TW200924022A - Immersion exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents
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Description
200924022 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種浸沒式曝光設備,其透過一投影 光學系統及一液體將一原版片(original)的圖案投影至一 基材上’藉以曝照該基材,及一種使用該浸沒式曝光設備 來製造一元件之元件製造方法。 【先前技術】 隨著半導體元件之微圖案化的進展,曝照光源已從高 壓水銀燈(g-line及i-line)移轉至發射出具有更短的波長 之光源,譬如像是KrF準分子雷射及ArF準分子雷射。 爲了獲得一更高的解析功率,將該投影光學系統的數値孔 徑(NA)提高是有必要的,使得焦聚深度被進一步減小。這 些因素之間的關係可用下面的式子來表示: (解析功率)= k!/( λ /ΝΑ) (焦距深度)=土k2/U /ΝΑ2) 其中λ爲該曝光光線的波長,ΝΑ爲該投影透鏡的數値孔 徑,及k!與k2爲與所用之處理有關的係數。 作爲用來提高解析功率及焦聚深度的技術,一相移罩 幕及經過修改的照明已被硏究且被應用在實際的使用中。 作爲用來提高解析功率及焦聚深度的另一項技術,一浸沒 式曝光技術係爲已知。該浸沒式曝光技術藉由用一具有高 折射率之液體塡入到介於該基材表面(影像平面)與該投影 光學系統的端面之間的間隙中來實施曝光。 -4- 200924022 介於該影像平面與該投影的端面之 工作距離。在傳統的乾式曝光設備中, 氣來塡入。該工作距離通常被設定爲] 便於將一自動對焦系統容納於其內。然 光設備中,該工作距離被縮小至3公釐 乾式曝光設備比較起來,這大幅地提高 與固持該基材之基材桌台彼此會有機械 更糟的是,當塡入到該工作距離中 因而外漏時,這會對該曝光設備中之電 不利的影響。當該液體漏出來或該投影 桌台彼此發生機械性接觸時,將需要大 復,因而造成在生產率上的惡化。 特別是,假設供應至該基材桌台機 原因在該曝光設備的操作期間被切斷 如,該液體會留在該工作距離內,之後 或該投影光學系統與該基材桌台彼此會 爲了解決這些問題,下面的技術被 應至該基材桌台機構的電力因爲某些原 操作期間被切斷時該液體的滲漏的問題 系統與該基材桌台彼此發生機械性接觸 第2 005 -0794 8 0號揭露一種事先在該基 體回收溝槽,並在一緊急情況下,譬如 將該基材桌台傾斜使得該液體流入到丨 案。日本專利公開案第2005-268742號 間的間隙被稱爲一 該工作距離係用空 〇公釐或更大,以 而,在該浸沒式曝 或更小。與傳統的 了該投影光學系統 性接觸的可能性。 的液體因爲某些原 子元件或機構造成 光學系統與該基材 量的時間來加以恢 構的電力因爲某些 。在此例子中,例 該液體會漏出來, 發生機械性接觸。 提出作爲防止當供 因在該曝光設備的 及防止該投影光學 。曰本專利公開案 材桌台上形成一液 像是停電發生時, 該回收溝槽中的提 揭露一種當一緊急 -5- 200924022 情況發生時’譬如像是停電發生時,停止液體供應並藉由 一液體洩漏偵測機構來指定一液體洩漏部分,藉以防止該 液體洩漏對於其它周邊的電子元件的有害的影響的提案。 曰本專利公開案第2006-179761號揭露一種提供多個電源 供應系統的提案。 