專利名稱：光刻曝光裝置、系統(tǒng)和光刻圖形化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體曝光裝置，特別是涉及一種包含有曝光后烘烤設(shè) 備的光刻曝光裝置、系統(tǒng)和光刻圖形化方法。
背景技術(shù)：
光刻工藝是使用光掩模(photomask)或掩模(mask)來(lái)圖形化(pattern) 襯底，例如半導(dǎo)體晶片。產(chǎn)生集成電路(ICs)的圖形的特征尺寸和間距的不斷 縮減，及/或圖形密度的不斷增加，這樣持續(xù)發(fā)展的結(jié)果是，各種光源和光刻 膠材料已陸續(xù)地被采用。例如在納米尺寸光刻工藝和集成電路制造中，化 學(xué)放大光刻膠(Chemical Amplified Photoresist; CAR)可搭配遠(yuǎn)紫外線(Deep Ultraviolet; DUV)使用。然而，遠(yuǎn)紫外線光刻膠材料易受曝光后延遲(Post Exposure Delay; PED)所影響，且現(xiàn)有曝光裝置難以維持曝光后延遲在可接 受的水平內(nèi)，因而引發(fā)線寬的差異和降低關(guān)鍵尺寸的一致性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種改良的光刻曝光裝置、系統(tǒng)與 方法，通過(guò)控制裝置精確地控制工藝中相關(guān)參數(shù)，減少曝光后延遲時(shí)間(PED Time)的沖擊，并在工藝產(chǎn)生的光刻膠圖形中提供均勻的關(guān)鍵尺寸。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種光刻曝光裝置，至少包含曝光模 塊、烘烤模塊和控制模塊。其中曝光模塊設(shè)計(jì)適用于曝光程序，烘烤模塊被 嵌置于前述曝光模塊中且設(shè)計(jì)適用于曝光后烘烤程序，而控制模塊設(shè)計(jì)用來(lái) 控制曝光模塊與烘烤模塊。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種光刻曝光系統(tǒng)，至少包含曝光 裝置和光刻膠涂布/顯影單元(track unit)。其中曝光裝置至少包含設(shè)計(jì)適用 于曝光程序的曝光模塊，以及設(shè)計(jì)適用于曝光后烘烤程序的烘烤模塊。而光 刻膠涂布/顯影單元結(jié)合至前述的曝光裝置且配置適用于光刻膠工藝。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明又提出一種光刻圖形化方法，至少包含在 曝光裝置中曝光襯底使襯底被圖形化；以及在前述曝光程序后，在嵌置于曝 光裝置的烘烤模塊中烘烤前述的襯底。
因此，應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例，可保持曝光后延遲時(shí)間一致，以及改善晶 片與晶片間或晶片內(nèi)關(guān)鍵尺寸的一致性，同時(shí)可更有效率的利用設(shè)備，強(qiáng)化 生產(chǎn)的效能。
本發(fā)明可由上述的詳細(xì)說(shuō)明并輔以所附附圖而獲得較佳的了解。要強(qiáng)調(diào) 的是，根據(jù)工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)，附圖中的各種特征并未依比例示出。事實(shí)上， 為清楚說(shuō)明上述討論，可任意地放大或縮小各種特征的尺寸。再者，為了簡(jiǎn) 單起見(jiàn)，并非所有的特征都示出于所有的圖示當(dāng)中。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種光刻系統(tǒng)的示范實(shí)施例的示
意圖，該光刻系統(tǒng)包含有位于曝光裝置的嵌置烘烤模塊；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種曝光裝置的實(shí)施例的示意 圖，該曝光裝置包含有嵌置烘烤模塊；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種嵌置烘烤模塊的實(shí)施例的示 意圖，該嵌置烘烤模塊可配置于如圖1所示的系統(tǒng)或如圖2所示的裝置中；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種嵌置烘烤模塊的實(shí)施例的示 意圖，該嵌置烘烤模塊可配置于如圖1所示的系統(tǒng)或如圖2所示的裝置中；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種曝光裝置的實(shí)施例的示意 圖，該曝光裝置包含有嵌置烘烤模塊；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種曝光裝置的又一實(shí)施例的示 意圖，該曝光裝置包含有嵌置烘烤模塊；
圖7是根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種方法的實(shí)施例的流程圖，該 方法利用如圖1所示的光刻系統(tǒng)或如圖2所示的曝光裝置。
主要組件符號(hào)說(shuō)明
100:光刻系統(tǒng) 112:曝光模塊
