TWI767070B

TWI767070B - 光微影系統及清潔光微影系統的方法

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Publication number: TWI767070B
Application number: TW107136547A
Authority: TW
Inventors: 傅中其; 黃郁茹; 鄭介任; 郭爵旗
Original assignee: 台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2022-06-11
Also published as: TW202016656A

Abstract

本發明部分實施例提供一種清潔光微影系統的方法。上述方法包括放置一光學元件至一光罩座。上述方法還包括自一光源產生一光束，並利用一第一光導件導引光束至光學元件，使光束在光學元件的一反射面的一有效區域反射並射入一第二光導件。反射面上的有效區域佔反射面之比例約介於60%至100%之間。上述方法也包括供應一清潔氣體至第二光導件周圍，並將清潔氣體自第二光導件周圍抽除。

Description

光微影系統及清潔光微影系統的方法

本發明實施例關於一種半導體晶圓生產設備及使用上述半導體晶圓生產設備的方法，特別是關於一種光微影系統及清潔光微影系統的方法。

半導體積體電路工業已歷經蓬勃發展的階段。積體電路材料及設計在技術上的進步使得每一代生產的積體電路變得比先前生產的積體電路更小且其電路也變得更複雜。在積體電路發展的進程中，功能性密度(例如：每一個晶片區域中內連接裝置的數目)已經普遍增加，而幾何尺寸(例如：製程中所能創造出最小的元件(或線路))則是普遍下降。這種微縮化的過程通常可藉由增加生產效率及降低相關支出提供許多利益。

然而，此種微縮化也增加了積體電路加工和製造上的複雜度。為了實現這樣的進展，積體電路加工和製造上也需要有相同的進步。

光微影技術是一種利用光照射具有圖案的主光罩來將圖案轉印到覆蓋在半導體基板上感光材料上的製程。在半導體工業的歷史上，已藉由減小光學微影輻射源之曝光波長改良光微影解析度來實現更小的積體晶片的最小特徵尺寸。在較高解析度的光微影技術中，極紫外線(Extreme ultraviolet；EUV)微影術使用具有10nm與130nm之間之曝光波長的極紫外線(EUV)光，是對於新興技術節點(例如，32nm、22nm、14nm等)具有前景的下一代光微影解決方案。

雖然現有的光微影技術通常已經足以實現預期目的，但仍不能在所有方面完全滿足。

本發明部分實施例提供一種光微影系統。上述光微影系統包括配置用於產生光束的一光源。上述光微影系統還包括一光罩座及設置於光罩座上的一反射結構。光學元件具有一反射面位於光學元件遠離光罩座的一側，且反射面包括一有效區域，有效區域佔反射面之比例約介於60%至100%之間。上述光微影系統也包括一第一光導件。第一光導件放置於光源與光罩座之間並配置用於導引來自光源之光束投射至設置於光罩座的光學元件。並且，上述光微影系統包括一第二光導件。光學元件的有效區域反射來自第一光導件的光束並投射至第二光導件。

2‧‧‧半導體晶圓

3‧‧‧測試晶圓

10‧‧‧光微影系統

11‧‧‧真空腔室(第一真空腔室)

12‧‧‧真空腔室(第二真空腔室)

13‧‧‧晶圓座

14‧‧‧曝光工具

15‧‧‧光源

16‧‧‧照明器

160‧‧‧腔體

161‧‧‧排氣通道

162‧‧‧光入口

163‧‧‧光出口

164‧‧‧進氣通道

165、166、167‧‧‧第一光導件

17‧‧‧投影光學模組

170‧‧‧腔體

171‧‧‧排氣通道

172‧‧‧光入口

173‧‧‧光出口

174‧‧‧進氣通道

175、176、177、178‧‧‧第二光導件

179‧‧‧氣體供應源

18‧‧‧真空模組

19‧‧‧光罩座

20、20’‧‧‧光罩

21‧‧‧基板

22‧‧‧反射結構

221‧‧‧反射面

223‧‧‧有效區域

225‧‧‧邊界區域

23‧‧‧薄膜(第一薄膜)

24‧‧‧薄膜(第二薄膜)

