CN100421024C - 光刻装置及器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种光刻投影装置，其中利用许多弹性支撑件将平衡块支承于底座上，该弹性支撑件机械连接到平衡块以及底座上。通过给该支撑件提供至少两个枢转点，以提供自由的水平移动。

Description

光刻装置及器件制造方法
技术领域
本发明涉及一种光刻投影装置，包括：
-一辐射系统，用于提供辐射投影束；
-一支撑结构，用于支撑图案形成装置，该图案形成装置用于依照一想要的图案对投影束进行构图；
-一基底台，用于支撑一基底；
-一投影系统，用于将构成一定图案的光束投射到基底的一靶部上；
-一底座；以及
-一平衡块(balance mass)，支撑在所述底座上且可相对于所述底座移动。
背景技术
这里所使用的术语“图案形成装置”应被广义地理解为指这样一种装置，该装置可用于使入射辐射束的横截面构成一定图案，该图案对应于将要在基底靶部上生成的图案；本文中也可使用术语“光阀”。通常，所述图案对应于将要在靶部上生成的装置内一特定功能层，例如一集成电路或其它装置(见下)。这种图案形成装置的例子包括：
-掩模。掩模的概念在光刻领域是公知的，掩模方式包括例如二进位交流相移和衰减相移，以及各种混合掩模方式。将这种掩模放置在辐射束中就使得投射到该掩模上的辐射束依照该掩模上的图形选择性地透射(在透射掩模的情况下)或反射(在反射掩模的情况下)。在掩模的情况下，支撑结构通常为一掩模台，该掩模台确保可将掩模保持在入射辐射束中的理想的位置上，还确保如果需要可相对于光束移动该掩模。
-可编程镜列。这种装置的一个例子是具有粘弹性控制层和反射面的一可矩阵编址面。这种装置的基本原理是(例如)反射面的编址区域将入射光反射为衍射光，而非编址区域将入射光反射为非衍射光。利用一适当的过滤器，可自反射光束中过滤出所述非衍射光，仅留下衍射光；按照这种方式，能够依照可矩阵编址面的编址图案构成光束的图形。可编程镜列的另一种替换实施例采用了矩阵排列的微镜，通过施加一适当的局部电场或者通过采用压电驱动装置，每个微镜都可单独地绕一轴转动。同样，该镜是可矩阵编址的，由此已编址的镜将入射光向不同方向反射至未编址的镜；按照这种方式，根据可矩阵编址镜的编址图案构成反射束的图形。利用适当的电子装置可获得所需要的矩阵编址。在以上所述的两种情况中，图案形成装置可包括一个或多个可编程镜列。这里所称镜列的更多信息可自例如美国专利US5,296,891和US5,523,193以及PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096中获得，在此引入它们的内容以供参考。在可编程镜列的情况下，所述支撑结构可具体表现为一框架或台，该框架或台根据需要可为例如固定的或可移动的。
-可编程LCD阵列。美国专利US5,229,872中给出了这种构造的一个例子，在此将其引入以供参考。同上，在这种情况下支撑结构可具体表现为一框架或台，该框架或台根据需要可为例如固定的或可移动的。
为了简明，本文的其余部分可能在某些地方特别地针对有关掩模和掩模台的例子；但是，在这些例子中所描述的一般原理应被认为在如前所述图案形成装置的广义范围内。
光刻投影装置可用于例如制造集成电路(IC)。在这种情况中，图案形成装置通常可为与IC的一单层相对应的一电路图案，该图案可形成在一基底(硅片)的一靶部(例如，包括一个或多个小片(die))上，该基底上预先涂覆了一层辐射敏感材料(光致抗蚀剂)。通常，单晶片包括具有相邻靶部的一整个网络，经由投射系统一次一个地依次照射该相邻靶部。在目前的装置中，利用掩模台上一掩模的图形，两种不同类型的机器之间将产生差别。在其中一种光刻投影装置中，通过将整个掩模图案一举暴露于靶部来辐照每个靶部；这样一种装置通常称之为晶片步进器(wafer stepper)。在另一种装置-通常称之为步进扫描装置(step-and-scan apparatus)中，通过在给定参考方向(“扫描”方向)的投射束下渐进地扫描掩模图案，同时平行于或反平行于这个方向同步地扫描基底台来辐照每个靶部；由于投影系统一般具有一放大系数M(通常＜1)，因此扫描该基底台的速度V将会是扫描掩模台的速度的M倍。有关这里所述光刻装置的更多信息可自US6,046,792中获得，在此引入以供参考。