然而’在描述於日本專利公開案第2005-079480號中 的技術中,該基材桌台在考量該基材與該液體的物理特性 (如,親合性)之下必需被大幅度地傾斜。此外,該投影光 學系統與該基材桌台彼此會發生機械性接觸的可能性仍然 存在。描述於曰本專利公開案第2005-268742號中的技術 在降低液體洩漏所造成之有害的影響上是有效的,但無法 防止液體洩漏本身發生且無法防止該投影光學系統與該基 材桌之間機械性接觸。日本專利公開案第2006- 1 7976 1號 並未揭露當來自主要電源供應的電力被切斷時要如何控制 該基材桌台。 【發明內容】 本發明係有鑑於上述的問題而被提出的,且本發明的 目的是要抑制導因於一浸沒式曝光設備中切斷電力供應所 引發之液體滲漏及投影光學系統與基材桌台之間的接觸等 問題。 依據本發明,一種浸沒式曝光設備被提供,其經由一 投影光學系統及一液體將一原版片(original)的圖案投影 至一基材上以曝照該基材,該設備包含一基材桌台機構其 -6- 200924022 包括一基材桌台其被建構來固持該基材,一浸沒單元其被 建構來將該液體供應至一介於該基材或基材桌台與該投影 光學系統之間的空間中,並將該液體從該基材或基材桌台 上方回收,及一控制單元其被建構來控制該浸沒單元用以 將該液體從該基材或基材桌台上方回收,然後控制該基材 與該基材桌台機構用以將該基材桌台移動至一縮回的位 置,以回應一用來要求切斷對該基材桌台機構的電力供應 之斷電請求。 依據本發明,可抑制導因於一浸沒式曝光設備中切斷 電力供應所引發之液體滲漏及投影光學系統與基材桌台之 間的接觸等問題。 本發明之其它的特徵從下面參考附圖的示範性實施例 的描述中將會變得更爲明顯。 【實施方式】 本發明的一較佳實施例將參考附圖於下文中加以描 述。 圖1爲一方塊圖,其示意地顯示依據本發明的較佳實 施例的一浸沒式曝光設備的配置。雖然本文中係以依據本 發明的該浸沒式曝光設備應用至一掃描器中爲例加以描 述,但本發明亦可應用在一步進器(stepper)上。 依據本發明的較佳實施例的一浸沒式曝光設備1 〇 〇其 透過一投影光學系統2及一液體42將一原版片(其亦被稱 爲一標線板或光罩)10的圖案投影至一基材(晶圓)44上, 200924022 藉以曝照該基材44。該基材44被塗上一光敏劑。一潛影 圖案藉由曝光而被形成在該光敏劑上。該投影光學系統2 具有一由其物件(原版片)側上的遠心系統所形成之圓形的 影像視野,及具有一由其影像(基材)側上的遠心系統所形 成之圓形的影像視野。在曝光該基材44上的每一曝照區 域時,該原版片10與基材44都相對於該投影光學系統2 被掃掠式驅動。 一照明系統60可包含,例如,一光源4,擴束器(未 示出)’光整合器(未示出),鏡子6,準直器透鏡系統8, 照明場擋止件(未示出),及中繼光學系統(未示出)。 該光源4可以是例如一 ArF準分子雷射光源,其發出 波長約爲1 93奈米波長的脈衝光。擴束器形塑由該光源4 發出的光線的截面形狀。該光整合器爲例如一蒼蠅眼透鏡 且在接收到該被形塑之光線之後形成一次要的光源影像。 該準直器透鏡系統8將來自該次要的光源影像收斂,以形 成具有均勻一致的照明分佈的照明光線。該照明場擋止件 將該照明光線形塑成爲一矩形,其長軸側係在垂直於掃掠 曝光期間的掃掠方向的方向上。該中繼光學系統在與該鏡 子6及該準直器透鏡系統8的合作下將該照明場擋止件的 矩形開口成像在該原版片10上。 該原版片10被一原版片桌台〗6的真空吸力所支撐。 該原版片桌台16在掃掠曝光期間以一大的行程及固定的 速度被驅動於一軸向方向上。