專利名稱：步進(jìn)式曝光機(jī)的圖案影像設(shè)定及倍率誤差補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)式曝光機(jī)技術(shù)，尤其是指用于提高步進(jìn)式曝光機(jī)的對準(zhǔn)精確度及曝光速率的一種步進(jìn)式曝光機(jī)的圖案影像設(shè)定及倍率誤差補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
曝光制程為微影制程(photo-lithography)中的一部份，微影制程廣泛地應(yīng)用于例如半導(dǎo)體(Semiconductor)、液晶顯示面板(Liquid crystal display)、以及印刷電路板(Printedcircuit board)等產(chǎn)業(yè)。曝光方法通常運(yùn)用一曝光機(jī)，將一光罩上的圖案轉(zhuǎn)移至一感旋光性基板上。
基板除經(jīng)曝光外，還需經(jīng)烘烤、去光阻、蝕刻等等之類的多道程序，常使基板產(chǎn)生如尺寸(scale)縮小或放大、彎曲等變形，此類變形增加了進(jìn)行曝光制程的困難度。
以多層(Multi-layer)印刷電路板的制程為例，要制造出所需的多層電路結(jié)構(gòu)，需經(jīng)數(shù)次的曝光制程。然而，每一層印刷電路板的制造除了經(jīng)過曝光制程外，仍需經(jīng)過其它不同的制程，當(dāng)中可能包含熱制程(Thermal process)，例如清洗、成膜、曝光、烘烤，及蝕刻等，此類制程均可能導(dǎo)致印刷電路板產(chǎn)生大小不一的尺寸變化；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，印刷電路板的尺寸變化約在250ppm(parts per million)到500ppm之間，而同一批經(jīng)過上述熱制程的印刷電路板，板與板彼此之間的尺寸變化的差異也可達(dá)到100ppm的程度。
因此，在對每一層印刷電路板進(jìn)行曝光時(shí)，其曝光在該層印刷電路板上的圖案影像的尺寸必須能夠根據(jù)印刷電路板的實(shí)際尺寸變化而加以調(diào)整。為了滿足能夠調(diào)整該圖案影像尺寸的需求，迫使印刷電路板業(yè)者逐漸放棄傳統(tǒng)無法調(diào)整圖案影像尺寸的接觸式曝光(contactexposure)設(shè)備，改為采用能夠調(diào)整圖案影像尺寸的非接觸式(contact less)投影曝光設(shè)備，如廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的步進(jìn)式曝光機(jī)。步進(jìn)式曝光機(jī)可利用改變投影鏡組的投影倍率，來調(diào)整該圖案影像的尺寸。
參閱圖1，傳統(tǒng)的步進(jìn)式曝光機(jī)1包括可調(diào)整投影倍率的投影鏡組11，用來將光罩12上的圖案投影成像在感旋光性基板13上，步進(jìn)式曝光機(jī)1還包括用來固定光罩12與投影鏡組11的相對位置的光罩載臺(tái)14、用來固定基板13與投影鏡組11的相對位置的基板載臺(tái)15，及控制各構(gòu)件11、14、15運(yùn)作的控制模塊10。光罩12上具有多個(gè)以矩陣排列的圖案單元121，而感旋光性基板13上也具有多個(gè)以矩陣排列的模塊單元131。模塊單元131的尺寸通常為一芯片(chip or die)的實(shí)際尺寸，而圖案單元121中的圖案通常即為該芯片的其中一層電路結(jié)構(gòu)圖案，經(jīng)過堆集數(shù)層的電路結(jié)構(gòu)，即可形成完整的芯片。當(dāng)欲進(jìn)行曝光時(shí)，首先需分別將光罩12及感旋光性基板13放在光罩載臺(tái)14上及基板載臺(tái)15上，利用投影鏡組11將圖案單元121成像在對應(yīng)的模塊單元131上。
由于步進(jìn)式曝光機(jī)1的投影鏡組11受限于鏡片口徑大小，具有一最大曝光范圍(workingfield)，無法像傳統(tǒng)接觸式曝光設(shè)備，將光罩1直接貼靠在基板13上，在一次曝光過程中，將光罩12上的所有圖案單元121全部投影在基板13上的對應(yīng)模塊單元131上，而是需根據(jù)投影鏡組11的最大曝光范圍，決定最大可行的圖案區(qū)122，使該圖案區(qū)122通過投影鏡組11所形成的圖案影像123的尺寸小于最大曝光范圍，使圖案影像123可以通過投影鏡組11投影在基板13上所預(yù)設(shè)的目標(biāo)曝光區(qū)132。
