检测系统以及检测方法

检测系统以及检测方法
【专利摘要】检测系统以及检测方法。一薄膜设置于一蚀刻掩模之上，一声波生成器放置在薄膜之上，声波生成器用来产生多个声波以使薄膜以一目标共振频率振动。一共振检测工具用来检测回应声波的薄膜的一实际共振频率。一或多个电子处理器利用从目标共振频率到实际共振频率的偏移量来估算薄膜的老化状态。
【专利说明】
检测系统从及检测方法
技术领域
[0001] 本发明有关于一种薄膜(pellicle)，更特别是有关于利用声波(acoustic waves) 来估算薄膜老化W及从薄膜上移除粒子的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 半导体集成电路（integrated circuit, IC)产业经历了指数级的成长，在IC材料 和设计的技术日益进步下，使得IC产业有更小、更复杂的电路。在IC演进的过程中，功能密 度（即，每一个晶片面积的互连元件的数量）已普遍增加，而几何尺寸（即，制造过程中可被 生产的最小元件或线）有所减少。通过运种尺寸下降，普遍提高了生产效率和降低相关成 本，但也增加了 IC处理和制造的复杂性。为了要实现相关技术的进步，在IC处理和制造上的 发展是被需要的。例如，需要执行更高的解析度的蚀刻制程。
[0003] 当薄膜使用于蚀刻制程时，其用来保护掩模不受粒子的影响而损坏或污染。然而， 随着薄膜的老化(例如，经过蚀刻曝光)薄膜可能会变脆弱或失去弹性，薄膜的光性、热传性 及/或机械性也变得更糟。然而，现有的计算薄膜老化方法并非令人满意，此外，现有从薄膜 移除污染粒子的方法也会伤害到薄膜。
[0004] 因此，一种有效的方法和装置来估算薄膜的老化状态和从薄膜上移除污染粒子是 被需要的。

【发明内容】

[0005] 本发明提供一种检测系统，包括:一薄膜，设置在一蚀刻掩模之上;一声波生成器， 放置在薄膜之上，其中该声波生成器产生多个声波W使薄膜W-目标共振频率振动；一共 振检测工具，检测回应该些声波的薄膜的一实际共振频率；W及一或多个电子处理器，根据 薄膜从目标共振频率到实际共振频率的一偏移量的函数估算薄膜的老化状态。
[0006] 本发明提供一种检测方法，包括:施加多个声波朝向设置于一蚀刻掩模之上的一 薄膜，W使薄膜W-目标共振频率振动;检测回应该些声波的薄膜的一实际共振频率；W及 根据薄膜从目标共振频率到实际共振频率的一偏移量的函数估算薄膜的老化状态。
[0007] 本发明提供另一种检测系统，包括:一薄膜，设置在一蚀刻遮罩之上;一声能转换 器，设置在薄膜的一第一端部之上;一声能接收器，设置在相反于薄膜的第一端部的一第二 端部之上；W及一电子处理器;其中声能转换器产生一声能信号，声能信号传递一穿越波从 第一端部朝向第二端部;声能接收器接收声能信号；W及电子处理器经由根据接收的声能 信号所计算出的一杨氏系数来估算薄膜的老化状态。
【附图说明】
[000引根据W下的详细说明并配合所附附图做完整公开。应注意的是，根据本产业的一 般作业，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，W做清楚 的说明。
[0009] 图lA-lB绘示出根据本发明一实施例的蚀刻系统的剖面图；
[0010] 图2、4-5、7表示根据本发明一些实施例的估算薄膜老化状态的系统的示意图；
[0011] 图3绘示出根据本发明一些实施例的薄膜的不同种振荡模式的示意图；
[0012] 图6A绘示出根据本发明一些实施例的回应不同振荡模式的声波的特定薄膜的灵 敏度的示意图；
[0013] 图6B绘示出根据本发明一些实施例的回应声波的对应于从目标共振频率到实际 共振频率的偏移的薄膜的老化的示意图；
[0014] 图8绘示出根据本发明一些实施例的杨氏系数是如何被计算出W估算薄膜的老化 状态的示意图；
[0015] 图9绘示出根据本发明一些实施例的对应于薄膜的不同老化状态的各种区域的杨 氏系数图形的示意图；
[0016] 图10-1U13绘示出根据本发明一些实施例的从薄膜上移除污染粒子的系统的示 意图；
[0017] 图12绘示出根据本发明一些实施例的不同类型的污染粒子是如何影响粒子移除 系统的设计选择的示意图；
[0018] 图14和15绘示出根据一些实施例的估算薄膜的老化状态和从薄膜上移除污染粒 子的简化方法的流程图。
[0019]【符号说明】
[0020] 20A、20B 蚀刻系统
[0021] 30 掩模
[0022] 40 图案
[0023] 50 光线
[0024] 52 透镜
[00巧]55晶片 [00%] 60污染粒子
[0027] 70 薄膜
[002引 100A、100B、100C 系统
[00巧]110声波生成器
[0030] 115 波
[0031] 120、121、122、123 声能转换器
[0032] 130、131 声波
[0033] 150激光多普勒干设仪(Laser Doppler Interferometer)信号源元件
[0034] 150A信号源元件
[0035] 150B传感器元件
[0036] 160激光光束
[0037] 190 图形
[0038] 200、201、202、210、211、212、220、221、222 曲线
