專利名稱：倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及倍縮光刻掩膜(reticles)，而倍縮光刻掩膜被使用于半導(dǎo)體晶片基材(semiconductor wafer substrates)上，形成集成電路(IC)圖案(patterns)或晶粒(dies)的過(guò)程中。特別是涉及熱監(jiān)測(cè)器(thermal detector)，其決定晶片在光刻工藝曝光前，其倍縮光刻掩膜是否被熱扭曲(thermallydistorted)過(guò)度。
背景技術(shù)：
許多各種固態(tài)裝置(solid state devices)的制造需要使用平面的(planar)基材或半導(dǎo)體晶片，而集成電路(IC)被制造于其上。在IC制造過(guò)程的結(jié)束時(shí)，在晶片上有功能的(functional)集成電路的最后數(shù)目或合格率(yield)對(duì)半導(dǎo)體制造者來(lái)說(shuō)是最重要的，而且增加晶片上電路的合格率是半導(dǎo)體制造的主要目標(biāo)。在封裝(packaging)之后，晶片上的電路被測(cè)試，其中非功能性的(non-functional)晶粒(dies)通過(guò)使用油墨工藝而被做記號(hào)，而晶片上有功能的晶粒被分開且賣出。IC制造者通過(guò)利用規(guī)模經(jīng)濟(jì)的方式(economies of scale)而增加晶片上晶粒的合格率。超過(guò)1000個(gè)晶?？杀恍纬稍趩我痪?，其中此晶片在直徑上是從6到12時(shí)。
許多各種工藝步驟被用來(lái)制造在半導(dǎo)體晶片上的集成電路。這些步驟包括沉積傳導(dǎo)層在此硅晶片基材上；形成光刻膠或其它掩膜例如氧化鈦(titanium oxide)或氧化硅(silicon oxide)，其形式為想要的金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)圖案，使用標(biāo)準(zhǔn)的微影或光刻技術(shù)；使此晶片基材經(jīng)歷干蝕刻工藝，以去除未被掩膜所覆蓋的區(qū)域的此傳導(dǎo)層，從而將傳導(dǎo)層蝕刻成為有在基材上被掩蔽的圖案(masked pattern)的形式；典型地使用反應(yīng)性等離子體(reactiveplasma)和氯氣(chlorine gas)以去除或剝落基材上的掩膜層，從而暴露出此傳導(dǎo)性內(nèi)聯(lián)機(jī)層的上表面；以及通過(guò)施加水和氮?dú)?nitrogen gas)到此晶片基材以冷卻而且使此晶片基材干燥。
在半導(dǎo)體生產(chǎn)的光刻步驟期間，光能量(light energy)被運(yùn)用通過(guò)倍縮光刻掩膜(reticle mask)到達(dá)先前被沉積在晶片上的光刻膠材料上，以定義出電路圖案，其中這些電路圖案在后續(xù)的工藝步驟中將被蝕刻出以定義出在此晶片上的電路。倍縮光刻掩膜是透明的板，其被圖案化而具有電路圖象(circuit image)，其中此電路圖象是要被形成在此晶片上的光刻膠涂布層上。倍縮光刻掩膜所包含的電路圖案圖象只適用于晶片上特定數(shù)量的晶粒，例如四個(gè)晶粒，所以必須將此倍縮光刻掩膜分步重復(fù)(step and repeat)此晶片的整個(gè)表面。相對(duì)而言，光刻掩膜(photomask)或掩膜(mask)所包括的電路圖案圖象是適用于所有在晶片上的晶粒，而且需要只有一次曝光以轉(zhuǎn)移所有晶粒的電路圖案圖象到此晶片。
在倍縮光刻掩膜上的電路特征必須精確地被制造，因?yàn)檫@些特征會(huì)被轉(zhuǎn)移到晶片上以定義出要被制造在此晶片上的電路的圖案。所以，倍縮光刻掩膜的質(zhì)量對(duì)于在亞微米(submicron)光刻工藝期間產(chǎn)生高質(zhì)量成像(imaging)是重要的。如果電路圖案缺陷，例如倍縮光刻掩膜上的扭曲(distortion)或不正確的圖象置放于，在曝光步驟之前未被監(jiān)測(cè)出，則這些缺陷將被復(fù)制在此晶片上的光刻膠中。有鑒于此，一旦倍縮光刻掩膜被制造，這些倍縮光刻掩膜典型地會(huì)接受廣泛的自動(dòng)化測(cè)試是否有缺陷和粒子。
倍縮光刻掩膜被使用在步進(jìn)機(jī)(stepper)系統(tǒng)以及步進(jìn)且掃描式(step-and-scan)系統(tǒng)或掃描機(jī)(scanner)，其中這些系統(tǒng)使用縮影鏡頭(reduction lens)以減低在電路圖案化期間的覆蓋準(zhǔn)確度(overlay accuracy)。步進(jìn)機(jī)典型地在5∶1或4∶1的減低比率操作，而掃描機(jī)典型地在4∶1的減低比率操作。這樣的小區(qū)域曝光尺寸(small field exposure size)促進(jìn)了在倍縮光刻掩膜對(duì)準(zhǔn)(alignment)期間對(duì)容許誤差(tolerances)的精確控制。