參閱圖2，為了將圖案影像123能準(zhǔn)確地迭合(overlay)在目標(biāo)曝光區(qū)132之上，會(huì)在圖案影像123及目標(biāo)曝光區(qū)132上分別設(shè)定多個(gè)相互對應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)，通過測量并校正基準(zhǔn)點(diǎn)的位置是否重合，作為判斷圖案影像123是否準(zhǔn)確迭合在目標(biāo)曝光區(qū)132的依據(jù)。一般而言，這些基準(zhǔn)點(diǎn)即所謂的對準(zhǔn)記號(hào)(alignment mark)。在操作時(shí)，先測量目標(biāo)曝光區(qū)132上的實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)133的坐標(biāo)，并與事先儲(chǔ)存在控制模塊10中的圖案影像123的預(yù)設(shè)對準(zhǔn)記號(hào)124的坐標(biāo)作對比。實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)133與預(yù)設(shè)對準(zhǔn)記號(hào)124在圖中各以目標(biāo)曝光區(qū)132或圖案影像123的三個(gè)邊角為例，在實(shí)際應(yīng)用上，該對準(zhǔn)記號(hào)133、124不限于邊角，可為十字、方形、矩形，或任何明顯可作為識(shí)別的特征，不限位于圖案影像123或目標(biāo)曝光區(qū)132的內(nèi)部，也可位于圖案影像123或目標(biāo)曝光區(qū)132的外部。一般而言，實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)133與預(yù)設(shè)對準(zhǔn)記號(hào)124之間必然存在著或大或小的位置偏差，根據(jù)這些位置偏差可定義出三種可直接由步進(jìn)式曝光機(jī)1相對應(yīng)的機(jī)構(gòu)加以補(bǔ)償?shù)膶?zhǔn)誤差(alignment error)，分別為偏移(shitft)誤差、旋轉(zhuǎn)(rotate)誤差、以及倍率(scale)誤差。
偏移誤差(見圖3)是指目標(biāo)曝光區(qū)132的位置相對于圖案影像123的位置產(chǎn)生位移，旋轉(zhuǎn)誤差(見圖4)是指目標(biāo)曝光區(qū)132相對于圖案影像123具有一旋轉(zhuǎn)角度，倍率誤差(見圖5)是指目標(biāo)曝光區(qū)132的尺寸相對于圖案影像123的尺寸產(chǎn)生放大或縮小的倍率變化。偏移誤差及旋轉(zhuǎn)誤差是由基板載臺(tái)15帶動(dòng)基板13平移或旋轉(zhuǎn)來加以補(bǔ)償，而倍率誤差是由投影鏡組11放大或縮小圖案影像123的投影倍率來加以補(bǔ)償。此外，要提及的是，此處的坐標(biāo)原點(diǎn)是定義在圖案影像123或目標(biāo)曝光區(qū)132的幾何中心。
對于使用者而言，對準(zhǔn)誤差的大小會(huì)間接影響產(chǎn)品的特性，因此，在制定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(design rule)時(shí)，會(huì)同時(shí)設(shè)定一容許對準(zhǔn)誤差Er，若圖案影像123相對于目標(biāo)曝光區(qū)132的對準(zhǔn)誤差小于該容許對準(zhǔn)誤差Er，即不會(huì)對該產(chǎn)品造成影響。
此外，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常會(huì)選取整數(shù)個(gè)相鄰的圖案單元121作為圖案區(qū)122，避免選取非整數(shù)個(gè)(指非為完整一個(gè))的圖案單元121。由于不完整的圖案單元121所形成的圖案影像，需以另一個(gè)對應(yīng)的不完整圖案單元121所形成的圖案影像，應(yīng)用縫合(stitch)的方式來加以組合，以形成一具有完整電路結(jié)構(gòu)的圖案影像，而此縫合的方式包含二次獨(dú)立的曝光過程，其第一次曝光的圖案影像與第二次曝光的圖案影像也可能造成不必要的對準(zhǔn)誤差，該對準(zhǔn)誤差易造成電路結(jié)構(gòu)的接合誤差，進(jìn)而影響電阻、電容等電路特性。
參閱圖6，為傳統(tǒng)用于步進(jìn)式曝光機(jī)1的曝光方法流程圖，該曝光方法先在步驟21中測量目標(biāo)曝光區(qū)13上的三個(gè)實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)133的坐標(biāo)；在步驟22中根據(jù)對準(zhǔn)記號(hào)133的坐標(biāo)計(jì)算出X及Y方向的偏移誤差及旋轉(zhuǎn)誤差；及在步驟23中根據(jù)對準(zhǔn)記號(hào)133的坐標(biāo)計(jì)算出X及Y方向的倍率誤差；再在步驟24中根據(jù)X及Y方向的倍率誤差的平均值調(diào)整投影鏡組的投影倍率，及在步驟25中調(diào)整光罩12或基板13的位置以消除X及Y方向的偏移誤差及旋轉(zhuǎn)誤差，以消除對準(zhǔn)誤差；最后在步驟26中對目標(biāo)曝光區(qū)132進(jìn)行曝光。