在使用光刻投影装置的一种制造方法中，将(例如掩模内)的一图案形成在一基底上，该基底的至少一部分覆盖了一层辐射敏感材料(光致抗蚀剂)。在此成像步骤之前，可对该基底进行各种处理，例如涂底漆、涂抗蚀剂以及软烘焙(soft bake)。曝光后，可对该基底进行其它处理，例如曝光后烘焙(PEB)、显影、硬烘焙以及成像要素的测量/检测。这一系列的处理作为形成一装置例如IC的单层图案的基础。接着对如此形成的图案层进行各种处理例如蚀刻、离子注入(掺杂质)、喷镀金属、氧化、化学-机械抛光等，所有这些处理都是为了完成单层。如果需要多层，那么就对每一新层重复进行整个处理或其变形。最终，将在基底(硅片)上形成一列器件。接着，利用例如切割或割锯技术使这些器件相互分离，可将单个器件安装在一载体上、与销等连接。有关这种方法的其它信息可自书“Microchip Fabrication：A Practical Guide to SemiconductorProcessing”，Third edition，by Peter van Zant，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN 0-07-067250-4中获得，在此引入以供参考。
为了简明，以下将投影系统称为“透镜”；但是，该术语应被广义地理解为包括各种投影系统，包括例如折射光学系统、反射光学系统以及反射折射系统。辐射系统还可包括依照这些设置种类中的任何一个、操作用于导向、成形或控制辐射投影束的组件，这些组件以下也可共同地或特别地称为“透镜”。此外，光刻装置可为具有两个或更多基底台(和/或两个或更多掩模台)的一种装置。在这种“多段”装置中，可采用平行的附加工作台，或者对一个或多个台采取准备措施，而一个或更多的其它台用于曝光。例如US5,969,441和WO98/40791中描述了两段的光刻装置，在此引入以供参考。
在一种光刻投影装置中，如果利用连接到一底座上的一驱动器移动基底台，就会将反作用力传递给底座。因为基底台的加速度可达到5至60m/s2的级数，且基底台的重量可为大约40或70kg，因而该反作用力相当大。此反作用力可能给底座带来有害的振动或移动。
通过使用一自由安装的平衡块，可以减小该反作用力的影响。这是这样实现的，通过将反作用力作用于基底台与平衡块之间的一定位驱动器，从而使基底台向一个方向移动，而平衡块在反作用力的作用下向相反方向移动，且平衡块的移动量等于基底台的移动距离乘上基底台与平衡块的质量比。由此，基本上没有反作用力被传递给底座，平衡块和基底台相对于底座的重心保持不变。
要以无摩擦的方式例如采用空气轴承将平衡块和基底台安装得尽可能得近，这样就不会由于基底台的移动，而将额外的附生力传递给光刻投影装置的底座或其它部分。
为满足总是存在的缩小成像要素尺寸的要求，就需要缩短用作投影束的辐射波长。因此，改进的方案要求能研发出这样一种光刻投影装置，该装置采用远紫外辐射(EUV)(波长在例如5-20nm的范围内)。由于已知没有合适的材料可形成用于EUV的折射光学元件，且光束必须保持在真空中以避免光束被污染和衰减，因此EUV光刻投影装置必须使用投影系统中的镜。
不幸的是，投影束要被保持在真空中的要求意味着对于平衡块而言采用空气轴承不再实际。尽管已经提出了这样一种设计，在该设计中用一金属风箱来遮盖空气轴承，但该设计即复杂又庞大。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种适合真空用于支撑平衡块的装置。本发明的再一个目的是提供一种支撑件，其允许平衡块能自由移动，而在水平方向没有任何明显的附生刚性(parasitic stiffness)。
这些和其它目的可由开头段中所述的依照本发明的一种光刻装置实现，其特征在于，利用至少一个弹性支撑件支承所述平衡块，所述弹性支撑件机械连接到所述平衡块以及所述底座上，且所述弹簧支撑件具有至少两个枢转点。
因此，用于支撑平衡块的装置能被轻易地制成适合真空方式，可避免使用复杂且昂贵的空气轴承。支撑件还可引导平衡块。通过铰链连接或通过采用在操作荷载下可弯曲的材料来制作该支撑件，使得该支撑件可弯曲。
