專利名稱：可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架及微影曝光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種在微影制程中用來裝設(shè)光罩(R)的光罩支架(M)有關(guān)，特別是一種可同時裝設(shè)數(shù)塊光罩(MU)的光罩支架，以及利用該種光罩支架來進行微影曝光的微影曝光系統(tǒng)。
請參照

圖1，此圖顯示了傳統(tǒng)用來進行微影程序的步進-重復(fù)微影系統(tǒng)( )。其中，曝光光源12在通過光闌14與光罩16后，會入射至投影系統(tǒng)(projectionimage system)18中，再聚集于位在平臺20上方的晶圓22表面，而在曝光區(qū)域24中，定義出與光罩16上相同且縮小的圖案。在第一次曝光完成后，平臺20會沿著箭頭26的方向移動，而使晶圓22產(chǎn)生位移，以便在第一次曝光區(qū)域24的鄰邊位置，進行第二次的曝光程序。然后，藉著反覆的進行上述步驟，可在晶圓22上逐步的定義出所需的圖案。值得注意的是，由于整個曝光區(qū)域24是在一次曝光程序中完成照射，因此在投影系統(tǒng)18中需裝設(shè)較大的透鏡，以便完整的傳遞光罩16的圖案。
請參照圖2，其中當(dāng)所要定義的曝光區(qū)域30具有約25毫米×33毫米的面積時，透鏡35的直徑往往增加至大約44毫米，以便可完全的涵蓋整個曝光區(qū)域30，換言之，為了增加曝光區(qū)域的面積，來符合高密度積體電路的要求，在傳統(tǒng)的步進-重復(fù)微影系統(tǒng)中，往往要相對增加透鏡的尺寸來達到需求的效果。但是隨著透鏡尺寸的加大，在定義圖案時容易造成曝光的影像，產(chǎn)生扭曲、變形、與像差等問題。并且，由于整個曝光區(qū)域是在一次曝光中完成照射，因此當(dāng)晶圓具有階梯差異極大的表面時，亦會使聚焦深度的調(diào)整變得更為因難。
為了克服步進-重復(fù)微影系統(tǒng)10的問題，在目前的半導(dǎo)體制程中，往往是采用如圖3所示的步進-掃描微影系統(tǒng)40來進行相關(guān)的微影制程。其中，曝光光源42會照射于光柵44上，且經(jīng)由光柵44上的狹縫46，以長條狀區(qū)塊的光束透射光罩48，再經(jīng)過投影系統(tǒng)50的聚焦作用，以便定義出相對應(yīng)的縮影圖案52于晶圓54表面。然后，用來裝設(shè)光罩48的光罩支架56，會沿著箭頭58的掃描方向移動，同時用來承載晶圓54的平臺60亦會沿著箭頭62的方向移動，再進行下一次的曝光程序，以便藉著依序進行的曝光動作，逐漸的定義出晶圓54上的曝光區(qū)域。換言之，使用步進-掃描微影系統(tǒng)40來進行曝光程序時，并非在一次的曝光程序中就完成整個曝光區(qū)域的照射，而是將整個曝光區(qū)域分割成好幾個長條狀的區(qū)域，再以線狀光源對光罩48依次進行掃描，而逐段定義出整個曝光區(qū)域的圖案。
如此一來，由于每一次的曝光程序中，穿過狹縫46的線狀光源，僅會照射于光罩48上的部份條狀區(qū)域，且經(jīng)由投影系統(tǒng)50，在晶圓54的表面上定義出長條狀的部份圖案。是以，當(dāng)曝光區(qū)域的面積增加時，投影系統(tǒng)50中的透鏡并不會面臨上述步進-重復(fù)微影系統(tǒng)10的問題。參照圖4所示，其中當(dāng)整個曝光區(qū)域70的面積積(25毫米×33毫米)與圖2中的例子相同時，所使用的透鏡75僅需具有約26毫米的直徑，便可有效的進行所需的微影制程。此時，透過狹縫46進行的曝光動作，會經(jīng)由透鏡75而產(chǎn)生狹縫曝光區(qū)域76。然后，在光罩48與晶圓54產(chǎn)生相對的移動后，可再進行曝光程序，而沿著箭頭78方向，逐格的將整個曝光區(qū)域70定義出來。
換句話說，籍著利用步進-掃描微影系統(tǒng)40，以分割的方式來定義整個曝光區(qū)域的圖案，確實可以解決傳統(tǒng)利用步進-重復(fù)微影系統(tǒng)10所受到曝光區(qū)域擴大的限制。但要特別說明的，由于目前典型的光罩往往設(shè)計為6英寸(約152毫米)見方的規(guī)格。因此，盡管使用步進-掃描微影系統(tǒng)，可滿足曝光區(qū)域面積增大的需求，但受到了光罩規(guī)格的限制，亦使得目前曝光區(qū)域的大小依舊受到局限。
特別是，在目前的半導(dǎo)體制程中，若要改變光罩規(guī)格的設(shè)計，可能要完全汰換掉光罩制作的所有設(shè)備與架構(gòu)，除了增加經(jīng)費的消耗外，亦可能使整個制程變得更加復(fù)雜。其中，為了增加曝光區(qū)域面積，而制作具有較大尺寸的光罩，不但容易產(chǎn)生較多的缺陷，并且絕對維度(CD)亦會較不均勻。并且，由于較大尺寸的光罩中，會容納數(shù)量更多的圖案，是以在這些圖案間可能發(fā)生的位置誤差(larger placement errors)，亦可能造成曝光圖案良率偏低。
更者，不論是上述的步進-重復(fù)微影系統(tǒng)或是步進-掃描微影系統(tǒng)而言，其皆針對單一光罩進行曝光動作，而大幅增加了整個微影制程的時間。例如，當(dāng)需要進行多重曝光(mulhple exposures)時，會先將第一光罩裝設(shè)于光罩架上，在定位完畢后便進行曝光程序。然后，在第一光罩曝光動作完成后，便將第一光罩取下，同時裝設(shè)第二光罩，并對晶圓的同一位置，進行重復(fù)的曝光。