110:曝光裝置 114:嵌置烘烤模塊
116:控制模塊120:光刻膠涂布/顯影單元
122:光刻膠涂敷模塊124:光刻膠顯影模塊
126:光刻膠烘烤模塊130:接口模塊
212:輻射源214:照明模塊
216:影像透鏡模塊218:掩模平臺(tái)
220:襯底平臺(tái)222:夾盤(pán)
224:夾盤(pán)226:襯底
228:襯底230:傳送子模塊
232:曝光后烘烤子模塊234:曝光后烘烤子模塊
236:接口子模塊238:自動(dòng)控制裝置
300:曝光后烘烤子模塊312:烘烤板
314:烘烤板316:烘烤板
318:烘烤板400:烘烤板
402:熱板404:反應(yīng)室頂蓋
406:機(jī)構(gòu)408:冷卻板
410:機(jī)構(gòu)412:襯底
500:光刻系統(tǒng)502:進(jìn)入平臺(tái)
504:離開(kāi)平臺(tái)512:晶片傳入單元
514:晶片傳出單元602:裝載埠
700:方法702:步驟
704:步驟706:步驟
708:步驟
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是有關(guān)于光刻系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)施行光刻圖形化工藝的方法。然 而，可理解的是，本說(shuō)明以下提供許多不同的實(shí)施例或范例，用以施行本發(fā) 明的不同特征。特定的組件和配置的范例描述如下，借以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然， 此些僅做為范例而并非用來(lái)限制本發(fā)明。
請(qǐng)參照?qǐng)Dl，其示出了根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種光刻系統(tǒng)100 的示范實(shí)施例的示意圖。光刻系統(tǒng)100的設(shè)置與設(shè)計(jì)用以減少來(lái)自于曝光后
延遲時(shí)間的沖擊，并在光刻圖形化工藝中提供具有均勻關(guān)鍵尺寸(Uniform Critical Dimension; UCD)的光刻膠圖形。
光刻系統(tǒng)100包含有曝光裝置110，其中曝光裝置110包含有曝光模塊 112和嵌置烘烤模塊114。曝光模塊112設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行襯底(例如半導(dǎo)體晶片) 的曝光程序。嵌置烘烤模塊114設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)施曝光后烘烤(Post Exposure Baking; PEB)程序于已在曝光模塊112中完成曝光程序的襯底上。曝光裝置110還包 含有控制模塊116，控制模塊116包含有硬件和軟件，其中這些硬件和軟件 集成及設(shè)計(jì)用以控制曝光裝置110,包含控制曝光模塊112的曝光程序、控 制嵌置烘烤模塊114的曝光后烘烤和控制曝光模塊與烘烤模塊間的協(xié)調(diào)。如 后續(xù)的進(jìn)一步說(shuō)明，該硬件及軟件也可用來(lái)控制曝光后延遲時(shí)間、補(bǔ)償曝光 后烘烤誤差和增加制造效率。
光刻系統(tǒng)100包含有適用于光刻膠(光致抗蝕劑，resist)工藝的光刻膠涂 布/顯影單元120。光刻膠涂布/顯影單元120包含有光刻膠涂敷模塊122、光 刻膠顯影模塊124和光刻膠烘烤模塊126，其中光刻膠烘烤模塊126設(shè)計(jì)用 來(lái)實(shí)施軟烘(soft baking)、硬烘(hardbaking)及/或其它適當(dāng)?shù)暮婵境绦颉９饪?膠涂布/顯影單元120還可包含其它模塊，例如附著劑涂敷(Adhesion Priming) 和集成測(cè)量(IntegratedMetrology)。光刻膠涂布/顯影單元120的各種模塊可獨(dú) 立存在、聚集或集成至其它方面。而光刻膠涂布/顯影單元120本身可獨(dú)立存 在、聚集或與曝光裝置iio協(xié)調(diào)運(yùn)作。
曝光裝置110還可包含或集成至接口模塊130，接口模塊130是用以在 曝光裝置110和光刻膠涂布/顯影單元120間互相傳送晶片信息及轉(zhuǎn)移晶片。 在一實(shí)施例中，接口模塊130還包含有各種裝載埠(load ports)，用來(lái)對(duì)曝 光裝置110進(jìn)行裝載與卸載。在另一實(shí)施例中，曝光裝置110包含有各種晶 片傳送機(jī)構(gòu)，用來(lái)從曝光裝置110到與曝光裝置110串連的光刻膠涂布/顯影 單元120間傳送晶片進(jìn)出。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，其所示根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種曝光裝置的實(shí) 施例，例如圖1所示的曝光裝置110的示意圖。曝光裝置110包含有曝光模 塊112。曝光模塊112包含有輻射源212，用以提供輻射線束(輻射能)。輻射 源212可為適當(dāng)光源，例如紫外線(UV)或遠(yuǎn)紫外線光源。更特別的是，輻射 源212可為具有365納米波長(zhǎng)(I-Line)的汞燈管、具有248納米波長(zhǎng)的氟化氪 (KrF)準(zhǔn)分子激光或具有193納米波長(zhǎng)的氟化氬(ArF)準(zhǔn)分子激光。