參閱圖1，當(dāng)目標(biāo)曝光區(qū)132進(jìn)行曝光完成后，利用基板載臺(tái)15帶動(dòng)基板13移動(dòng)，使圖案影像123對應(yīng)于基板13的下一個(gè)目標(biāo)曝光區(qū)進(jìn)行曝光并重復(fù)上述步驟，即以所稱的移位并重復(fù)(step & repeat)的方式，對基板13進(jìn)行完整曝光。
參閱圖7，然而在印刷電路板的制程中，因?yàn)榻?jīng)過熱制程所造成目標(biāo)曝光區(qū)132的尺度變化經(jīng)常為各向異性(anisotropic)的。也就是說，由于印刷電路板本身材料特性，在經(jīng)過熱制程后使目標(biāo)曝光區(qū)132產(chǎn)生的尺度變化在X與Y方向上的程度是不同的。由于目標(biāo)曝光區(qū)132的尺度變化直接影響到目標(biāo)曝光區(qū)132相對于圖案影像123的倍率誤差，因而造成X及Y方向的倍率誤差并不相同。
由于步進(jìn)式曝光機(jī)的投影鏡組無法就X及Y方向的倍率誤差分別加以補(bǔ)償，傳統(tǒng)的倍率誤差補(bǔ)償方式會(huì)根據(jù)X及Y方向的倍率誤差的平均值來調(diào)整投影鏡組的投影倍率，以補(bǔ)償上述的各向異性的尺度變化。然而，這樣的補(bǔ)償方式所產(chǎn)生的補(bǔ)償結(jié)果如圖8所示，仍然會(huì)導(dǎo)致圖案影像123無法準(zhǔn)確地對準(zhǔn)于目標(biāo)曝光區(qū)132。圖中的補(bǔ)償后的該圖案影像123相對于目標(biāo)曝光區(qū)132在X方向仍存在一對準(zhǔn)誤差Erx，而Y方向仍存在一對準(zhǔn)誤差Ery。
舉例來說，如圖7所示，未作倍率補(bǔ)償前的圖案影像123的X方向的長度為Ix，Y方向的長度為Iy，而目標(biāo)曝光區(qū)132的X方向的尺度變化為ΔX(ΔX是目標(biāo)曝光區(qū)132相對于圖案影像123的X方向的長度比值)，Y方向的尺度變化為ΔY(ΔY是該目標(biāo)曝光區(qū)132相對于圖案影像123的Y方向的長度比值)，可計(jì)算出X方向的對準(zhǔn)誤差Erx為X方向的長度Ix乘上X方向的尺度變化ΔX(Erx＝IxΔX)，同理，Y方向的對準(zhǔn)誤差Ery為Y方向的長度Iy乘上Y方向的尺度變化ΔY(Ery＝IyΔY)。
當(dāng)執(zhí)行倍率誤差的補(bǔ)償時(shí)，投影鏡組會(huì)根據(jù)X及Y方向的倍率誤差的平均值((ΔX+ΔY)/2)調(diào)整投影倍率，因此，在不考慮偏移誤差及旋轉(zhuǎn)誤差的前提下，如圖8中所示，調(diào)整倍率后的圖案影像123，其X方向的對準(zhǔn)誤差Erx為X方向的長度Ix乘上X方向的尺度變化ΔX(Erx＝Ix(ΔX-((ΔX+ΔY)/2)))＝Ix((ΔX-ΔY)/2)；同理，其Y方向的對準(zhǔn)誤差Ery為Y方向的長度Iy乘上Y方向的尺度變化ΔY(Ery＝Iy(ΔY-((ΔX+ΔY)/2)))＝Iy((ΔY-ΔX)/2)。因此，可以得知，當(dāng)步進(jìn)式曝光機(jī)以傳統(tǒng)的倍率誤差補(bǔ)償方式來處理各向異性的變形時(shí)，圖案影像123無法準(zhǔn)確地對準(zhǔn)目標(biāo)曝光區(qū)132，而其間仍存在著倍率誤差。
為了要將上述倍率誤差減到最小，以提高圖案影像相對于該目標(biāo)曝光區(qū)的對準(zhǔn)準(zhǔn)確度，美國第6,580,494號(hào)專利案中提出了一種投影曝光系統(tǒng)的形變補(bǔ)償方法。
利用圖8中的圖案影像123來說明，該圖案影像123為3×3的矩陣，在X方向上對應(yīng)的對準(zhǔn)誤差為Erx，假設(shè)自該3×3矩陣中選取中間一欄(column)的1×3矩陣作為欲投影的圖案影像，可很明顯地發(fā)現(xiàn)其在X方向上的對準(zhǔn)誤差為Erx’且Erx’小于Erx。也就是說，該圖案影像123相對于該目標(biāo)曝光區(qū)132的X方向的倍率誤差是與該圖案影像123的X方向的長度成正相關(guān)的。同理，該圖案影像123相對于該目標(biāo)曝光區(qū)132的Y方向的倍率誤差也是與該圖案影像123的Y方向長度成正相關(guān)的。
該變形補(bǔ)償方法的特征即在于利用上述倍率誤差與圖案影像的長度成正相關(guān)的概念，將光罩上的圖案區(qū)的X及Y方向長度，納入作為計(jì)算該投影鏡組調(diào)整投影倍率時(shí)的權(quán)重因子。若圖案區(qū)的X及Y方向的長度相等時(shí)，投影倍率的計(jì)算與一般無異，但若圖案區(qū)的X及Y方向的長度不相等時(shí)，投影鏡組的投影倍率的計(jì)算便會(huì)納入X及Y方向的長度的影響。