但如此一來，在更換先、后使用的光罩時，或是在裝設(shè)光罩后所進行的定位程序，皆會消耗掉無謂的時間，而降低了整體產(chǎn)能的輸出。另外，除了上述重復(fù)曝光程序需要更換光罩以外，當(dāng)整個晶圓上的圖案是由數(shù)個光罩構(gòu)成時，亦需不斷的更換光罩以進行所需的微影程序。是以，如何降低更換光罩時所花費的時問，以提高整個微影制程的晶圓產(chǎn)能，便成為目前極為重要的課題。
本發(fā)明的另一目的在于提包括有可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的一種微影曝光系統(tǒng)，可在晶圓上定義光罩的圖案。
本發(fā)明提供了一種可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，其上具有復(fù)數(shù)個窗口，可用來裝設(shè)復(fù)數(shù)個光罩，以進行微影曝光程序。在每一個光罩的側(cè)邊上，并具有微調(diào)裝置，可在裝設(shè)光罩于窗口中時，調(diào)整光罩的位置與角度，而使復(fù)數(shù)個光罩彼此間完全的平行。如此一來，在使用微影曝光系統(tǒng)時，可移動可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，將要進行曝光的光罩移動至曝光光源下方，以進行微影曝光程序，而在晶圓表面，形成由這些光罩任意組合的圖案。
在較佳的實施例中，可籍著微影曝光系統(tǒng)的曝光光源，來制造進行微影程序所需的平行光束，并使此曝光光束照射于可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架上。并且，此可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架可于所在平面中移動，而使不同的光罩逐次通過曝光光源正下方，以依序定義這些光罩的圖案于晶圖表面上。為了精確的調(diào)整此可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的位置與移動距離，可使用雷射干涉儀來進行量測。如此一來，穿透可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的曝光光束，在經(jīng)過下方的透鏡組后，會將微影后的曝光光束投射于該晶圓表面上，而定義出相對應(yīng)的圖案。同時，藉著控制用來承載晶圓的平臺，可使其對應(yīng)于該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的位置而移動，以便復(fù)數(shù)個不同光罩的圖案，可依次的定義于該晶圓上對應(yīng)的位置。
本發(fā)明還提供了一種微影曝光系統(tǒng)，可在晶圓上定義光罩的圖案，該微影曝光系統(tǒng)至少包含曝光光源，可產(chǎn)生進行微影程序所需的平行光束；可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，具有復(fù)數(shù)個窗口，用以裝設(shè)復(fù)數(shù)個光罩，其中在該光罩的側(cè)邊上具有微調(diào)裝置，可在裝設(shè)該光罩于該窗口中時，調(diào)整該光罩的位置與角度，而使該復(fù)數(shù)個光罩彼此間完全的平行，并且該光罩支架可于所在平面中移動，而使不同的該光罩逐次通過該曝光光源正下方，以依序定義該光罩的圖案于該晶圓表面上；雷射干涉儀，用以量測該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的位置與移動距離，以便操作者可精確控制該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的移動；投影系統(tǒng)，位于該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架下方，用以傳遞并縮小透過該光罩的曝光光束，并將縮小后的曝光光束投射于該晶圓表面上，而定義出相對應(yīng)的圖案；及平臺，用以承載該晶圓，可對應(yīng)于該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的位置而移動，以便使該復(fù)數(shù)個光罩的圖案，微影曝光于該晶圓上對應(yīng)的位置。
使用本發(fā)明的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架及微影曝光系統(tǒng)，具有相當(dāng)多的優(yōu)點。首先，由于此可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架可同時裝設(shè)數(shù)個光罩，是以在最初的微調(diào)完成后，便可使所有的光罩呈現(xiàn)完全平行的排列并加以固定。如此一來，在后續(xù)進行掃描曝光程序時，無論晶圖表面所需的圖案為何，皆可透過可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架上相對應(yīng)的光罩，來進行所需的掃描曝光程序，而不需耗費大量更換光罩、或進行定位的時間。并且，籍著可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架上的定位鏡，將可使雷射干涉儀精確的量測出可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架移動距離及位置，從而可以隨著晶圓上的圖案需求，移動對應(yīng)的光罩來進行掃描曝光動作。如此一來，將可大幅度的提升微影制程中的晶圓產(chǎn)能。
