性及態樣將參考附圖加以描述。
首先，曝光設備的例示結構係參考圖7加以描述。在 曝光空間310中，來自光源(未示出)的曝光光線被以照明光學系統316照射安置於光罩機台312上之光罩311。通過光罩311之光透過一投影光學系統313，並到達安置晶圓機台314上之晶圓315(見圖7)。以此，形成在光罩上之細微圖案係被轉印至晶圓315上之晶片上。光源包含具有適用於更細曝光之更小波長的KrF雷射及ArF雷射。在稱為步進機的曝光設備中，光罩機台312被固定，及在曝光晶片時，晶圓機台314被固定，並在晶片曝光後被移動一步，以用以曝光下一晶片。
在稱為掃描步進機的曝光設備中，光罩機台312及晶圓機台314係在曝光晶片時，被同步以相對方向掃描，及在晶片曝光後，晶圓機台314被移動一步，以作曝光下一晶片。在掃描步進機中，光罩機台312及晶圓機台314係被以高速加速並在高速曝光時，同步掃描，以改良生產力。有必要以極高速來驅動機台，以改良生產力，並以極高準確度控制位置與速度，以作更細微曝光。通常，為了以約奈米的準確度，控制機台的位置，機台的位置被一直使用雷射干涉儀(未示出)加以監視，並為回授控制所控制。然而，當高溫熱量在驅動機台時被產生時，熱能會影響雷射干涉儀的光路徑的溫度，結果，造成光路徑的空氣折射率上下變動及機台量測位置上之較大誤差。為了控制機台在奈米範圍內，在干涉儀的光路徑之溫度上之上下變動需要在±0.01℃之間或更小。
另一方面，典型半導體製造實驗室具有包含各種半導 體製造設備的潔淨室及包含有設備項目的下層潔淨區。在潔淨室內，溫度被調整於約20℃至25℃，及空氣潔淨度被維持於用以細微圖案化的高位準。因為潔淨室的維護顯著影響成本及能量節省，所以，有需要安裝在潔淨室內之製造設備的佔用面積的縮減。下層潔淨區經常位於潔淨室下，多數情形下，其空氣並未被特別調整或清潔。因為有必要如上述控制曝露空間之溫度於±0.01℃的範圍內，所以，安裝有曝光設備的潔淨室要專用於曝光設備的空調器。再者，為了回收為驅動曝光設備中之裝置所產生之熱，溫控流體被循環於曝光設備內，以回收熱，同時將曝光空間內之溫度維持於一固定位準。
第一例示實施例
再者，依據本發明第一例示實施例之例示曝光系統將參考圖1加以說明。
依據第一例示實施例之曝光系統包含：一曝光設備300，其曝光作為一基材的晶圓315；及一流體供給設備100，其經由流動通道供給流體至曝光設備300。流體供給設備100包含一風扇10，其作為流體發送單元，用以經由曝光設備300循環該流體；及一熱交換器20，作為第一溫度調整單元，其調整流體的溫度。流體供給設備100更包含：一安排在熱交換器20下游的化學過濾器30，作為移除單元，以移除在流體中之不想要物質，該熱交換器20作為在流體供給設備100中之第一溫度調整單元。再者， 該流體供給設備100包含第一溫度感應器110，作為安裝於該第一溫度調整單元與該移除單元間之第一溫度量測單元，用以量測流體的溫度。所量測得之溫度的資訊係被用以控制第一溫度調整單元。另外，流體供給設備100包含作用以調整流體溫度的第二溫度調整單元的加熱器40，該加熱器40係安置於流體供給設備100之移除單元的下游。曝光設備300包含一作用以量測由流體供給設備100供給之流體溫度的第二溫度量測單元的第二溫度感應器120。作為第二溫度調整單元的加熱器40根據為第二溫度量測單元之第二溫度感應器120所量測得之溫度，調整流體的溫度。
依據第一例示實施例的曝光系統包含作為控制單元的溫度控制單元230，其根據為第一溫度量測單元所量測得之溫度資訊，控制第一溫度調整單元的操作及根據為第二溫度量測單元所量測得之溫度資訊，控制第二溫度調整單元的操作。
作為控制單元的溫度控制單元230包含第一運算部400(未示出，見圖4)，控制第一溫度調整單元的操作；一第二運算部500(未示出，見圖4)，控制第二溫度調整單元的操作；及一第三運算部600，其依據來自第二運算部500(未示出，見圖4)的輸出，提供輸出。第一運算部400根據為第一溫度量測單元所量測得之溫度及來自第三運算部600的輸出，控制該第一溫度調整單元的操作。
在第一例示實施例中，作為第一溫度調整單元的熱交換器20包含一用以冷卻流體的冷卻單元，及該作為第二溫度調整單元的加熱器40包含加熱該流體的加熱單元。