曝光模塊112包含有照明模塊(例如聚光鏡)214，照明模塊214具有單 一透鏡或多個(gè)透鏡和其它透鏡組件。例如照明模塊214可包含微透鏡陣列 (Microlens Arrays)、遮罩(Shadow Masks)或設(shè)計(jì)用來(lái)從輻射源212導(dǎo)引輻射線 束至光掩模(photomask)(也稱之為"掩模(Mask)"或"光柵(Reticle)")的其 它結(jié)構(gòu)。照明模塊214可集成至輻射源212。
曝光模塊112也包含影像透鏡模塊216。該影像透鏡模塊216可包含有 設(shè)置用來(lái)投射輻射線束至襯底上的單一透鏡或多個(gè)透鏡組件。
曝光模塊112還可包含有掩模平臺(tái)(mask stage) 218，該掩模平臺(tái)218 設(shè)置用以?shī)A持掩模，且設(shè)計(jì)用來(lái)操作掩模進(jìn)行如移動(dòng)及/或轉(zhuǎn)動(dòng)模式的各種運(yùn) 動(dòng)模式。掩模平臺(tái)218可置放于照明模塊214和影像透鏡模塊216之間。將 采用的掩?？砂该饕r底，例如熔融二氧化硅(Si02)。掩模更可包含形成 于襯底上及/或襯底內(nèi)的預(yù)先設(shè)計(jì)掩模圖形，或僅為一空白的掩模。掩模圖形 是根據(jù)欲形成于半導(dǎo)體襯底上(例如晶片)的集成電路特征而設(shè)計(jì)。在一實(shí) 施例中，掩模圖形可包含有使用數(shù)個(gè)工藝和材料所形成的吸收層。該吸收層 經(jīng)圖形化后具有一個(gè)或數(shù)個(gè)開(kāi)口，借以讓輻射線束通過(guò)而不被吸收，且具有 一個(gè)或數(shù)個(gè)吸收區(qū)，用來(lái)完全或部分地封鎖輻射線束。在另一實(shí)施例中，借 著蝕刻襯底，掩模圖形可包含形成于襯底上方、襯底之上及/或至少部分襯底 之內(nèi)的相移特征(phase shift features)。圖形化層可為包含有鉻和熔融二氧 化硅區(qū)域的二元強(qiáng)度掩模(Binary Intensity Mask; BIM)或二元掩模(Binary Mask)。在另一實(shí)施例中，掩模圖形是為使用鉻和180度相移石英的交替區(qū) 域的交替相移掩模(Alternating Phase Shift Mask; AltPSM)。在另一實(shí)施例中， 掩模圖形是為使用衰減性特征的衰減相移掩模(Attenuating Phase Shift Mask; AttPSM)，其中衰減性特征相對(duì)于透明襯底具有一相移。另外，掩模圖形可 為無(wú)鉻相移圖形(ChromelessPhase ShiftPattem)。在另一實(shí)施例中，掩模圖形
可包含二元特征和各種相移特征的組合。此外，掩模圖形可包含設(shè)計(jì)用來(lái)校 正光學(xué)接近影響(Optical Proximity affect)的各種光學(xué)接近校正(Optical Proximity Correction)特征。
曝光模塊112包含有襯底的平臺(tái)220，用以?shī)A持半導(dǎo)體的襯底226以進(jìn) 行圖形化，且在光刻圖形化工藝中操作半導(dǎo)體襯底226進(jìn)行移動(dòng)及/或轉(zhuǎn)動(dòng)的
模式。襯底的平臺(tái)220還可包含有襯底的夾盤(pán)222用以在曝光程序中夾持并 移動(dòng)襯底226。為了強(qiáng)化產(chǎn)能的目的，襯底的平臺(tái)220還可包含有其它襯底 的夾盤(pán)224，該襯底的夾盤(pán)224實(shí)質(zhì)相同于襯底的夾盤(pán)222。在一實(shí)施例中， 當(dāng)襯底的夾盤(pán)222執(zhí)行襯底226的曝光程序時(shí)，襯底的夾盤(pán)224則夾持另一 襯底228并執(zhí)行檢測(cè)及/或測(cè)量的程序。在襯底的夾盤(pán)222完成襯底226的曝 光程序且襯底的夾盤(pán)224完成襯底228的測(cè)量程序后，襯底的夾盤(pán)222可將 襯底226送至能夠進(jìn)出如下所述的傳送子模塊(sub-module) 230，并攜帶一 新襯底以實(shí)施測(cè)量程序，此時(shí)襯底的夾盤(pán)224將移往襯底的夾盤(pán)222先前位 置并執(zhí)行襯底228的曝光程序。襯底226和228是可為包含有硅、鍺、鉆石 或復(fù)合半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體襯底。襯底226或228還可包含如使用于薄膜晶 體管液晶顯示(TFTLLCD)裝置的玻璃或使用于掩模的熔融二氧化硅/氟化鈣 的其它材料。襯底226或228可包含多個(gè)形成于其間的材料層，而每一材料 層均具有圖形化結(jié)構(gòu)。襯底226或228還涂敷有如使用于光刻圖形化工藝的 光刻膠的成像層。 一種示范光刻膠材料包含有化學(xué)放大光刻膠。
曝光模塊112還可包含一傳送子模塊230，借以在曝光模塊112和如下 所述的嵌置烘烤模塊間傳送襯底。