步進(jìn)機(jī)和掃描機(jī)典型地包括計(jì)算器控制的(computer-controlled)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，而其辨識(shí)出在倍縮光刻掩膜上的對(duì)準(zhǔn)記號(hào)。此倍縮光刻掩膜被安裝在倍縮光刻掩膜臺(tái)中，且此晶片被支撐在晶片卡盤(chuck)上，其中此卡盤被提供在晶片臺(tái)(wafer stage)上。照明系統(tǒng)將光投射分別通過(guò)在倍縮光刻掩膜上的這些對(duì)準(zhǔn)記號(hào)以及到此晶片的表面上。光監(jiān)測(cè)器然后光學(xué)地監(jiān)測(cè)被光照射的在倍縮光刻掩膜上的這些對(duì)準(zhǔn)記號(hào)以及在此晶片上的記號(hào)。激光紅外射線技術(shù)(infraredometry)被用來(lái)測(cè)量握持此晶片卡盤的此晶片臺(tái)的位置。一旦獲得此位置，此位置數(shù)據(jù)被輸入系統(tǒng)計(jì)算器，其中此計(jì)算器具有跟機(jī)電系統(tǒng)(electromechanical system)之間的軟件接口，而機(jī)電系統(tǒng)是用來(lái)促進(jìn)適當(dāng)?shù)貙⒋司瑢?duì)準(zhǔn)到此倍縮光刻掩膜所需要的調(diào)整。
電路圖案被圖案化到光刻膠上是決定生產(chǎn)成功或失敗的主要因素之一，且一些因素能促成圖案的不穩(wěn)定。已被發(fā)現(xiàn)的是圖案的不穩(wěn)定之一主要來(lái)源是來(lái)自步進(jìn)機(jī)或掃描機(jī)中光源的熱。此熱提升此倍縮光刻掩膜的溫度大約攝氏4-6度，且造成此倍縮光刻掩膜擴(kuò)張，因此扭曲此倍縮光刻掩膜中的電路圖案。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示出在I光線(I-line)掃描機(jī)中倍縮光刻掩膜的連續(xù)10小時(shí)曝光(曝光劑量＝350mJ/cm2)造成此倍縮光刻掩膜的溫度升高從攝氏22度到攝氏28度。再者，已被顯示出在深紫外線(deep UV)掃描機(jī)中倍縮光刻掩膜的連續(xù)10小時(shí)曝光(曝光劑量＝70mJ/cm2)造成此倍縮光刻掩膜的溫度升高從攝氏22度到攝氏26度。
在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中，晶片被覆蓋上深紫外線的(deep UV，DUV)光刻膠，而此光刻膠是鉆石形狀的圖案且具有30∶1的長(zhǎng)寬比。在實(shí)驗(yàn)中，在晶片通過(guò)倍縮光刻掩膜而曝光之前，倍縮光刻掩膜被放在DUV掃描機(jī)的晶片臺(tái)中10小時(shí)。被發(fā)現(xiàn)的是當(dāng)被轉(zhuǎn)移到晶片上的光刻膠時(shí)，倍縮光刻掩膜中的電路圖案嚴(yán)重地變形。在另一實(shí)驗(yàn)中，尚未經(jīng)歷在掃描機(jī)中的光源下10小時(shí)曝光的倍縮光刻掩膜被放置在晶片臺(tái)中，然后此晶片通過(guò)倍縮光刻掩膜而被曝光。被發(fā)現(xiàn)的是當(dāng)被轉(zhuǎn)移到光刻膠時(shí)，倍縮光刻掩膜中的圖案未被扭曲。在I光線(I-line)掃描機(jī)中所進(jìn)行其它額外的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生類似的結(jié)果。
因此，需要倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，以決定在晶片通過(guò)倍縮光刻掩膜而被曝光之前是否此倍縮光刻掩膜由于熱效應(yīng)而被過(guò)度地扭曲，目的是避免在光刻工藝期間在晶片上形成被扭曲的電路圖案圖象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供新的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，其增進(jìn)被形成在半導(dǎo)體晶片上的電路圖案圖象的質(zhì)量。
本發(fā)明的另一目的是提供新的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，在此圖象從倍縮光刻掩膜以光刻方式轉(zhuǎn)移到晶片之前，確保電路圖案圖象的完整(integrity)。
本發(fā)明的另一目的是提供新的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，在光刻工藝期間，避免被扭曲的電路圖案圖象從倍縮光刻掩膜被轉(zhuǎn)移到晶片。
本發(fā)明的另一目的是提供新的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，其增進(jìn)在晶片上的裝置(devices)的合格率(yield)。
本發(fā)明的另一目的是提供新的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，其可使用光學(xué)的、機(jī)械的或機(jī)電的裝置(means)，于晶片通過(guò)倍縮光刻掩膜而被曝光之前，測(cè)量此倍縮光刻掩膜的熱扭曲程度。
本發(fā)明的另一目的是提供新的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，其可被使用在步進(jìn)機(jī)或掃描機(jī)中，以確保從倍縮光刻掩膜轉(zhuǎn)移到晶片的電路圖案圖象的完整。
本發(fā)明的另一目的是提供新的增進(jìn)電路圖案圖象的質(zhì)量的方法，其中這些圖象在光刻工藝期間被形成在晶片上。