相比較之下，傳統(tǒng)使用單一光罩進行掃描曝光程序時，往往會在整個批次的晶圓皆掃描曝光完成后，再將光罩支架移出并更換下一塊光罩，然后重新將批次中的第一塊晶圓以真空吸附(chucking)固定于平臺上，并進行此塊光罩的圖案定義。顯然，使用此種方法來定義晶圓上的圖案，在每次更換光罩時，皆需重新的吸附晶圓，并對其進行定位動作，其間累積的誤差往往會降低了整體微影制程的良率。但在利用本發(fā)明的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架時，由于可隨著圖案的需求，隨時對晶圓表面進行所需的微影曝光程序，是以將可在整塊晶圓表面的圖案皆定義完畢后，再更換下一塊晶圓。如此，整塊晶圓從頭至尾僅需進行一次吸附定位的動作，而可以將此部份可能產(chǎn)生的誤差降至最低。
另外，如同上述，由于可挪動光罩在窗口中的位置，是以在制作可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架時，其窗口間隔的寬度W可進一步縮小。如此將可使晶圓上的曝光區(qū)域產(chǎn)生擴張的效果，而達到充份利用晶圓表面空間的目的?；蛑?，亦可藉著調(diào)整條狀光源掃描過窗口間隔時的晶圓移動速度，而使曝光區(qū)域中的間隔部份大幅度縮小，甚至使不同光罩所定義的曝光區(qū)域，可以在晶圓上直接的連接在一起。
請參照圖5，其中顯示了本發(fā)明所提供，可裝設(shè)數(shù)塊光罩的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架(multiPle-reticle holder)100。此可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100上，具有復(fù)數(shù)個窗口，可裝設(shè)要進行曝光的光罩。以光罩支架100為例，由于其具有六個窗口，是以能同時裝設(shè)六個光罩(光罩1至光罩6)。并且，對每一個光罩而言，其側(cè)邊上具有對應(yīng)的微調(diào)裝置(manipulator)102，可以在光罩裝設(shè)至可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100上之后，對光罩的位置進行微調(diào)。一般而言，當(dāng)光罩被裝設(shè)至對應(yīng)的窗口后，可藉著控制微調(diào)裝置102，使光罩在可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100的平面上，沿著X軸或y軸移動，或是沿著θ角度進行些微的轉(zhuǎn)動，而調(diào)整至適當(dāng)?shù)奈恢没蚪嵌?。亦即，藉著控制微調(diào)裝置102，可使窗口中的光罩調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ绱艘粊?，可籍著操縱光罩1至6的微調(diào)裝置102，而使所有的光罩以完全平行的方式排列整齊。
要特別說明的，盡管對每一個光罩而言，其皆具有沿X軸、y軸、或θ角移動的自由度。但在實際應(yīng)用中，每一個光罩未必皆需要進行上述三個自由度的調(diào)整。以可裝設(shè)兩個光罩的光罩支架為例，其中一個光罩僅需要沿θ角的移動調(diào)整，而另一個光罩則同時進行三個自由度的微調(diào)，便可使兩個光罩達到充分的平行效果。
另外，對每一個光罩而言，裝設(shè)于側(cè)邊上的微調(diào)裝置102其數(shù)量與位置皆不盡相同。以圖5中的光罩6為例，由于其排列于整組光罩(1至6)的邊緣，是以在其三個側(cè)邊104上，皆可用來裝設(shè)微調(diào)裝置102。一般來說，僅需要選擇任何一個側(cè)邊104來裝設(shè)微綢裝置102，便可使光罩6進行三個自由度的微調(diào)。當(dāng)然，在制程需要或其它考量下，亦可同時在光罩6的兩個側(cè)邊、或三個側(cè)邊，皆裝設(shè)微調(diào)裝置102。至于，對位于整組光罩(1至6)中間部位的光罩5而言，由于其沿著y軸方向的兩個側(cè)邊，分別與光罩4與光罩6鄰接，并不適合用來裝設(shè)微調(diào)裝置。是以僅能在光罩5沿著掃描方向(X軸)的上、下兩個側(cè)邊106，裝設(shè)微調(diào)裝置102。
如此，當(dāng)六個光罩(1至6)皆裝設(shè)于可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100上后，便可使用步進-掃描微影系統(tǒng)來進行曝光程序。請參照圖6，其中曝光光源142在通過光柵144上的狹縫146后，會形成長條狀的光源，照射于可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100上。當(dāng)此條狀光源掃描過部份光罩1后，可將照到光的部份圖案，經(jīng)由投影系統(tǒng)150，傳遞至晶圓154上對應(yīng)的曝光區(qū)域152中。接著，與上述相同，此可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100在每一次曝光程序后，會沿著X軸的掃描方向再移動一間距，同時由平臺160所承載的晶圓154亦會朝對應(yīng)的方向移動一段距離，以便進行下一次的曝光程序。如此便可逐次的以掃描方式，將光罩1的圖案全部轉(zhuǎn)移至晶圓154表面。