[0039] 230、231、232、241 距离
[0040] 240 限度
[0041 ] 250电脑或计算设备
[0042] 300 系统
[0043] 310声能转换器
[0044] 320频率扫描生成器
[0045] 350声能接收器
[0046] 370 信号
[0047] 400 图形 [004引 410曲线
[0049] 500粒子移除系统
[0050] 500A、500B、500C 系统
[0化1] 510污染粒子
[0052] 520、521 声波
[0化3] 600粒子移除系统
[0054] 700 方法
[0055] 710、720、730、740 步骤
[0056] 800 方法
[0057] 810、820、830、840 步骤
【具体实施方式】
[0058] W下的公开内容提供许多不同的实施例或范例W实施本案的不同特征。W下的公 开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，W简化说明。当然，运些特定的范例并非用 W限定。例如，若是本说明书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可 能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成 于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实 施例。另外，W下说明书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。运些重复为了 简化与清晰的目的，并非用W限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
[0059] 此外，其与空间相关用词。例如"在…下方"、"下方"、"较低的"、"上方"、"较高的" 及类似的用词，为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些）元件或特征之间的关 系。除了在附图中绘示的方位外，运些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不 同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位），则在此使用的空间相关词也可 依此相同解释。
[0060] 图IA表示根据本发明一些实施例的蚀刻系统20A的剖面示意图。蚀刻系统20A关于 远紫外光（extreme ultraviolet，EUV)蚀刻和包括一远紫外光蚀刻掩模30。在一些实施例 中，掩模30包括多层，图案40形成于掩模30上。在远紫外光蚀刻制程中，光线(或放射线）50 曝露出图案40W转换图案40的图像至形成在晶片(并未绘示)上的光阻层。随后图案化的光 阻层被用来将在其下面的晶片的其他层图案化。
[0061] 图IB表示根据本发明一些实施例的蚀刻系统20B的简化剖面图。为了简便清楚起 见，图IA与图IB将使用相同的元件标号。蚀刻系统20A关于深紫外光（deep uUraviolet, DUV)蚀刻和包括一深紫外光蚀刻掩模30。与图IA的远紫外光蚀刻掩模30不同的是，图IB的 深紫外光蚀刻掩模30并没有多层。图案40形成在掩模30上。在深紫外光蚀刻制程中，光线 (或放射线）50曝露出图案40W转换图案40的图像(经由一透镜52)至形成在晶片55上的光 阻层。
[0062] 虽然蚀刻制程(不论是抓V或DUV)的环境已保持得非常干净，但仍会有些污染的粒 子，例如，污染粒子60,如果在掩模30上有粒子，运会使得图案化制程受到干扰。例如，污染 粒子60的存在可能会导致散焦或失焦的问题。因此，薄膜70用于保护掩模30。薄膜70包括一 个薄型的膜(membrane)(例如，聚合物膜），其放置在掩模30的表面上并于此形成图案40。因 此，污染粒子60会落在薄膜70上，而不是在掩模30上。随后污染粒子60可根据需要从薄膜70 上移除。W运种方式，薄膜70作为保护掩模30之用。可W理解的是，一薄膜可用于无论是在 图IA中的EUV掩模或图IB中的DUV掩模，因此绘示于图IA中的薄膜70并非意在限定于仅此用 于一种特定蚀刻掩模的薄膜。然而为了简化起见，如图IB所示的设有薄膜的DUV掩模将被用 来表示本发明后述的各种实施例，即使相同的概念也同样适用于图IA中的EUV掩模。
[0063] 当薄膜70反复使用后，薄膜70会开始老化。例如，在蚀刻制程中的曝光过程会使得 薄膜70老化。此外，薄膜70也可能甚至不经历蚀刻曝光而老化，运原因可能是由于薄膜的品 质很差。由于老化，薄膜70的光性、热传性和机械性可能会受到改变。例如，薄膜70因老化而 可能变得更脆弱和缺乏弹性，运将可能使它更容易破裂或断裂。如果薄膜70在蚀刻制程中 破裂（由于老化），掩模30将不再受到保护并可能受到刮伤或损坏。掩模30的修理是相当昂 贵的，有时掩模30的损害若过大，会使得掩模30将不能再被使用。因此，薄膜70的老化如果 没有事先检测与处理，会造成缩短掩模30的使用寿命。另一方面，如果薄膜70被丢弃太早 (即，在还未老化到不能使用之时)也是一种浪费。因此，精确地计算薄膜70的老化是被需要 的，使得它可W被使用于可能造成断裂而造成损坏掩模的任何风险之前。此外，也需要移除 在薄膜70上的污染粒子60。现有的检测和移除污染粒子60的方法可能易于损坏薄膜70,此 夕h现有的检测和移除污染粒子60的方法也可能在无意中损坏掩模。