25‧‧‧吸收層

251‧‧‧特徵

30、30’‧‧‧光學元件

31‧‧‧基板

32‧‧‧反射結構

321‧‧‧反射面

323、323’‧‧‧有效區域

325‧‧‧邊界區域

33‧‧‧薄膜(第一薄膜)

34‧‧‧薄膜(第二薄膜)

35‧‧‧吸收層

40‧‧‧保護氣體

50‧‧‧清潔氣體

100‧‧‧方法

101、102、103‧‧‧操作

L、L1、L2‧‧‧光束

P‧‧‧污染粒子

第1圖顯示根據本發明部分實施例的一光微影系統的示意圖。

第2圖顯示根據本發明部分實施例的一光罩的剖面示意圖。

第3圖顯示根據本發明部分實施例的一光學元件的剖面示意圖。

第4圖顯示根據本發明部分實施例的一光學元件的剖面示意圖。

第5圖顯示本發明部分實施例中清潔一光微影系統的方法的流程圖。

第6圖顯示本發明部分實施例中清潔一光微影系統的方法的步驟的示意圖，其中利用一光罩對一半導體晶圓進行光微影製程。

第7圖顯示本發明部分實施例中清潔一光微影系統的方法的步驟的示意圖，其中利用一光學元件清潔光微影系統的部分。

第8圖顯示本發明部分實施例中清潔一光微影系統的方法的步驟的示意圖，其中一清潔氣體供應至光微影系統中。

第9圖顯示本發明部分實施例中供應清潔氣體的流量與時間的關係圖。

第10圖顯示本發明部分實施例中清潔一光微影系統的方法的步驟的示意圖，其中利用一光罩對一半導體晶圓進行光微影製程。

以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實施本發明的不同特徵。而本說明書以下的揭露內容是敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以求簡化發明的說明。當然，這些特定的範例並非用以限定本發明。例如，若是本說明書以下的揭露內容敘述了將一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，本發明的說明中不同範例可能使用重複的參考符號及/或用字。這些重複符號或用字係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定各個實施例及/或所述外觀結構之間的關係。

再者，為了方便描述圖式中一元件或特徵部件與另一(複數)元件或(複數)特徵部件的關係，可使用空間相關用語，例如“在...之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及類似的用語等。可以理解的是，除了圖式所繪示的方位之外，空間相關用語涵蓋使用或操作中的裝置的不同方位。所述裝置也可被另外定位(例如，旋轉90度或者位於其他方位)，並對應地解讀所使用的空間相關用語的描述。可以理解的是，在所述方法之前、期間及之後，可提供額外的操作步驟，且在某些方法實施例中，所述的某些操作步驟可被替代或省略。

應注意的是，此處所討論的實施例可能未必敘述出可能存在於結構內的每一個部件或特徵。舉例來說，圖式中可能省略一個或多個部件，例如當部件的討論說明可能足以傳達實施例的各個樣態時可能將其從圖式中省略。再者，此處所討論的方法實施例可能以特定的進行順序來討論，然而在其他方法實施例中，可以以任何合理的順序進行。

在本發明實施例中描述的先進微影製程、方法及材料可以適用於許多應用中，包括鰭式場效電晶體(fin-type field effect transistor，FinFET)。例如，鰭結構可能被圖案化以在複數結構之間產生相對較小的間隔，而本發明實施例係適合應用於此。再者，本發明實施例可以應用在用來形成鰭式場效電晶體之鰭結構的間隙壁(spacer)的製程。

第1圖顯示根據本發明部分實施例一光微影系統的示意圖。光微影系統10配置用於利用一高能量光束曝光一形成於半導體晶圓2上的一光阻層(圖未示)。在部分實施例中，光微影系統10包括多個真空腔室(例如：第一真空腔室11及第二真空腔室12)、一晶圓座13及一曝光工具14。微影系統10的元件可被添加或省略，本發明實施例不被所述實施例所限制。

第一真空腔室11及第二真空腔室12在一高度真空壓力下保存各自的真空環境。第一真空腔室11的真空壓力可以低於第二真空腔室12的真空壓力。舉例而言，第一真空腔室11的真空壓力可大約落在約1.5*10^-2mB至約2.8*10^-2mB之間，而第二真空腔室12的真空壓力可大約為8*10^-2mB。