在光罩1的圖案完全掃描完，且其圖案已定義于晶圓154表面后，可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100可再繼續(xù)沿著X軸的方向移動，而接著對光罩2進行掃描曝光程序?；蛑?dāng)整個微影制程有其它的需求或考量時，則可控制可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架1000沿著X軸與y軸的方向進行移動，以便將欲進行曝光程序的下一個光罩，移動至狹縫146的下方。例如，在掃描完光罩1的圖案后，如果緊接著要掃描的是光罩6，則可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100會沿著X軸與y軸移動，而使光罩6位于狹縫146的正下方，以便對其進行掃描曝光程序。其中，為了在移動可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100時，能精確的控制其移動的距離與位置，可藉著利用雷射干射儀(laserl nterferometer)來量測相關(guān)的距離且調(diào)整可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100的位置。
請參照圖7，由雷射110所射出的光束，在經(jīng)過透鏡112之后，會分別產(chǎn)生透射光與反射光。其中透射光在照射至參考鏡114后，會產(chǎn)生反射而使光束返回透鏡112，并聚集于感應(yīng)器116上。同時，由透鏡112產(chǎn)生的反射光，會照射于多重光罩架100邊角上的定位鏡118而產(chǎn)生反射，此反射后的光束在經(jīng)過透鏡112后，同樣會聚集于感應(yīng)器116上。如此，可藉著分析由參考鏡114與定位鏡118兩道反射光束的波形差異，而判斷出此可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100沿著X軸或y軸移動的距離。
一般來說，當(dāng)雷射110所產(chǎn)生的光束，如圖中所示，照射至可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100沿著X軸側(cè)邊上的定位鏡118時，可用來量測此可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100沿著y軸移動的距離。同樣的，籍著另一透鏡組(圖中未顯示)的架設(shè)，可使另一感應(yīng)器偵測到由可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100另一側(cè)邊(沿著y軸方向)上的定位鏡120所產(chǎn)生反射光束。如此，可以量測出可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100沿著X軸移動的距離。由于對可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100而言，其沿X軸或y軸的移動，操作者皆可有效且精確的掌握。因此，在進行相關(guān)的微影制程時，將可籍著控制可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100的移動，而使欲進行曝光程序的光罩，移至狹縫146的下方。
要特別指出的，由于在裝設(shè)光罩至可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100上時，已籍著微調(diào)裝置102，使每一個光罩彼此對齊且維持平行的關(guān)系。是以在實際進行曝光程序時，當(dāng)?shù)谝粋€光罩曝光掃描已經(jīng)完成，并且接著要對第二個光罩進行曝光掃描時，并不需要再對第一個光罩進行對位(align)的動作。換言之，在裝設(shè)光罩于可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100時，由于每個光罩彼此皆完全對齊而呈現(xiàn)完全平行，是以只要在進行第一個光罩的掃描曝光前，針對第一個光罩進行對位動作，即可視為同時完成了每個光罩的對位(pre-align)。因此，僅需要籍著雷射干射儀來移動可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100，使下一個要曝光的光罩，移到狹縫146的正下方，便可直接進行曝光掃描程序，而不需要再針對這個光罩進行對位動作。
如此一來，在本發(fā)明中，更換欲進行掃描曝光的光罩所耗費的時間，實際上僅為移動可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100，使下一個光罩位于長條狀光源下方所花費的時間而已。相比較之下，傳統(tǒng)的步進-掃描曝光程序，需要將整個光罩支架移出，然后取出已曝光完畢的光罩，再裝設(shè)下一個要進行掃描曝光的光罩，并將光罩支架移入，且重新進行定位程序，而完成掃描曝光前的準備。其間顯然會使整個微影制程的時間大幅度的拉長，而降低了整體產(chǎn)能的輸出。并且，對每一個要進行掃描曝光的光罩而言，由于需要重新進行一次定位動作，因此很容易造成額外的對位誤差，而降低了整體微影制程的良率。