本發(fā)明的另一目的是提供曝光設(shè)備，其包括曝光裝置例如掃描機(jī)或步進(jìn)機(jī)，以及倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，在光刻工藝之前，此熱監(jiān)測(cè)器被提供于此曝光設(shè)備中且用以決定倍縮光刻掩膜是否被扭曲。
依據(jù)這些和其它目的和優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)是被導(dǎo)向新的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，此熱監(jiān)測(cè)器是適合于決定在半導(dǎo)體晶片通過(guò)倍縮光刻掩膜而被曝光之前此倍縮光刻掩膜是否典型地由于熱效應(yīng)而被扭曲。在一實(shí)施例中，光學(xué)的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器包括傳送器(transmitter)、接收器(receiver)與此傳送器分開、以及警報(bào)器(alarm)被連接到此接收器。此傳送器發(fā)射光或紅外光束(infrared beam)，而此光束從此倍縮光刻掩膜的表面被反射，且作為反射的光束(reflected beam)進(jìn)入此接收器。若此倍縮光刻掩膜未被熱扭曲，此反射的光束進(jìn)入此接收器且此警報(bào)器未進(jìn)入動(dòng)作(notactivated)。反之若此倍縮光刻掩膜被熱扭曲，此反射的光束從此倍縮光刻掩膜被偏向(deflected)且不會(huì)進(jìn)入此接收器。這樣會(huì)造成此警報(bào)器進(jìn)入動(dòng)作，因此警示提醒人員此倍縮光刻掩膜被熱扭曲的狀態(tài)。
在另一實(shí)施例中，機(jī)械的裝置被用來(lái)決定此倍縮光刻掩膜的熱扭曲程度。若此倍縮光刻掩膜被扭曲到一定程度，且此程度就半導(dǎo)體晶片通過(guò)此倍縮光刻掩膜而進(jìn)行后續(xù)的曝光而言是過(guò)度的，則此機(jī)械的裝置使警報(bào)器進(jìn)入動(dòng)作。在又一實(shí)施例中，機(jī)電的(electromechanical)裝置被用來(lái)決定此倍縮光刻掩膜的熱扭曲程度。若此倍縮光刻掩膜被扭曲，則此機(jī)電的裝置使警報(bào)器進(jìn)入動(dòng)作。本發(fā)明還包括新的增進(jìn)電路圖案圖象的質(zhì)量的方法，其中這些圖象在光刻工藝期間被形成在晶片上。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明包括曝光設(shè)備例如掃描機(jī)或步進(jìn)機(jī)，且此曝光設(shè)備包括倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器。此曝光設(shè)備包括曝光裝置，用以曝光晶片。此曝光裝置包括光源用以發(fā)射光、倍縮光刻掩膜臺(tái)(reticle stage)鄰近此光源且用以保持倍縮光刻掩膜、以及透鏡(lens)鄰近此倍縮光刻掩膜臺(tái)。此倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器包括機(jī)構(gòu)以及警報(bào)器。此機(jī)構(gòu)用以決定此倍縮光刻掩膜被扭曲的程度，且此機(jī)構(gòu)被提供在鄰近于此倍縮光刻掩膜臺(tái)。此警報(bào)器被連接到此機(jī)構(gòu)，且用以當(dāng)此倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)通過(guò)此機(jī)構(gòu)而進(jìn)入動(dòng)作。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，附圖的詳細(xì)說(shuō)明如下圖1是依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器的作說(shuō)明的實(shí)施例的圖解視圖，其所示為當(dāng)此倍縮光刻掩膜在未被扭曲的狀況下本發(fā)明的實(shí)施。
圖2是倍縮光刻掩膜的圖解視圖，其所示為當(dāng)此倍縮光刻掩膜在未被扭曲的狀況(實(shí)線)下以及當(dāng)此倍縮光刻掩膜被熱扭曲(虛線)時(shí)光從此倍縮光刻掩膜的反射。
圖3是依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器的作說(shuō)明的實(shí)施例的圖解視圖，其所示為當(dāng)此倍縮光刻掩膜在被熱扭曲的狀況下本發(fā)明的實(shí)施。
圖4是依據(jù)本發(fā)明的機(jī)械的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器的作說(shuō)明的實(shí)施例的圖解視圖。
圖5是依據(jù)本發(fā)明的機(jī)電的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器的作說(shuō)明的實(shí)施例的圖解視圖。