舉例來說，如圖7所示，未作倍率補(bǔ)償前的該圖案影像123的X方向長度為Ix，Y方向長度為Iy，而目標(biāo)曝光區(qū)132的X方向的尺度變化為ΔX(ΔX是目標(biāo)曝光區(qū)132相對于圖案影像123的X方向的長度比值)，Y方向的尺度變化為ΔY(ΔY是目標(biāo)曝光區(qū)132相對于圖案影像123的Y方向的長度比值)，可計(jì)算出X方向的對準(zhǔn)誤差Erx為X方向的長度Ix乘上X方向的尺度變化ΔX(Erx＝IxΔX)，同理，Y方向的對準(zhǔn)誤差Ery為Y方向的長度Iy乘上Y方向的尺度變化ΔY(Ery＝Iy ΔY)。
當(dāng)執(zhí)行倍率誤差的補(bǔ)償時(shí)，投影倍率的調(diào)整不再是傳統(tǒng)依據(jù)X及Y方向倍率誤差的平均值((ΔX+ΔY)/2)來作調(diào)整，而是根據(jù)((IxΔX+IyΔY)/(Ix+Iy))來進(jìn)行調(diào)整，意即，將X及Y方向的長度納入作為圖案影像123的投影倍率的計(jì)算，因此，在不考慮偏移誤差及旋轉(zhuǎn)誤差的前提下，如圖8中所示，調(diào)整倍率后的圖案影像123，其X方向的對準(zhǔn)誤差Erx為X方向的長度Ix乘上X方向的尺度變化ΔX(Erx＝Ix(ΔX-((IxΔX+IyΔY)/(Ix+Iy))))＝IxIy(ΔX-ΔY)/(Ix+Iy)；同理，其Y方向的對準(zhǔn)誤差Ery為Y方向的長度Iy乘上Y方向的尺度變化ΔY(Ery＝Iy(ΔY-((IxΔX+IyΔY)/(Ix+Iy))))＝IxIy(ΔY-ΔX)/(Ix+Iy)。
在僅考慮Erx及Ery的絕對值大小之下，可將(ΔX-ΔY)或(ΔY-ΔX)均以ΔS作表示，并與傳統(tǒng)倍率補(bǔ)償方式做比較，且代入實(shí)際Ix與Iy的比例，如下表所示

可得知在圖案影像的X方向與Y方向的長度比例Ix/Iy＝1的情況下，經(jīng)過美國第6,580,494號(hào)專利案所提出的倍率誤差補(bǔ)償方法補(bǔ)償后的倍率誤差與傳統(tǒng)倍率補(bǔ)償方式所補(bǔ)償后的倍率誤差相同，但若在圖案影像的X方向與Y方向的長度比例Ix/Iy≠1的情形下，美國第6,580,494號(hào)專利案的倍率誤差(取X方向倍率誤差Erx及Y方向倍率誤差Ery的最大值)較傳統(tǒng)倍率方式的倍率誤差為小，的確有效減小了倍率誤差。
然而美國第6,580,494號(hào)專利案中所提出倍率補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)，在于該補(bǔ)償方法是以傳統(tǒng)倍率誤差補(bǔ)償方法為基礎(chǔ)，并利用測量目標(biāo)曝光區(qū)上的至少三個(gè)對準(zhǔn)記號(hào)，以分別計(jì)算該目標(biāo)曝光區(qū)的X及Y方向的倍率誤差，由于更引入了該圖案影像的長度作為權(quán)重因子以計(jì)算投影倍率，因此雖然有效減小了倍率誤差，但也使得投影倍率的計(jì)算較傳統(tǒng)倍率誤差補(bǔ)償方式而言，顯得更為冗長且繁復(fù)，以致于曝光速率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可提高對準(zhǔn)精確度和曝光效率的步進(jìn)式曝光機(jī)的圖案影像設(shè)定及倍率誤差補(bǔ)償方法。
本發(fā)明的步進(jìn)式曝光機(jī)圖案影像設(shè)定方法，是將圖案影像投射至基板上，基板具有多個(gè)呈矩陣排列的模塊單元，圖案影像設(shè)定方法包括下列步驟(A)獲取圖案影像的容許對準(zhǔn)誤差與該圖案影像相對于目標(biāo)曝光區(qū)分別在二維方向上倍率誤差的差異值；及(B)根據(jù)容許對準(zhǔn)誤差與差異值來決定該圖案影像的寬度值，及使圖案影像的長度值大于兩倍的寬度值。
本發(fā)明步進(jìn)式曝光機(jī)的倍率誤差補(bǔ)償方法，步進(jìn)式曝光機(jī)用來投射圖案影像至目標(biāo)曝光區(qū)，該圖案影像的寬度值是對應(yīng)容許對準(zhǔn)誤差與差異值，圖案影像的長度值大于兩倍的寬度值，并設(shè)定與圖案影像的長邊平行方向的長軸方向，倍率誤差補(bǔ)償方法包含下列步驟(A)測量在長軸方向上目標(biāo)曝光區(qū)與圖案影像間的倍率誤差；及(B)若該倍率誤差不等于零時(shí)，對應(yīng)調(diào)整步進(jìn)式曝光機(jī)的投影倍率，使圖案影像與目標(biāo)曝光區(qū)在長軸方向上的倍率誤差為零。