一般而言，在利用本發(fā)明的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100進行掃描曝光時，可沿著掃描方向(X軸)對數(shù)個鄰接的光罩，依序進行掃描，而在晶圓154上產(chǎn)生較大的曝光結(jié)合區(qū)域(composite field)?；蛑羌鴮我还庹诌M行掃描曝光，而在晶圓154上形成對應(yīng)的曝光區(qū)域。請參照圖8，其中在利用可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100進行曝光動作時，可沿著掃描方向?qū)庹?、光罩2與光罩3，依序進行掃描曝光的動作。由于這些光罩的曝光順序，正好與可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100移動的方向一致，是以不需要額外的移動可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100，來切換進行掃描曝光的光罩，而可在光罩1掃描曝光完成后，接著進行光罩2的掃描曝光。同樣的，在光罩2的掃描曝光完成后，順道進行光罩3的掃描曝光。如此，可直接在晶圓154上定義出包括光罩1、光罩2與光罩3圖案的曝光結(jié)合區(qū)域。
是以，如圖8中所顯現(xiàn)，籍著依序掃描光罩1、2、3，可在同一次的掃描曝光程序中，沿著晶圓154的表面，依序定義出包括了光罩1、光罩2與光罩3圖案的曝光結(jié)合區(qū)域。其中，并以橫貫曝光區(qū)域1、2、3的箭頭，來表示此三個區(qū)域是在同一次的步進-掃描曝光程序中加以定義。一般來說，結(jié)合了光罩1至3的掃描曝光，并不限定要從晶圓154上的第一列或第一行開始，而可隨著制程的需要，從晶圓154上的任何位置進行。在此圖中顯示了由晶圓154最側(cè)，朝右邊逐次定義曝光結(jié)合區(qū)域的情況。至于，對晶圓154上第二至七列、與第七至八行的部份區(qū)域而言，則由于無法容納結(jié)合三個光罩的曝光區(qū)域，是以僅針對光罩1、2，進行掃描曝光程序，而產(chǎn)生包括區(qū)域1、2的曝光結(jié)合。
請參照圖9，此圖顯示隨著制程所需，對六個光罩進行組合所產(chǎn)生的掃描方式，與相關(guān)的步進-掃描圖案。其中，依照在晶圓154上所定義的曝光結(jié)合區(qū)域來看，可區(qū)分為結(jié)合光罩1、2、3所進行的步進-掃描曝光程序，以及結(jié)合光罩4、5來進行步進-掃描的曝光程序，另外還有獨自使用光罩6來進行步進-掃描的曝光程序。并且，如同上述，由于使用可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100來進行結(jié)合數(shù)個光罩的掃描曝光程序，具有快速切換光罩以進行掃描曝光的能力。因此，即便上述三種不同的曝光區(qū)域，分布得極不規(guī)則，但在利用本發(fā)明的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架100后，仍可快速的在晶圓154上對應(yīng)的位置中，定義出所需的圖案。
一般而言，在使用步進-掃描微影系統(tǒng)來對光罩進行掃描曝光時，若經(jīng)由狹縫的條狀光源掃描過的距離為9英寸，且狹縫的長條狀光源(slot)具有6英寸的長度時，整個掃描區(qū)域(scan field)會具有9英寸×6英寸的面積。如果上述的掃描區(qū)域是使用單一光罩來進行，此光罩往往要作得比掃描后域大一些。請參照圖10，其中實際上掃描區(qū)域200若為9英寸×5英寸時，所制作的光罩202需要比實際掃描區(qū)域200更大一些，以便在裝設(shè)光罩202于光罩支架上時，提供與支架接壤的邊界區(qū)域。因此整個光罩202的面積大約為(9-a)英寸×(6-a)英寸左右，其中寬度a的部份用來提供作為邊界區(qū)域使用。當(dāng)光罩202以均勻?qū)ΨQ的方式裝設(shè)于光罩支架上時，會如圖中所示，光罩202的每一側(cè)邊，皆有約1/2a的邊界部份，與光罩支架接壤。換言之，此處的參數(shù)a即代表光罩上邊界區(qū)域的總寬度。在一般的情形下，圖中光罩202每個側(cè)邊的邊界區(qū)域(1/2a)約為5毫米左右，是以考慮整個光罩202在x軸或y軸上的總邊界區(qū)域大約為10毫米(寬度a)。
請參照圖11，其中顯示了可裝設(shè)兩個光罩的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，在進行步進-掃描曝光程序時其掃描區(qū)域(scan field)的范圍。如同上述，在二重光罩支架(double-retlcle holder)210上，會形成兩個窗口用來承載、裝設(shè)欲進行掃描曝光的光罩1、2。其中，由于光罩1與光罩2分別具有上述寬度約為a的邊界，以便與光罩支架210接壤。因此，對光罩1、2來說，其實際的大小會如圖中虛線方塊一般。當(dāng)光罩1與光罩2相對于窗口，以較對稱的方式裝設(shè)時，對每一個光罩而言，其每個側(cè)邊的邊界部份大概會具有1/2a的寬度。換言之，對位于兩個窗口間的支架間隔來說，其寬度W大約會與a相等，以便提供足夠的空間，給光罩1與2的邊界部份利用。如此一來，當(dāng)每一個光罩的規(guī)格大約為6英寸×6英寸時，在使用步進-掃描微影系統(tǒng)進行掃描曝光的動作時，其實際掃描區(qū)域包括了兩個窗口、以及窗口間隔，是以大約為(6-a)英寸×(12-a)英寸左右。
當(dāng)然，為了降低窗口間隔距離W，我們可以盡量的將兩個光罩向左右側(cè)邊偏移。例如光罩1可朝著左邊的位置挪動，而光罩2則朝著右邊的位置挪動，如此一來兩個光罩在支架中央部份的邊界區(qū)域會占據(jù)較少的空間，而使間隔距離W可以有效縮小。在較佳實施例中，可控制此間隔距離W在0.1mm至5mm之間。但要特別指出的是，在設(shè)計可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架其窗口間隔時，尚需考慮到光罩在窗口中進行微調(diào)時，可能需要的轉(zhuǎn)動空間。
