TW201142909A - Lithography system with lens rotation - Google Patents

Description

201142909 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種用以將一影像投射至一諸如晶圓 之把材上的帶電微粒式微影系統，利用複數個小射束以將 該 影像轉移至該t材，該系統包含—投射器用以投射複數 小射束至該靶材上，以及至少一致動器用以進行該被投 影像和該靶材相對於彼此之定位。 射 【先前技術】 此種系統一般人均有所知悉，且具有依要求生產和工 具成本可能較低之優點，因為其無需使用' 更換及安裝光 罩。此一系統之一實例，揭示於專利案w〇2〇〇7/〇i38〇2之 中，包含一運作於真空中之帶電微粒腔體，該腔體具有一 包含一帶電微粒抽取裝置之帶電微粒源、一用以自被抽取 帶電微粒產生複數條平行小射束之裝置及包含電極之複數 個靜電透鏡結構。上述之靜電透鏡結構具有聚焦及遮沒該 等小射束之用途。此中的遮沒係藉由偏轉一或多個該等通 常被聚焦之帶電微粒射束而達成，以防止該微粒射束或多 個小射束抵達諸如-晶圓之le材上。針對—電腦式影像圖 案投射於上述靶材上的最後部分之執行，在最後一套該等 靜電透鏡處’將未被遮沒之小射束偏轉至一所謂的書寫方 向（writing direction)，做為該靶材之成像製程的一部分。 投射期間，依據已知系統之概念，藉由一可移動支承 相對於該帶電微粒腔體之投射區域導引該靶材，該支承在 一不同於上述小射束最後投射偏轉的方向上移動，通常是 4 201142909 =橫切之方向。在此製程之中，極高的精確度至為重要， 意味其需要複雜且昂貴的致動及定位裝置。由於帶電微粒 射朿聚焦深度上的限制、待寫入圖案的微小尺寸以及靶材 本身的厚度變異，使得把材的定位成為其成功曝光的關鍵 因素，且應在一寬廣的移動範圍内均能高度精準地執行。 然而直至今日，靶材平台仍不是無光罩微影系統的開 發中的-個主要焦點。因此，就目前已知的技術而言，多 數無光罩微影系統係結合一設計相當簡單的平台，換令之 為具有生產量低及/或功能性有限之缺點。 有關成功曝光的另一困難在於：雖然已知帶電微粒秀 統具有利用在書寫方向上偏轉及移動乾材承載器以補償 平面上的誤差的裝置’但該偏轉及㈣㈣器之移動並無 法修正旋轉型的誤差。源自投射系統與㈣環繞ζ轴之冲 對齊的上述旋轉型誤差實際上係來自平台分別在乂和” 向上導引的精確度不；1’當投射進—步遠離旋轉中心時， 此效應持續增加而最後造成—位置錯誤，從而絲材定相 系統在旋轉型誤差上的精確度規格更為增加。該旋轉型相 確度規格通常比靶材平面上的精確度規格高出一數旦級。 二-適當粗材定位系統之搜尋’其應注意用：微景彳 技術中的㈣定位系統基本上係眾所皆悉的，且―般稱莫 為晶圓平台。待定位的靶材通常係晶圓之形式 '然二 二不：圓平台多數的實際實施例均係來:、雜 〜術之項域，思即光罩式光學微影技術。 於無光罩微影者而言，該等f知的定位系統; 5 201142909 使用一無光罩微影系統中，至少針對例如尺寸、成本及真 空相容性而言是如此。此外，經常出現於致動器的電分散 %，特別疋在諸如羅偷茲馬達（Lorentz)的電磁式致動器上， 對於帶電微粒式投射系統一般而言是無法接受的，因為此 等電磁場對曝光的品質有負面的影響。當付諸使用，電磁 式致動器無可避免地需要複雜的磁性遮蔽，徒增無光罩微 影系統的複雜度與成本。 