在第一例示實施例中，曝光設備300更包含一作為調整流體溫度的第三溫度調整單元的加熱器50，其係位於曝光設備300中之第二溫度量測單元的下游。在第一例示實施例中，曝光設備300更包含一第三溫度感應器130，安置於該曝光設備300的第三溫度調整單元的下游，並作用以量測流體溫度的第三溫度量測單元。作為控制單元的溫度控制單元230包含一第四運算部700(未示出，見圖4)，其根據為該第三溫度量測單元所量測得之溫度資訊，控制該第三溫度調整單元的操作。再者，在第一例示實施例中，流體為氣體。再者，在第一例示實施例中，曝光設備300係被安裝於潔淨室內，及流體供給設備100係安裝在潔淨室外。
第一例示實施例將更詳細描述。曝光設備300及流體供給設備100各包含一分開之外殼。曝光設備300及流體供給設備100係藉由一作為流動通道單元的回授導管70彼此連接，在曝光設備300中之一部份空氣係為一風扇(流體驅動單元或流體發送單元)10所吸取。該空氣接收了改變了在該潔淨室內之室內溫度的為曝光設備300所產生之熱及為風扇10所產生之熱，並通過熱交換器20，使得熱被回收及降低。為安置在熱交換器20之下游的第一溫度感應器110所量測得之值係為溫度檢測單元210所轉換 為數位信號，及用以調整為第一溫度感應器110所量測得之空氣溫度至一預定值的操作量係為溫度控制單元230所計算，該第一溫度感應器110作用為溫度量測單元。該操作量被輸出至一驅動單元溫度控制單元230。自驅動單元240輸出的信號係被輸入至一控制閥265，使得自一工廠供給至熱交換器20之冷卻水的流率被調整，及為第一溫度感應器110所量測之通過熱交換器20的空氣溫度係被控制至第一預定值。藉由使用冷凍循環，熱可以為熱交換器20所回收及降低，該冷凍循環使用包含壓縮機、膨脹閥、蒸發器、及冷凍空氣的冷凍機。
作為移除單元以移除流體中之不想要物質的化學過濾器30係被安置在作為溫度量測單元的第一溫度感應器110的下游。在潔淨室中之空氣包含微量之化學污染物，例如鹼性氣體，包含氨及胺；酸性氣體，包含硫酸、硝酸及鹽酸；及有機氣體，包含半導體製造設備及其他電子裝置所產生之矽氧烷。當含有這些化學污染物的空氣進入曝光設備時，化學污染物可以與例如短波長紫外線的準分子雷射束之曝光源作光化學反應，並可以黏附至曝光設備中之光學部件的表面上，因而造成部件的霧化。霧化物質的黏附可能造成曝光的照射降低及不均勻，並可能使曝光效能無法保持於一預定位準。化學過濾器30藉由使用離子交換反應，移除鹼性氣體及酸性氣體，並藉由使用活性碳，以實體黏附氣體移除有機氣體。例如，多數四角化學過濾器，各個大小為600mm及厚度為60mm可以堆疊在一起，以 降低化學污染物的濃度。因為化學過濾器具有大尺寸，即很高熱容量及範圍由幾分鐘至幾十分鐘的極長之熱時間常數，所以，在化學過濾器的入口及化學過濾器的出口間有長時間延遲。
因為當空氣中之濕度在化學過濾器前後被改變時，化學過濾器吸收或蒸發在空氣中之濕氣，所以，化學過濾器的空氣下游的溫度為熱吸收或熱蒸發所改變。再者，為作為流動通道單元之供給導管60的溫度與供給導管60之周圍溫度間之差所造成之溫度干擾係被重疊在空氣中，該流動通道單元將連接流體供給設備100及曝光設備300。作為溫度調整單元的加熱器40被安置在化學過濾器30的下游，以降低為化學過濾器30的熱時間常數、濕度變化及供給導管60所造成之熱干擾的影響。作為溫度調整單元的加熱器40可以例如為電加熱器、包含帕耳帖元件的單元、或一冷卻單元。通過化學過濾器30的空氣經過加熱器40，並經由供給導管60被供給至曝光設備300。
被供給之空氣的溫度係為作為溫度量測單元的第二溫度感應器120所量測。此第二溫度感應器120所量測的值係被溫度檢測單元220所轉換為數位信號，並被傳送至溫度控制單元230。該溫度控制單元230計算用以將為第二溫度感應器120所量測得之空氣溫度調整至一預定值所操作量，並經由驅動單元240調整加熱器40。依據此結構，化學過濾器30及加熱器40係被包含在與曝光設備300分開之流體供給設備100內。因此，可以顯著減少曝 光設備的佔用面積。