晶圓座13配置用於在一光微影製程中固定一半導體晶圓2。在部分實施例中，晶圓座13放置於第二真空腔室12內並可藉由一線性馬達(圖未示)移動於第二真空腔室12內的相異位置。

根據部分實施例，由晶圓座13所夾持的半導體晶圓2係由矽、鍺或其他半導體材料所製成。根據部分實施例，半導體晶圓2由複合半導體所製成，如碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)或磷化銦(InP)。根據部分實施例，半導體晶圓2由合金半導體所製成，如矽鍺(SiGe)、矽鍺碳(SiGeC)、磷砷化鎵(GaAsP)或磷化銦鎵(GaInP)。根據部分實施例，半導體晶圓2包括一晶膜層。舉例來說，半導體晶圓2具有一晶膜層覆蓋於大型半導體(bulk semiconductor)上。根據部分實施例，半導體晶圓2可為矽絕緣體(silicon-on-insulator；SOI)或鍺絕緣體(germanium-on-insulator；GOI)基板。

半導體晶圓2上可包括有多個裝置元件。舉例而言，形成於半導體晶圓2上的裝置元件可包括一電晶體，例如：金氧半導體場效電晶體(metal oxide semiconductor field effect transistors(MOSFET))、互補式金氧半導體電晶體(complementary metal oxide semiconductor(CMOS)transistors)、雙載子接面電晶體(bipolar junction transistors(BJT))、高電壓電晶體、高頻電晶體、P型場效電晶體(p-channel and/or n-channel field-effect transistors(PFET))或者P型場效電晶體(n-channel field-effect transistors(NFET)等，以及或者其他元件。半導體晶圓2上的多個裝置元件可經過多個加工製程，例如沈積、蝕刻、離子植入、光刻、退火、以及或者其他製程。半導體晶圓2上塗佈有對高能量放射光束敏感的光阻層，例如本實施例中之極紫外光光束。

曝光工具14是配置用於提供一高能量光束至第二真空腔室12。在部分實施例中，曝光工具14包括一光源15、一照明器16、一投影光學模組(或投影光學盒(projection optics box,POB))17、複數個真空模組18、及一光罩座19。根據部分實施例，曝光工具14的技術特徵說明如下：光源15是配置來產生波長範圍約在1奈米與100奈米之間的放射線(radians)。在一個特定的例子中，光源15產生一波長集中在約13.5奈米的極紫外光光束。相應地，光源15也稱為極紫外光光源。然而，應當理解的是，光源15並不限定於發出極紫外光光束。舉例而言，光源15包括紫外光光源(ultraviolet(UV)source)或者深紫外光光源(deep ultra-violet(DUV)source)。

照明器16包括一腔體160。腔體160放置於第一真空腔室11並且具有複數個排氣通道161。排氣通道161氣體連結腔體160內部與腔體160外部(第一真空腔室11當中但在腔體160之外)。位於腔體160中的氣體可通過排氣通道161自腔體160內部排出。另外，腔體160包括一光入口162以及一光出口163，以允許來自光源15的光束進入腔體160並自腔體160射出。

在部分實施例中，照明器16包括一或多個進氣通道164位於腔體160內。進氣通道164可透過氣體管線連結至一氣體供應源179並配置用於供應氣體進入腔體160當中。氣體供應源169所供應的氣體可包括氫氣、氮氣或XCDA(Extreme Clean Dry Air)氣體。

照明器16更包括複數個第一光導件165、166及167。在光源15所產生的光束落在極紫外光範圍內時，第一光導件165、166及167可分別為一反射式鏡片(reflective optic)。第一光導件165、166及167導引來自光源15的光束至固定於光罩座19上的光罩20(第6圖)或光學元件30(第7圖)之上。

投影光學模組17包括一腔體170。腔體170放置於第一真空腔室11並且具有複數個排氣通道171。排氣通道171氣體連結腔體170內部與腔體170外部(第一真空腔室11當中但在腔體170之外)。位於腔體170中的氣體可通過排氣通道171自腔體170內部排出。另外，腔體170包括一光入口172以及一光出口173，以允許來自光源15的光束進入腔體170並自腔體170射出。