由于支撑件具有至少两个枢转点，因而该支撑装置对平衡块的水平运动而言几乎不存在阻力(最好为零水平刚性或接近于零水平刚性)。因此，平衡块可以按照类似于其在空气轴承上的方式运动，即其可在水平面上移动，而基本上不转入或偏入另一个平面，如果平衡块支撑在弹簧上就会发生这种情况。应注意的是，在一些实施例中，平衡块会在理想的平面(x，y，Rz)之外运动。通过给平衡块提供足够的垂直刚性，可使这种理想的平面之外的运动减至最小。
优选的，每个支撑件在使用时都位于平衡块的下方，这样当所述平衡块自所述枢转点垂直对齐的一平衡位置移动时，在所述平衡块的重力作用下产生一作用给所述平衡块且沿所述平衡块移动方向的水平力。当与一弹性装置相结合，该弹性装置用于给所述平衡块提供一抵销力，该抵销力的方向与所述由重力产生的水平力的方向相反时，通过将该抵销力设置得在数量上等于水平力，就可使平衡块的水平刚性接近于零，这样就可以近乎完美的方式操作该平衡块。在一些应用中(例如参见EP02253970.4，在此将其整体引入以供参考)，要求在水平方向具有刚性，这可通过采用一尺寸过大或过小的弹性装置从而使抵销力在数量上大于或小于由重力产生的水平力而得以实现。
在一种实施例中，所述支撑件包括一中间部分；至少两个底座连接件的一端可枢转地连接在所述中间部分上，其另一端可枢转地连接在所述底座上；以及至少两个平衡块连接件的一端可枢转地连接在所述中间部分上，其另一端可枢转地连接在所述平衡块上。这种实施例的优点是，当平衡块支承在这种支撑件上时，在平衡块沿水平方向移动的过程中，可将平衡块相对于底座的转动或垂直运动减至最小。
根据本发明的另一方面，提供了一种器件制造方法，包括步骤：
-提供一基底，至少所述基底的一部分被一基底台上的辐射敏感材料层覆盖，所述基底台被设置在一底座上；
-利用一辐射系统提供辐射投影束；
-利用图案形成装置在投影束的横截面上给予图案；
-将所述想要的图案的辐射束投射到所述辐射敏感材料层的靶部上；
-通过在所述基底台与支承在所述底座上的一平衡块之间产生一反作用力，从而相对于所述底座移动所述基底台，
其特征在于，利用至少一个柔性支撑件支承所述平衡块，所述支撑件被机械连接到所述平衡块以及所述底座上。
尽管本文已对依照本发明的装置用于制造IC进行了特定的参考说明，但应清楚认识到的是，这样一种装置也可具有其它的许多应用。例如，其可应用于制造集成光学系统、磁畴存储器的导向及检测图案、液晶显示板、薄膜式磁头等。本领域技术人员将能意识到在这些可供选择的应用范围内，本文中所使用的任何术语“分划板”、“晶片”或“小片”分别可被更通俗的术语“掩模”、“基底”以及“靶部”所代替。
在本文中，术语“辐射”以及“束”涵盖了所有类型的电磁辐射和粒子束，其中，电磁辐射包括紫外线辐射(例如，波长为365、248、193、157或126nm)以及EUV(远紫外辐射，例如波长在5-20nm的范围内)，粒子束例如离子束或电子束。
附图说明
现在将参考附图仅以例子的形式说明本发明的实施例，其中：
图1表示依照本发明一种实施例的一种光刻投影装置；
图2表示依照本发明的一平衡块的操作原理；
图3表示依照本发明第一实施例的一平衡块支撑件的操作原理；
图4表示本发明第一实施例的一支撑件和弹性装置；
图5表示本发明第一实施例的一组合支撑件和弹性装置；
图6表示本发明第二实施例的操作原理；
图7表示本发明第三实施例的操作原理；
图8表示本发明第三实施例的弹性铰链；
图9表示本发明第三实施例的弹性铰链的一种替换设计；
图10a和10b表示本发明第四实施例的两维操作原理；
图11详细表示了本发明第四实施例的一种实际三维实施例的下半部；
图12详细表示了本发明第四实施例的一种完整实际的三维实施例；
图13表示本发明第五实施例的操作原理；
图14表示本发明第六实施例的一种实际三维实施例；
图15表示本发明第六实施例的操作原理；以及
图16说明本发明第七实施例的操作原理。
在图中，相同的参考标识表示相同部件。
具体实施方式
实施例1
图1示意性地表示了依照本发明一特定实施例的一光刻投影装置。该装置包括：
-一辐射系统Ex，IL，提供用于辐射(例如，EUV辐射)的投影束PB，在该特定例子中还可包括一辐射源LA；