再者，因為執行控制操作的溫度控制單元230及驅動控制閥265的驅動單元240及加熱器40均包含在一與曝光設備300分開的控制面板200，所以，曝光設備300的佔用面積可以顯著降低。控制面板200也可以包含在流體供給設備100內，或可以包含在與流體供給設備100分開之外殼內。潔淨室的佔用面積可以顯著地藉由安裝流體供給設備100及控制面板200在一下層潔淨區內而被顯著地減少。安置在化學過濾器30的下游的加熱器40與第二溫度感應器120構成一回授控制系統。以此，由化學過濾器30所造成之溫度干擾及供給導管60所施加之溫度干擾可以隨著快速控制反應而被減少，而沒有化學過濾器的熱時間常數的影響。再者，通過加熱器40的空氣以每秒幾米的速度經過供給導管60，並在導管內變成渦流。以此，為加熱器40所產生之熱及由供給導管60所造成之溫度干擾被分散，及時間變化及溫度不均勻分佈可以調整。再者，因為為在供給導管60下游的第二溫度感應器120所量測的溫度的變化與不均勻分佈可以被降低，所以，第二溫度感應器120為用於回授控制的理想回授點。
因為變化及不均勻分佈係藉由將熱及溫度分散於加熱器40與第二溫度感應器120間之供給導管60中而加以降低，所以供給至曝光設備300及為第二溫度感應器120所量測得的空氣溫度可以被控制為穩定。再者，因為供給導管60被安裝在曝光設備300外，所以，曝光設備300的 佔用面積可以顯著降低。特別是，當流體供給設備100及控制面板200被安裝在位於潔淨室下之下潔淨區中，及供給導管60與70係被連接至曝光設備的下部份，所以，在潔淨室的導管的佔用面積可以顯著地降低。
上述晶圓機台及光罩機台需要溫度穩定於±0.01℃或更少範圍內。為此，加熱器50及第三溫度感應器130係被設置給曝光設備300。為第三溫度感應器130所量測之值係為溫度檢測單元220所轉換為數位信號，該等信號係被傳送至溫度控制單元230。溫度控制單元230也可以架構以計算用以調整為第三溫度感應器130所量測之空氣溫度至一預定值的操作量並經由驅動單元240調整加熱器50。在此時，執行控制操作之溫度控制單元230與驅動加熱器50的驅動單元240也包含在與曝光設備300分開之控制面板200中。因此，曝光設備300的佔用面積可以顯著地降低，及供給至曝光空間310的空氣溫度可以被控制以在極端穩定狀態。
再者，將參考圖2描述流體供給設備100及控制面板200的例示結構。
在圖2中，相同元件符號係用以表示相同及/或類似元件，其說明將被省略。為虛線所表示在流體供給設備100內之控制面板200係被整合入流體供給設備中，或者，可以包含在一分開外殼內。再者，控制面板200並不必然包含一外殼，也可以安排在多數分開外殼內。
為了驅動加熱器40及加熱器50，需要部份保護裝置 來保護該等設備。來自工廠的電源線係被連接至控制面板200中之主斷路器252，然後，分別經由斷路器254、256、258及260分支至包含驅動部262、冷卻控制部264、驅動部266及驅動部268的驅動系統。當短路發生時，斷路器截斷電流，以防止過電流。分別驅動加熱器40及加熱器50的驅動部262及268，當加熱器為交流電源所驅動時，可以為使用閘流體或固態繼電器的電功率調整器，及當加熱器為直流電源所驅動時，則可以為線性電壓輸出單元。冷卻控制部264係設有一控制裝置，用以驅動有關圖1所述之控制閥256，或設有一控制裝置，用以(如果有時)驅動一冷凍機。驅動部266係為驅動一風扇10的變頻器。如果有必要，供給電力至溫度控制單元230的電源250可以被提供用於控制面板200。雖然如上述大量電氣裝置被安排於控制面板200中，但該等裝置並不影響曝光設備300的佔用面積，因為該等裝置係安裝在曝光設備外。
再者，將參考圖3描述溫度控制單元230及溫度檢測單元210及220。當溫度感應器110、120及130為例如電阻值隨溫度而改變的鉑電阻或熱敏電阻時，溫度感應器110、120、及130係分別設有驅動部212、212a及212b，其供給特定電流至溫度感應器。再者，溫度感應器110、120及130係分別被提供有檢測部214、214a及214b，其檢測於每一溫度感應器兩端間之電壓。來自檢測部之信號被如所需地放大，並為A/D轉換器216、216a、216b所轉 換為數位信號。隨後，溫度檢測資料被通訊部218及218a所送至溫度控制單元230中之通訊部232。當資料經由串列通訊傳送時，來自多數溫度感應器的信號可以被使用少數通訊線加以傳送。這造成在纜線數量上之顯著減少。
在此例子中，自曝光設備300中之溫度感應器120及130輸出並被A/D轉換器所轉換為數位信號的信號係由通訊部218a發送至溫度控制單元230。這些信號係為通訊部232所接收，溫度控制的操作係根據這些信號為運算部234所執行，該運算部例如一數位信號處理器。典型地，執行用於PID控制運算。來自運算部234的輸出係經由一輸出部236被送至冷卻控制部264及驅動部262、266及268，該輸出部236例如包含一D/A轉換器或一PWM輸出單元，其工作週期係被改變。由溫度控制單元230至驅動部的纜線及由例如斷路器至上述驅動部的纜線需要與元件安裝一樣大的空間。然而，這些元件並不會影響曝光設備300的佔用面積，因為這些元件係被安裝在曝光設備外。雖然用以驅動包含在曝光設備300中之加熱器50的纜線由控制面板200中之驅動部268延伸，所以曝光設備300所需的佔用面積可以為最小。