該原版片桌台16被一原版 片桌台基座50支撐。 -8- 200924022 該原版片桌台16在x-y平面上的位置與轉動被一雷 射干涉計1 4持續地測量。該雷射干涉計1 4向著一附在該 原版片桌台16上的鏡子(平面鏡或角鏡)射出一雷射束, 且接收被該鏡子12反射回來的雷射束。一原版片桌台控 制單元20根據該雷射干涉計1 4所測得之χ-y位置來控制 一驅動該原版片桌台1 6的馬達(如,一線性馬達)1 8。 在該原版片1 0上的圖案區域的某一部分被該經過形 塑的照明光線照射的同時,該從該被照明的圖案部分透出 來的曝光光線經由該投影光學系統(如,一 1 /4縮小的投 影光學系統)被投影到塗在該基材44上的該光敏劑(光阻) 上,並在其上形成一影像。該投影光學系統2的光軸被對 準用以與該照明系統60的光軸相配。 該投影光學系統2包含多個透鏡元件(光學元件)。這 些元件可用兩種不同的物質製成,譬如像是石英及螢石其 對於具有193奈米波長的紫外光(曝光光線)具有很高的透 射性。該螢石主要是被用來形成一具有正功率之透鏡元 件。在該投影光學系統2的透鏡元件固定於其上之透鏡鏡 筒內的空間可被塡入氮氣用以抑制該曝光光線因氧氣所造 成的吸收。從該光源4的內部到該準直透鏡系統8的光路 徑可同樣地用氮氣來塡充。該投影光學系統2可包括一鏡 子。 該基材44被一基材桌台機構STM對準或驅動,其包 括一固持該基材44之基材桌台(ZT桌台)52。圖2爲該基 材桌台52從上方觀看時的示意圖。該基材桌台52包含一 -9 - 200924022 基材夾頭(未示出),其固持該基材。該基材桌台52沿著 該投影光學系統2的光軸調整該基材44在z方向上的位 置’及該基材44相關於垂直該z方向的x-y平面的傾斜 度。該基材桌台52可透過多個(如,3個)Z致動器46而 被附裝至一 X-Y桌台48上。 該等Z致動器46每一者都可藉由結合一壓電元件, 一語音線圈馬達或DC馬達,及一舉生/凸輪機構來形成。 當所有Z致動器46將該基材桌台52在z方向上驅動相同 的量時’該基材桌台52被平移於平行該X-Y桌台48的z 方向上(β卩,實施聚焦的方向上)。當該等Z致動器46將 該基材桌台52在ζ方向上驅動不相同的量時,該基材桌 台5 2的傾斜量與傾斜方向即可被調整。 該Χ-Υ桌台48被二維度地(即在X及y方向上)驅動 於一基材桌台基座90上。該X-Y桌台48被多個馬達26 二維度地驅動。該等馬達26可由一轉動一進給螺桿之DC 馬達’及/或一在非接觸狀態下產生一驅動力之線性馬達 來形成。一基材桌台控制單元24控制該等馬達26。一雷 射干涉計32將該基材桌台52在X及y方向上的位置資訊 提供給該基材桌台控制單元24。該雷射干涉計32向著一 設置在該基材桌台5 2上的鏡子3 0射出一雷射光束,並接 收被該鏡子30反射之雷射光束。 該液體42的一液體膜被形成在介於該基材44與該投 影光學系統2的端面之間。該原版片1 〇的圖案經由該液 體42以及該投影光學系統2而被投影在該基材44上。 -10- 200924022 一浸沒單元IMU控制著該液體42進入到介於該基材 44或該基材桌台52與該投影光學系統2的端面之間的空 間的供應量,並從該基材44或該基材桌台52上方回收該 液體42。該浸沒單元IMU可包括例如一供液單元36,液 體回收單元40,及浸沒控制單元28。該供液單元36將該 液體42供應至介於該基材44或該基材桌台52與該投影 光學系統2的端面之間的空間,以回應來自該浸沒控制單 元28的指令。該液體回收單元40從該基材44或該基材 桌台52的上方回收該液體42,以回應來自該浸沒控制單 元2 8的指令。 