曝光裝置110還包含有設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行曝光后烘烤的嵌置烘烤模塊114。嵌 置烘烤模塊114包含有一個(gè)或多個(gè)曝光后烘烤子模塊，例如設(shè)置在各位置的 示范曝光后烘烤子模塊232和234。每個(gè)曝光后烘烤子模塊還可包含堆置的 各種烘烤板以加強(qiáng)烘烤能力，例如圖3所示的曝光后烘烤子模塊300，其中 具有設(shè)置成堆的各種烘烤板312、 314、 316和318。每一烘烤板可具有如圖4 所示的烘烤板400的示范結(jié)構(gòu)。烘烤板400包含有設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行曝光后烘烤 程序的熱板402。烘烤板400還可包含反應(yīng)室頂蓋404，用以覆蓋烘烤過(guò)程中 置于熱板402上的襯底。反應(yīng)室頂蓋404還可設(shè)計(jì)成包含或集成有烘烤過(guò)程 所需的反應(yīng)室排氣口。烘烤板400還包含有機(jī)構(gòu)406用以提供熱量至熱板 402。烘烤板400還可包含有接近熱板402的冷卻板408，冷卻板408設(shè)計(jì)用 來(lái)冷卻經(jīng)過(guò)曝光后烘烤的襯底，例如示范襯底412。烘烤板400還包含有 機(jī)構(gòu)410用來(lái)從被烘烤的襯底412中吸取熱量以冷卻襯底412。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2，嵌置烘烤模塊114還可包含有接口子模塊236，用來(lái)傳送 襯底以執(zhí)行曝光和曝光后烘烤程序，并從曝光裝置110中將已經(jīng)曝光和烘烤
后的襯底傳送至后續(xù)如顯影和硬烘的工藝。
嵌置烘烤模塊114還可包含如自動(dòng)控制裝置238的機(jī)構(gòu)，用以在各種烘 烤板、接口子模塊236和進(jìn)出曝光模塊112的傳送子模塊230間傳送襯底。
請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D1，曝光裝置IIO還包含有控制模塊116，用來(lái)控制曝光模塊 112和嵌置烘烤模塊114，以強(qiáng)化制造效率、最佳化曝光后延遲時(shí)間及/或補(bǔ) 償曝光后烘烤的溫度。在一實(shí)施例中，控制模塊116設(shè)計(jì)成能夠在襯底曝光 前或曝光過(guò)程中指派烘烤模塊114其中的一烘烤板(如圖3所示的烘烤板312、 314、 316或318)執(zhí)行曝光后烘烤程序。在另一實(shí)施例中，根據(jù)烘烤模塊的可 利用率(availability)，或更具體來(lái)說(shuō)，被指派的烘烤板的可利用率，控制模塊 116可決定何時(shí)執(zhí)行襯底的曝光程序，借以減少曝光后延遲時(shí)間及/或控制曝 光后延遲時(shí)間，使得各襯底間的曝光后延遲時(shí)間一致化。在另一實(shí)施例中， 曝光模塊116可指派曝光方案給襯底，其中該曝光方案被調(diào)整且與被指派至 前述襯底的烘烤板相關(guān)聯(lián)。在此方式中， 一烘烤板與另一烘烤板間的差異可 以透過(guò)對(duì)應(yīng)的曝光方案得到補(bǔ)償，因此，晶片與晶片間的曝光后烘烤差異可 獲得消除或減少。
此外，為了補(bǔ)償晶片內(nèi)的曝光后烘烤誤差，與被指派的烘烤板對(duì)應(yīng)的曝 光方案可包含有區(qū)域間曝光劑量的差異，其中該曝光劑量的差異根據(jù)被指派 的烘烤板區(qū)域間的溫度差異而來(lái)。在另一實(shí)施例中，控制模塊116可包括具 有每一烘烤板溫度分布信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。另外，控制模塊可包含有多個(gè)曝光方 案，每一曝光方案被調(diào)整且與烘烤模塊114中多個(gè)烘烤板其中之一相對(duì)應(yīng)。 再者，數(shù)據(jù)庫(kù)也可包含多個(gè)烘烤方案，而每一烘烤方案被調(diào)整且與烘烤模塊 114中多個(gè)烘烤板其中之一相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明的嵌合曝光后烘烤設(shè)備的曝光裝 置可保持曝光后延遲時(shí)間一致、改善晶片與晶片間關(guān)鍵尺寸一致性(CDU)、 及/或維持通過(guò)間距的光學(xué)接近效應(yīng)(Optical Proximity Effect; OPE)。再者， 本發(fā)明的嵌合曝光后烘烤設(shè)備的曝光裝置在曝光程序后，可將晶片指派至一 預(yù)先定義的烘烤板，以更進(jìn)一步改善晶片和晶片間以及晶片內(nèi)的關(guān)鍵尺寸一 致性。本發(fā)明的嵌合曝光后烘烤設(shè)備的曝光裝置可根據(jù)每一烘烤板的特征， 預(yù)先定義數(shù)個(gè)曝光方案至數(shù)個(gè)烘烤板。
請(qǐng)參照?qǐng)D5和圖6，其所示根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種嵌合曝 光后烘烤設(shè)備的曝光裝置的實(shí)施例的示意圖。在圖5中，光刻系統(tǒng)500包含
