检测系统以及检测方法技术领域
本发明有关于一种薄膜(pellicle)，更特别是有关于利用声波(acoustic
waves)来估算薄膜老化以及从薄膜上移除粒子的装置及方法。
背景技术
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。
通过这种尺寸下降，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。
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。
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
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以使薄膜以
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薄膜的一实际
共振频率；以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。
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，以使薄膜以一目标共振频率振动；检测回应该些声波的薄膜
的一实际共振频率；以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。
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；以及一电子处理器；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；以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
根据以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，以做清楚的说明。
图1A-1B绘示出根据本发明一实施例的蚀刻系统的剖面图；
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；
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；
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；
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；
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以估算薄
膜的老化状态的示意图；
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；
图10-11、13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；
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；
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。
【符号说明】
20A、20B 蚀刻系统
30 掩模
40 图案
50 光线
52 透镜
55 晶片
60 污染粒子
70 薄膜
100A、100B、100C 系统
110 声波生成器
115 波
120、121、122、123 声能转换器
130、131 声波
150 激光多普勒干涉仪(Laser Doppler Interferometer)信号源元件
150A 信号源元件
150B 传感器元件
160 激光光束
190 图形
200、201、202、210、211、212、220、221、222 曲线
230、231、232、241 距离
240 限度
250 电脑或计算设备
300 系统
310 声能转换器
320 频率扫描生成器
350 声能接收器
370 信号
400 图形
410 曲线
500 粒子移除系统
500A、500B、500C 系统
510 污染粒子
520、521 声波
600 粒子移除系统
700 方法
710、720、730、740 步骤
800 方法
810、820、830、840 步骤
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。
以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，
这些特定的范例并非用以限定。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，以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。这些重复
为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有
特定的关系。
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，这些
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。
图1A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40以转换图
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。
图1B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1A与图1B将使用相同的元件标号。蚀刻系统20A关于深紫
外光(deep ultraviolet,DUV)蚀刻和包括一深紫外光蚀刻掩模30。与图
1A的远紫外光蚀刻掩模30不同的是，图1B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40以转换图案40的图像(经由一透镜52)至形成在晶片55
上的光阻层。
虽然蚀刻制程(不论是EUV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，这会使得
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。以这种方式，薄膜70作为保护掩模30之用。可以
理解的是，一薄膜可用于无论是在图1A中的EUV掩模或图1B中的DUV掩模，
因此绘示于图1A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1B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1A中的EUV掩模。
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，这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，这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，使得它可以被
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，此外，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。
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，以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蚀刻以及在标准光学蚀刻(例如，DUV蚀刻)。
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100A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之上以保护掩模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，并以一目标
共振频率振动(如波115所示)。
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，以产生声波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于振荡的第三模式中振动，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＝1对应于第一振荡模式，N＝
2对应于第二振荡模式，N＝3对应于第三振荡模式，以及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，N>4)，但为了简
单起见，将不绘示于本发明中。
对于已知的任何第N振荡模式而言，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：
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，
以及ρ表示薄膜70的密度。
请参阅前述的图2，系统100A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。
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，以准确地判定薄膜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，以协助判定薄膜70的实际共振频率。
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100B用于估算或判定薄膜70
的老化状态的实施例。在系统100B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包含一电荷耦合器件
(charge-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，电荷耦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。
请参阅图5，为本发明另一实施例的一系统100C用于估算或判定薄膜70
的老化状态。在系统100C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涉仪150，它可以
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
涉仪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。激光多普勒干涉仪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。
根据本发明的揭示，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)。
曲线200-202和210-212已绘示于图形190中。由曲线200、201以及
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)的量测数据于三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，以及曲线202对应于第三振荡模式，其中N＝3。因此，
当N＝1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，以及当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：
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)可以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＝1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，以及薄膜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＝1、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。这些结果显示于
曲线200、201、以及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。
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、211以及212所绘示(分别对应于N＝1、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。在这个例子中，第一振荡模式N＝1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)，以及第三振荡模式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)。