一電力控制單元65控制送至浸沒式曝光設備1 00的 上述構成元件的電力供應。該電力控制單元65可個別地 控制送至例如一包括該基材桌台機構STM之基材驅動系 統,該照明系統60,及一主要控制單元(其爲在“申請專 利範圍”中所界定之控制單元的例子)22的電力供應。 該浸沒式曝光設備1 00亦可被應用到一曝光設備中, 該基材桌台機構在該設備中具有裝桌台構造。圖3爲當該 浸沒式曝光設備100的基材桌台機構STM具有雙桌台構 造時所用的兩個基材桌台52-1及52-2從上方觀看的示意 圖。 圖4爲一流程圖其顯示切斷一基材桌台機構STM的 電源供應之斷電處理的程序。電力控制單元65可使用一 能夠在工廠中之主要電源供應器被斷電時仍能提供足以完 成圖4所示之斷電處理的電力之備援電源供應器。該備援 -11 - 200924022 電源供應器可以是例如一輔助電源供應器,其被提供給該 浸沒式曝光設備1 〇 〇,或它被提供給安裝了該浸沒式曝光 設備1 0 0的工廠。 在步驟S 4 0 1中’該電力控制單元6 5偵測一要素,送 至該基材桌台機構STM的電力會因爲該要素而被切斷。 該要素包括例如來自該工廠的主要電源供應器的電力供應 的斷電,發生地震,雷擊的危險,或來自操作者之停止浸 沒式曝光設備1 〇 〇的操作之指令。停止浸沒式曝光設備 100的操作的指令的一個例子爲一正常的使用者界面開關 的斷電操作。 在步驟S402中,該電力控制單元65將一斷電請求通 知該主要控制單元22用以要求切斷送至該基材桌台機構 STM的電力供應。 在步驟S403中,當該主要控制單元22接收到該斷電 的請求時,其檢查該浸沒式曝光設備1 0 0正在執行的處理 (即,該浸沒式曝光設備的狀態)。在步驟S404中,該主 要控制單元22依據該浸沒式曝光設備1 〇〇正在執行的處 理來決定一將被實施的特殊處理。圖4顯示該特殊的處理 的三個例子。 如果當該主要控制單元22接收到該斷電請求時該浸 沒式曝光設備1 0 0正在執行的處理爲連續地曝照該基材上 的多個照射區域之曝光處理的話,則該主要控制單元22 執行步驟S405來作爲該特殊處理。詳言之,在步驟S4 05 中,該主要控制單元22等到正在曝照之照射區域的曝光 -12- 200924022 完成之後才終止該曝光處理。 如果當該主要控制單兀22接收到該斷電請求時該 沒式曝光設備100正在執行的處理爲用於該基材44的 直處理的話’則該主要控制單兀22執行步驟s4〇6f乍爲 特殊處理。詳言之,在步驟S406中,該主要控制單元 會等待直到該測量處理完成爲止。應注意的是,該測量 理可包括在曝光處理之前對準該基材44所需之測量, 型地爲形成在該基材桌台52或基材44上的一對準罩幕 位置測量。 如果當該主要控制單元22接收到該斷電請求時該 沒式曝光設備1 00正在執行的處理爲形成一·液體膜於介 該基材44或該基材桌台52與該投影光學系統2的端面 間的空間內的話,則該主要控制單元22執行步驟S4 07 爲該特殊處理。詳言之,該主要控制單元22停止一液 膜的形成。 在示範性的特殊處理S405,S406及S407之後,該 要控制單元22在步驟S408中發出一指令給該浸沒單 IMU用以從該基材44或該基材桌台52上方回收該液 42。該液體回收可藉由例如移動該基材桌台52使得一 體回收區70被放置在該投影光學系統2的底下,並在 狀態下操作該液體回收單元40。 在步驟S409中,該主要控制單元22控制該基材桌 機構STM用以將該基材桌台52移至一縮回的位置。