有嵌合曝光后烘烤設(shè)備的曝光裝置110，且曝光裝置110與光刻膠涂布/顯影
單元120串聯(lián)在一起。曝光裝置IIO包含有曝光模塊112，用來(lái)執(zhí)行曝光程 序，其中曝光模塊112類似于如圖1或圖2所示的曝光模塊112 (為簡(jiǎn)化起 見(jiàn)，曝光模塊的某些部分(例如光學(xué)組件和測(cè)量模塊)并未示出于此)。曝光 模塊112包含有晶片的平臺(tái)220，其中晶片的平臺(tái)220集成有曝光用的夾盤(pán) 222和測(cè)量用的夾盤(pán)224。曝光裝置IIO也包含進(jìn)入平臺(tái)502和離開(kāi)平臺(tái)504， 其分別設(shè)計(jì)和設(shè)置用以傳送晶片進(jìn)出曝光模塊112。曝光裝置110也包含嵌 置烘烤模塊114，用來(lái)執(zhí)行曝光后烘烤程序。嵌置烘烤模塊114還包含各種 曝光后烘烤子模塊232和234(其中每一個(gè)均具有一個(gè)或多個(gè)烘烤板)、在各種 烘烤板間傳送晶片的自動(dòng)控制裝置238、進(jìn)入平臺(tái)502、離開(kāi)平臺(tái)504、晶片 傳入單元512和晶片傳出單元514。晶片傳入單元512和晶片傳出單元514 設(shè)置用以在曝光裝置110和光刻膠涂布/顯影單元120間傳送晶片。
在圖6中，嵌合曝光后烘烤設(shè)備的曝光裝置110獨(dú)立存在。曝光裝置110 包含有用來(lái)執(zhí)行曝光程序的曝光模塊112，曝光模塊112類似于圖1和圖2 所示的曝光模塊112 (為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，曝光模塊的某些部分(例如光學(xué)組件)并未 示出于此)。曝光模塊112包含有晶片的平臺(tái)220，其中晶片的平臺(tái)220集 成有襯底的夾盤(pán)222和224。曝光裝置110也包含進(jìn)入平臺(tái)502和離開(kāi)平臺(tái) 504，其設(shè)計(jì)和設(shè)置用以分別傳送晶片進(jìn)出曝光模塊112。曝光裝置110也包 含嵌置烘烤模塊114，用來(lái)執(zhí)行曝光后烘烤程序。嵌置烘烤模塊114還包含 各種曝光后烘烤子模塊232和234(其中每一個(gè)均具有一個(gè)或多個(gè)烘烤板)、在 各種烘烤板間傳送晶片的自動(dòng)控制裝置238、進(jìn)入平臺(tái)502、離開(kāi)平臺(tái)504 和各種裝載埠602，用來(lái)傳送晶片進(jìn)入嵌置烘烤模塊以執(zhí)行曝光和曝光后烘 烤程序，并送出晶片而傳送至后續(xù)包含顯影和硬烘的工藝。
請(qǐng)也參照?qǐng)D7，其所示根據(jù)本發(fā)明的許多方面所建構(gòu)的一種光刻圖形化 方法700，而以下將配合圖1至圖4的額外特征加以敘述。方法700開(kāi)始于 步驟702，步驟702提供襯底226至嵌合曝光后烘烤設(shè)備的曝光裝置110。此 襯底可為半導(dǎo)體晶片或其它的圖形化襯底，其它的圖形化襯底是如使用于薄 膜晶體管液晶顯示裝置的玻璃襯底或使用于掩模的熔融石英/氟化鈣的襯底。 在本實(shí)施例中，襯底226是一半導(dǎo)體晶片。襯底226更可包含多個(gè)形成于其 間及/或其上的圖形化層，例如摻雜區(qū)、淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation;
STI)、復(fù)晶硅柵極(poly-silicongates)、和金屬線及過(guò)孔(Vias)。襯底226可 包含欲圖形化的材料層。襯底還可涂敷如光刻膠的成像層。然后對(duì)涂敷有成 像層的襯底進(jìn)行軟烘。光刻膠涂敷和軟烘的程序可在光刻膠涂布/顯影單元 120中進(jìn)行。接著，將襯底226裝載至襯底的平臺(tái)220上的襯底的夾盤(pán)222。
方法700繼續(xù)進(jìn)行至步驟704，步驟704是在曝光模塊112中曝光襯底 226。在一實(shí)施例中，掩模置放于掩模平臺(tái)218上。在步驟704中，曝光裝置 110的控制模塊116可指派烘烤模塊114其中的一烘烤板對(duì)襯底226進(jìn)行曝 光后烘烤程序?？刂颇K116可根據(jù)被指派的烘烤板的可利用率決定何時(shí)開(kāi) 始執(zhí)行曝光程序。在另一實(shí)施例中，控制模塊可在襯底曝光前事先計(jì)算烘烤 模塊114中各個(gè)烘烤板的曝光后延遲時(shí)間，然后根據(jù)被指派的烘烤板的曝光 后延遲時(shí)間決定何時(shí)開(kāi)始曝光程序。在此方式中， 一襯底與另一襯底間的曝 光后延遲時(shí)間可以被調(diào)整成一定值。在另一實(shí)施例中，控制模塊116可選擇 預(yù)先定義的曝光方案來(lái)執(zhí)行襯底226的曝光程序，其中曝光方案根據(jù)被指派 的烘烤板做預(yù)先調(diào)整并與此烘烤板相關(guān)聯(lián)。預(yù)先定義的曝光方案根據(jù)烘烤模 塊114中被指派的烘烤板相對(duì)于其它烘烤板的溫度差異做調(diào)整。在此方式中， 一烘烤板與另一烘烤板間的差異可以得到補(bǔ)償。此外，為了補(bǔ)償晶片內(nèi)曝光 后烘烤誤差，預(yù)先定義的曝光方案可包含有區(qū)域間曝光劑量的差異，此曝光 劑量差異根據(jù)被指派的烘烤板區(qū)域間的溫度差異而來(lái)。