-第一目标台(掩模台)MT，提供一用于支承掩模MA(例如，一分划板)的掩模支座，并与第一定位装置相连，该第一定位装置用于相对于部件PL精确地定位掩模；
-第二目标台(基底台)WT，提供一用于支承基底W(例如一涂覆有光致抗蚀剂的硅片)的基底支座，并与第二定位装置相连，该第二定位装置用于相对于部件PL精确地定位基底；
-一投影系统(“透镜”)PL(例如，镜组)，用于在基底W的一靶部C(例如，包括一个或多个小片)上形成掩模MA辐射部分的图案。
如在此所表示的，装置为透射式(例如，具有一透射掩模)。但一般，其也可为反射式(例如，具有一反射掩模)。可替换的，该装置可采用其它种类的图案形成装置，比如先前所述类型的可编程镜列。
光源LA(例如，激光产生源或离子释放源)产生辐射光束。该光束被直接地或者例如在穿过调整装置例如光束扩展器Ex之后输送给照明系统(发光器)IL。该发光器IL可包括调节装置AM，该调节装置AM用于设定光束强度分布的外径和/或内径范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，其一般还包括各种其它组件，例如积分器IN和聚光器CO。由此，投射到掩模MA上的光束PB的横截面具有理想的均匀性和理想的强度分布。
应注意的是，对于图1，光源LA可在光刻投影装置的外壳内部(当光源LA为例如水银灯时，通常都是这样)，但其也可远离光刻投影装置，(例如，借助于适当的导向镜)将该光源LA产生的辐射束导入装置内；当光源LA为准分子激光器时，通常是后一种情况。本发明和权利要求书包括了这两种情况。
光束PB随后被支承在掩模台MT上的掩模MA截取。在通过掩模MA之后，光束PB穿过透镜PL，该透镜PL使光束PB集中在基底W的一靶部C上。在第二定位装置(以及干涉测量装置IF)的帮助下，可精确地移动基底台WT，以将不同靶部C定位在光束PB的路径中。类似地，在例如自掩模库中机械取出掩模MA之后或者在扫描过程中，可利用第一定位装置相对于光束PB的路径精确地定位掩模MA。通常，借助于一长行程组件(粗略定位)和一短行程组件(微调定位)实现目标台MT、WT的移动，该两组件在图1中没有明示。但是，在晶片步进器的情况下(与步进扫描装置相对)，掩模台MT可仅与一短行程驱动器连接，或可仅固定一短行程驱动器。
所示装置可采用两种不同的模式：
1.在步进模式中，掩模台MT基本保持不动，将整个掩模图案一次投影(即，单“闪”)到一靶部C上。接着向x和/或y方向移动基底台WT，就可利用光束PB照射不同的另一个靶部C；
2.在扫描模式中，基本采用相同的方案，只是一给定靶部C不是暴露于单次“闪光”。而是掩模台MT可向一给定方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)以速度v移动，由此使投影光束PB扫描过掩模图案；与此同时，基底台WT朝向相同或相反方向以速度V＝Mv同时移动，M为透镜PL的放大系数(通常，M＝1/4或1/5)。按照这种方式，可对较大的靶部C进行曝光，而不必对方案进行折衷。
如图1所示，一种典型的EUV装置包括一底板BP，光刻投影装置的各种组件支承在该底板BP上。
图2表示底板BP由一底座BF组成，该底座BF与地面10刚性连接。EUV装置的一些组件例如基底台真空室VC与该底座BF刚性连接。投影系统PL安装在一计量框架50上，利用一活性振动隔离系统(active vibration isolation system，简称AVIS)的弹簧55使该计量框架50与底座BF顺从连接，因而该投影系统PL可不受底座BF振动的影响。
作用在底座BF上的任何干扰力将经由活性振动隔离系统(AVIS)的机械弹簧55被部分地传递给计量框架50。由此导致的计量框架50的移动将干扰硅片段WT的传感器以及投影系统PL内任何光学元件的定位传感器。这将导致较大的定位偏差，从而导致重叠和CD误差。
为减小作用于底座BF上的干扰力，依据牛顿动量守恒定律将基底台WT设置在一基底台支架SF(其与底座BF刚性连接)上。这可通过在基底台WT与一平衡块BM之间提供一定位驱动器20来实现。将该基底台WT和平衡块BM安装成两者可在与基底台支架SF的表面相平行的水平面内基本上自由地平移或移动。