本發(fā)明的圖案影像設(shè)定與倍率誤差補(bǔ)償方法，通過先設(shè)定圖案影像的特定尺寸，使得倍率誤差得以間接被控制在容許對準(zhǔn)誤差之內(nèi)，提高了步進(jìn)式曝光機(jī)在面對各向異性的基板變形時(shí)的對準(zhǔn)精確度；并且不同于傳統(tǒng)的倍率補(bǔ)償方法，需同時(shí)兼顧X與Y方向倍率誤差的復(fù)雜計(jì)算，本發(fā)明僅利用二個(gè)實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)333的坐標(biāo)進(jìn)行Y方向倍率補(bǔ)償計(jì)算，以簡化倍率補(bǔ)償與提高Y方向的倍率誤差補(bǔ)償?shù)木珳?zhǔn)度，使步進(jìn)式曝光機(jī)的曝光速率可被有效提高。


下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
圖1是傳統(tǒng)的倍率誤差補(bǔ)償方法應(yīng)用在步進(jìn)式曝光機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是傳統(tǒng)的圖案影像迭合在目標(biāo)曝光區(qū)時(shí)的示意圖，圖中虛線表示圖案影像，實(shí)線表示目標(biāo)曝光區(qū)；圖3是圖案影像與目標(biāo)曝光區(qū)的偏移誤差示意圖；圖4是圖案影像與目標(biāo)曝光區(qū)的旋轉(zhuǎn)誤差示意圖；圖5是圖案影像與目標(biāo)曝光區(qū)的倍率誤差示意圖；圖6是傳統(tǒng)曝光方法的流程圖；圖7是一種各向異性的基板變形示意圖；圖8是采用傳統(tǒng)的倍率誤差補(bǔ)償方法對圖7中各向異性的基板變形所造成的倍率誤差示意圖；圖9是本發(fā)明的方法用于步進(jìn)式曝光機(jī)示意圖；圖10是本發(fā)明的方法在各向異性變形產(chǎn)生的倍率誤差示意圖；圖11是本發(fā)明的方法修正倍率誤差示意12是本發(fā)明的圖案影像設(shè)定方法流程圖；圖13是本發(fā)明的曝光程序流程圖；圖14是本發(fā)明的倍率誤差補(bǔ)償方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
參閱圖9所示，為本發(fā)明的圖案影像設(shè)定與倍率誤差補(bǔ)償方法用于步進(jìn)式曝光機(jī)3的較佳實(shí)施例，步進(jìn)式曝光機(jī)3包括可調(diào)整投影倍率的投影鏡組31，用來將光罩32上的圖案投影成像在感旋光性基板33上，步進(jìn)式曝光機(jī)3更包括用來固定光罩32與投影鏡組31的相對位置的光罩載臺(tái)34、用來固定基板33與投影鏡組31的相對位置的基板載臺(tái)35，及控制各構(gòu)件31、34、35運(yùn)作的控制模塊30。光罩32上具有多個(gè)以矩陣排列的圖案單元321，而感旋光性基板33上也具有多個(gè)以矩陣排列的模塊單元331。模塊單元331的尺寸通常為一芯片(chip or die)的實(shí)際尺寸，而圖案單元321中的圖案通常即為芯片的其中一層電路結(jié)構(gòu)圖案，通過堆集數(shù)層的電路結(jié)構(gòu)，即可形成完整的芯片。需要進(jìn)行曝光時(shí)，首先需分別將光罩32及感旋光性基板33設(shè)置在光罩載臺(tái)34及基板載臺(tái)35上，通過投影鏡組31將圖案單元321成像在對應(yīng)的模塊單元331上。本實(shí)施例的倍率誤差方法與圖案影像的設(shè)定方法是通過軟件或諸如集成電路(IC)之類的硬件整合在控制模塊30中，方便通過控制模塊30來執(zhí)行本實(shí)施例的方法。
由于步進(jìn)式曝光機(jī)3的投影鏡組31受鏡片口徑大小的限制，具有一最大曝光范圍，需根據(jù)投影鏡組31的最大曝光范圍，決定一最大可行的圖案區(qū)322，使該圖案區(qū)322通過投影鏡組31所形成的圖案影像323尺寸小于該最大曝光范圍，以便圖案影像323可以通過投影鏡組31投影在基板33所預(yù)設(shè)的目標(biāo)曝光區(qū)332。
在背景技術(shù)中已提及，圖案影像323相對于目標(biāo)曝光區(qū)332的倍率誤差與該圖案影像323的長度成正比。因此，圖案影像323相對于目標(biāo)曝光區(qū)332在X方向的倍率誤差與該圖案影像323在X方向的長度成正比。同理，圖案影像323相對于目標(biāo)曝光區(qū)332在Y方向的倍率誤差也與該圖案影像323在Y方向的長度成正比。
在此要先提及的是，本實(shí)施例的坐標(biāo)原點(diǎn)是定義在該圖案影像123或目標(biāo)曝光區(qū)132的幾何中心。