再者，將參考圖4描述為溫度控制單元230所執行之運算。為假想線所包圍的部份顯示在溫度控制單元230中之運算部的方塊圖。
第一運算部400對安置於熱交換器20下游的第一溫度感應器110的值執行回授控制。自第一溫度控制110回 授至第一運算部400的值(T1)係為加減法器410所加至目標值(Tref1)與自控制器620輸出之值的總和或將總和減去該值(T1)。控制器620執行PID控制的運算，並藉由驅動冷卻控制部264，而調整為第一溫度感應器110所量測的空氣溫度至預定值。
在流體通過化學過濾器30、加熱器40、及供給導管60後，第二運算部500對包含在曝光設備300中之第二溫度感應器120的值執行回授控制。由第二溫度感應器120回授至第二運算部500的值(T2)係為加減法器510所加至目標值(Tref2)或自目標值(Tref2)減去值(T2)。控制器520執行PID控制運算，並藉由驅動驅動部262，而調整為第二溫度感應器120所量測得之空氣溫度至一預定值。在此時，來自控制器520的輸出，即一操作量(MV)530係為在第三運算部600中之加減法器610所加至目標值(Mvref)由目標值減去操作量。再者，控制器620執行P控制、PI控制或PID控制的運算，並且，輸出係被輸入至第一運算部400中之加減法器410中。
第三運算部600可以架構以控制輸入至冷卻控制部264的操作量，使得自第二運算部500輸出之MV530可以被調整至一預定值。在此時，第一運算部400移除在曝光設備300中之熱負載及為回授導管7及流體供給設備100所施加之熱干擾，並調整為第一溫度感應器110所量測得之空氣溫度至一預定值。再者，第二運算部500調整為曝光設備300中之第二溫度感應器120所量測得之空氣溫度 至一預定值，以對抗由化學過濾器30所造成之溫度干擾、由供給導管60所施加之環境變化、及例如由曝光設備中之負載變化所造成之干擾。當自第二運算部輸出的MV530大時，即當加熱器40需要加熱較預定位準為大的加熱能力的空氣時，第三運算部600經由來自第三運算部600的輸出降低冷卻控制部264的冷卻能力。
相反地，當加熱器40需要加熱較預定位準為低之加熱能力的空氣時，第三運算部600控制使得冷卻控制部264的冷卻能力透過自第三運算部600的輸出而增加。以此方式，第三運算部600控制第一運算部400及第二運算部500，使得運算部400及500被互相關，及當溫度干擾變大而超出加熱器40的加熱能力時，改變冷卻控制部264的冷卻能力。以此，溫度可以一直以高準確度加以控制。
再者，第四運算部700對包含在曝光設備300中之第三溫度感應器130的值執行回授控制。自第三溫度感應器130回授至第四運算部700的值(T3)係被加減法器710所加至目標值(Tref3)或由目標值(Tref3)減去值(T3)。一控制器720可以被架構以執行PID控制運算，並藉由驅動驅動部268，而調整為第三溫度感應器130所量測得之空氣溫度至一預定值。因為執行控制操作的溫度控制單元230係被包含在與曝光設備300分開的控制面板200內，所以曝光設備300的佔用面積可以降低。因此，依據此例示實施例之曝光系統可以展現高度之準確溫度穩定性，同時，降低曝光設備的佔用面積。
第二例示實施例
再者，依據本發明第二例示實施例的例示曝光系統將加以描述。圖5顯示依據本發明第二例示實施例之曝光系統的例示結構。
參考圖5，依據第二例示實施例的曝光系統包含一曝光設備300，其曝光作為基板的晶圓315；及一流體供給設備100，其經由流動通道供給流體至曝光設備300。流體供給設備100包含一作為流體發送單元之泵浦12，用以經由曝光設備300循環該流體；及一熱交換器20，作用調整流體溫度的第一溫度調整單元。