一旦驱动定位驱动器20以产生一反作用力，基底台WT和平衡块BM将向相反方向移动不同的距离，该不同距离取决于平衡块与基底台的质量比。由此，通过基于牛顿定律进行计算，可相对于投影系统PL定位基底台WT。
可将一飞轮设置在平衡块上，该平衡块可在与平衡块移动平面相垂直的一个平面内转动。由此，如果基底台WT转动，通过改变飞轮的转动平面，可将一反作用力施加给平衡块BM。
图3示意性地表示了在本发明的第一实施例中是如何将平衡块BM安装在底座BF上的。
平衡块借助于至少一个支撑元件110支撑于底座上，即，该支撑元件承担了平衡块BM的重量，并将该重量直接传递给底座。在所示实施例中具有两个这种支撑元件，但在实际中可能要求具有多于两个的支撑元件。优选的，在以下应用中具有至少三个支撑元件110。支撑元件110是刚性的，且最好将其预拉紧以保持该支撑元件110是直的。利用铰链112、114使该支撑元件110的两端可枢转地与底座BF和平衡块BM连接。优选的，铰链112、114为由弹性材料制成的弹性铰链，且分别延伸于刚性杆的一端与平衡块之间以及刚性杆的另一端和底座之间，这样当铰链从正前方位置偏转时，将产生一朝向该正前方位置的小力。这表示在图4中。可替换的，在第一实施例中，铰链112、114具有零刚性(即，无弹性)，并由例如滚珠轴承构成。
当将平衡块设置成使每个支撑元件的铰链112、114垂直对齐时，就不存在由平衡块BM的重力所产生的水平分力。但是，当将平衡块设置成使得支撑元件110的铰链112、114不垂直对齐时，在平衡块BM的重力作用下将产生一水平力。这被称为负刚性。
利用一弹性装置给该平衡块BM施加一补偿力，可抵销此负刚性。在第一实施例中，铰链112、114的弹性不够大，因此在底座BF与平衡块BM之间连接至少一根弹簧120。通过正确地设定弹性装置即铰链112、114以及弹簧120的尺寸，可利用由弹性装置的附生水平刚性所产生的力来精确地补偿由于平衡块BM的重力作用所导致的水平力。利用铰链将弹簧120的两端124、126分别可枢转地安装在底座和平衡块上。如图4所示，铰链可为弹性式的，同连接支撑元件110所采用的铰链一样。
由此，就可提供一种用于平衡块且具有长行程、低水平刚性(即，低水平固有频率)以及高垂直刚性的支撑装置。
如我们所有理解的，附生水平刚性也可由连接在平衡块BM和底座BF之间的水平弹簧提供。
图5表示了一种变化实施例，其中，弹性装置120用于连接支撑元件110。这种变化形式的优点是比采用单独支撑元件和弹性装置的方案更紧凑。大约300mm长的弹簧120被预拉紧，并连接在平衡块BM和底座BF之间，采用这种布置，就不再需要如图3所示位于平衡块BM上方的弹性组件。弹簧120可由任何坚固的弹性材料制成。目前，优选材料为弹簧钢和钛。
该实施例也可按照相当于图3所示的其它方式工作，即，弹簧120位于平衡块BM的下方且被压缩。在这种情况下，支撑元件110可为弹性带，例如缆索。
实施例2
现在将参照图6至9描述本发明的第二实施例。除以下所述外，第二实施例与第一实施例相同。
在图6中，利用许多支撑元件210将平衡块BM支撑在底座BF上，该支撑元件210由设置在平衡块BM下方且与平衡块BM和底座BF机械连接的弹性杆组成。该杆的垂直于纵向的横截面最好为正方形，因为对于这种较细的截面，最大偏转下的应力最小。但是，也可采用圆形或其它形状的截面。
如图6中所示，该杆被设计成可绕中央部分212的上方和下方枢转，该中央部分212的刚性可以大于或者不可以大于该杆其它部分的刚性。采用同第一实施例同样的原理，也就是说，利用弹性装置即支撑元件210本身来抵销由平衡块的重力产生的水平力。由重力所产生的力的大小是平衡块重心与枢转点之间距离差的函数。该距离越大，刚性越小，因而回转或摆动固有频率越小。
此概念的原理是利用负“回转”刚性来抵销该弹性支撑元件210的非预期的正水平刚性。如果该负回转刚性刚好抵销弹性元件的水平附生刚性，则平衡块BM可沿水平方向以零附生刚性自由移动。这可通过使支撑元件210具有位于平衡块BM重心下方的枢转点214、216来实现，该枢转点214、216分别位于支撑元件210的中央部分212的两端上。