主要元件標(biāo)記說(shuō)明10光學(xué)的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器 28步進(jìn)機(jī)或掃描機(jī)40倍縮光刻掩膜38倍縮光刻掩膜臺(tái)30透鏡32正焦點(diǎn)34中央焦點(diǎn)36負(fù)焦點(diǎn)48光源46光12傳送器 14接收器16計(jì)算器 15計(jì)算器配線18警報(bào)器 17警報(bào)器配線20入射的光束 22反射的光束42參考號(hào)碼44參考號(hào)碼50機(jī)械的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器 52機(jī)械的裝置54計(jì)算器 53計(jì)算器配線56警報(bào)器 55警報(bào)器配線58機(jī)電的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器 60壓電感應(yīng)器64計(jì)算器 62計(jì)算器配線66警報(bào)器 65警報(bào)器配線
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明考慮新的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，此熱監(jiān)測(cè)器是適合用來(lái)決定在半導(dǎo)體晶片通過(guò)倍縮光刻掩膜而被曝光之前是否此倍縮光刻掩膜典型由于熱效應(yīng)(thermal effects)而被扭曲，而熱效應(yīng)是源自步進(jìn)機(jī)(stepper)或掃描機(jī)(scanner)中的曝光光源(exposure light source)。當(dāng)倍縮光刻掩膜位于步進(jìn)機(jī)或掃描機(jī)中的倍縮光刻掩膜臺(tái)(reticle stage)上為了光刻工藝作準(zhǔn)備時(shí)，此倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器警示提醒人員此倍縮光刻掩膜被熱扭曲的狀況。所以，此被扭曲的倍縮光刻掩膜能被移除且替代的倍縮光刻掩膜被置放于此倍縮光刻掩膜臺(tái)上，以確保具有高完整性的電路圖案在光刻工藝期間從此倍縮光刻掩膜精確地被轉(zhuǎn)移到晶片。
在一實(shí)施例中，本發(fā)明的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器是光學(xué)的(optical)倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，而且包括傳送器(transmitter)，例如激光束傳送器(laser beam transmitter)或發(fā)光二極管(light-emitting diode)。接收器(receiver)被定位于跟此傳送器有分隔開(spaced-apart)的關(guān)系，而且此接收器跟此傳送器分別位于步進(jìn)機(jī)或掃描機(jī)中的倍縮光刻掩膜臺(tái)相互面對(duì)的兩側(cè)。警報(bào)器(alarm)被連接到此接收器，而且當(dāng)此接收器未能接收從此倍縮光刻掩膜被反射的光束時(shí)此警報(bào)器接收來(lái)自此接收器的進(jìn)入動(dòng)作信號(hào)(activation signal)。在晶片通過(guò)被置放于此倍縮光刻掩膜臺(tái)上的倍縮光刻掩膜而被曝光之前，此傳送器發(fā)射光或紅外光束(infrared beam)，而此光束從此倍縮光刻掩膜的表面被反射，且作為反射的能量(catoptric energy)進(jìn)入此接收器。只要此倍縮光刻掩膜是處在未被扭曲的結(jié)構(gòu)，此光束會(huì)從此倍縮光刻掩膜以一角度被反射以致于此反射光束進(jìn)入此接收器且此警報(bào)器未被驅(qū)使進(jìn)入動(dòng)作。反之，若此倍縮光刻掩膜被熱扭曲，此被扭曲的倍縮光刻掩膜會(huì)將此反射光束偏向(deflect)使其不會(huì)進(jìn)入此接收器。此接收器依次序然后使此警報(bào)器進(jìn)入動(dòng)作，且從而警示提醒人員此倍縮光刻掩膜被熱扭曲的狀況。
在另一實(shí)施例中，倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器包括機(jī)械(mechanical)裝置，其通過(guò)機(jī)械的手段決定此倍縮光刻掩膜是否被熱扭曲。若此倍縮光刻掩膜被扭曲，此機(jī)械的裝置使警報(bào)器進(jìn)入動(dòng)作。在又一實(shí)施例中，倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器包括機(jī)電(electromechanical)裝置，其決定此倍縮光刻掩膜是否被熱扭曲而且若此倍縮光刻掩膜被扭曲其會(huì)使警報(bào)器進(jìn)入動(dòng)作。本發(fā)明還包括新的增進(jìn)電路圖案圖象(circuit pattern images)的質(zhì)量的方法，其中這些圖象在光刻工藝期間被形成在晶片上。此增進(jìn)質(zhì)量的方法是通過(guò)在使用倍縮光刻掩膜于光刻工藝之前監(jiān)視此倍縮光刻掩膜的被扭曲的狀態(tài)或結(jié)構(gòu)。