方法700繼續(xù)進(jìn)行至步驟706，步驟706是在烘烤模塊114內(nèi)執(zhí)行襯底 226的曝光后烘烤程序，其中烘烤模塊114嵌合于曝光裝置110中。在一實(shí) 施例中，襯底226移至被指派的烘烤板以實(shí)施曝光后烘烤。曝光后烘烤程序 可開(kāi)始于具有一致的曝光后延遲時(shí)間的曝光程序之后，其中一致的曝光后延 遲時(shí)間由控制模塊116所控制。而控制模塊116可根據(jù)被指派的烘烤板指派 預(yù)先定義的烘烤方案,執(zhí)行曝光后烘烤程序。
方法700繼續(xù)進(jìn)行至步驟708，步驟708是將襯底送出曝光裝置110，以 進(jìn)行后續(xù)如光刻膠顯影和光刻膠硬烘的工藝。可將襯底226傳送至串聯(lián)或獨(dú) 立存在的光刻膠涂布/顯影單元，來(lái)進(jìn)行光刻膠顯影和光刻膠硬烘。襯底226 可進(jìn)一步以光刻膠涂布/顯影單元中的集成測(cè)量模塊及/或獨(dú)立存在的掃描式 電子顯微鏡(SEM)測(cè)量，來(lái)進(jìn)行最小線寬控制(CDControl)。然后進(jìn)一步進(jìn)行 其它的工藝，例如蝕刻、離子注入和以濕式剝除(wet stripping)或等離子體
灰化法(plasma ashing)去除光刻膠的工藝。
本發(fā)明的嵌合曝光后烘烤設(shè)備的曝光裝置在不背離本發(fā)明的精神和范圍 內(nèi)，當(dāng)可做其它的更動(dòng)、潤(rùn)飾和延伸。舉例而言，曝光后烘烤模塊可嵌合在 光刻曝光裝置上，例如適用于曝光和曝光后烘烤程序的掃描機(jī)(Scanner)。此 掃描機(jī)可設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行掃描及步進(jìn)模式、或其它模式的曝光程序。在一實(shí)施 例中，本發(fā)明的嵌合曝光后烘烤設(shè)備的曝光裝置完全控制嵌置曝光后烘烤模 塊，包含加熱、冷卻、區(qū)域溫度補(bǔ)償、頂蓋打開(kāi)、頂蓋關(guān)閉和排氣流量。曝 光裝置控制烘烤方案包含有控制烘烤溫度、烘烤時(shí)間和其它曝光后烘烤的規(guī) 格，并傳送晶片進(jìn)出被嵌合的烘烤模塊。
在另一實(shí)施例中，嵌合的烘烤模塊可動(dòng)態(tài)地將處理數(shù)據(jù)傳送回控制模塊。 嵌合的烘烤模塊的數(shù)據(jù)包含有溫度和操作狀態(tài)。溫度數(shù)據(jù)可包含有在每一嵌 合的烘烤板內(nèi)每一位置區(qū)域的溫度。操作數(shù)據(jù)可包含有可利用率、當(dāng)機(jī)事件 (Down Events)和警告事件(Alarm Events)。嵌合曝光后烘烤設(shè)備的曝光模塊的 控制模塊可包含額外的控制方案，例如控制從晶片曝光開(kāi)始至曝光后烘烤 開(kāi)始的時(shí)間以保證曝光后延遲時(shí)間的一致性；由于曝光后烘烤程序或當(dāng)機(jī)事 件，而導(dǎo)致如果沒(méi)有可以利用的烘烤板，則停止晶片曝光程序；以及如果曝 光后烘烤的烘烤板溫度落在規(guī)格外，則停止晶片曝光程序。控制模塊可動(dòng)態(tài) 地或以預(yù)先定義的計(jì)劃從每一曝光后烘烤的烘烤板的每一位置區(qū)域收集溫度 數(shù)據(jù)。可對(duì)曝光方案進(jìn)行調(diào)整、協(xié)調(diào)、及/或結(jié)合曝光方案與每一曝光后烘烤 的烘烤板，借以利用內(nèi)部區(qū)域及/或內(nèi)部方案校正，例如曝光劑量、聚焦和平 臺(tái)傾斜，來(lái)實(shí)施晶片內(nèi)和晶片間的補(bǔ)償程序。
因此，本發(fā)明提供一種光刻曝光裝置。該曝光裝置包含有設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行 曝光程序的曝光模塊;嵌置于曝光模塊且設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行曝光后烘烤的烘烤模塊; 以及設(shè)計(jì)用來(lái)控制曝光模塊和烘烤模塊的控制模塊。
該曝光裝置還可包含與光刻膠涂布/顯影單元結(jié)合的接口 。該光刻膠涂布 /顯影單元可包含選擇自光刻膠涂敷模塊、光刻膠顯影模塊、附著劑涂敷模塊、 軟烘模塊、硬烘模塊、集成測(cè)量模塊和前述的組合所組成的群組的處理模塊。 曝光裝置還可包含有至少一個(gè)裝載埠用來(lái)從光刻曝光裝置中裝載和卸載晶 片。烘烤模塊還可包含配置用來(lái)傳送晶片的自動(dòng)控制裝置。曝光模塊可包含 有照明單元、掩模平臺(tái)、影像透鏡單元、及晶片平臺(tái)。曝光模塊還可包含進(jìn)
入/離開(kāi)平臺(tái)單元，用來(lái)在曝光模塊和烘烤模塊間傳送晶片。控制模塊設(shè)計(jì)能 夠用來(lái)聯(lián)系曝光程序和實(shí)施于晶片的曝光后烘烤程序，借以最佳化曝光后延 遲時(shí)間。烘烤模塊可包含多個(gè)烘烤板?？刂颇K設(shè)計(jì)能夠用來(lái)指派多個(gè)烘烤 板的其中的一個(gè)給晶片?？刂颇K設(shè)計(jì)能夠利用曝光程序的曝光方案于被指 派至多個(gè)烘烤板其中之一的晶片上，其中曝光方案與前述多個(gè)烘烤板其中之 一相關(guān)聯(lián)，用以實(shí)施工藝補(bǔ)償。多個(gè)烘烤板中的每一個(gè)可包含熱板，用以 實(shí)施曝光后烘烤程序于晶片上；接近熱板的冷卻板，冷卻板設(shè)計(jì)用來(lái)冷卻晶 片；以及反應(yīng)室頂蓋，用以覆蓋曝光后烘烤過(guò)程中置于熱板上的襯底。