在部分實施例中，投影光學模組17包括一或多個進氣通道174位於腔體170內。進氣通道174可透過氣體管線連結至一氣體供應源179並配置用於供應氣體進入腔體170當中。氣體供應源179所供應的氣體可包括氫氣、氮氣或XCDA氣體。進氣通道174供應進入腔體170的氣體可能使腔體170內部的真空壓力高於第一真空腔室11(腔體170外部的空間)的壓力。在部分實施例中，第一真空腔室11的真空壓力可大約落在約1.5*10^-2mB至約2.8*10^-2mB之間，而腔體170內的真空壓力可大約為3.8*10^-2mB。

投影光學模組17更包括複數個第二光導件175、 176、177及178。在光源15所產生的光束落在極紫外光範圍內時，第二光導件175、176、177及178可分別為一反射式鏡片。第二光導件175、176、177及178導引來自光罩座19上的光罩20(第6圖)或光學元件30(第7圖)所反射的光束第二真空腔12中。

在部分實施例中，數個驅動器(圖未示)是連結於照明器16或投影光學模組17以調整照明器16或投影光學模組17的光導件的位置。上述驅動器可電性連結於一驅動裝置(圖未示)，並根據來自驅動裝置的訊號控制照明器16或投影光學模組17的光導件的位置，藉此調整投射進入第二真空腔室12的光束的焦距。

真空模組18是配置用於在第一真空腔室11及第二真空腔室12內產生真空。真空模組18可包括具有不同極端壓力且依序連結的複數個真空幫浦，以提高在第一真空腔室11及第二真空腔室12內產生真空的效率。

舉例而言，真空模組18包括一初級幫浦及一二級幫浦依序相連。初級幫浦用於降低將壓力自大氣壓力降低至一較低的壓力，在此之後二級幫浦再將壓力降低至製程所需的高度真空條件。初級幫浦可為一渦卷式幫浦，並且二級幫浦可為一分子幫浦或一旋轉式幫浦。由真空模組18所抽出的氣體可通過一氣體通道送至廠區設備的一氣體處理系統(圖未示)中進行處置。

光罩座19配置用於固定用於執行一光微影製程的一光罩20(第6圖)或用於執行一清潔製程的一光學元件30(第 7圖)。在一些實施例中，光罩座19包括靜電吸盤(e-chuck)以固定光罩20或光學元件30。在部分實施例中，光微影系統10是保持在真空環境中，以避免極紫外光因受氣體分子所吸收而造成極紫外光的強度損失。因此，靜電吸盤所產生的靜電力可以不受真空環境影響，穩定固定光罩20或光學元件30於光罩座19之上。

關於光罩20或光學元件30的結構特徵說明如下：第2圖顯示根據部分實施例光罩20的剖面示意圖。在部分實施例中，在光微影系統10為一極紫外光光微影系統的例子中，光罩20為一反射型光罩。光罩20包括具有合適材料的基板21，例如低熱膨脹性之材料(LTEM)或熔融石英。在部分實施例中，低熱膨脹性之材料包括氧化鈦(TiO₂)摻雜氧化矽(SiO₂)，或其他低膨脹性之合適材料。在部分實施例中，光罩20包括一反射結構22沉積於基板21上。

在部分實施例中，反射結構22包括複數個交互排列的薄膜，例如：第一薄膜23與第二薄膜24。在一特定實施例中，第一薄膜23與第二薄膜24分別為鉬(Mo)薄膜與矽薄膜。在另一特定實施例中，第一薄膜23與第二薄膜24分別為鉬薄膜與鈹(Be)薄膜。然而，應當理解的是，許多變動和修改可以在本揭露的實施例中進行。第一薄膜23與第二薄膜24可為其他合適以高度反射極紫外光光束的材料。

光罩20更包括一吸收層25設置於反射結構22上，例如氮化鉭硼(TaBN)層。吸收層25被圖案化以定義為一積體電路圖案(IC pattern)。詳而言之，如第2圖所示，吸收層25 被圖案化以在反射結構22的一反射面221的有效區域223上形成複數個特徵251，並且吸收層25完全覆蓋圍繞有效區域223的邊界區域225。當來自光源15的光束L投射於光罩20時，部分光束L通過特徵251並射入反射結構22。反射結構22反射帶有光罩20所定義的圖案的光束L1，以曝光半導體晶圓5(第1圖)上的光阻層。同時，吸收層25吸收其餘光束L。在部分實施例中，光罩20的有效區域223中，吸收層25所佔據的區域大於90%。因此，大部分的光束L皆由光罩20的吸收層25所吸收。