在又一實(shí)施例中，本發(fā)明包括曝光設(shè)備(exposure apparatus)例如掃描機(jī)或步進(jìn)機(jī)，且此曝光設(shè)備包括倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器。此曝光設(shè)備包括曝光裝置，用以曝光晶片。此曝光裝置包括光源(light source)用以發(fā)射光、倍縮光刻掩膜臺(tái)鄰近此光源且用以握持倍縮光刻掩膜、以及透鏡(lens)鄰近此倍縮光刻掩膜臺(tái)。此倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器包括機(jī)構(gòu)(mechanism)以及警報(bào)器。此機(jī)構(gòu)用以決定此倍縮光刻掩膜被扭曲的程度，且此機(jī)構(gòu)被提供在鄰近于此倍縮光刻掩膜臺(tái)。此警報(bào)器被連接到此機(jī)構(gòu)，且用以當(dāng)此倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)通過(guò)此機(jī)構(gòu)而進(jìn)入動(dòng)作。
首先參照?qǐng)D1-3，本發(fā)明的光學(xué)的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器的實(shí)施例通過(guò)參考號(hào)碼10標(biāo)示出來(lái)。此光學(xué)的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器10被設(shè)計(jì)成將被安裝到可能是傳統(tǒng)的步進(jìn)機(jī)或掃描機(jī)28中，且被用來(lái)在半導(dǎo)體制造的光刻步驟中從倍縮光刻掩膜40傳送電路圖案圖象到半導(dǎo)體晶片基材(圖中未示)。此步進(jìn)機(jī)/掃描機(jī)28包括倍縮光刻掩膜臺(tái)38用以握持此倍縮光刻掩膜40；透鏡30位于此倍縮光刻掩膜臺(tái)38的下方；以及正焦點(diǎn)(positivefocal point)32、中央焦點(diǎn)(center focal point)34、以及負(fù)焦點(diǎn)(negative focalpoint)36位于此透鏡30的下方。光源48被設(shè)置在此倍縮光刻掩膜臺(tái)38的上方，且用以發(fā)射光46通過(guò)此倍縮光刻掩膜40。
在光刻工藝期間，半導(dǎo)體晶片(圖中未示)被置放于晶片臺(tái)(圖中未示)上，其中此晶片臺(tái)在此中央焦點(diǎn)34。光46從此光源48發(fā)射而分別通過(guò)此倍縮光刻掩膜40與此透鏡30。當(dāng)此倍縮光刻掩膜40處在未被扭曲的結(jié)構(gòu)時(shí)，此透鏡30將此倍縮光刻掩膜40所定義的電路圖案圖象集中于在此中央焦點(diǎn)34的此晶片上。此造成具有高度完整性與質(zhì)量的電路圖案被形成在此晶片上。
反之，在延伸使用的整個(gè)期間，來(lái)自光源48的光46傾向于加熱此倍縮光刻掩膜40，所以造成此倍縮光刻掩膜40擴(kuò)展且變得被熱扭曲。這種情況依次序接著造成此電路圖案圖象變成被集中在此中央焦點(diǎn)34的上方(靠近此正焦點(diǎn)32)或在此中央焦點(diǎn)34的下方(靠近此負(fù)焦點(diǎn)36)。結(jié)果是，被傳送到在此中央焦點(diǎn)34的此晶片的電路圖案圖象變得被扭曲，造成有低質(zhì)量的電路圖案被形成在此晶片上。
本發(fā)明的光學(xué)的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器10包括傳送器12與接收器14，而此傳送器12與接收器14被設(shè)置于相互之間有分隔開的關(guān)系，且分別位于此倍縮光刻掩膜臺(tái)38相互面對(duì)的兩側(cè)。計(jì)算器(computer)16典型地通過(guò)計(jì)算器配線(computer wiring)15被連接到光接收器14。依次，警報(bào)器18典型地通過(guò)警報(bào)器配線(alarm wiring)17被連接到此計(jì)算器16。此傳送器12與接收器14被定位的方式使得從此傳送器12所發(fā)射的入射的光束(incident beam)20從此倍縮光刻掩膜40被反射而成為反射的光束(reflectedbeam)22，其中當(dāng)此倍縮光刻掩膜40處在未被扭曲的結(jié)構(gòu)時(shí)此反射光束22作為反射的能量進(jìn)入此接收器14。
此傳送器12可以是所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的任何發(fā)光元件(light-emitting element)，舉例來(lái)說(shuō)包括但不限于激光發(fā)光裝置(laser-emitting device)或發(fā)光二極管(LED)。另一種方式地，此傳送器12可以是適合發(fā)射電磁輻射光束例如紅外輻射(infrared radiation)的任何裝置。此接收器14可以是任何裝置，其中此裝置能夠接收反射光或輻射光束，且若此反射光或輻射光束不再被此接收器14所接收的話，此裝置作為反應(yīng)地傳送電信號(hào)(electrical signal)到此計(jì)算器16(或者作為另一種方式地傳送被調(diào)變的(modulated)電信號(hào)或終止傳輸電信號(hào)到此計(jì)算器16)。此警報(bào)器18可以是可聽見的(audible)警報(bào)器、視覺(jué)的(visual)警報(bào)器、或可聽見的與視覺(jué)的警報(bào)器。此計(jì)算器16被程序化(programmed)，以致于若此接收器14傳送電信號(hào)到此計(jì)算器16、傳送被調(diào)變的電信號(hào)到此計(jì)算器16、或終止傳輸電信號(hào)到此計(jì)算器16，則使得此警報(bào)器18進(jìn)入動(dòng)作。