[0064] 为了解决上述的问题，本发明提供了一种新颖方式，关于使用声波来计算薄膜的 老化状态，W及移除污染粒子而不会损坏薄膜的方法。下面讨论的方法和装置用于EUV蚀刻 W及在标准光学蚀刻(例如，DUV蚀刻）。
[0065] 图2表示一实施例用于估算或判定薄膜的老化状态的一系统IOOA的简化示意图。 如上所述，提供一掩模30,并于其上形成图案40。薄膜70放置在掩模30之上W保护掩模30。 为了计算薄膜70的老化状态，声波生成器110放置在薄膜的上方。如在本实施例中的声波生 成器110包括阵列声能转换器(或声能转换器阵列），但在其它实施例中也可包括一麦克风。 声波生成器110产生一个或多个的声波迫使薄膜70进入一既定的振荡模式，并W-目标共 振频率振动(如波115所示）。
[0066] 更具体地，声波生成器110包括四个声能转换器120-123。每个声能转换器120-123 的能够朝向薄膜70输出声波(或压力波），如图2中的例子所示，声能转换器121和123是启动 的，W产生声波130和131(第一声波)朝向薄膜70。声波130和131迫使薄膜70在一既定的振 荡模式弯曲和振动。在绘示的实施例中，薄膜70于振荡的第=模式中振动，其中此振荡的模 式由N所表示(也称为振动模式或谐波数）。为了提供更加清晰的振荡的各种模式，图3绘示 了四种范例的振荡模式，其中N=I对应于第一振荡模式，N=2对应于第二振荡模式，N=3对 应于第=振荡模式，W及N = 4对应于第四振荡模式。当然，可有任何其它数目的振荡模式 (例如，NM)，但为了简单起见，将不绘示于本发明中。
[0067]对于已知的任何第牌辰荡模式而言，会有一个目标共振频率对应于薄膜70，此目标 共振频率可使用下列公式来计算：
[006引
[0069] 其中f代表目标或预期的共振频率，N代表振荡模式，L代表薄膜70的长度（测量于 图1 -3的水平方向或侧向），T则表示在薄膜70上的膜张力，W及P表示薄膜70的密度。
[0070] 请参阅前述的图2,系统IOOA还包含一共振检测工具。共振检测工具检测根据声波 生成器110所产生的声波130、131而回应的薄膜70的实际共振频率。如图2所绘示的实施例， 共振检测工具包含至少两个元件150A和150B。元件150A是位于薄膜70的一侧上的信号源元 件(例如，图2中所绘示的薄膜70的左侧），而元件150B是位于薄膜70的信号源元件150A的相 反侧的传感器元件(例如，图2中所绘示的薄膜70的右侧）。信号源元件150A产生一信号，且 此信号穿越薄膜70的长度行进（即，沿图2中的水平方向）。传感器元件150B接收由信号源元 件150A所产生的信号。通过传感器元件150B所接收到的信号，将可判定薄膜70的实际共振 频率。例如，在共振频率中，信号的振幅应为最大的。
[0071] 在一些实施例中，传感器元件150B本身包含必要的电路、处理器及/或存储器，W 准确地判定薄膜70的实际共振频率。在其他实施例中，共振检测工具可包含另一适当的信 号分析器，W协助判定薄膜70的实际共振频率。
[0072] 共振检测工具亦可有其他各种实施方式。如图2中所绘示的实施例，共振检测工具 的信号源元件150A包含一激光，并且共振检测工具的传感器元件150B包含一光接收器。请 参阅图4,其为系统IOOB用于估算或判定薄膜70的老化状态的实施例。在系统IOOB中，共振 检测工具的信号源元件150A包含一光线，并且共振检测工具的传感器元件150B包含一电荷 禪合器件(cha;rge-coupled device,CCD)。类似于系统100A，前述光线产生行进穿越薄膜70 的长度的一信号，电荷禪合器件接收此信号并对其进行分析，来判定薄膜70的实际共振频 率。
[0073] 请参阅图5,为本发明另一实施例的一系统IOOC用于估算或判定薄膜70的老化状 态。在系统IOOC中，共振检测工具不包含两个独立的信号源和传感器元件。取而代之的是， 共振检测工具包含激光多普勒干设仪150,它可W用来量测薄膜70的表面上的非接触式振 动。一激光光束160从激光多普勒干设仪150朝向薄膜70的表面，并且由于该表面的运动，可 从反射的激光光束频率的多普勒偏移而获知薄膜70的振动振幅和频率。激光多普勒干设仪 150的输出可为一模拟电压信号，且正比于沿着激光光束160的方向上的目标速度分量。
[0074] 根据本发明的掲示，薄膜70的老化状态可根据从薄膜70的目标共振频率到薄膜70 的实际共振频率的偏移量得出。请参阅图6A，图形190明显地绘示出薄膜70对应于不同振荡 模式(不同的N)的声波频率响应。更详细地，图形190中的X轴表示共振频率，Y轴则表示强度 (magnitude)或振幅（amplitude)。