再者，流體供給設備100包含安排在作為第一溫度調整單元的熱交換器20下游的110，作為量測流體溫度的第一溫度量測單元。量測得之溫度的資訊係被用以控制第一溫度調整單元。曝光設備300包含作為第二溫度量測單元的第二溫度感應器120，其量測由流體供給設備100供給之流體的溫度。第一溫度調整單元根據為第一溫度量測單元所量測得之溫度及為第二溫度量測單元所量測得之溫度，調整流體溫度。該第一溫度調整單元包含一冷卻控制部264，其作為冷卻流體的冷卻單元。在第二例示實施例中，曝光設備300係被安裝在潔淨室內，及流體供給設備100係被安裝在潔淨室外。
在第二例示實施例中，流體為液體。相同元件符號係用以表示第一例示實施例中相同及/或類似功能的元件， 其說明將被省略。曝光設備300及流體供給設備100係使用供給管62及回授管72彼此連接。由流體供給設備100供給至曝光設備300的流體可以例如純水、含防鏽劑的冷卻劑、或具有高電絕緣的氟為主之惰性液體。因為液體回數在曝光設備300中之熱，所以，回到熱交換器20的液體的溫度係被增加。
冷卻控制部264係被控制使得為第一溫度感應器所量測得之液體溫度變成預定值。在液體通過槽32後，液體被泵12所經由供給管62供給至曝光設備300，及其溫度係為第二溫度感應器120所量測。為第二溫度感應器120所量測的值係被溫度檢測單元220所轉換為數位信號，並傳送至溫度控制單元230。溫度控制單元230計算調整為第二溫度感應器120所量測得之液體溫度至一預定值的操作量，並藉由調整冷卻控制部264，控制在熱交器所予以交換的熱的數量。
依據該結構，執行控制操作之溫度控制單元230、冷卻控制部264、及作為保護裝置的斷路器256係被包含在與曝光設備300分開之控制面板200內。因此，曝光設備300的佔用面積可以顯著地降低。控制面板200可以整合入流體供給設備100中，或可以包含在分開外殼內。
第三例示實施例
再者，將描述依據本發明第三例示實施例。依據第三例示實施例之曝光設備具有與示於圖5中之第二例示實施 例相同及/或類似結構，除了曝光設備300更包含一加熱器50及一第三溫度感應器130外。依據第三例示實施例之曝光系統包含一曝光設備300，其曝光作為基材的晶圓315；及一流體供給設備100，其經由流動通道供給流體至曝光設備300。
流體供給設備100包含一作為流體發送單元之泵浦12，用以經由曝光設備300及作為第一溫度調整單元之熱交換器20循環流體，該溫度調整單元調整流體的溫度。再者，流體供給設備100在作為第一溫度調整單元的熱交換器20之下游包含有一第一溫度感應器110，作為量測流體溫度的第一溫度量測單元。所量測得之溫度的資訊係被用以控制第一溫度調整單元。曝光設備300包含作為第二溫度量測單元之第二溫度感應器120，其量測自流體供給設備100供給之流體的溫度。
曝光設備300包含安裝在曝光設備300中之第二溫度量測單元下游的作為第二溫度調整單元的加熱器50，其調整流體的溫度。曝光設備300更包含安置在曝光設備300中之第二溫度調整單元下游的作為量測流體溫度的第三溫度量測單元的第三溫度感應器130。量測得溫度的資訊係被用以控制第二溫度調整單元。第一溫度調整單元根據為第一溫度量測單元所量測得之溫度及第二溫度量測單元所量測得之溫度的資訊，調整流體溫度。該第二溫度調整單元根據第三溫度量測單元所量測得之溫度資訊，調整流體的溫度。
作為控制單元之溫度控制單元230包含：一第一運算部400，其控制第一溫度調整單元的操作；一第二運算部500，其控制第二溫度調整單元的操作；及一第三運算部600，其依據來自第二運算部500的輸出，提供輸出。第一運算部依據為第一溫度量測單元所量測之溫度資訊及來自第三運算部之輸出，控制該第一溫度調整單元的操作。該第一溫度調整單元包含一冷卻單元，其冷卻該流體，及第二溫度調整單元，包含一加熱單元，其加熱該流體。在第三例示實施例中，曝光設備300係被安裝在一潔淨室內，及流體供給設備100被安裝在潔淨室外。
因為上述晶圓機台、光罩機台、及投影曝光系統經常需要範圍±0.01℃或更少之溫度穩定度，以對抗為致動器所產生之熱與來自外部的熱干擾，該等致動器係用以驅動例如晶圓機台、光罩機台、及投影光學系統中之透鏡，該被供給液體的溫度需要高準確度之控制。自第三溫度感應器130輸出之信號係為溫度檢測單元220所轉換為數位信號，並被傳送至溫度控制單元230。溫度控制單元230計算用以調整將為第三溫度感應器130所量測得之液體溫度至一預定值的操作量，並經由驅動部268調整加熱器50。同時，執行控制操作之溫度控制單元230及驅動單元260及驅動加熱器50之驅動部268係被包含在與曝光設備300分開之控制面板200中。因此，曝光設備300的佔用面積可以顯著地降低，及供給至曝光空間310的液體溫度可以被控制至一極端穩定之狀態。