在此光學(xué)的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器10的運(yùn)作中，倍縮光刻掩膜40初始地被置放在此步進(jìn)機(jī)/掃描機(jī)28的倍縮光刻掩膜臺(tái)38中，而且具有光刻膠層(photoresist layer)沉積在上面的半導(dǎo)體晶片(圖中未示)被置放于此步進(jìn)機(jī)/掃描機(jī)28中的晶片臺(tái)(圖中未示)上。在此倍縮光刻掩膜40一般來(lái)說(shuō)與環(huán)境處在熱平衡(thermal equilibrium)(例如可能發(fā)生在將先前未被使用的倍縮光刻掩膜40開始置放在倍縮光刻掩膜臺(tái)38中)的情況下，此倍縮光刻掩膜40是處在未被扭曲的狀況，如在圖2中被實(shí)線(solid lines)形成界線以及被參考號(hào)碼42所顯示的區(qū)域所顯示的。所以，此倍縮光刻掩膜40適合在后續(xù)的光刻工藝期間傳送高質(zhì)量的電路圖案到被置放在此步進(jìn)機(jī)/掃描機(jī)28中的晶片臺(tái)上的此晶片(圖中未示)上。反之，在此倍縮光刻掩膜40已經(jīng)典型地被來(lái)自光源48的光46加熱到過(guò)度的程度(例如可能發(fā)生于在此步進(jìn)機(jī)/掃描機(jī)28中延長(zhǎng)使用倍縮光刻掩膜40的整個(gè)期間)的情況下，此倍縮光刻掩膜40是處在被擴(kuò)展的、被熱扭曲的結(jié)構(gòu)，如在圖2中被虛線(dashed lines)形成界線以及被參考號(hào)碼44所顯示的區(qū)域所顯示的。所以，此被扭曲的倍縮光刻掩膜40不適合在后續(xù)的光刻工藝期間傳送高質(zhì)量的電路圖案到此晶片上。
在此光刻工藝之前，此倍縮光刻掩膜40的熱狀態(tài)是被此倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器10所決定。按照已知的情形，入射光或輻射光束20從此傳送器12被發(fā)射，典型地觸碰此倍縮光刻掩膜40的上表面。圖1所示為此倍縮光刻掩膜40是處在未被扭曲的結(jié)構(gòu)的情形。若是這樣的話，反射的光束22從此倍縮光刻掩膜40被反射而作為反射的能量進(jìn)入此接收器14。只要此反射光束22進(jìn)入此接收器14，此接收器14不會(huì)通過(guò)計(jì)算器配線15傳送電信號(hào)到此計(jì)算器16。所以，此計(jì)算器16克制而不會(huì)通過(guò)警報(bào)器配線17使此警報(bào)器18進(jìn)入動(dòng)作，而且此光刻工藝能進(jìn)行下去。
在光刻工藝期間，光46從此光源48發(fā)射而分別通過(guò)此倍縮光刻掩膜40與此透鏡30。此透鏡30將光46，以在此倍縮光刻掩膜40中的電路圖案圖象的形式，集中到位于此中央焦點(diǎn)34的此晶片(圖中未示)上。由于此倍縮光刻掩膜40的未被扭曲的結(jié)構(gòu)，被傳送到此晶片的電路圖案圖象具有高的分辨率(resolution)且?guī)椭嗽诤罄m(xù)的工藝步驟期間在此晶片上高質(zhì)量電路的蝕刻。
若此倍縮光刻掩膜40已經(jīng)被過(guò)度地加熱(例如在此步進(jìn)機(jī)/掃描機(jī)28中延長(zhǎng)使用之后被熱源48過(guò)度地加熱)，此倍縮光刻掩膜40變得被熱扭曲。這是被圖2中的虛線所顯示的，其中被參考號(hào)碼44所顯示的此倍縮光刻掩膜40的被增大的區(qū)域代表此被扭曲的倍縮光刻掩膜40增加的尺寸，相對(duì)于正常、未被扭曲的尺寸(被參考號(hào)碼42所顯示)而言。因而，如在圖3所顯示的，此被扭曲的倍縮光刻掩膜40把反射的光束22a偏離而不進(jìn)入此接收器14。所以，此接收器14通過(guò)計(jì)算器配線15傳送電信號(hào)到此計(jì)算器16。作為對(duì)來(lái)自此接收器14的信號(hào)的反應(yīng)，此計(jì)算器16通過(guò)警報(bào)器配線17傳送警報(bào)器進(jìn)入動(dòng)作信號(hào)(alarm activation signal)到此警報(bào)器18。此警報(bào)器18播送可聽見的(audible)信號(hào)、視覺(jué)的(visual)信號(hào)、或可聽見的與視覺(jué)的信號(hào)，以警示提醒人員此倍縮光刻掩膜40被扭曲的狀況。所以，此倍縮光刻掩膜40能從此倍縮光刻掩膜臺(tái)38被移除且被未被扭曲的倍縮光刻掩膜40所替代，以確保高質(zhì)量的電路圖案圖象從此倍縮光刻掩膜40被轉(zhuǎn)移到此半導(dǎo)體晶片上。