第3圖顯示根據部分實施例光學元件30的剖面示意圖。在部分實施例中，光學元件30包括一基板31、一反射結構32、及一吸收層35。基板31可由例如低熱膨脹性之材料(LTEM)或熔融石英製成。在部分實施例中，低熱膨脹性之材料包括氧化鈦(TiO₂)摻雜氧化矽(SiO₂)，或其他低膨脹性之合適材料。

反射結構32包括可高度反射光束L的複數個交互排列的薄膜，例如：第一薄膜33與第二薄膜34。在一特定實施例中，第一薄膜33與第二薄膜34分別為鉬(Mo)薄膜與矽薄膜。在另一特定實施例中，第一薄膜33與第二薄膜34分別為鉬薄膜與鈹(Be)薄膜。然而，應當理解的是，許多變動和修改可以在本揭露的實施例中進行。第一薄膜33與第二薄膜34可為其他合適以高度反射極紫外光光束的材料。在部分實施例中，反射結構32僅包括可高度反射光束L的單一材料，而非由相異材料交錯堆疊而成。

在部分實施例中，反射結構32在相反於基板31的一側的外表面為一平坦的反射面321。反射面321與基板31具有相同的面積。亦即，反射面321的邊界322是與基板31的邊界312齊平。如第3圖所示，反射面321包括一有效區域323以及一邊界區域325。有效區域323與反射面321的邊界322相隔一間距。邊界區域325位於有效區域323與邊界322之間。在一特定實施例中，有效區域323與反射面321為矩形，且邊界區域325為環形。邊界區域325完全圍繞於有效區域323的外側。在一特定實施例中，有效區域323佔反射面321的比例介於約60%至100%之間，其餘反射面321的區域即為邊界區域325。

在部分實施例中，反射結構32的邊界區域325完全為吸收層35所覆蓋，但有效區域323並未形成吸收層35。吸收層35可為氮化鉭硼(TaBN)層。當來自光源15的光束L投射於光學元件30時，部分光束L射入反射結構32的有效區域323中。反射結構32的有效區域323反射光束L2並投射至第二光導件175、176、177及178(第1圖)中。同時，吸收層35吸收其餘光束L。於是，反射光束L2的光形與剖面面積相同於有效區域323的形狀(例如：矩形)與面積。在一實施例中，光束L2的強度大於光束L的強度的62%以上。

然而，應當理解的是，許多變動和修改可以在本揭露的實施例中進行。在其餘實施例中，如第4圖所示，光學元件30’的反射面321的全部區域皆為有效區域323’，而未包括邊界區域。亦即，有效區域323’佔反射面321的比例為100%。於是，有效區域323’所反射的光束L2的光形及剖面面積相同於反射面321(或是基板31)的形狀(例如：矩形)與面積。

第5圖顯示本發明部分實施例中清潔一光微影系統10的方法100的流程圖。為了舉例，該流程以第6-10圖的示意圖來說明。在不同的實施例中，部分操作可以替換或是消去。

方法100包括操作101，在操作101中利用放置在光罩座19的光罩20執行一光微影製程。根據部分實施例中，光微影製程包括下列步驟：在部分實施例中，如第6圖所示，光微影製程包括裝載光罩20至光罩座19。光罩20可藉由一傳送組件(圖未示)。傳送至光罩座19的下方。傳送組件可包括可移動於光微影系統內部的一乘載平台。接著，光罩座19產生靜電力以吸引並固定光罩20於光罩座19之上。當光罩20固定於光罩座19之上時，光罩20的反射面221是面朝下方，並位於光罩20遠離光罩座19之一側。另一方面，已塗佈有一光阻層的一半導體晶圓2在上述裝載光罩20的過程的之前、期間或之後同樣藉由一傳送組件傳送至晶圓座13之上。