[00巧]曲线200-202和210-212已绘示于图形190中。由曲线200、201 W及202可获得回应 声波的薄膜的目标(或预期)共振频率。例如，曲线200-202对应于一新的薄膜(尚未老化)的 量测数据于=个不同的振荡模式下。具体来说，曲线200对应于第一振荡模式，其中N= 1，曲 线201对应于第二振荡模式，其中N= 2，W及曲线202对应于第=振荡模式，其中N= 3。因此， 当N=I时，对应于曲线200的峰值的频率是薄膜的目标共振频率，当N = 2时，对应于曲线201 的峰值的频率是薄膜的目标共振频率，W及当N=3时，对应于曲线202的峰值的频率是薄膜 的目标共振频率。如上所述，薄膜的目标共振频率可使用下列公式计算：
[0076]
[0077] 施加不同振荡模式的声波的其中一个原因是为了要确定哪些振荡模式用于一特 定类型的薄膜是最好的（或最适合的），并使该振荡模式应被用来判定薄膜的老化状态。更 详细来说，每种类型的薄膜(例如，根据它的材料组成物、制造商、尺寸/几何形状等何W表 现出对具有不同振荡模式的声波不同的灵敏度。例如，薄膜A在N=I的振荡模式中是最灵敏 的，薄膜B在N = 2的振荡模式中是最灵敏的，W及薄膜C在N = 3的振荡模式中是最灵敏的。初 始来说，每一种类型的薄膜回应于不同的振荡模式的灵敏度一般而言是未知的。因此，对于 一个新的薄膜来说，具有不同的振荡模式(N=l、2、3在图6A所绘示的例子)的各种声波是被 轮流应用到薄膜上。运些结果显示于曲线200、201、W及202(分别地对应于N=1，2,3)。曲线 200-202的峰值也应接近于如上所述的计算共振频率的方程式:f = Nv/2L。
[0078] 在薄膜已若干老化之后，伴随不同振荡模式的相同声波再次地施加到薄膜上。其 结果如曲线210、21lW及212所绘示(分别对应于N=l、2、3)。由此可看出，当薄膜逐渐老化， 其共振频率将开始偏移。然而，每个振荡模式具有不同的偏移程度或偏移量。在运个例子 中，第一振荡模式N=I对应于共振频率中的最小偏移（由曲线200-210之间最小的水平偏移 量所表示），第二振荡模式N = 2对应于共振频率中的中等偏移（由曲线201-211之间中等的 水平偏移量所表示），W及第S振荡模式N=3对应于共振频率中的最大偏移（由曲线202- 212之间最大的水平偏移量所表示）。
[0079] 根据图6A中所显示的结果，可W判定此种特定类型的薄膜对于振荡第S模式N=3 的声波是最灵敏的。在此之后，对于此特定类型的薄膜，将使用第=振荡模式N=3来判定其 老化状态。当然，其他类型的薄膜可能在N=I或N=2的振荡模式中具有最大灵敏度，并将使 用运些振荡模式来判定其它类型的薄膜的老化状态。也应当理解的是，虽然图6A显示出了 =种不同的振荡模式(N=1、N=2W及N=3)，但任何其它的振荡模式可用于不同的实施例。 为了简化起见，其他的振荡模式并未绘示出。
[0080] 请参阅图6B，一旦某些振荡模式的声波被判定(例如，在本实施例中的N = 3 )，薄膜 的老化状态可透过施加该振荡模式(在本实施例中的N=3)的声波而周期性地被监测。如上 所述，当薄膜是在良好的老化状态下，实际共振频率会与预期或目标共振频率相互吻合。换 句话说，当薄膜的老化是良好的，薄膜的曲线将与图6A中的曲线202相互吻合，因为它表示 是新的薄膜时的频率响应。
[0081] 然而，由于薄膜逐渐老化(如曲线220、221及222所表示），其共振频率开始偏移更 远且远离目标频率。例如，当薄膜逐渐开始老化时，曲线220的共振频率与曲线202的共振频 率被距离230所分隔。距离230可能相对地小，因此此时薄膜的老化仍可被视为相对良好的。
[0082] 当薄膜开始老化更甚时，从曲线202的目标共振频率到曲线221的共振频率将具有 更大的距离231。运表示薄膜的老化情形变得更加剧，并且已经失去了良好弹性。
[0083] 最后，薄膜继续老化，曲线222的共振频率将具有从曲线202的目标共振频率到其 的距离232。距离232是越过或超过可接受的限度240(其具有从目标频率起算的距离241)。 运表示对应曲线202和212的薄膜的老化状态已相当老旧，并且此薄膜可能很快地会出现故 障(例如，破损）。因此，在薄膜破损而导致损坏蚀刻掩模之前须进行更换。W运种方式，可W 看出通过监测薄膜在不同的振荡模式的响应，薄膜的老化状态可被判定，并采取相应的动 作(例如，当薄膜太老旧而做更换）。
[0084] 应了解的是，本发明所讨论的薄膜的老化状态估算过程可由一操作人员完成，或 者也可由具有一或多个电子处理器的一台机器来执行，例如显示于图2、4、5中的一台电脑 或计算设备250在系统100A/B/C中。电脑或计算设备250也可被视为是系统100AU00B或 IOOC中的一部分。经由一或多个有线或无线的连接，电脑或计算设备250通信地禪合声波生 成器110及/或共振检测工具(例如，传感器150B或激光多普勒干设仪150)。