因此，如圖10，假設(shè)未作補(bǔ)償前的圖案影像323在X方向的長度為Ix，Y方向的長度為Iy。而目標(biāo)曝光區(qū)332在X方向的尺度變化為ΔX(ΔX是目標(biāo)曝光區(qū)332相對于圖案影像123在X方向的長度比值)，目標(biāo)曝光區(qū)332在Y方向的尺度變化為ΔY(ΔY是目標(biāo)曝光區(qū)332相對于圖案影像323在Y方向的長度比值)。因此，可計(jì)算出目標(biāo)曝光區(qū)332相對于圖案影像323的X方向的倍率誤差Erx為X方向的長度Ix乘上X方向的尺度變化ΔX(Erx＝IxΔX)；同理，目標(biāo)曝光區(qū)332相對于圖案影像323在Y方向的倍率誤差Ery為Y方向的長度Iy乘上Y方向的尺度變化ΔY(Ery＝IyΔY)。
此時(shí)，若只考慮選定Y方向的倍率誤差作補(bǔ)償，其補(bǔ)償?shù)耐队氨堵始礊棣，如圖11所示，其Y的倍率誤差理論上可被完全消除(Ery＝Iy(ΔY-ΔY)＝0)，而X方向的倍率誤差則為X方向的長度乘上X及Y方向的尺度變化的差異值(Erx＝Ix(ΔX-ΔY))。同理，若只考慮選定X方向的倍率誤差作補(bǔ)償，其補(bǔ)償?shù)耐队氨堵始礊棣，其X的倍率誤差理論上可被完全消除(Erx＝Ix(ΔX-ΔX)＝0)，而Y方向的倍率誤差則為Y方向的長度乘上X及Y方向的尺度變化的差異值(Ery＝Iy(ΔY-ΔX))。假設(shè)只考慮Erx及Ery的絕對值大小，可將(ΔX-ΔY)或(ΔY-ΔX)以ΔS作表示。因此，若選定只對Y方向的倍率誤差作補(bǔ)償，則X方向的倍率誤差為Erx＝IxΔS，而若選定只對X方向的倍率誤差作補(bǔ)償，則Y方向的倍率誤差為Ery＝IyΔS。其中ΔS是在進(jìn)行曝光制程前自行計(jì)算出或是由材料供貨商提供的材料測試報(bào)告中所提供，在實(shí)際作倍率補(bǔ)償時(shí)，可將ΔS視為一常數(shù)。由此可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)只對X或Y方向其中一方向作倍率誤差的補(bǔ)償時(shí)，另一方向上的倍率誤差僅與該另一方向的長度有關(guān)且成正比。
為了達(dá)到讓倍率誤差盡可能減小的目的，在本實(shí)施例中，假設(shè)X方向的長度Ix小于Y方向的長度Iy，因此，若選定Y方向的倍率誤差進(jìn)行補(bǔ)償，該Y方向的倍率誤差可實(shí)質(zhì)上被完全消除，而X方向上仍存在之倍率誤差(Erx＝IxΔS)會(huì)較小。
將傳統(tǒng)倍率誤差補(bǔ)償方法、美國第6,580,494號(hào)專利案，以及本發(fā)明作比較，如下表所示

另外，由上表可得知，在圖案影像的X方向與Y方向的長度比例Ix/Iy大于1/2，即Y方向的長度小于兩倍的X方向長度時(shí)，通過本實(shí)施例補(bǔ)償后所得的倍率誤差仍較傳統(tǒng)倍率誤差補(bǔ)償方法補(bǔ)償后所得的倍率誤差為大，但在圖案影像的X方向與Y方向的長度比例Ix/Iy比值小于1/2，即Y方向的長度大于兩倍的X方向長度時(shí)，本實(shí)施例補(bǔ)償后所得的倍率誤差較傳統(tǒng)倍率誤差補(bǔ)償方法補(bǔ)償后所得的倍率誤差為小。
因此，本實(shí)施例，在設(shè)定圖案影像的Y方向長度大于兩倍的X方向長度的條件下，選定只對Y方向的倍率誤差作補(bǔ)償，所得到的倍率誤差(Erx＝IxΔS)會(huì)較傳統(tǒng)倍率補(bǔ)償方式補(bǔ)償后的倍率誤差為小。
并且，由于本實(shí)施例只對Y方向的倍率誤差作補(bǔ)償，無須對X方向的倍率誤差進(jìn)行測量并補(bǔ)償，因此在實(shí)際操作步進(jìn)式曝光機(jī)時(shí)，用來測量并計(jì)算倍率誤差的對準(zhǔn)記號(hào)的數(shù)目，可從傳統(tǒng)使用的三個(gè)對準(zhǔn)記號(hào)減為沿Y軸方向配置的二個(gè)對準(zhǔn)記號(hào)。
進(jìn)一步地，使用者還可根據(jù)產(chǎn)品特性而設(shè)定一容許對準(zhǔn)誤差Er，并利用已知的差異值ΔS，來求得圖案影像在X方向的寬度值Ix，即依據(jù)上述公式(Erx＝IxΔS)，可推得Ix＝Er/ΔS。
需注意的是，為了便于說明，上述所定義的Er是根據(jù)坐標(biāo)原點(diǎn)定在圖案影像的幾何中心所得的X方向的倍率誤差，因此，Ix實(shí)際上僅為圖案影像的正X方向長度，而實(shí)際上圖案影像X方向的長度Ws(包括正X方向與負(fù)X方向)應(yīng)為兩倍之Ix，即為Ws＝2×Ix＝2×Er/ΔS。
舉例來說，若使用者根據(jù)產(chǎn)品特性制定圖案影像相對于目標(biāo)曝光區(qū)的容許對準(zhǔn)誤差需小于2.5μm，而ΔS以現(xiàn)今的印刷電路板所使用的材料及其制程技術(shù)來推算，以100ppm為例，根據(jù)上述公式可得Ws＝2×Er/ΔS＝2×2.5μm/100ppm＝0.5m＝50mm，換句話說，在容許對準(zhǔn)誤差需小于2.5um的條件下，圖案影像的X方向長度需小于50mm。