光微影製程還包括利用光源15產生光束L。來自光源15的光束L通過照明器16後照射在光罩20上，接著光罩20所反射的光束L1通過投影光學模組17投射在半導體晶圓2上的光阻層，從而在光阻層上形成一潛像。在一些實施例中，在光源15產生光束L的期間，光罩座19根據一既定路徑移動光罩20，以掃描模式將反射的光束L1投射至半導體晶圓2的不同區域之上。

光微影製程也包括在光源15產生光束L至光罩20且在光罩20反射光束L1的期間，供應保護氣體40進入投影光學模組17的腔體170當中並將保護氣體自腔體170中排除。在部分實施例中，保護氣體40透過進氣通道174供應進入腔體170當中並透過排氣通道171藉由真空模組18所產生的真空自腔體170排除。保護氣體40可為氫氣或其他類似氣體。保護氣體可以避免腔體170以及位於腔體170內部的第二光導件175、176、177及178在製程中遭受污染，同時防止或減少光束L1在傳遞過程中的能量損失。

光微影製程包括更換半導體晶圓2。在部分實施例中，當半導體晶圓2的所有區域皆受反射的光束L1曝光後，即完成對半導體晶圓2的光微影製程。此時，傳送組件(圖未示)將完成加工的半導體晶圓2自晶圓座13移除，並且將另一片新的半導體晶圓2送上晶圓座13，使新的半導體晶圓2利用相同的光罩20進行曝光。

另外，光微影製程包括自光罩座19移除光罩20。當預定數量的半導體晶圓2完成曝光後，傳送組件(圖未示)將光罩20自光罩座19移除。上述預定數量可以是一個系統的預設值，此預設值可以是根據先前的維護作業中光微影系統內因有污染粒子產生而導致製程結果下降的情況發生時所處理的半導體晶圓的數量而決定。

方法100還包括操作102，在操作102中利用放置在光罩座19的光學元件30執行一清潔製程。根據部分實施例中，清潔製程包括下列步驟：如第7圖所示，清潔製程包括將光學元件30放置於光罩座19。在部分實施例中，自光罩座19移除光罩20與放置光學元件30至光罩座19的程序是連續執行。舉例而言，當傳送組件(圖未示)將光罩20自光罩座19移除後即將光罩20放置於一儲存位置，接著相同的傳送組件即自上述儲存位置提取光學元件30並將光學元件30送至光罩座19上固定。在部分實施例中，當光學元件30固定於光罩座19之上時，光學元件30的反射面321是面朝下方，並位於光學元件30遠離光罩座19之一側。

清潔製程還包括利用光源15產生光束L。來自光源15的光束L通過照明器16的第一光導件165、166及167後照射在光學元件30上。接著，光學元件30投射光束L2至投影光學模組17的第二光導件175、176、177及178。在一些實施例中，在光源15產生光束L的期間，光罩座19根據一既定路徑移動光學元件30，以將反射的光束L2投射至投影光學模組17的的第二光導件175、176、177及178的不同區域之上。

在部分實施例中，光學元件30所反射的光束L2的能量遠大於光罩20所反射的光束L1的能量。因此，如7圖所示，光束L2對在投影光學模組17甚至是第二真空腔室12的污染粒子P可以供應充分的電荷，進而使污染粒子P帶電。由於帶電的污染粒子P彼此間因電荷互斥而產生推力，故污染粒子P可自投影光學模組17的腔體170的內壁面、自第二光導件175、176、177及178、或自第二真空腔室12的內壁面脫離並漂浮於投影光學模組17以及第二真空腔室12中。

清潔製程包括在光源15產生光束L至光學元件30且在光學元件30反射光束L2的期間，供應保護氣體40進入投影光學模組17的腔體170當中並將保護氣體自腔體170中排除。在部分實施例中，保護氣體40透過進氣通道174供應進入腔體170當中並透過排氣通道171藉由真空模組18所產生的真空自腔體170排除。保護氣體40可為氫氣或其他類似氣體。保護氣體可以避免腔體170以及位於腔體170內部的第二光導件175、176、177及178在製程中遭受污染，同時防止或減少光束L2在傳遞過程中的能量損失。