該 回的位置是一個當該基材44被曝光時一比介於該基材 浸 測 該 22 處 典 的 浸 於 之 作 體 主 元 體 液 此 台 縮 -13- 44 200924022 與該投影光學系統2之間的距離(工作距離)還長的距離被 確保之在該投影光學系統2底下的位置。例如,在圖2及 3中,該縮回的位置可以是該基材桌台52的位置,在此 位置時一縮回的區域110被放置在該投影光學系統2底 下。而且,在圖3所示的雙桌台構造中,該縮回的位置可 以是一個基材桌台52-1及52-1兩桌台不會彼此相撞的位 置。 在步驟S410中,該主要控制單元22將允許切斷對該 基材桌台機構STM的電力供應之許可通指該電力控制單 元65。在回應此通知時,該電力控制單元65在步驟S411 中切斷對該基材桌台機構STM的電力供應。 如果該基材桌台機構STM具有如圖3所示之雙桌台 構造的話,則上述的特殊處理可依據這兩個基材桌台5 2 -1及52-2的狀態來決定。例如,在交換基材桌台52-1及 5 2-2時,在一基材台上的液體膜通常必需被移至另一桌 台上。在此例子中,將依據該液體膜的位置或移動速度來 決定該液體膜是否被移至任一基材桌台上。 雖然上面的描述係以局部塡充的浸沒式曝光設備爲例 來提供,但本發明亦可應用至整個基材都被浸沒於該液體 中的設計上。 一種依據本發明的較佳實施例之元件製造方法適合用 來製造例如一半導體元件及液晶元件。此方法可包括使用 上文所述之曝光設備將一原版片上的圖案轉移至一施用在 一基材上的光敏劑上的步驟,及將該光敏劑顯影的步驟。 -14- 200924022 在這些步驟之後,其它已知的步驟(如,蝕刻,去除光 阻,分切,打線,及封裝)被實施,藉以製造成元件。 雖然本發明已參考示範性實施例加以描述,但應被瞭 解的是,本發明並不侷限於所揭示之示範性實施例。下面 的申請專利範圍項的範圍將與包含所有的修改及等效的結 構與功能之最廣意的詮釋相一致。 【圖式簡單說明】 圖1爲一方塊圖,其示意地顯示依據本發明的較佳實 施例的一浸沒式曝光設備的配置; 圖2爲從上方觀看該基材桌台的示意圖; 圖3爲一雙桌台式構造之基材桌台從上方觀看的示意 圖;及 圖4爲一流程圖其顯示切斷一基材桌台機構的電源供 應之斷電處理的程序。 【主要元件符號說明】 100 :浸沒式曝光設備 10 :原版片 44 :基材 2 :投影光學系統 42 :液體 60 :照明系統 4 :光源 -15- 200924022 6 :鏡子 8 _·準直器透鏡系統 1 6 :原版片桌台 50:原版片桌台基座 1 4 ·_雷射干涉計 1 2 :鏡子 20 =原版片控制單元 1 8 :馬達 5 2 :基材桌台 48 : X-Y桌台 4 6 : Z致動器 90 :基材桌台基座 26 :馬達 24 :基材桌台控制單元 3 2 :雷射干涉計 4 〇 :液體回收單元 3 6 :供液系統 2 8 :浸沒控制單元 65 :電力控制單元 22 :主要控制單元 52-1 :基材桌台 52-2 :基材桌台 -16-
Claims (1)