[0085] 电脑或计算设备250包括储存指令和数据的电子存储器，W及执行指令的电子处 理器。在一些实施例中，薄膜的目标共振频率可储存在电脑或计算设备250中，或由电脑或 计算设备250计算回应于由声波生成器110的所产生的声波。之后，从传感器元件150B上，电 脑或计算设备250接收数据并表示出薄膜70的实际共振频率。电脑或计算设备250将计算出 目标及实际的共振频率之间的差值(或偏移），并且可比较它的一或多个预定阔值。预定阔 值可对应于薄膜70(例如，良好的、可接受的、损坏的等）的不同老化状态。通过共振频率的 偏移而显示出前述的预定阔值，电脑或计算设备250可自动地判定薄膜70的老化状态，并通 知操作人员。
[0086] 图7绘示本发明另一实施例的系统300用于估算或判定薄膜的老化状态的简化示 意图。为了清楚及一致性，掩模30、在掩模30上的图案40W及设置在掩模30之上的薄膜70将 使用相同于图7中的标号。不同于使用阵列声能转换器110作为声波生成器(如在图2、4、5中 的系统100A/B/C)，系统300包含相互禪合的一声能转换器310和一频率扫描生成器(也称为 一函数波生成器)320而作为声波生成器。声能转换器310位于在薄膜70的一端部之上。声能 转换器310是相似于在系统100A/B/C中的任一声能转换器120-123,并且它可被用来产生一 压力波或一声波朝向薄膜70上表面。
[0087] 该频率扫描生成器320产生多个频率，使得声能转换器310与频率扫描生成器320 可一起产生多个不同频率的声波。换句话说，声能转换器310和频率扫描生成器320可共同 在薄膜70上进行声波的频率扫描。因此，比起迫使薄膜进入某一振荡模式中，声能转换器 310和频率扫描生成器320可迫使薄膜70进入多个不同的振荡模式(产生任何数目的N)，即 使在不同的时间。
[008引系统300还包含一声能接收器350,其检测薄膜70的实际共振频率。声能接收器350 位于薄膜70的另一端部之上，相反于位于前述一端部的声能转换器310。类似于系统IOOA/ B/C，系统300基于从目标共振频率到实际共振频率的偏移，可判定薄膜70的老化状态。可W 理解的是，液体360可施加于薄膜70上W用于减少声波的强度损失。
[0089]此外，系统300还可经由杨氏系数的计算来估算出薄膜70的老化状态。更详细地 说，声能转换器310产生具有穿越波形式的一信号370,且此信号370从薄膜70的一侧传到另 一侧。因此，声能转换器310经由声波的产生，迫使薄膜70W产生的穿越波370的方式振动 (即，薄膜70当作波/信号370的媒介）。对于穿越波370来说，传递通过一正常老化状态的薄 膜传播所花费的时间是不同于传递通过一老化薄膜传播的所花费的时间。运是因为随着薄 膜老化而本质上变得更长，穿越波370必须有效行进的距离增加了。
[0090] 图8绘示如何计算杨氏系数来估算出薄膜的老化情况的示意图。如图8所示，由于 蚀刻曝光而使薄膜老化，造成薄膜在曝光制程之前从初始长度1扩大成在曝光制程之后的 长度1+Aia表示声波在薄膜是健康的时候(例如，在蚀刻曝光之前）的行进距离，1+A 1贝。 表示声波在薄膜已经老化(例如，蚀刻制程之后）的行进距离。波的行进时间也可由声能转 换器和声能接收器测得。因为距离=波的速度*行进时间，所W因薄膜老化所产生的距离差 (即，Al)也可被计算出来。
[0091] 得知了 Al和1之后，应变(0也可由E= A 1/1的等式所计算出来。此外，应力(O)被 定义为：〇 = F/A = K*U，其中F是在薄膜上的力，A是薄膜的截面面积，U是由声能传感器提供 的力，且可透过频率扫描生成器(或函数波生成器)所控制，K则是单位匹配F/A的参数(N/m* 2)。因此，应力也可被计算出来。最后，将可计算出杨氏系数化）：E = o/e。
[0092] 接着请参阅图9,图形400绘示出了如何W杨氏系数巧)来判定薄膜70的老化状态。 更详细地说，图形400包含一 X轴，其表示曝光制程能量（W溫度的形式表示）累计的结果，及 包含一Y轴，其表示杨氏系数的对数值化Og E)。曲线410根据曲线400中其所在区域A(称为 玻璃状区）、区域B(称为玻璃过渡区）、区域C(称为橡胶状高原区）、及区域D(称为橡胶状流 动区）中的位置，明显地表示了薄膜70的老化状态。
[0093] 当曲线410是区域A中时，表示薄膜70的弹性行为是介于应力和应变之间。运表示 薄膜是在良好或正常老化的状态。当曲线410是在是区域A的外，薄膜则被认为是在非良好 或非正常的老化状态，虽然从区域B到区域C及区域C到区域D的薄膜老化状态是变得更糟。 具体来说，玻璃过渡区域B是薄膜70的行为属于介于黏性和弹性之间的一个区域，因此是薄 膜70在老化的早期阶段。橡胶高原区C是薄膜70的行为基本上大部分属于黏性的一个区域， 因此它是薄膜70老化的后期阶段。橡胶状流动区域D则是薄膜70具有非线性的杨氏系数并 具有大的变形的一个区域。换句话说，对应于区域D的薄膜70即将破裂或已经破裂。W运种 方式，一个操作者或如电脑或计算设备250(在图7中的表示为通信地禪合频率扫描生成器 320及/或声能接收器350)的机器，可精确地估算薄膜70的老化状态。如果薄膜70的老化状 态被认为是在可接受的范围的外，则可在其破裂之前丢弃，W避免造成蚀刻掩模30损坏或 其它制程的问题。
[0094] 除了估算出薄膜的老化状态，系统100A/B/C、300也可被修改，W便在薄膜上移除 污染粒子。例如，可参考图10,该图根据本实施例的一粒子移除系统500的简化示意图。粒子 移除系统500具有类似于前述第2、4-5图中的系统100A/B/C的元件，因此，为了清楚和一致 性，运些类似的元件将标有相同的符号。