在部分實施例中，如第7圖所示，在光源15產生光束L至光學元件30且在光學元件30反射光束L2的期間，一測試晶圓3放置在第二真空腔室12當中，並接收來自光學元件30反射的光束L2。測試晶圓3上可分佈有多種偵測器。偵測器接收來自光學元件30反射的光束L2並根據所接收光束L2的強度發出偵測訊號至一控制系統(圖未示)。控制系統根據偵測訊號決定何時結束光束L照射光學元件30的時間。然而，應當理解的是，許多變動和修改可以在本揭露的實施例中進行。在另一些實施例中，在光源15產生光束L至光學元件30且在光學元件30反射光束L2的期間，沒有半導體晶圓2或測試晶圓3放置在第二真空腔室12當中。光束L照射光學元件30的時間可以根據一預設值決定。在部分實施例中，在光源15停止照射光學元件30之後，光學元件30即通過傳送組件(圖未示)自光罩座19移除。

另外，如第8圖所示，清潔製程還包括在光源15停止產生光束L至光學元件30之後，供應清潔氣體50進入投影光學模組17的腔體170當中並將清潔氣體50自腔體170中排除。在部分實施例中，清潔氣體50透過進氣通道174供應進入腔體170當中並流動至第二光導件175、176、177及178的周圍。接著，清潔氣體50通過排氣通道171藉由真空模組18所產生的真空自腔體170排除。清潔氣體50可為氮氣、XCDA氣體或其他類似氣體。在部分實施例中，由於堆積在投影光學模組17中的污染粒子P已漂浮於腔體170內部，在清潔氣體50自腔體170排出的同時，污染粒子P將依附於清潔氣體50的氣流離開腔體170。於是，完成腔體170的清潔。

第9圖顯示本發明部分實施例中供應清潔氣體50的流量與時間的關係圖。在部分實施例中，清潔氣體50的流量隨時間而改變。舉例而言，清潔氣體50的流量是週期性進行調整。並且，在每一週期初期，清潔氣體50供應的流量大於每一週期的其餘時間中清潔氣體50供應的流量。於是，清潔氣體50進一步提供物理上的一作用力至污染粒子，以利污染粒子排出腔體170之外。

清潔氣體50供應的時間可以透過測試晶圓3所蒐集的資料決定。詳而言之，測試晶圓3具有感測污染粒子濃度的偵測器，由於腔體170與第二真空腔室12連通，測試晶圓3可偵測腔體170內的污染粒子濃度並根據偵測結果產生一偵測訊號至一控制系統(圖未示)。控制系統根據偵測訊號決定何時結束清潔氣體50供應的時間。然而，應當理解的是，許多變動和修改可以在本揭露的實施例中進行。在另一些實施例中，在清潔氣體50供應的期間，沒有半導體晶圓2或測試晶圓3放置在第二真空腔室12當中。清潔氣體50供應的時間可以根據一預設值決定。在清潔氣體50結束供應後，完成清潔製程。

方法100還包括操作103，利用放置在光罩座19的光罩20’在光微影系統1中執行另一光微影製程。在部分實施例中，操作103與上述操作101相同或類似，為簡化說明，將不再重複。在部分實施例中，如第10圖所示，在操作103內所使用的光罩20’不同於在操作101所使用的光罩20。操作102的清潔製程是在進行光罩交換的期間進行。然而，應當理解的是，許多變動和修改可以在本揭露的實施例中進行。在操作103內所使用的光罩20’可以相同於在操作101所使用的光罩20。

本發明多個實施例提供一種清潔光微影系統的方法。光微影系統可以透過執行一清潔製程進行清潔。在光微影系統完成清潔後，在光微影製程中用於曝光半導體晶圓的光束將依照期望的光學性質傳遞，而不會受光微影系統中的污染粒子影響而發生無法預測的路徑偏差。於是，光微影製程的結果將會改善，進而提昇半導體晶圓的產品良率(product yield)。

本發明部分實施例提供一種清潔一光微影系統的方法。上述方法包括放置一光學元件至一光罩座。上述方法還包括自一光源產生一光束，並利用一第一光導件導引光束至光學元件，使光束在光學元件的一反射面的一有效區域反射並射入一第二光導件。反射面上的有效區域佔反射面之比例約介於60%至100%之間。上述方法也包括供應一清潔氣體至第二光導件周圍，並將清潔氣體自第二光導件周圍抽除。