在之前所敘述的此光學(xué)的倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器10的結(jié)構(gòu)中，若此反射的光束22a未進(jìn)入此接收器14，則此接收器14傳送電信號(hào)到此計(jì)算器16，且此計(jì)算器16使此警報(bào)器18進(jìn)入動(dòng)作。然而，被理解的是可替代的運(yùn)作的結(jié)構(gòu)是可能的。舉例來(lái)說(shuō)，此接收器14可被調(diào)整適合在此倍縮光刻掩膜40未被扭曲的情況下(且反射光束22因此進(jìn)入此接收器14)傳送電信號(hào)到此計(jì)算器16。若是這樣的話，如果此反射光束22未進(jìn)入此接收器14(因此顯示出此倍縮光刻掩膜40被扭曲)，則此接收器14不會(huì)傳送信號(hào)到此計(jì)算器16而且此計(jì)算器16因而使此警報(bào)器18進(jìn)入動(dòng)作。在另一可替代的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)此倍縮光刻掩膜40未被扭曲，只要此反射光束22進(jìn)入此接收器14則此接收器14傳送基線(baseline)信號(hào)到此計(jì)算器16。若此倍縮光刻掩膜40被扭曲，則此接收器14傳送被調(diào)變的(modulated)電信號(hào)到此計(jì)算器16，且此計(jì)算器16使此警報(bào)器18進(jìn)入動(dòng)作，作為對(duì)接收來(lái)自此接收器14的被調(diào)變信號(hào)的反應(yīng)。
然后參照?qǐng)D4，依據(jù)本發(fā)明的機(jī)械的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器通過(guò)參考號(hào)碼50標(biāo)示出來(lái)。此機(jī)械的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器50包括機(jī)械的裝置52，且當(dāng)倍縮光刻掩膜40倚靠在步進(jìn)機(jī)/掃描機(jī)28的倍縮光刻掩膜臺(tái)38(圖1)上時(shí)此機(jī)械的裝置52與此倍縮光刻掩膜40銜接。計(jì)算器54典型地通過(guò)計(jì)算器配線53被連接到此機(jī)械的裝置52。警報(bào)器56，其可以是可聽見的警報(bào)器、視覺(jué)的警報(bào)器、或兩者兼具，典型地通過(guò)警報(bào)器配線55被連接到此計(jì)算器54。此機(jī)械的裝置52可以是任何裝置，其中當(dāng)此倍縮光刻掩膜40是處在被熱扭曲的結(jié)構(gòu)時(shí)此裝置能夠監(jiān)測(cè)此倍縮光刻掩膜40的不正常的厚度，而且若此倍縮光刻掩膜40是被扭曲的則此裝置能夠傳送電信號(hào)(或者作為替代方式地傳送被調(diào)變的電信號(hào)或終止傳輸信號(hào))到此計(jì)算器54。于是，若此倍縮光刻掩膜40未被扭曲，此計(jì)算器54不會(huì)使此警報(bào)器56進(jìn)入動(dòng)作。若此倍縮光刻掩膜40被扭曲，此機(jī)械的裝置52通過(guò)傳送電信號(hào)、傳送被修改的電信號(hào)或終止傳輸電信號(hào)到此計(jì)算器54，以造成此計(jì)算器54使此警報(bào)器56進(jìn)入動(dòng)作。在光刻工藝之前，此倍縮光刻掩膜40然后能被未被扭曲的倍縮光刻掩膜所替代。
然后參照?qǐng)D5，依據(jù)本發(fā)明的機(jī)電的(electromechanical)倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器通過(guò)參考號(hào)碼58標(biāo)示出來(lái)。此機(jī)電的倍縮光刻掩膜熱監(jiān)測(cè)器58包括至少一個(gè)、且典型地是多個(gè)壓電感應(yīng)器(piezoelectric sensor)60，且當(dāng)倍縮光刻掩膜40倚靠在步進(jìn)機(jī)/掃描機(jī)28的倍縮光刻掩膜臺(tái)38(圖1)上時(shí)壓電感應(yīng)器60與此倍縮光刻掩膜40銜接。計(jì)算器64典型地通過(guò)計(jì)算器配線62被連接到壓電感應(yīng)器60。警報(bào)器66，其可以是可聽見的警報(bào)器、視覺(jué)的警報(bào)器、或兩者兼具，典型地通過(guò)警報(bào)器配線65被連接到此計(jì)算器64。當(dāng)此倍縮光刻掩膜40是處在被擴(kuò)展的、被熱扭曲的結(jié)構(gòu)時(shí)，此壓電感應(yīng)器60能夠感應(yīng)此倍縮光刻掩膜40所施加的壓力，在此情形中此壓電感應(yīng)器60產(chǎn)生且通過(guò)計(jì)算器配線62傳送電信號(hào)到此計(jì)算器64。因而，此計(jì)算器64通過(guò)警報(bào)器配線65使此警報(bào)器66進(jìn)入動(dòng)作。若此倍縮光刻掩膜40未被扭曲，此倍縮光刻掩膜40不會(huì)施加壓力給壓電感應(yīng)器60。因而，壓電感應(yīng)器60不會(huì)傳送電信號(hào)到此計(jì)算器64且此計(jì)算器64不會(huì)使此警報(bào)器66進(jìn)入動(dòng)作。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與改進(jìn)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，用以測(cè)量倍縮光刻掩膜的受熱狀況，其特征是該熱監(jiān)測(cè)器至少包含傳送器，用以發(fā)射入射光束觸碰該倍縮光刻掩膜；接收器，與該傳送器分隔開，用以接收來(lái)自該倍縮光刻掩膜的反射的光束；計(jì)算器，被連接到該接收器；以及警報(bào)器，與該計(jì)算器連接且被其操作，當(dāng)該反射的光束被轉(zhuǎn)向偏離該接收器時(shí)，該計(jì)算器激活警報(bào)器。