再者，參考圖6描述溫度控制單元230所執行之例示操作。為假想線所包圍的部份顯示溫度控制單元230中之操作部的方塊圖。第一運算部400對安置在熱交換器20之下游的第一溫度感應器110的值執行回授控制。由第一溫度感應器110回授至第一運算部400的值係被加減法器410所加至目標值或由目標值減去該值。一控制器420執行PID控制的運算，並藉由驅動冷卻控制部264，調整為第一溫度感應器110所量測得之液體溫度至一預定值。
在液體通過一槽32、泵浦12及供給管62後，第二運算部500對包含在曝光設備300中之第二溫度感應器120的值，執行回授控制。自第二溫度感應器120回授至第二運算部500的值係被加減法器510所加至目標值或由目標值減去該值。一控制器520執行PID控制運算，並藉由驅動驅動部258，調整為第二溫度感應器120所量測得之液體溫度至一預定值。在此時，來自控制器520的輸出，即操作量(MV)530係被第三運算部600中之加減法器610所加至目標值或由目標值減去該操作量。一控制器620執行P控制、PI控制或PID控制之操作，且，輸出被輸入至第一運算部400中之加減法器410中。第三運算部600可以被架構以控制輸入至該冷卻控制部264的該操作量，使得輸出自第二運算部500的MV530可以被調整至一預定值。
在此時，第一運算部400移除在曝光設備300中之熱負載及為回授管72及流體供給設備100所施加之熱干擾 ，並調整為第一溫度感應器110所量測之液體溫度至一預定值。第二運算部500調整為在曝光設備300中之第二溫度感應器120所量測的液體溫度至一預定值，以對抗為泵浦12所產生之熱、由供給管62所重疊之環境變化、及例如在曝光設備中之負載改變所造成之干擾。當自第二運算部輸出之MV530很大，即當加熱器50需要以大於預定位準的加熱能力來加熱液體時，第三運算部600透過第三運算部600的輸出，而降低冷卻控制部264的冷卻能力。相反地，當加熱器50需要以較預定位準為低之加熱能力加熱該液體時，該第三運算部600控制使得該冷卻控制部264的冷卻能力透過來自第三運算部600的輸出而增加。
以此方式，第三運算部600控制第一運算部400及第二運算部500，使得運算部400及500相互關係，並當溫度干擾大到超出加熱器50的加熱能力時，改變冷卻控制部264的冷卻能力。以此，溫度可以一直以高準確度加以控制。因為執行控制用操作之溫度控制單元230係包含在與曝光設備300分開之控制面板200內，所以，曝光設備300的佔用面積可以被縮減。因此，依據此例示實施例的曝光系統可以展現高準度溫度穩定性，同時，也可以降低該曝光設備的佔用面積。
第四例示實施例
再者，將參考圖8及9描述使用上述曝光系統的本發明例示實施例的製造裝置的方法。
圖8為一流程圖，用以製造裝置，例如IC及LSI電路、LCD、CCD感應器。於此，將說明製造半導體裝置的方法。該方法包含使用上述曝光系統的曝光晶圓的步驟及顯影該已曝光晶圓的步驟。
更明確地說，該方法包含以下步驟。在步驟S1(電路設計)中，設計半導體裝置電路。在步驟S2(遮罩製造)中，根據所設計電路圖案，生產光罩(也稱為母版或光罩)。在步驟S3(晶圓生產)中，使用如矽的材料，製造晶圓。被稱為前段處理的步驟S4(晶圓處理)中，經由使用光罩及晶圓的微影術，以上述曝光設備在晶圓上形成真實電路。也稱為後段處理的步驟S5(組裝)將在步驟S4中形成的晶圓，形成為半導體裝置。步驟S5例如包含一組裝步驟(切片及黏結)及一封裝步驟(模製)。在步驟S6(檢視)中，檢查在步驟5中所完成的半導體裝置的各種測試，例如有效性測試及耐用性測試。經由這些步驟，半導體裝置完成並裝運(步驟S7)。
圖9顯示於步驟S4中之晶圓製程的詳細流程圖。在步驟S11(氧化)中，氧化晶圓表面。在步驟S12(化學氣相沈積，CVD)中，在晶圓表面上，沈積絕緣膜。在步驟S13(電極形成)中，在晶圓上形成電極。在步驟S14(離子佈植)中，將離子佈植入晶圓。在步驟S15(光阻程序)中，將一光敏材料施加至晶圓。在步驟S16(曝光)中，使用上述曝光系統以透過具有電路圖案的光罩圖案將光曝光至晶圓上。在步驟S17(顯影)中，顯影已曝光 晶圓。在步驟S18(蝕刻)中，將已顯影光阻影像外的部份蝕刻。在步驟S19(光阻剝離)中，移除在蝕刻後不用的光阻。這些步驟被重覆，可以在晶圓上形多數電路圖案。