在上述實施例中，上述方法更包括在光學元件放置於光罩座之前執行一光微影製程。光微影製程包括放置一光罩於光罩座。光微影製程更包括自光源產生光束，並利用第一光導件導引光束至光罩，使光束在光罩反射並射入第二光導件。光微影製程也包括自光罩座移除光罩。

或者，上述方法更包括自光罩座移除光學元件，以及在光學元件自光罩座移除後執行一光微影製程。光微影製程包括放置一光罩於光罩座以及自光源產生光束，並利用第一光導件導引光束至光罩，使光束在光罩反射並射入第二光導件。

在上述實施例中，光束包括一極紫外光光束。

在上述實施例中，上述方法更包括在光束照射光學元件的期間，利用光罩座移動光學元件。

在上述實施例中，上述方法更包括改變清潔氣體的流速。

在上述實施例中，清潔氣體是在光束停止產生後供應至第二光導件周圍。另外，上述方法更包括在光源產生光束的期間產生一加工氣體至第二光導件周圍，加工氣體不同於清潔氣體。

上述實施例中，反射結構包括複數個薄膜彼此堆疊。

以上概略說明了本發明數個實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者對於後續本發明的詳細說明可更為容易理解。任何所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其它結構或製程的變更或設計基礎，以進行相同於本發明實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域中具有通常知識者也可理解與上述等同的結構或製程並未脫離本發明之精神和保護範圍內，且可在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。

100‧‧‧方法

101、102、103‧‧‧操作

Claims

一種清潔光微影系統的方法，包括：放置一光學元件至一光罩座；自一光源產生一光束，並利用一第一光導件導引該光束至該光學元件，使該光束在該光學元件的一反射面的一有效區域反射並射入一第二光導件，其中該有效區域佔該反射面之比例約介於60%至100%之間，且該光學元件所反射的該光束使該第二光導件上的污染粒子自該第二光導件脫離；供應一清潔氣體至該第二光導件周圍，並將該清潔氣體自該第二光導件周圍抽除；以及在該光源產生該光束的期間產生一保護氣體至該第二光導件周圍，該保護氣體不同於該清潔氣體。
如申請專利範圍第1項所述之清潔光微影系統的方法，更包括在該光學元件放置於該光罩座之前執行一光微影製程，該光微影製程包括：放置一光罩於該光罩座；自該光源產生該光束，並利用該第一光導件導引該光束至該光罩，使該光束在該光罩反射並射入該第二光導件；以及自該光罩座移除該光罩，其中該光罩的一有效區域佔該光罩的一反射面之比例與該光學元件的該有效區域佔該光學元件的該反射面之比例不同。
如申請專利範圍第1項所述之清潔光微影系統的方法，更包括：自該光罩座移除該光學元件；以及在該光學元件自該光罩座移除後執行一光微影製程，其中該光微影製程包括：放置一光罩於該光罩座；以及自該光源產生該光束，並利用該第一光導件導引該光束至該光罩，使該光束在該光罩反射並射入該第二光導件。
如申請專利範圍第1項所述之清潔光微影系統的方法，更包括停止自該光源產生該光束，其中該清潔氣體是在該光束停止產生後供應至該第二光導件周圍。
如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之清潔光微影系統的方法，其中該光束包括一極紫外光光束。
如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之清潔光微影系統的方法，更包括在該光束照射該光學元件的期間，利用該光罩座移動該光學元件。
如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之清潔光微影系統的方法，更包括改變該清潔氣體的流速。
一種光微影系統，包括：一光源，配置用於產生一光束；一光罩座；一光學元件，設置於該光罩座上，其中該光學元件具有一反射面位於該光學元件遠離該光罩座的一側，且該反射面包括一有效區域，該有效區域佔該反射面之比例約介於60%至100%之間；一第一光導件，放置於該光源與該光罩座之間並配置用於導引來自該光源之該光束投射至設置於該光罩座的該光學元件；一第二光導件，其中該光學元件的該有效區域反射來自該第一光導件的該光束並投射至該第二光導件，且該光學元件所反射的該光束使該第二光導件上的污染粒子自該第二光導件脫離；以及一清潔氣體，供應至該第二光導件周圍並自該第二光導件周圍抽除；其中該光學元件包括複數個薄膜彼此堆疊。