應(yīng)注意的是，為說明方便，在本實(shí)施例中設(shè)定X方向?yàn)閳D案影像323的寬度方向(指短軸方向)，而Y方向?yàn)閳D案影像323的長度方向(指長軸方向)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員均了解，圖案影像323的寬度、長度方向也可分別定為Y方向、X方向，并不受本實(shí)施例所限制。
因此，在步進(jìn)曝光機(jī)3對基板31進(jìn)行曝光前，會(huì)先如圖12進(jìn)行圖案影像設(shè)定。
首先，在步驟41中，控制模塊30先獲取容許對準(zhǔn)誤差Er與倍率誤差的差異值ΔS。
其次，在步驟42中，控制模塊30將根據(jù)容許對準(zhǔn)誤差Er與倍率誤差的差異值ΔS來計(jì)算出圖案影像的寬度值Ws，指將兩倍的容許對準(zhǔn)誤差Er除以倍率誤差的差異值ΔS。
最后，在步驟43中，根據(jù)寬度值Ws與模塊單元331的長度來決定圖案影像的長度值，使長度值大于寬度值Ws的二倍以上。
此刻，控制模塊30根據(jù)已設(shè)定的圖案影像323對應(yīng)自光罩32上選定一圖案區(qū)322，并將基板33區(qū)隔成多個(gè)對應(yīng)的目標(biāo)曝光區(qū)332，并進(jìn)一步將目標(biāo)曝光區(qū)332與圖案區(qū)322的相關(guān)坐標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于控制模塊30中。而且，為能對Y方向進(jìn)行倍率補(bǔ)償，如圖10，本實(shí)施例中各目標(biāo)曝光區(qū)332上設(shè)有二個(gè)沿Y方向設(shè)置的實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)333，而控制模塊30中更儲(chǔ)存有對應(yīng)的二個(gè)預(yù)設(shè)對準(zhǔn)記號(hào)324的坐標(biāo)。如此，如圖13，步進(jìn)曝光機(jī)3可開始曝光程序。首先，步驟51，選擇光罩32的一圖案區(qū)322，并決定一與該圖案區(qū)322對應(yīng)的目標(biāo)曝光區(qū)332，并獲取目標(biāo)曝光區(qū)332上的對準(zhǔn)記號(hào)333的坐標(biāo)。其次，在步驟52中，控制模塊30根據(jù)對準(zhǔn)記號(hào)333的坐標(biāo)值來計(jì)算偏移誤差、旋轉(zhuǎn)誤差與Y方向的倍率誤差，以對應(yīng)調(diào)整光罩32、基板33的位置與投影鏡組31的投影倍率，以進(jìn)行偏移誤差、旋轉(zhuǎn)誤差與倍率誤差的補(bǔ)償。在完成補(bǔ)償后，在步驟53中，圖案區(qū)322通過投影鏡組31將投射圖案影像323投至目標(biāo)曝光區(qū)332，進(jìn)行曝光。在目標(biāo)曝光區(qū)332曝光完成后，執(zhí)行步驟54，判斷是否其它未曝光的目標(biāo)曝光區(qū)332存在。
若步驟54判斷為有時(shí)，執(zhí)行步驟55，控制模塊30在選擇未曝光的目標(biāo)曝光區(qū)332中的一個(gè)，再利用基板載臺(tái)35帶動(dòng)基板33移動(dòng)定位，并跳回步驟51，重復(fù)曝光流程。如此，利用移位并重復(fù)的方式可讓基板33完整曝光。在此，由于偏移誤差與旋轉(zhuǎn)誤差補(bǔ)償非本發(fā)明的改進(jìn)內(nèi)容，而且為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，故不在此處詳述。
為讓本實(shí)施例的倍率誤差補(bǔ)償方法更容易被了解，在下文中將說明本實(shí)施例中各目標(biāo)曝光區(qū)332的倍率誤差補(bǔ)償程序的執(zhí)行流程。
如圖14，首先在步驟521中，控制模塊30利用先前步驟51所測量的實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)333的坐標(biāo)來計(jì)算兩者在Y方向的距離。
其次，在步驟522中，控制模塊30將實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)333間的距離與其儲(chǔ)存的二個(gè)預(yù)設(shè)對準(zhǔn)記號(hào)324的距離作比對，以決定Y方向的倍率誤差。也即實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)333的距離與預(yù)設(shè)對準(zhǔn)記號(hào)324的距離之比例即為倍率誤差。