雖然本發明已經參考例示實施例加以說明，但可以了解的是，本發明並不限於所述之例示實施例。以下之申請專利範圍係依據最廣之解釋，以包含所有修改及等效結構與特性。
10‧‧‧風扇
20‧‧‧熱交換器
30‧‧‧化學過濾器
40‧‧‧加熱器
50‧‧‧加熱器
60‧‧‧供給導管
70‧‧‧回授導管
100‧‧‧流體供給設備
110‧‧‧第一溫度感應器
120‧‧‧第二溫度感應器
130‧‧‧第三溫度感應器
200‧‧‧控制面板
210‧‧‧溫度檢測單元
220‧‧‧溫度檢測單元
230‧‧‧溫度控制單元
240‧‧‧驅動單元
300‧‧‧曝光設備
310‧‧‧曝光空間
265‧‧‧控制閥
252‧‧‧主斷路器
254‧‧‧斷路器
256‧‧‧斷路器
258‧‧‧斷路器
250‧‧‧斷路器
260‧‧‧斷路器
262‧‧‧驅動部
264‧‧‧冷卻控制部
266‧‧‧驅動部
265‧‧‧控制閥
268‧‧‧驅動部
212，a，b‧‧‧驅動部
214，a，b‧‧‧檢測部
216，a，b‧‧‧A/D轉換器
218，a，b‧‧‧通訊部
232‧‧‧通訊部
234‧‧‧運算部
236‧‧‧輸出部
400‧‧‧第一運算部
410‧‧‧加減法器
420‧‧‧控制器
500‧‧‧第二運算部
510‧‧‧加減法器
520‧‧‧控制器
530‧‧‧操作值
600‧‧‧第三運算部
610‧‧‧加減法器
620‧‧‧控制器
700‧‧‧第四運算部
710‧‧‧加減法器
720‧‧‧控制器
311‧‧‧光罩
312‧‧‧光罩機台
313‧‧‧投影光學系統
314‧‧‧晶圓機台
315‧‧‧晶圓
316‧‧‧照明光學系統
32‧‧‧槽
62‧‧‧供給管
72‧‧‧回授管
圖1為依據本發明第一例示實施例之曝光系統的例示結構；圖2為依據本發明第一例示實施例之曝光系統中，構成流體供給設備的電裝置結構圖；圖3為依據本發明第一例示實施例之曝光系統中，構成該流體供給設備的溫度檢測單元與溫度控制單元的例示結構圖；圖4為依據本發明第一例示實施例之曝光系統中，構成流體供給設備的例示溫度控制系統的方塊圖；圖5為依據本發明第二及第三例示實施例中，構成在曝光系統中之流體供給設備的電裝置的結構圖；圖6為依據本發明第三例示實施例中，構成曝光系統中之流體供給設備的例示溫度控制系統方塊圖；圖7為例示曝光設備的示意圖； 圖8為依據本發明第一至第三例示實施例，使用曝光系統中之曝光設備的製造裝置的例示方法流程圖；及圖9為在圖8流程圖中之步驟S4之晶圓處理的詳細流程圖。
10‧‧‧風扇
20‧‧‧熱交換器
30‧‧‧化學過濾器
40、50‧‧‧加熱器
60‧‧‧供給導管
70‧‧‧回授導管
100‧‧‧流體供給設備
110‧‧‧第一溫度感應器
120‧‧‧第二溫度感應器
130‧‧‧第三溫度感應器
200‧‧‧控制面板
210、220‧‧‧溫度檢測單元
230‧‧‧溫度控制單元
240‧‧‧驅動單元
300‧‧‧曝光設備
310‧‧‧曝光空間
265‧‧‧控制閥

Claims (11)

  1. 一種曝光系統，包含：一曝光設備，架構以曝光一基材；及一流體供給設備，架構以經由流動通道供給流體至該曝光設備，其中該流體供給設備包含：一流體發送單元，架構以經由該曝光設備循環該流體；一第一溫度調整單元，架構以調整該流體的該溫度；一移除單元，安置在該流體供給設備中之該第一溫度調整單元的下游並架構以移除在該流體中之不想要的物質；一第一溫度量測單元，安置於該第一溫度調整單元及該移除單元之間，及架構以量測該流體的該溫度，該量測的溫度之該資訊係被用以控制該第一溫度調整單元；及一第二溫度調整單元，安置於該流體供給設備中之該移除單元下游並架構以調整該流體的該溫度，其中該曝光設備包含：一第二溫度量測單元，架構以量測自該流體供給設備所供給之該流體的該溫度，及其中該曝光系統包括：第一運算部，架構以控制該第一溫度調整單元的 該操作；第二運算部，架構以根據為該第二溫度調整單元所量測的該溫度的資訊，控制該第二溫度調整單元的該操作；及第三運算部，架構以依據操作量與目標操作量間之偏差量，提供輸出，該操作量與目標操作量係由該第二運算部輸出至該第二溫度調整單元，其中該第一運算部根據為該第一溫度量測單元所量測得之該溫度與來自該第三運算部之該輸出的資訊，控制該第一溫度調整單元的該操作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之曝光系統，其中該第一溫度調整單元包含一冷卻單元，用以冷卻該流體，及其中該第二溫度調整單元包含一加熱單元，用以加熱該流體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之曝光系統，其中該曝光設備包含：一第三溫度調整單元，安置在該曝光設備中之該第二溫度量測單元的下游並架構以調整該流體的該溫度；及一第三溫度量測單元，安置在該曝光設備中之該第三溫度調整單元的下游並架構以量測該流體的該溫度，及其中該控制單元包含一第四運算部，架構以根據該第 三溫度量測單元所量測的該溫度的該資訊，控制該第三溫度調整單元的操作。