[00M]如上所述，薄膜70被放置在蚀刻掩模30( W图案40形成）之上W保护掩模30。一或 多个污染粒子510位于薄膜70上。污染粒子510的存在可透过机器或在某些情况下由人的肉 眼被检测到。如果不移除污染粒子510,可能会导致蚀刻制程上的问题，例如不正确聚焦等。 因此，从薄膜70上移除污染粒子510是需要的。然而，传统的移除薄膜上的污染粒子的方法 可能容易损坏薄膜，因为运些传统的方法通常设及机械工具，并可能需要直接接触(或引起 意外接触)薄膜的表面。
[0096]根据本发明的实施例，粒子移除系统500利用声波生成器IlOW移除污染粒子510。 如前述讨论及前述图2中所示，声波生成器110可产生多个声波，例如声波520和521(第二声 波），迫使薄膜70进入特定的振荡模式(如由波115表示）。声波520和521可类似于前述图2中 的声波130和131，或者也可是不同的。例如，声波520-521可具有不同于声波130-131的振 幅。于另一实例中，声波520-521可具有不同于声波130-131的频率。
[0097] 薄膜70的振荡或振动使得的污染粒子510被"甩出"（thrown off)薄膜70。如此一 来，污染粒子510从薄膜70移除，使得损坏薄膜70的可能性降到最低。需要注意的是，由于粒 子移除系统500并不是用来估算薄膜的老化状态，因此共振检测工具如信号源元件150A和 传感器元件150或激光多普勒干设仪150可W全部被省略。然而，可W理解的是，于本实施例 中，包含共振检测工具的系统100A/B/C也可用于移除污染粒子510。在此情况下，共振检测 工具仍可存在，只是可能不需要或不使用。
[0098] 应当理解的是，根据污染粒子510的位置，粒子移除系统500可能略有不同的执行 方式。例如，调整粒子移除系统500的设计并改变声能转换器120-123的数量或位置。如图11 所示，粒子移除系统500A具有四个声能转换器120-123,粒子移除系统500B具有S个声能转 换器120-122，和粒子移除系统500C具有两个声能转换器120-121。
[0099] W两个声能转换器121、123(而非四个声能转换器120-123)产生朝向薄膜70的声 波，薄膜70被迫使进入第四振荡模式(N=4)。然而，如果污染粒子510位于振动/摆动中的薄 膜70的节点上，基本上其振幅变化将为零。因此，由系统500A移除污染粒子510可能是困难 的。相较而言，W-声能转换器121(而非S个声能转换器120-122)产生朝向薄膜70的声波， 将迫使薄膜70进入第=振荡模式(N = 3)。此时，使得污染粒子510位于振动/摆动中的薄膜 70的节点W外，振幅变化量将大于零，但其还尚未到达峰值。因此，系统500B相较于系统 500A具有在去除污染粒子510中是更好的，但其仍然不是最优化的。一系统500C，W-个声 能转换器120(而非两个声能转换器120-121)产生朝向薄膜70的声波，使薄膜70进入第二振 荡模式(N = 2)。污染粒子510位于振动中薄膜的振幅的峰值，因此，系统500C是用于去除污 染粒子510的最佳选择。
[0100] 基于上述讨论，可W得出，污染粒子510的位置可能影响粒子移除系统500的设计 选择。如上述讨论，在薄膜70上的污染粒子510的位置上可由机器或是肉眼来认定。一旦污 染粒子510的位置是已知的，粒子移除系统500可被设计成振动中的薄膜70的峰值振幅(在 指向远离薄膜的方向）重合于污染粒子的位置。运可能会产生将污染粒子510"甩出" (throwing away)薄膜70的最大效果。为了促进运一目标，声能转换器的数目（N)可为了产 生所需的振荡模式而做变化，W使得峰值所在位置与预期相符。
[0101] 应当理解的是，在图11所示的系统500A-500C中，未启动的声能转换器(亦即那些 没有产生声波的声能转换器，例如在系统500A中的声能转换器120、122)可被移除。但是，移 除运些未启动的声能转换器可能意味着在同样振荡模式下具有相反振幅的振动/波可能无 法实现。因此，于一些需要通用性(versatility)的实施例中是(例如，需要产生两个具有相 反振幅但在相同的振荡模式N下的通用性时），未启动的声能转换器可能仍然被保留。
[0102] 此外，声波生成器可通过声能转换器被左右侧向移动的方式来体现。例如，若声能 转换器120、122被从系统500A中移除，声能转换器121、123将有能力地进行横向移动到左 边，使得声能转换器121取代声能转换器120, W及声能转换器123取代声能转换器122。在运 种方式中，运两个声能转换器12U123仍然可产生相反振幅的波，若是需要的话。一般来说， 通过具有可移动的声能转换器的声波生成器产生声波，W迫使薄膜进入所需的振荡模式将 更具通用性，使得在薄膜上的污染粒子的位置的峰值振幅位置一致。