而后，在步驟523中，控制模塊30判斷倍率誤差是否為零，是指將投影的圖案影像323與目標(biāo)曝光區(qū)332在Y方向上是否存在倍率誤差。若步驟523判斷為是，代表圖案影像323與目標(biāo)曝光區(qū)332在Y方向上并未存在需補(bǔ)償?shù)谋堵收`差，故結(jié)束倍率誤差補(bǔ)償作業(yè)，而繼續(xù)步驟53開始曝光。若步驟523判斷為否時(shí)，執(zhí)行步驟524。
在步驟524中，控制模塊30按Y方向的倍率誤差來對應(yīng)投影鏡組31的投影倍率，使將投射的圖案影像323的兩預(yù)設(shè)對準(zhǔn)記號(hào)333間Y方向距離相同于目標(biāo)曝光區(qū)332的實(shí)際對準(zhǔn)記號(hào)333的距離，進(jìn)而使將投影的圖案影像323在Y方向上的長度與目標(biāo)曝光區(qū)332的Y方向的實(shí)際長度一致，以進(jìn)行Y方向的倍率誤差補(bǔ)償。步驟524結(jié)束后，也結(jié)束倍率補(bǔ)償程序。
本發(fā)明的圖案影像設(shè)定與倍率誤差補(bǔ)償方法，讓投影鏡組31的投影倍率僅根據(jù)目標(biāo)曝光區(qū)332在Y方向倍率誤差作調(diào)整，使被投影的圖案影像323在Y方向的長度等同于該目標(biāo)曝光區(qū)332的Y方向長度，即Y方向的倍率誤差可實(shí)質(zhì)上被完全消除，而X方向的倍率誤差也小于使用者所設(shè)定的容許對準(zhǔn)誤差Er，確實(shí)達(dá)到提高對準(zhǔn)精準(zhǔn)度高與簡化補(bǔ)償計(jì)算的功效。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)式曝光機(jī)的圖案影像設(shè)定及倍率誤差補(bǔ)償方法，其特征是所述的圖案影像設(shè)定方法包含以下步驟(A)獲取圖案影像的容許對準(zhǔn)誤差與相對于目標(biāo)曝光區(qū)在二維方向上的倍率誤差的差異值；及(B)根據(jù)該容許對準(zhǔn)誤差與該差異值來決定圖案影像的寬度值，及使圖案影像的長度值大于兩倍的寬度值；所述的圖案影像倍率誤差補(bǔ)償方法包含以下步驟(A)設(shè)定與圖案影像的長邊平行方向的長軸方向，測量在長軸方向上目標(biāo)曝光區(qū)與圖案影像間的倍率誤差；及(B)若該倍率誤差不等于零時(shí)，對應(yīng)調(diào)整步進(jìn)式曝光機(jī)的投影倍率，使圖案影像與目標(biāo)曝光區(qū)在長軸方向上的倍率誤差為零。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式曝光機(jī)的圖案影像設(shè)定及倍率誤差補(bǔ)償方法，其特征是所述圖案影像設(shè)定方法的步驟(B)中，寬度值是以兩倍的容許對準(zhǔn)誤差除以差異值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式曝光機(jī)的圖案影像設(shè)定及倍率誤差補(bǔ)償方法，其特征是所述圖案影像倍率誤差補(bǔ)償方法的步驟(A)中，是沿長軸方向設(shè)置有二個(gè)對準(zhǔn)記號(hào)，通過測量該二個(gè)對準(zhǔn)記號(hào)在長軸方向上的距離來計(jì)算倍率誤差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式曝光機(jī)的圖案影像設(shè)定及倍率誤差補(bǔ)償方法，其特征是所述圖案影像倍率誤差補(bǔ)償方法的步驟(B)中，是對應(yīng)調(diào)整步進(jìn)式曝光機(jī)投影倍率并使圖案影像的長度值與目標(biāo)曝光區(qū)的長度一致。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種步進(jìn)式曝光機(jī)的圖案影像設(shè)定及倍率誤差補(bǔ)償方法，其中圖案影像設(shè)定方法為(A)獲取圖案影像的容許對準(zhǔn)誤差與相對于目標(biāo)曝光區(qū)的二維方向上的倍率誤差的差異值；及(B)根據(jù)該容許對準(zhǔn)誤差與該差異值來決定圖案影像的寬度值，及使該圖案影像長度值大于兩倍的該寬度值；倍率誤差補(bǔ)償方法為(A)設(shè)定與圖案影像的長邊平行方向的長軸方向，測量在長軸方向上目標(biāo)曝光區(qū)與圖案影像間的倍率誤差；及(B)若該倍率誤差不等于零時(shí)，對應(yīng)調(diào)整步進(jìn)式曝光機(jī)的投影倍率，使圖案影像與目標(biāo)曝光區(qū)在長軸方向上的倍率誤差為零。本發(fā)明的方法可提高步進(jìn)式曝光機(jī)的對準(zhǔn)精確度及曝光效率。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1869817SQ20061003608
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者梁茂生, 梁茂忠, 高啟清 申請人:志圣科技(廣州)有限公司