許多結合帶電微粒曝光系統所揭示的定位系統的實施 例，截至目前為止均僅止於概念上的形式或者是極為昂 貴，只適於原型展示之用途而不能大量生產。靶材定位系 統（意即晶圓平台）之實際實施例一般而言包含一穩定的基 座框架，一所謂的夾具（chuck)裝設其上，使得該夾具可以 在至少一方向上相對於該基座框架移動。該夾具支承該靶 材，通*疋一片待曝光的晶圓。由於相較於所需精確度， 移動的範圍相當大，故對於大範圍的移動而言的執行通常 係將一長衝程移動分割，一般是限制於2個自由度，而更 精確的短衝程動作則可以高達6個自由度。 已知定位系統之實施例亦包含一所謂的度量框架（或簡 稱為metro框架），置於前述的基座框架頂部，其上固定諸 士帶電微粒腔體之投射系統。該metr〇才匡架通常質量極 门以抑制通㊉呈振動形式的高頻擾動並避免該擾動影響 到技射系、.充針對同一目的，若不排除聯結器的話，通常 係透過該基座框架機械式地麵接至大地，經由減振的方 式。該metro框架同時做為位置量測進行之參考。 6 201142909 一般而言，已知系統之中，靶材（例如夾具上之晶圓） 之位置及方位的量測通常是藉由高度精確之雷射干涉儀相 對於該m e tr 〇框架進行。量測系統以即時模式運作並沿著相 對於微影系統之metro框架的高達6條軸線精確地決定靶材 的位置。此外，其相對於投射系統量測位於晶圓定位系統 上的晶圓之位置及方位。該量測系統（亦稱為度量系統），係 市面上可取得之微影系統中的晶圓定位系統之一昂貴部 分。該夾具之實際定位係由一控制系統執行，該控制系統 能夠依據該等量測利用致動器精準地對夾具進行定位。 一個此種實際上已實施（意即：已工業化之晶圓定位系 統知名於前述光罩式光學微影技術之領域）代表的專利公告 案係US5969441。此習知裝置被應用於一光學微影裝置中以 同時支承並定位多個靶材。㈣統主要使用二個靶材承載 器以增加生產輸出（或表示為晶圓生產量）。每一靶材均在X 及Y二方向上被定位。在此系統中，許多特徵有待重製， 表示其係-技術複雜且昂貴的解決方案。#同帶電微粒射 束系統，-般而言是無光罩系統，就其本質而言具有一相 田低的生產輸出；目高晶圓生產量而招致的複雜度增加在 光學微影術中是不需要且實際上是不能接受。至少此習知 的工業乾材平台與最新帶電微粒射束系統之結合(特別是與 無光罩微影系統之結合）因此不受歡迎。此習知系統之另一 缺點在於並未提供用以在z方向上進行調整之裝置，因此 無法修Z方向上的誤* ϋ· j L 'Π- 的為差例如源於靶材厚度變異之誤差。 專利案W〇2_/_614描述—種用以將影像曝光至晶 201142909 圓上的帶電微粒投射系統。在此習知系統之中，其在一垂 直於掃描方向的方向上（意即靶材晶圓移動的方向）偏轉帶 電微粒射束。藉由調整垂直於掃描方向的偏轉之時序，而 有可此修正投射影像之定位。然而，此時序調整僅容許在 一方向上修正，等於只有一個自由度。此方法無法修正z 方向上的誤差，例如源於靶材厚度變異之誤差，以及源於 環繞Z座標軸旋轉的旋轉型誤差。 專利案US2005/0201246描述一種微粒光學投射系統， s式圖藉由在靶材上的一些位置量測z上的位置並計算補償 所需的透鏡參數，以在軸線方向（意即z方向）補償介於影像 位置和靶材位置之間的偏離。依據US2〇〇5/〇2〇1246，從而 可以利用電磁透鏡、靜電透鏡或機械式移位達成此一調 整。在後者的案例中，該文件並未教示如何達成在z方向 上的調整。