利用基本原理能容易地由负刚性即平衡块BM重力所产生的水平力计算出支撑元件210的刚性。接下来的事情是设计相关的尺寸和刚性，以使两力相等。如果平衡块BM重约2000kg，那么采用两组杆，每组25根杆，且每根杆的直径3.7mm，枢转点之间的长度300mm(以及总长度350mm)比较好。在这种情况下，对于水平方向的容许机械刚性为6至10N/mm、垂直方向的容许机械刚性为7×107N/m而言，当最大水平位移为12×10-3m时，非预期的最大垂直位移仅为240μm。
图7表示了图6所示装置的一种替换装置。在该装置中，支撑元件为万向杆(cardanic beam)250，除两枢转点252外，该万向杆250是刚性的，该两枢转点252由两个铰链形成，其中一个铰链被设置成靠近平衡块，另一个铰链被设置成靠近底座。两铰链本身是有弹性的，这样它们就能补偿由平衡块重力所产生的力。图8和9表示铰链252的两种实施例，自其中可见，两铰链最好由坚固且有弹性的固体材料制成。示例性的材料是弹簧钢和钛。
在所示的每个铰链中，切削实心杆材料，从而留下小薄片材料，该小薄片材料在本发明所涉及的典型力下可变形。
在图8所示铰链中，在固体杆内制作第一切口254，以留下沿杆纵向且用于承受载荷的薄片材料256。第二切口264留下第二薄片266。两沿纵向方向的薄片256、266正交地设置，从而可利用薄片256、266的顺应耦合(compliant binding)在铰链的两维平面内进行万向移动(cardanic movement)。
在图9所示实施例中，切口274、284与以正交角钻过该杆的两组孔276、286相结合，两组孔276、286中的每一组都包括两个孔，且每个孔都垂直于该杆的纵向，从而留下用于承受载荷的两薄片材料76、286。由此，该杆的顶部可相对于底部在两维平面内移动。
对于图7的万向系统而言，通过计算已表明采用100mm×100mm的正方形截面，总长为583mm、枢转点之间的长度为500mm的三根万向杆时将获得满意的结果：在这种情况下，最大水平位移为12×10-3m，最大垂直位移仅为144μm。
实施例3
现在将参照图10中的两维系统，即允许以一个自由度移动的系统以及图11中的三维系统，即允许以两个自由度移动的系统来说明第三实施例。除以下所述外，第三实施例与第一实施例相同。
如自图10中可见，利用支撑元件310来支承第三实施例中的平衡块。在所示实施例中，所表示的支撑元件310被设置在平衡块BM的下方。但是在实际中，可将该支撑元件310设置在平衡块BM的上方或者下方。优选的，具有至少三个支撑元件310。
与第一和第二实施例相反，在第三实施例中，平衡块BM相对于底座BF的垂直高度不会显著地改变平衡块的水平位移。这可通过采用支撑元件310来实现。图10a和10b表示了在两维中这是如何实现的，图11和12表示了该系统是如何适用于三维的。
参照图10a和10b，每个支撑元件310都包括中间部分320，该中间部分320提供平衡块BM与底座BF间的间接连接(相隔大约150mm)。平衡块连接件330可枢转地与平衡块连接，且可枢转地与中间部分320连接。类似的，底座连接件340可枢转地与底座BF连接，且可枢转地与中间部分320连接。该枢转连接由铰链提供。
在所示实施例中，中间部分320为I形。然而，只要平衡块连接件330可与中间部分320在一个平面内连接，同时底座连接件也可与中间部分320在一个平面内连接，所述平衡块连接件330与中间部分320的连接平面不同于底座连接件与中间部分的连接平面，该中间部分也可采用任何形状。优选的，所有底座连接件340的长度相同，同时所有平衡块连接件330的长度也相同。这样，平衡块BM就可相对于底座BF沿水平方向移动，而平衡块BM不会垂直移动。如自图10b中可见，通过转动中间部分320，同时通过改变底座连接件及平衡块连接件相对于平衡块、底座及中间部分的角度，可实现这一点。因此，支撑元件310的所有组件都是刚性的(除了铰链以外)。连接件330、340、平衡块BM、底座BF以及中间部分320之间的枢转点即铰链可以自由活动，这样平衡块BM就可以高达30mm的行程、小水平刚性以及高垂直刚性沿着水平方向移动。
实施例4