根据图6A中所显示的结果，可以判定此种特定类型的薄膜对于振荡第三
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
第三振荡模式N＝3来判定其老化状态。当然，其他类型的薄膜可能在N＝1
或N＝2的振荡模式中具有最大灵敏度，并将使用这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显示出了三种不同的振
荡模式(N＝1、N＝2以及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。
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。
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。
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。这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。
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)。这表示对应曲线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。以这种方式，可以看出通过
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)。
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100A、100B或100C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通信地耦合声波生成器110及/或共振
检测工具(例如，传感器150B或激光多普勒干涉仪150)。
电脑或计算设备250包括储存指令和数据的电子存储器，以及执行指令
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阈值。预定阈
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阈值，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。
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40以及设
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包含相互耦合的一声能转换器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。
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。
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100A/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。可以理解的是，液体360可施加于
薄膜70上以用于减少声波的强度损失。
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70以产生的穿越波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。这是因为随着
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。
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l
扩大成在曝光制程之后的长度l+Δl。l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，l+Δl则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，所以因薄膜老化所产生的距离差(即，
Δl)也可被计算出来。
得知了Δl和l之后，应变(ε)也可由ε＝Δl/l的等式所计算出来。此
外，应力(σ)被定义为：σ＝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(E)：E＝σ/ε。
接着请参阅图9，图形400绘示出了如何以杨氏系数(E)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(以
温度的形式表示)累计的结果，及包含一Y轴，其表示杨氏系数的对数值(Log
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。
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。这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。以这种方式，一个操作者或如电脑或计算设备250
(在图7中的表示为通信地耦合频率扫描生成器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，以避免造成蚀刻掩模30
损坏或其它制程的问题。
除了估算出薄膜的老化状态，系统100A/B/C、300也可被修改，以便在
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，这些类似的元件将标有相
同的符号。
如上所述，薄膜70被放置在蚀刻掩模30(以图案40形成)之上以保护
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，因为这些传统的方法通常涉及机械工具，并可能需要直接接触(或
引起意外接触)薄膜的表面。
根据本发明的实施例，粒子移除系统500利用声波生成器110以移除污
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。
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
勒干涉仪150可以全部被省略。然而，可以理解的是，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。
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具有三个声能转换器120-122，和粒子移
除系统500C具有两个声能转换器120-121。
以两个声能转换器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，以一声能转
换器121(而非三个声能转换器120-122)产生朝向薄膜70的声波，将迫使
薄膜70进入第三振荡模式(N＝3)。此时，使得污染粒子510位于振动/
摆动中的薄膜70的节点以外，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，以一个声能转换器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。
基于上述讨论，可以得出，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。这可能会产生将污染粒子510“甩出”(throwing away)
薄膜70的最大效果。为了促进这一目标，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，以使得峰值所在位置与预期相符。
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，移除这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。
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，
以及声能转换器123取代声能转换器122。在这种方式中，这两个声能转换
器121、123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，以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。
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-like)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，以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，它可以稍微刺入薄膜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，
则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。以这种方式，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。
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，这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
耦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。
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，以使薄膜以一目标共振频率振动。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。
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包含以下步骤：
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，传感器包含一电荷耦合器件(CCD)。
在其他实施例中，实际共振频率是通过激光多普勒干涉仪所检测。
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。
该方法700包含步骤740：施加多个第二声波朝向薄膜以移除位于薄膜
上的污染粒子。
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。
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。
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。
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。
该方法800包含步骤840：在多个振荡模式下振动薄膜，以移除在薄膜
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。
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。
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。
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。这种方法是快速、准确且低侵入性
(minimally 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。
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
以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这些特
定污染粒子。
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，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。
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，以使薄膜以一目标共振频率振动。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。
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以估
算出薄膜的老化状态。
以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，以进行相同
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。