請再參照圖12，其中顯示使用三重光罩支架(triPle-reticle holder)220，來進行步進-掃描曝光程序時，其實際掃描區(qū)域的范圍。如同上述，可將光罩1盡量的向右邊挪動，并且將光罩3盡量的向左邊挪動。如此，對光罩1而言，其左側(cè)的邊界區(qū)域大約為a，而右側(cè)的邊界區(qū)域則接近于0。同樣的，對光罩3而言，其右側(cè)的邊界區(qū)域大約為a，而左側(cè)的邊界區(qū)域則接近于0。換言之，對位在中央的光罩2來說，其左右兩邊的窗口間隔，皆可提供給光罩2的邊界區(qū)域利用。是以，此時的窗口間隔距離W大約為1/2a左右，即可同時將三個光罩(1至3)裝設(shè)于支架上。在此情況下，當(dāng)每個光罩的規(guī)格為6英寸×6英寸時，其實際的掃描區(qū)域包括了三個窗口所曝露的光罩面積、以及位于三個窗口間的窗口間隔，是以大約為(6-a)英寸×(18-2a)英寸左右。
由于本發(fā)明所提供的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架具有快速定位的能力，是以即使需要進行曝光的光罩數(shù)量非常多，且在晶圓表面上圖案排列的方式非常的復(fù)雜，但依舊可藉著使用可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，迅速的完成所需的微影曝光制程。請參照圖13，其中當(dāng)制程需要在晶圓154表面上，以極不規(guī)則的方式定義六個不同光罩的圖案時，由于可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架可同時置放六個光罩于其上，因此相較于傳統(tǒng)單一光罩的曝光制程而言，利用本發(fā)明的裝置及方法，將不需要在掃描曝光完一個光罩后，將光罩支架移出，來更換另一個要進行掃描的光罩。換言之，即使當(dāng)整個批次的晶圓，皆具有不同圖案的分布時，亦可籍著可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的快速定位能力，而針對每一個晶圓的圖案需求，進行相關(guān)的掃描曝光動作。
另外，當(dāng)制程需要時，亦可籍著使用遮罩來阻擋部份光罩的方式，而在晶圓154上的同一塊曝光區(qū)域中，定義出數(shù)個不同光罩的部份圖案，并籍著這些部份圖案來組成此曝光區(qū)域中的整個圖案。如圖中第三行第二列的曝光區(qū)域，藉著運用遮罩來遮蔽(masked off)部份的光罩，可逐一的定義出部份光罩1、光罩2、與光罩4的部份圖案，并在同一個曝光區(qū)域中結(jié)合成所需的曝光圖案，其中此曝光區(qū)域的左上角部份定義了光罩4的部份圖案，而右上角的部份區(qū)域則定義了光罩2的部份圖案，左下角區(qū)域則定義了光罩1的部份圖案，至于右下角部份則并未在掃描動作中定義任何的圖案。
此外，當(dāng)結(jié)合不同的光罩來進行步進-掃描程序時，則可產(chǎn)生圖中第四列、第三至五行的曝光結(jié)合區(qū)域。此塊曝光結(jié)合區(qū)域是由光罩1至3的部份掃描區(qū)域、以及光罩4至6的部份掃描區(qū)域組合而成。其中，可使用兩次的掃描曝光程序來定義圖中的曝光結(jié)合區(qū)或，第一次的掃描曝光程序依次掃過光罩1、2與3，并且在使用遮罩進行遮蔽的情況下，在整個曝光結(jié)合區(qū)域的上半部形成由部份光罩1、2與3所構(gòu)成的圖案。接著，進行第二次的掃描曝光程序，以逐次的掃過光罩4、5與6，并在使用遼罩進行遮蔽的情況下，在曝光結(jié)合區(qū)域的下半部形成由部份光罩4、5與6所構(gòu)成的圖案。
請參照圖14，此圖則顯示了利用可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架來進行雙重曝光(double exposure)的情形。其中，光罩1與2、光罩3與4、以及光罩5與6分別被結(jié)合來進行雙重的掃描曝光動作。以結(jié)合光罩1與2的雙重曝光為例，可先掃描光罩1而在選定的曝光區(qū)域中定義出光罩1的圖案，然后籍著可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的快速定位功能，掃描光罩2而在同一塊曝光區(qū)域中進行第二次的掃描曝光。同理，藉著使用此方式，可逐一的在晶圓154上定義出光罩3與4的雙重曝光區(qū)域，以及結(jié)合光罩5與6的雙重曝光區(qū)域。當(dāng)然，在制程需要時，則可使用三個不同的光罩，來針對晶圓154上的同一個曝光區(qū)域，進行三重曝光程序。或是使用更多不同的光罩，在同一塊曝光區(qū)域中，進行多重曝光的動作。
另外，要特別說明的是，如同上述一般，由于可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架其窗口間隔(寬度約W)的部份并不透光，是以參照圖6，在進行掃描曝光的程序中，支架窗口間隔101的部份，會在晶圓上產(chǎn)生未曝光的間隔區(qū)域。如同圖8中所顯示的，盡管光罩1至3是在同一次的掃描曝光程序中，逐一的定義三個光罩的圖案于晶圓154上對應(yīng)的曝光區(qū)域中。但在此曝光區(qū)域中，依舊可看出由支架窗口間隔所造成的間隔區(qū)域。
欲進一步縮減晶圓154上間隔區(qū)域的寬度或是完全將其消除，可以在步進-掃描系統(tǒng)掃描完光罩1時，降低晶圓154的移動速度，或甚至先停止晶圓154的移動。等到步進-掃描系統(tǒng)，掃描完光罩1與光罩2的間的支架窗口間隔后，再使晶圓154恢復(fù)原來的移動速度。此時，可接著掃描光罩2的圖案，并使晶圓154上曝光區(qū)域1與曝光區(qū)域2的間的間隔區(qū)域，大幅度的縮減寬度，甚至可以讓曝光區(qū)域1直接與曝光區(qū)域2相連。