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之曝光系統，其中該流體為氣體，及其中該移除單元包含一化學過濾器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之曝光系統，其中該曝光設備被安裝在一潔淨室內，及該流體供給設備被安裝在該潔淨室外。
  6. 一種曝光系統，包含：一曝光設備，架構以曝光一基材；及一流體供給設備，架構以經由流動通道供給流體至該曝光設備，其中該流體供給設備，包含：一流體發送單元，架構以經由該曝光設備循環該流體；一第一溫度調整單元，架構以調整該流體的該溫度；一第一溫度量測單元，安置在該流體供給設備中之該第一溫度調整單元的下游並架構以量測該流體的該溫度，該量測的溫度的該資訊係被使用以控制該第一溫度調整單元；及一槽被安置在該流體供給設備中的該第一溫度調整單元的下游，其中該曝光設備包含： 一第二溫度量測單元，安置在該第一溫度調整單元的下游並架構以量測由該流體供給設備所供給之該流體的該溫度，及第二溫度調整單元，安置於該曝光設備中的該第二溫度量測單元的下游並架構以調整該流體的該溫度；及第三溫度量測單元，安置於該曝光設備中之該第二溫度調整單元的下游並架構以量測該流體的該溫度，該量測溫度的資訊係被用以控制該第二溫度調整單元；及其中該第一溫度調整單元根據為該第一溫度量測單元所量測的該溫度的該資訊及該第二溫度量測單元所量測的該溫度的該資訊，調整該流體的該溫度，及其中該第二溫度調整單元根據為該第三溫度量測單元所量測的該溫度的該資訊，調整該流體的該溫度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之曝光系統，其中該第一溫度調整單元包含用以冷卻該流體的一冷卻單元及其中該第二溫度調整單元包含用以加熱該流體的加熱單元。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之曝光系統，其中該流體為液體。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之曝光系統，其中該曝光設備被安裝在一潔淨室內，及該流體供給設備被安裝在該潔淨室外。
  10. 一種曝光系統，包含：一曝光設備，架構以曝光一基材；及一流體供給設備，架構以經由流動通道供給流體至該 曝光設備，其中該流體供給設備包含：一流體發送單元，架構以經由該曝光設備循環該流體；一第一溫度調整單元，架構以調整該流體的該溫度；及一第一溫度量測單元，安置於該流體供給設備中之該第一溫度調整單元的下游並架構以量測該流體的該溫度，該量測的溫度的該資訊係被用以控制該第一溫度調整單元，其中該曝光設備包含：第二溫度調整單元，安置在該第一溫度調整單元的下游並架構以調整由該流體供給設備所供給之該流體的該溫度；及第二溫度量測單元，安置該第二溫度調整單元的下游並架構以量測該流體的該溫度，及其中該曝光系統包含：第一運算部，架構以控制該第一溫度調整單元的該操作；第二運算部，架構以根據為該第二溫度調整單元所量測得之該溫度的資訊，控制該第二溫度調整單元的該操作；及第三運算部，架構以依據由該第二運算部所輸出至該第二溫度調整單元的操作量與目標操作量間之偏差量 提供輸出，其中該第一運算部根據為該第一溫度量測單元所量測之該溫度與由該第三運算部的該輸出的該資訊，控制該第一溫度調整單元的該操作。
  11. 一種製造裝置的方法，包含：使用如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之曝光系統，曝光一基材；及顯影該已曝光基材。
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