本發(fā)明也提供一種光刻曝光系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含有曝光裝置，曝光裝置包 含設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行曝光程序的曝光模塊和設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行曝光后烘烤程序的烘烤 模塊。該系統(tǒng)也可包含與曝光裝置結(jié)合且配置用來(lái)執(zhí)行光刻膠工藝的光刻膠 涂布/顯影單元。曝光裝置還可包含設(shè)計(jì)用來(lái)控制曝光模塊和烘烤模塊的控制 模塊?？刂颇K設(shè)計(jì)能夠用來(lái)聯(lián)系曝光程序和實(shí)施于晶片的曝光后烘烤程序， 借以實(shí)施工藝最佳化和補(bǔ)償作用。系統(tǒng)還可包含有一個(gè)接口用來(lái)在光刻膠涂 布/顯影單元和曝光裝置間傳送晶片。曝光模塊可包含輻射源，用來(lái)提供輻
射能；配置于輻射源鄰近的透鏡系統(tǒng)；鄰近于透鏡系統(tǒng)的掩模平臺(tái)，配置用 來(lái)夾持掩模；以及襯底平臺(tái)，配置用來(lái)夾持襯底，并于曝光程序中透過(guò)透鏡 系統(tǒng)和掩模接收輻射能。輻射源可提供由具有193納米波長(zhǎng)的氟化氬準(zhǔn)分子 激光、具有248納米波長(zhǎng)的氟化氪準(zhǔn)分子激光以及具有波長(zhǎng)365納米的汞準(zhǔn) 分子激光所組成群組中所選擇的輻射能。
本發(fā)明也可提供一種光刻圖形化方法。此方法包含有于曝光裝置中曝 光襯底，以圖形化襯底；以及在曝光程序后，在嵌置于曝光裝置的烘烤模塊 中烘烤前述的襯底。此方法還可包含指派至多數(shù)個(gè)烘烤板的其中一個(gè)。襯底 的曝光程序可包含選擇曝光方案，該曝光方案是與被指派至襯底的多個(gè)烘烤 板的其中之一相關(guān)聯(lián)。此方法還可包含根據(jù)烘烤模塊的可利用率決定何時(shí)實(shí) 施曝光程序。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的 情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形， 但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種光刻曝光裝置，其特征在于，至少包含一曝光模塊，設(shè)計(jì)以適用于一曝光程序；一烘烤模塊，嵌置于該曝光模塊中且設(shè)計(jì)以適用于一曝光后烘烤程序；以及一控制模塊，設(shè)計(jì)以用來(lái)控制該曝光模塊和該烘烤模塊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻曝光裝置，其特征在于，還至少包含與一 光刻膠涂布/顯影單元耦合的一接口 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻曝光裝置，其特征在于，該光刻膠涂布/ 顯影單元至少包含一處理模塊，該處理模塊選自于由一光刻膠涂敷模塊、一 光刻膠顯影模塊、 一附著劑涂敷模塊、 一軟烘模塊、 一硬烘模塊、 一集成測(cè) 量模塊及其組合所組成的一群組。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻曝光裝置，其特征在于，還至少包含至少 一裝載埠，用以從該光刻曝光裝置中裝載和卸載晶片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻曝光裝置，其特征在于，該烘烤模塊還至 少包含一自動(dòng)控制裝置，配置用來(lái)傳送一晶片。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻曝光裝置，其特征在于，該曝光模塊還至 少包含一照明單元、 一掩模平臺(tái)、 一影像透鏡單元、以及一晶片平臺(tái)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻曝光裝置，其特征在于，該曝光模塊還至 少包含集成至該曝光模塊的一測(cè)量單元。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻曝光裝置，其特征在于，該曝光模塊還至 少包含一進(jìn)/出平臺(tái)單元，在該曝光模塊和該烘烤模塊間傳送一晶片。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻曝光裝置，其特征在于，該控制模塊設(shè)計(jì) 以能夠用來(lái)聯(lián)系該曝光程序和實(shí)施于一晶片的該曝光后烘烤程序，借以最佳 化曝光后延遲時(shí)間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻曝光裝置，其特征在于，該烘烤模塊至 少包含多個(gè)烘烤板。