本發(fā)明雖以一較佳實例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明精神與發(fā)明實體，僅止于此一實施例爾。例如，在本發(fā)明中雖然是使用步進-掃描微影系統(tǒng)的相關(guān)操作，來說明可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的設(shè)計與相關(guān)制程。但對熟悉此領(lǐng)域技藝者來說，當(dāng)可輕易的了解此種可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的應(yīng)用，亦可擴充至步進-重復(fù)微影系統(tǒng)的相關(guān)操作中。其中，由于步進-重復(fù)微影曝光，乃是一次的曝光中，將整塊光罩的圖案，定義于晶圓表面上的曝光區(qū)域中。因此，在應(yīng)用本發(fā)明的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架時，同樣可在第一個光罩曝光完成后，藉由雷射干涉儀的定位作用，控制可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的移動，而使下一塊欲進行曝光的光罩，移動至曝光光源的正下方。接著，便可對第二塊光罩進行微影曝光程序。同時，籍著控制平臺的移動，可以讓晶圓產(chǎn)生相對的位移。如此，第二塊光罩的圖案，便可根據(jù)需要定義在晶圓上對應(yīng)的區(qū)域中。很明顯的，在利用可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架于步進-重復(fù)微影曝光系統(tǒng)中時，亦可達到上述各項便利與優(yōu)點。是以，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)所作的修改，均應(yīng)包含在本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，具有復(fù)數(shù)個窗口，用以裝設(shè)復(fù)數(shù)個光罩，以便進行微影曝光程序，可在晶圓上定義由該復(fù)數(shù)個光罩所組合的曝光圖案，其中在每一個該光罩的側(cè)邊上具有微調(diào)裝置，可在裝設(shè)該光罩于該窗口中時，調(diào)整該光罩的位置與角度，而使該復(fù)數(shù)個光罩彼此間完全的平行。
2.如權(quán)利要求1所述的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，其特征在于上述光罩支架，可應(yīng)用于步進-掃描微影系統(tǒng)，而在同一次的掃描曝光程序中，依序掃描復(fù)數(shù)個該光罩，而在該晶圓表面定義出由該復(fù)數(shù)個該光罩圖案所組成的曝光結(jié)合區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，其特征在于上述光罩支架可在該復(fù)數(shù)個光罩所在的平面上移動，而使不同的該光罩逐次通過曝光光源的下方，并將該光罩的圖案轉(zhuǎn)移至該晶圓表面。
4.如權(quán)利要求3所述的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，其特征在于上述光罩支架的邊角上，具有至少一個定位鏡，可反射雷射干涉儀的雷射光束，而精確的量測該多重光罩移動的距離與位置。
5.如權(quán)利要求4所述的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，其特征在于上述光罩支架沿著X軸的側(cè)邊左、右兩個邊角上，可分別裝設(shè)第一定位鏡，以便該光罩支架沿著y軸移動時，雷射干涉儀可由該第一定位鏡的反射光束，而量測出該多重光罩的移動距離與位置。
6.如權(quán)利要求5所述的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，其特征在于在上述光罩支架沿著y軸的側(cè)邊上、下兩個邊角上，可分別裝設(shè)第二定位鏡，以便該光罩支架沿著X軸移動時，雷射干涉儀可由該第二定位鏡的反射光束，而量測出該多重光罩的移動距離與位置。
7.如權(quán)利要求3所述的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，其特征在于上述光罩支架可沿著步進-掃描微影系統(tǒng)的掃描方向移動，而使不同的該光罩逐次的通過該曝光光源下方，以便在同一次的步進-掃描程序中，依序定義不同的該光罩圖案于該晶圓表面上。
8.如權(quán)利要求1所述的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，其特征在于上述的微調(diào)裝置可用來控制裝設(shè)于該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架窗口中的該光罩，使該光罩沿著所在平面的X軸或y軸移動，或是以θ角進行轉(zhuǎn)動。
9.如權(quán)利要求1所述的可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，其特征在于上述光罩支架沿著X軸方向排列的該窗口間，會以寬度約0.1至5mm的窗口間隔相互隔開。