[0103] 污染粒子的类型也影响到粒子移除系统的设计选择。请参阅图12,该图显示出污 染粒子510A、510B的两种不同类型。污染粒子510A是一个麦粒状(grain-1化e)颗粒，第二振 荡模式(N=2)可适合用于将其移除。也就是说，声波生成器迫使薄膜进入N = 2的振荡模式， W使得波的峰值振幅位置与污染粒子510A的位置相互对齐。波的峰值振幅摆动提供了将污 染粒子510A"甩出"薄膜70的最佳可能性。相较而言，污染粒子510B是针状(needle-like)颗 粒。因此，它可W稍微刺入薄膜70中。若使用模式N=2的波，像是前述的污染粒子510A，峰值 振幅摆动仍为垂直性的，也未必能有效地移除污染粒子510B。若产生模式N = 3的波，使得污 染粒子510B位于波的节点(此处无垂直或水平摆动)和波峰(此处为最大垂直摆动)之间，贝U 波可同时具有垂直和水平的摆动分量。因此，针状的污染粒子510B更可能由此种波来移除。 W运种方式，粒子移除系统的设计不仅是基于污染粒子的位置，还需考虑污染粒子的类型。
[0104] 现在请参阅图13,其表示本发明另一实施例的粒子移除系统600。粒子移除系统 600是类似于上述讨论的图7中的系统300。因此，为了清楚与一致性，运些类似的元件将标 有相同的符号。类似于系统300，系统600包含禪合一频率扫描生成器320 (函数波生成器)的 一声能转换器310。声能转换器310和频率扫描生成器320可共同执行于薄膜70的频率扫描。 如此一来，系统600可迫使薄膜70进入数个振荡模式（即，N=1、N=2、N=3、N=4等）。通过薄 膜70的振动或振荡可移除设置于其上的污染粒子510。此外，声能转换器310还可产生从薄 膜70的一侧传播到另一侧的一穿越波370。穿越波370也可有利于移除污染粒子510。粒子移 除系统600可移除污染粒子并使薄膜70的损坏可能性降低，例如因为没有机械工具需要直 接接触薄膜70。
[0105] 图14表示估算薄膜的老化状态和从薄膜上移除污染粒子的简化方法700的流程 图。该方法700包含步骤710:施加声波朝向设置在蚀刻掩模之上的薄膜，W使薄膜W-目标 共振频率振动。在一些实施例中，声波经由一阵列声能转换器或麦克风所产生。在一些实施 例中，施加多个第一声波的步骤710包括迫使薄膜在一既定的振荡模式中振动。
[0106] 该方法700包含步骤720:检测回应多个第一声波的薄膜的一实际共振频率。在一 些实施例中，检测薄膜的实际共振频率的步骤720包含W下步骤:经由位在薄膜的第一侧上 的信号源产生穿越薄膜的一信号;接收经由位于与薄膜第一侧相反的第二侧的传感器的信 号;并根据接收到的信号检测薄膜的实际共振频率。在一些实施例中，信号源包含一激光， 传感器包含一光接收器。在一些实施例中，信号源包含一光线，传感器包含一电荷禪合器件 (CCD)。在其他实施例中，实际共振频率是通过激光多普勒干设仪所检测。
[0107] 该方法700包含步骤730:根据从目标共振频率到实际共振频率的一偏移量的函数 来估算薄膜的老化状态。在一些实施例中，估算是由一或多个电子处理器执行。
[0108] 该方法700包含步骤740:施加多个第二声波朝向薄膜W移除位于薄膜上的污染粒 子。
[0109] 应当理解的是，附加的制造过程可执行于步骤710-740之前、之中或之后。例如，方 法700可包含丢弃及/或更换薄膜，若是估算出薄膜已老化到超过可接受的范围内。为了简 化起见，其它制程在本发明中将不作详细讨论。
[0110] 图15表示估算薄膜的老化状态和从薄膜上移除污染粒子的简化方法800的流程 图。方法800包含步骤810:产生从薄膜的第一端部传到相反于第一端部的第二端部的声能 信号。薄膜放置于一蚀刻掩模之上。一声能转换器设置在薄膜的第一端部之上并用来产生 声能信号。一声能接收器设置在薄膜的第二端部之上。
[0111] 该方法800包含步骤820:接收该声能信号，此声能信号可由前述声能接收器来接 收。
[0112] 该方法800包含步骤830:根据所接收到的声能信号计算出杨氏系数来估算薄膜的 老化状态。在一些实施例中，估算是由一或多个电子处理器执行。在一些实施例中，估算包 含确认杨氏系数的对数的值是否落入玻璃状区域、玻璃过渡区、橡胶状高原区或橡胶流动 区内。
[0113] 该方法800包含步骤840:在多个振荡模式下振动薄膜，W移除在薄膜上的污染粒 子。多个振荡模式可部分地由连接到声能转换器的频率扫描生成器所引起。
[0114] 应当理解的是，附加的制造过程可执行于步骤810-840之前、之中或之后。例如，方 法800可包含丢弃及/或更换薄膜，若是估算出薄膜已老化到超过可接受的范围内。为了简 单起见，其它制程在本发明中将不作详细讨论。
[0115] 根据上述讨论可得知的是，本发明提供了各种优点。然而，应理解的是，并非所有 的优点都必须于本发明中讨论，其它实施例可提供不同的优点，且并没有特定的优点是必 须在所有实施例中。
[0116] 本发明的一优点在于提供了一种估算薄膜的老化状态的新方法。如上所述，当薄 膜老化时，其光性、热性和机械性开始改变。如果薄膜的老化状态没有正确地检测和监控， 薄膜可能会断裂而可能导致蚀刻掩模损坏，故薄膜应被保护。修理或更换蚀刻掩模是昂贵 的也应须避免的。因此，理想的是，提前知道薄膜的老化状态已达损坏的状态并应将其丢 弃。本发明经由声波或穿越波来估算出薄膜的老化状态。运种方法是快速、准确且低侵入性 (minimalIy invasive)的。得知了薄膜的老化状态，将使蚀刻掩模较不容易损坏，并可保持 较低的制造成本。