- 200924022 十、申請專利範圍 1. 一種浸沒式曝光設備被提供,其經由一投影光學系 統及一液體將一原版片(original)的圖案投影至一基材 上,藉以使該基材曝光,該浸沒式曝光設備包含: 一基材桌台機構,其包括一被建構來固持該基材的基 材桌台; 一浸沒單元,其被建構來將該液體供應至一介於該基 材或基材桌台與該投影光學系統之間的空間中,並將該液 體從該基材或基材桌台上方回收;及 一控制單元,其被建構來控制該浸沒單元用以將該液 體從該基材或該基材桌台上方回收,然後控制該基材桌台 機構用以將該基材桌台移動至一縮回的位置,以回應一用 來要求切斷對該基材桌台機構的電力供應之斷電請求。 2 ·如申請專利範圍第1項之浸沒式曝光設備,其中該 縮回的位置是一個當該基材被曝光時一比介於該基材與該 投影光學系統之間的距離還長的距離被確保之在該投影光 學系統底下的位置。 3 .如申請專利範圍第1項之浸沒式曝光設備,其中該 控制單元依據該控制單元接收到該斷電的請求時,該浸沒 式曝光設備正在執行的處理來實施一特殊處理以回應該斷 電請求,然後控制該浸沒單元以從該基材桌台上方回收該 液體。 4.如申請專利範圍第3項之浸沒式曝光設備,其中如 果當該控制單元接收到該斷電請求時該浸沒式曝光設備正 -17- 200924022 在執行的處理爲連續地曝照該基材上的多個照射區域之曝 光處理的話’則該特殊處理包括等到該正在被曝照之照射 區域的曝光完成之後才終止該曝光處理。 5 ·如申請專利範圍第3項之浸沒式曝光設備,其中如 果當該控制單元接收到該斷電請求時該浸沒式曝光設備正 在執行的處理爲用於該基材的測量處理的話,則該特殊處 理包括等待直到該測量處理完成爲止。 6. 如申請專利範圍第3項之浸沒式曝光設備,其中如 果當該控制單元接收到該斷電請求時該浸沒式曝光設備正 在執行的處理爲形成一液體膜於介於該基材或該基材桌台 與該投影光學系統之間的空間內的話,則該特殊處理包括 停止該液體膜的形成。 7. 如申請專利範圍第3項之浸沒式曝光設備,其中 該基材桌台包括兩個基材桌台, 該基材桌台機構包括該兩個基材桌台’及 該特殊處理係依據該二基材桌台的狀態來決定的。 8. —種控制一浸沒式曝光設備的方法,該浸沒式曝光 設備包含一基材桌台機構其包括一固持一基材的基材桌 台,及一浸沒單元其供應一液體至一介於該基材或基材桌 台與一投影光學系統之間的空間中,並從該基材或基材桌 台上方回收該液體;並將一原版片上的圖案經由該投影光 學系統與該液體投影至該基材上,藉以將該基材曝光’該 方法包含的步驟爲: 藉由驅動該桌台機構將該基材上的該液體放置到一液 -18- 200924022 體回收區域; 藉由在該液體回收區域中之該浸沒單元將該液體從該 基材上方回收; 藉由驅動該桌台機構將該基材桌台移至一縮回的位 置;及 切斷對該基材桌台機構的電力供應。 9 .如申請專利範圍第8項之方法,其更包含的步驟爲 在將該基材上的該液體放置到該液體回收區域之前要求切 斷對該基材桌台機構的電力供應。 1 〇 ·如申請專利範圍第8項之方法,其更包含的步驟 爲依據該浸沒式曝光設備正在執行的處理來實施一特殊的 處理。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之方法,其中該特殊的處 理包括一等待一正在被曝照的照射區域的曝光完成之後才 終止一曝光處理的處理。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項之方法,其中該特殊的處 理包括一等待直到一測量處理被完成爲止的處理。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項之方法,其中該特殊的處 理包括一終止一液體膜的形成的處理。 14.一種元件製造方法,其包含的步驟爲: 使用申請專利範圍第1項之浸沒式曝光設備來將一基 材曝光;及 將該基材顯影。 -19-
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