在图11和12中表示了另一种实施例，该实施例在三维中采用了同图10a和10b所示相同的二维原理。在此实施例中，底半部(图11)包括与中间部分320连接的底座连接件340。这可通过提供支撑件335来实现，该支撑件335自底座BF的平面起朝向平衡块BM延伸，底座连接件340与该支撑件335连接。该支撑件335确保连接件340仅承受张力。因此，不会出现弯曲效应。对于图11中所示的底半部，连接件340可为弹性带例如缆索。图12表示了一种用作上半部且具有平衡块支撑件345的类似装置。底座连接件340与底座支撑件335之间的枢转连接点比平衡块连接件330与平衡块支撑件345之间的枢转连接点更靠近平衡块。因此，三维实施例的构造与两维实施例的构造相反，但操作原理是相同的。因为中间部分320具有一上部和一下部，该两部分可绕与平衡块BM及底座BF的平面相垂直的一轴相互转动，因而平衡块BM可以转动。
如果中间部分320不具有可相互转动的上部和下部，平衡块BM相对于底座BF的转动将导致一较小的垂直移动。
在两维及三维实施例中，平衡块连接件和底座连接件都经过与平衡块BM和底座BF平面相平行的一些公共平面。
实施例5
现在将参照一个二维系统即允许以一个自由度移动的系统说明第五实施例，但该二维系统可应用于允许以三个自由度(x，y，Rz)移动的三维系统。除以下所述外，第五实施例与第一实施例相同。
如图13所示，利用支撑元件400将平衡块BM支撑在底座BF上，该支撑元件400为带，即其是张紧的。该支撑元件400具有两个枢转点410、420，且该支撑元件400至少可在这些枢转点处弯曲。如所示，枢转点410、420为铰链，支撑元件400在该铰链处与底座BF和平衡块BM连接。但是，不一定非要是这种情况，特别是在此例中，支撑元件400可由一弹性件例如缆索构成。在这种情况下，不需要提供铰链，当平衡块左右移动时，该带本身就形成了两个枢转点。
当平衡块自其平衡位置移至一边或另一边时，在重力作用下，其将受到一定心力(centering force)。在某些情况下，此定心力是我们所需要的，因为该力意味着平衡块将不会移离其中心位置。
实施例6
现在将参照图14和15说明第六实施例。除以下所述外，第六实施例与第一实施例相同。
在第六实施例中，利用至少一个平衡块支撑件500支撑平衡块BM。优选的，至少具有三个用以将平衡块BM支撑在底座BF上的平衡块支撑件500。在所示实施例中，平衡块支撑件500由一环形的外部构造510组成。该外部构造510经由连接点515与底座BF连接。
平衡块BM连接到平衡块支撑件500的一中央构造520上，该中央构造520位于外部构造510的内部。在所示实施例中，中央构造520具有与平衡块BM相连接的一顶板525。该顶板525是柔性的、可以转动，以允许平衡块BM可相对于中央构造520移动。可替换的，用一球或套筒来代替该顶板525，该球或套筒允许平衡块BM可相对于中央构造520转动，从而可绕Rz轴(光轴)转动。
如图15中最清晰表示的，中央构造520经由支撑件530连接到外部构造510上。优选的，具有至少三个支撑件530，该支撑件530足够坚固到可支承平衡块BM的重量。在与外部构造510及中央构造520相连接的地方(位置536、537)以及靠近支撑件530中央的地方535，该支撑件530被铰接。这些枢转点535、536、537允许它们所连接的部分可绕一与平衡块的移动平面基本垂直的轴作相对转动。位于枢转点之间的部件532、534被设计成在所要承受的负载下它们不会弯曲。为此，它们是平的，且它们的主平面垂直于平衡块BM的移动平面。
优选的，支撑件530由两个利用弹性铰链535连接到一起的片簧组成。因此，当中央构造520相对于外部构造510移动时，支撑件530就在枢转点535、536、537处弯曲，由弹性铰链施加的力给中央构造520提供一较小的定心力。这对于避免平衡块BM移离中心平衡位置是有利的。当然，枢转点535、536和537也可位于无摩擦铰链附近。
第六实施例中支撑件530的一种制造方法是由一块材料机加工出整个平衡块支撑件500。支撑件530可由单块材料制成，其中，将枢转点535、536、537制造得比不弯曲部分532、534更细。这表示在图4中。
如果平衡块支撑件500的直径为300mm，这就允许中央构造520具有自其中心位置起大约10mm的移动范围。这对于平衡块BM而言，足以执行其正常的功能。可替换的，也可利用连接在底座与平衡块之间的至少三个支撑件530来支承该平衡块。
实施例7