2.一種增進(jìn)電路圖案圖象的質(zhì)量的方法，其中上述電路圖案圖象在光刻工藝期間被形成在晶片上，其特征是該方法至少包含提供倍縮光刻掩膜；通過(guò)決定該倍縮光刻掩膜被扭曲的程度，以測(cè)量該倍縮光刻掩膜的受熱狀況；以及當(dāng)該倍縮光刻掩膜在光刻工藝之前被扭曲時(shí)，更換該倍縮光刻掩膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是該決定該倍縮光刻掩膜被扭曲的程度，包含區(qū)別當(dāng)該倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)該倍縮光刻掩膜的厚度，以及當(dāng)該倍縮光刻掩膜未被扭曲時(shí)該倍縮光刻掩膜的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是該區(qū)別當(dāng)該倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)該倍縮光刻掩膜的厚度與當(dāng)該倍縮光刻掩膜未被扭曲時(shí)該倍縮光刻掩膜的厚度包含提供傳送器，提供接收器，以及通過(guò)從該傳送器發(fā)射入射的光束觸碰該倍縮光刻掩膜以形成反射的光束；以及其中當(dāng)該倍縮光刻掩膜未被扭曲時(shí)，該反射的光束進(jìn)入該接收器，以及當(dāng)該倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)，該反射的光束未達(dá)到該接收器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征是該區(qū)別當(dāng)該倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)該倍縮光刻掩膜的厚度與當(dāng)該倍縮光刻掩膜未被扭曲時(shí)該倍縮光刻掩膜的厚度包含提供機(jī)械裝置，銜接該倍縮光刻掩膜，連接警報(bào)器到該機(jī)械裝置，通過(guò)運(yùn)作該機(jī)械裝置，以測(cè)量該倍縮光刻掩膜的厚度，以及當(dāng)該倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)，激活該警報(bào)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是該區(qū)別當(dāng)該倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)該倍縮光刻掩膜的厚度與當(dāng)該倍縮光刻掩膜未被扭曲時(shí)該倍縮光刻掩膜的厚度包含提供至少一個(gè)壓電感應(yīng)器，銜接該倍縮光刻掩膜，連接警報(bào)器到該至少一個(gè)壓電感應(yīng)器，其中當(dāng)該倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)，該倍縮光刻掩膜壓縮該至少一個(gè)壓電感應(yīng)器，以及當(dāng)該倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)，激活該警報(bào)器。
7.一種曝光設(shè)備，其特征是至少包含曝光裝置，用以曝光晶片，該曝光裝置包含光源用以發(fā)射光、倍縮光刻掩膜臺(tái)鄰近該光源且用以握持倍縮光刻掩膜、以及透鏡鄰近該倍縮光刻掩膜臺(tái)；機(jī)構(gòu)，用以決定該倍縮光刻掩膜被扭曲的程度，且該機(jī)構(gòu)被提供鄰近于該倍縮光刻掩膜臺(tái)；以及警報(bào)器，被連接到該機(jī)構(gòu)，當(dāng)該倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)透，該機(jī)構(gòu)激活該警報(bào)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的曝光設(shè)備，其特征是該機(jī)構(gòu)包含光學(xué)的機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的曝光設(shè)備，其特征是該曝光裝置包含掃描機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的曝光設(shè)備，其特征是該曝光裝置包含步進(jìn)機(jī)。
全文摘要
披露了一種倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器，用以測(cè)量在光刻工藝之前的倍縮光刻掩膜的受熱狀況與扭曲。此倍縮光刻掩膜的熱監(jiān)測(cè)器包括機(jī)構(gòu)，用以決定此倍縮光刻掩膜被扭曲的程度。警報(bào)器被連接到此機(jī)構(gòu)，當(dāng)此倍縮光刻掩膜被扭曲時(shí)，通過(guò)此機(jī)構(gòu)而激活警報(bào)器。本發(fā)明還包括新的增進(jìn)電路圖案圖象質(zhì)量的方法，其中這些圖象在光刻工藝期間被形成在晶片上。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1782869SQ20051007973
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者郭養(yǎng)國(guó) 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司