[0117] 本发明另一优点在于提供了一种从薄膜上移除污染粒子的新方法。例如，用于估 算薄膜老化的系统也可被修改成粒子移除系统。通过产生的声波，薄膜的膜会振动或摆动， 因而将薄膜表面上的粒子甩出。由于本发明的粒子移除方法无需将薄膜作机械处理或直接 接触其表面，将可大幅地减少在粒子移除过程中损坏薄膜的可能性。此外，不同类型的粒子 移除系统也可灵活地取决于污染粒子的位置和污染粒子的类型而设计。因此，即使污染粒 子可能难W经由传统的方法移除，但通过本发明的量身设计的系统可用于移除运些特定污 染粒子。
[0118] 本发明提供了一些实施例的系统。一薄膜设置在一蚀刻掩模之上。一声波生成器 放置于薄膜之上。声波生成器用来产生声波，W使薄膜W-目标共振频率振动。一共振检测 工具用来检测回应声波的薄膜的一实际共振频率。一个或多个电子处理器利用从目标共振 频率到实际共振频率的偏移量来估算薄膜的老化状态。
[0119] 本发明提供了用于估算薄膜老化的方法。施加声波朝向设置于一蚀刻掩模之上的 一薄膜，W使薄膜W-目标共振频率振动。并检测回应声波的薄膜的一实际共振频率。利用 从目标共振频率到实际共振频率的偏移量来估算薄膜的老化状态。
[0120] 本发明提供了一种系统。薄膜设置在一蚀刻掩模之上。一声能转换器设置在薄膜 的一第一端部之上。声能接收器设置在相反于薄膜第一端部的一第二端部之上。前述系统 还包括一或多个电子处理器。声能转换器产生如一穿越波从第一端部传到第二端部的一声 能信号。一声能接收器用来接收声能信号。一或多个电子处理器根据前述所接收到的声能 信号来计算杨氏系数W估算出薄膜的老化状态。
[0121] W上概略说明了本发明数个实施例的特征，使所属技术领域中具有通常知识者对 于本发明可更为容易理解。任何所属技术领域中具有通常知识者应了解到本说明书可轻易 作为其它结构或制程的变更或设计基础，W进行相同于本发明实施例的目的及/或获得相 同的优点。任何所属技术领域中具有通常知识者也可理解与上述等同的结构或制程并未脱 离本发明的精神和保护范围内，且可在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动、替代与 润饰。
【主权项】
1. 一种检测系统，包括： 一薄膜，设置在一蚀刻掩模之上； 一声波生成器，放置在该薄膜之上，其中该声波生成器产生多个声波以使该薄膜以一 目标共振频率振动； 一共振检测工具，检测回应该些声波的该薄膜的一实际共振频率；以及 一电子处理器，根据该薄膜从该目标共振频率到该实际共振频率的一偏移量的函数估 算该薄膜的老化状态。2. 如权利要求1所述的检测系统，其中该共振检测工具包括： 一信号源，位于该薄膜的一第一侧上，且该信号源产生一信号，其中该信号穿越该薄 膜；以及 一传感器，位于与该薄膜的该第一侧相反的一第二侧上，且该传感器接收该信号。3. 如权利要求1所述的检测系统，其中该些声波包含多个第一声波，且该声波生成器更 产生多个第二声波以移除位于该薄膜上的污染粒子。4. 一种检测方法，包括： 施加多个声波朝向设置于一蚀刻掩模之上的一薄膜，以使该薄膜以一目标共振频率振 动； 检测回应该些声波的该薄膜的一实际共振频率；以及 根据该薄膜从该目标共振频率到该实际共振频率的一偏移量的函数估算薄膜的老化 状态。5. 如权利要求4所述的检测方法，其中该检测步骤包括： 经由设置在该薄膜的一第一侧上的一信号源产生穿越该薄膜的一信号； 通过一传感器接收该信号，其中该传感器设置在相反于该薄膜的该第一侧的一第二侧 上；以及 根据接收的该信号检测该实际共振频率。6. 如权利要求4所述的检测方法，其中该些声波包含多个第一声波，且该检测方法更包 括施加多个第二声波朝向该薄膜以移除位于该薄膜上的污染粒子。7. -种检测系统，包括： 一薄膜，设置在一蚀刻遮罩之上； 一声能转换器，设置在该薄膜的一第一端部之上； 一声能接收器，设置在相反于该薄膜的该第一端部的一第二端部之上；以及 一电子处理器； 其中，该声能转换器产生一声能信号，该声能信号传递一穿越波从该第一端部朝向该 第二端部； 该声能接收器接收该声能信号； 该电子处理器经由根据接收到的该声能信号所计算出的一杨氏系数来估算该薄膜的 老化状态。8. 如权利要求7所述的检测系统，其中该电子处理器通过判断该杨氏系数的一对数值 是否落于一玻璃状区、一玻璃过渡区、一橡胶状高原区或一橡胶状流动区来估算该薄膜的 老化状态。9. 如权利要求7所述的检测系统，其中该系统更包括一频率扫描生成器，耦合于该声波 生成器，其中该频率扫描生成器用以致使该薄膜以多个振荡模式振动。10. 如权利要求9所述的检测系统，其中该多个振荡模式用以移除位于该薄膜上的污染 粒子。
【文档编号】G01N29/12GK105987957SQ201510860140
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年11月30日
【发明人】李雨青, 余青芳, 林俊宏, 秦圣基, 许庭豪, 张庆祥
【申请人】台湾积体电路制造股份有限公司