10.一種微影曝光系統(tǒng)，可在晶圓上定義光罩的圖案，該微影曝光系統(tǒng)至少包含曝光光源，可產(chǎn)生進行微影程序所需的平行光束；可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，具有復(fù)數(shù)個窗口，用以裝設(shè)復(fù)數(shù)個光罩，其中在該光罩的側(cè)邊上具有微調(diào)裝置，可在裝設(shè)該光罩于該窗口中時，調(diào)整該光罩的位置與角度，而使該復(fù)數(shù)個光罩彼此間完全的平行，并且該光罩支架可于所在平面中移動，而使不同的該光罩逐次通過該曝光光源正下方，以依序定義該光罩的圖案于該晶圓表面上；雷射干涉儀，用以量測該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的位置與移動距離，以便操作者可精確控制該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的移動；投影系統(tǒng)，位于該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架下方，用以傳遞并縮小透過該光罩的曝光光束，并將縮小后的曝光光束投射于該晶圓表面上，而定義出相對應(yīng)的圖案；及平臺，用以承載該晶圓，可對應(yīng)于該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的位置而移動，以便使該復(fù)數(shù)個光罩的圖案，微影曝光于該晶圓上對應(yīng)的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的微影曝光系統(tǒng)，其特征在于上述微影曝光系統(tǒng)為步進-掃描微影系統(tǒng)，當(dāng)欲進行微影曝光的該光罩，位于該曝光光源正下方時，由該曝光光源所產(chǎn)生的長條狀光源，可以分段掃描的方式，逐一的掃描過整個該光罩，而將該光罩的圖案，定義于該晶圓表面。
12.如權(quán)利要求11所述的微影曝光系統(tǒng)，其特征在于可籍著移動該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，而依序?qū)Σ煌脑摴庹诌M行步進-掃描，而在同一次的掃描曝光程序中，定義包括了復(fù)數(shù)個該光罩圖案的曝光結(jié)合區(qū)域于該晶圓表面。
13.如權(quán)利要求12所述的微影曝光系統(tǒng)，其特征在于可依次對數(shù)個該光罩，進行第一次步進-掃描程序，并在該晶圖表面上定義包括該數(shù)個光罩圖案的第一曝光結(jié)合區(qū)域，接著再移動該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，以便對另外數(shù)個該光罩，進行第二次步進-掃描程序，以便在該晶圓表面上定義包括此數(shù)個光罩圖案的第二曝光結(jié)合區(qū)域。
14.如權(quán)利要求10所述的微影曝光系統(tǒng)，其特征在于上述微影曝光系統(tǒng)為步進-重覆微影系統(tǒng)，當(dāng)欲進行微影曝光的該光罩，位于該曝光光源正下方時，由該曝光光源所產(chǎn)生光源，可將該光罩的圖案，定義于該晶圓表面。
15.如權(quán)利要求14所述的微影曝光系統(tǒng)，其特征在于在該光罩完成曝光程序后，該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架可進行移動，以便將下一個要進行曝光的該光罩，移動至該曝光光源的正下方。
16.如權(quán)利要求10所述的微影曝光系統(tǒng)，其特征在于上述可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架的邊角上，具有至少一個定位鏡，可反射雷射干涉儀的雷射光束，并籍著一感應(yīng)器來偵測由該定位鏡反射的光束，以精確的量測該多重光罩移動的距離與位置。
17.如權(quán)利要求10所述的微影曝光系統(tǒng)，其特征在于上述的微調(diào)裝置可用來控制裝設(shè)于該可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架窗口中的該光罩，使該光罩沿著所在平面的X軸或y軸移動，或是以θ角進行轉(zhuǎn)動。
18.如權(quán)利要求10所述的微影曝光系統(tǒng)，其特征在于上述微影曝光系統(tǒng)更包括一遮罩，可在對光罩進行微影曝光程序時，遮蔽部份該光罩，而定義所需的部份圖案于該晶圓表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架及微影曝光系統(tǒng)。一種可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，具有復(fù)數(shù)個窗口，可裝設(shè)復(fù)數(shù)個光罩，以進行微影曝光程序，并在晶圓上定義由這些光罩所組合成的曝光結(jié)合區(qū)域，其中在每一個光罩的側(cè)邊上具有微調(diào)裝置，可在裝設(shè)光罩于窗口中時，調(diào)整光罩的位置與角度，而使復(fù)數(shù)個光罩彼此間完全的平行。如此，在使用微影曝光系統(tǒng)時，可移動可裝設(shè)數(shù)塊光罩的光罩支架，將要進行曝光的光罩移動至曝光光源下方，以進行微影曝光程序而在晶圓表面，形成由這些光罩任意組合的圖案。
文檔編號G03F1/64GK1448786SQ0210611
公開日2003年10月15日 申請日期2002年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月3日
發(fā)明者林本堅 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司