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的光刻曝光裝置，其特征在于，該控制模塊設(shè) 計(jì)以能夠指派所述多個(gè)烘烤板的其中之一給一晶片。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的光刻曝光裝置，其特征在于，該控制模塊設(shè) 計(jì)以能夠利用該曝光程序的一曝光方案于指派至所述多個(gè)烘烤板中的該一個(gè) 烘烤板的該晶片上，其中該曝光方案與所述多個(gè)烘烤板中的該一個(gè)烘烤板相 關(guān)聯(lián)，以供程序補(bǔ)償。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光刻曝光裝置，其特征在于，其中每一所述烘烤板還至少包含一熱板，用以執(zhí)行該曝光后烘烤程序于一晶片； 一冷卻板，接近該熱板，該冷卻板設(shè)計(jì)以冷卻該晶片；以及 一反應(yīng)室頂蓋，在執(zhí)行于該晶片的該曝光后烘烤程序中，配置該反應(yīng)室 頂蓋用以覆蓋置于該熱板上的該晶片。
14、 一種光刻曝光系統(tǒng)，其特征在于，至少包含一曝光裝置，至少包含-一曝光模塊，設(shè)計(jì)以適用于一曝光程序；以及 一烘烤模塊，設(shè)計(jì)以適用于一曝光后烘烤程序；以及 一光刻膠涂布/顯影單元，耦合至該曝光裝置且配置以適用于一光刻膠工藝。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光刻曝光系統(tǒng)，其特征在于，該曝光裝置還 至少包含一控制模塊，設(shè)計(jì)以控制該曝光模塊和該烘烤模塊。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的光刻曝光系統(tǒng)，其特征在于，該控制模塊設(shè) 計(jì)以能夠用來(lái)聯(lián)系該曝光程序和實(shí)施于一晶片的該曝光后烘烤程序，借以實(shí) 施最佳化和補(bǔ)償。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的光刻曝光系統(tǒng)，其特征在于，還至少包含一 接口，用以在該光刻膠涂布/顯影單元和該曝光裝置間傳送一晶片。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光刻曝光系統(tǒng)，其特征在于，該曝光模塊還 至少包含一輻射源，用來(lái)提供一輻射能； 一透鏡系統(tǒng)，配置于該輻射源附近；一掩模平臺(tái)，鄰近于該透鏡系統(tǒng)，該掩模平臺(tái)是配置用來(lái)夾持一掩模；以及一襯底平臺(tái)，配置以?shī)A持一襯底，并在一曝光程序中透過(guò)該透鏡系統(tǒng)和 該掩模接收該輻射能。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的光刻曝光系統(tǒng)，其特征在于，該輻射源提供該輻射能，且該輻射能選自于由具有一 193納米波長(zhǎng)的一氟化氬準(zhǔn)分子激光、 具有一 248納米波長(zhǎng)的一氟化氪準(zhǔn)分子激光和具有一 365納米波長(zhǎng)的一汞準(zhǔn) 分子激光所組成的一群組。
20、 一種光刻圖形化方法，其特征在于，至少包含 在一曝光裝置中曝光欲圖形化的一襯底；以及在該曝光程序后，在嵌置于該曝光裝置的一烘烤模塊中烘烤該襯底。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的光刻圖形化方法，其特征在于，更至少包含 指派多個(gè)烘烤板的其中之一給該襯底。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的光刻圖形化方法，其特征在于，該襯底的該 曝光程序，至少包含選擇一曝光方案，其中該曝光方案與指派至該襯底的所 述多個(gè)烘烤板中的該一個(gè)烘烤板相關(guān)聯(lián)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的光刻圖形化方法，其特征在于，還至少包含 根據(jù)該烘烤模塊的可利用率，決定何時(shí)執(zhí)行該曝光程序于該襯底上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光刻曝光裝置、系統(tǒng)和光刻圖形化方法。該裝置至少包含曝光模塊、烘烤模塊和控制模塊。曝光模塊設(shè)計(jì)適用于曝光程序。烘烤模塊嵌置于前述的曝光模塊中，且設(shè)計(jì)適用于曝光后烘烤(Post Exposure Baking；PEB)?？刂颇K設(shè)計(jì)用來(lái)控制曝光模塊和烘烤模塊。
文檔編號(hào)G03F7/40GK101349872SQ200810088048
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者李鳳寧, 林進(jìn)祥, 柯力仁, 陳永鎮(zhèn), 高耀寰 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司