现在将参照图16的一个两维系统，即允许具有以一个自由度移动的系统来说明第七实施例。除以下所述外，第七实施例与第一实施例相同。
第七实施例是一种混合实施例，其中，利用以上相对于图6所述的支撑元件210将平衡块BM支撑在一中间框架600上。利用先前参照图13所述的支撑元件400使中间框架600与底座BF连接。选择性的，此中间框架600也可部分支撑在一压缩弹簧610上，该压缩弹簧610连接于中间框架600和底座BF之间。
第七实施例说明了以上所述的所有实施例的特征都可相互组合，以提供一种用于平衡块且适合于真空环境的支撑件。
尽管以上已经描述了本发明的特定实施例，但应认识到的是，本发明也可按照除这里所述方式以外的其它方式实施。本说明书并不意味着对本发明的限制。

Claims (13)

1. 一种光刻投影装置，包括：
-一辐射系统，用于提供辐射投影束；
-一支撑结构，用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置用于依照一想要的图案对投影束进行构图；
-一基底台，用于支撑一基底；
-一投影系统，用于将构成一定图案的光束投射到所述基底的一靶部上；
-一底座；以及
-一平衡块，支撑在所述底座上且可相对于所述底座移动，
其特征在于，利用至少一个弹性支撑件支承所述平衡块，所述弹性支撑件被机械连接到所述平衡块以及所述底座上，且所述弹性支撑件具有至少两个枢转点。
2. 根据权利要求1所述的光刻投影装置，其特征在于，当所述平衡块自所述枢转点垂直对齐的一平衡位置移动时，在所述平衡块的重力作用下产生一作用给所述平衡块且沿所述平衡块移动方向的水平力。
3. 根据权利要求2所述的光刻投影装置，还包括弹性装置，用于给所述平衡块提供一抵销力，该抵销力的方向与所述由重力产生的水平力的方向相反。
4. 根据权利要求3所述的光刻投影装置，其特征在于，所述枢转点为铰链。
5. 根据权利要求3或4所述的光刻投影装置，其特征在于，所述弹性装置包括连接在所述平衡块与所述底座之间的弹簧。
6. 根据权利要求3所述的光刻投影装置，其特征在于，所述铰链为弹簧铰链，所述铰链构成了至少所述弹性装置的一部分。
7. 根据权利要求3所述的光刻投影装置，其特征在于，每个支撑件为一弹性杆件，所述弹性杆件提供了所述弹性装置，且所述弹性杆件被构造为使所述至少两个枢转点与所述平衡块相距不同的距离。
8. 根据权利要求7所述的光刻投影装置，其特征在于，所述弹性杆件的纵向中央部分的弹性小于所述弹性杆件的其余部分。
9. 根据权利要求1所述的光刻投影装置，其特征在于，所述支撑件包括一中间部分；至少两个底座连接件的一端可枢转地连接在所述中间部分上，其另一端可枢转地连接在所述底座上；以及至少两个平衡块连接件的一端可枢转地连接在所述中间部分上，其另一端可枢转地连接在所述平衡块上。
10. 根据权利要求9所述的光刻投影装置，其特征在于，所述底座连接件在一个平面内与所述中间部分连接，所述平衡块连接件在另一个平面内与所述中间部分连接。
11. 根据权利要求1所述的光刻投影装置，其特征在于，所述至少一个弹性支撑件中的至少一个被张紧且由一缆索构成。
12. 根据权利要求1所述的光刻投影装置，其特征在于，所述至少一个弹性支撑件的所述枢转点具有与所述平衡块的移动平面垂直的枢转轴。
13. 一种器件制造方法，包括步骤：
-提供一基底，至少所述基底的一部分被一基底台上的辐射敏感材料层覆盖，所述基底台设置在一底座上；
-利用一辐射系统提供辐射投影束；
-利用图案形成装置在投影束的横截面上给予图案；
-将所述想要的图案的辐射束投影到所述辐射敏感材料层的靶部上；
-通过在所述基底台与被支承在所述底座上的平衡块之间产生的反作用力，从而相对于所述底座移动所述基底台，
其特征在于，利用至少一个支撑件支承所述平衡块，所述支撑件具有至少两个枢转点且被机械地连接到所述平衡块以及所述底座上。
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Granted publication date: 20080924

Termination date: 20170926

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