此習知方式並不允許對環繞z座標軸的旋轉型 誤差進行補償，其在技術上的實現更具挑戰性，特別是在 一多重射束帶電微粒系統之中。 另一晶圓定位系統來自專利案US6353271。此專利公告 案描述一種使用於極紫外線（EUV)微影術的晶圓掃描平 台。揭不於其中的系統調整包括z方向上及環繞Z軸旋轉 的二種誤差，總共具有6個自由度（D〇F)。此習知系統中數 量繁多的控制軸意謂一複雜的6 D〇F量測系統，使用單片 式反射鏡與雷射干涉儀在所有的自由度上進行量測及控 制。此種型態的量測及控制系統基本上費用Μ，而增加 微影裝置的總成本。此種習知系統的另一缺點在於使用羅 8 201142909 磁分散場之虞。因此，此特 系統與現有之帶電微粒射束 的任務，亦使得其極為複雜。 倫茲馬達進行致動而表示有電 徵即使未使得此習知靶材定位 微影系統間的結合成為不可能 【發明内容】 鑑於習知乾材定位系統（通常稱為平台）的上述缺點，本 發明之-目的在於提出一種至少在合理範圍内較適用於具 有廠商等級生產量之無光罩微影系統之定位系统，盆符人 經濟，並能匹配現有帶電微粒微影系統之特性，包含低成 本特性以及其相當低的生產量規格。本發明目的特別是在 於降低用以提高習知晶圓平台精確度規格之成I，且不至 於犧牲系統的精確度。 依據本發明内含的基本洞見，習知晶圓平台精確度規 格的降低係由於執行微影系統的帶電微粒腔體中定位系統 的部分必要定位動作而造成。針對此目的且依據本發明， 上述之帶電微粒腔體被調構成在投影透鏡中包含一或多個 自由度，以達成此等定位，並基本上將該定位分成投影透 鏡所執行之-短衝程部分和《具所執行之—長衝程部分。 為了實現上述情況，本發明將帶電微粒腔體内之投射 器加以區分。除了最後的投射透鏡和針對偏轉一靶材上的 聚焦點（例如用以"寫入一條紋”）之目的而偏轉小射束的小 射束偏轉器，此投射器（在較佳實施例中以一單元形式納入） 尚包含一光圈陣列（aperture array)，包含於通往靶材的小射 束路線之中且位於該偏轉器及透鏡之前。 在本發明之中，較佳定位係在整個投射週期期間利用 201142909 靶材定位系統中的多重〇01?致動器將前述度量框架和夾承 靶材晶圓之夹具定位成諸如保持彼此平行。帶電微粒腔體 中的額外自由度（特別是在投射器中）從而有助於許多對齊 誤差之調整，可能在光學腔體中將會發生或已經存在。由 於執行該等調整的投影透鏡陣列係安置於穩定且精確定位 的度量框架上，故投影透鏡陣列相當適合進行此項工作。 為了對最終平行於投影透鏡的靶材晶圓加以 ''w 曰日 圓平台組件應被製做得極為平坦，因為堆疊中的所有組件 均將對平台的整體公差和平坦度有所貢獻，或者平台將必 需能夠修正Z、RX A Ry(意即在乂和γ平面上的旋轉）方向 上的誤差。在後者的情形之中，此意謂需要額外的控制軸 以及一高度量測系統。相:對而言，將平台組件建構得盡可 月b平坦造成一不需要高度量測系統的晶圓平台簡單結構， 但此結構無法主動地控制Z方向上的擾動。 靶材晶圓無可避免地具有數百奈米等級的厚度變異， 若不加以修正將導致投射誤差。利用投影透鏡陣列具有一 極大聚焦深度之概念，其認知到微影系統將被調構成利用 投影透鏡陣列中的一或多個自由度來修正靶材晶圓的厚度 變異。尤其是’ Z、Rx和Ry的控制確保穿透抗蝕層的一般 平面相.對於投影透鏡陣列被精確地定位。 又 本發明另一優點在於，精準定位投影透鏡所需的衝程 與相對於基座框架的夾具定位相比為顯著較小，否則其將 於晶圓平台中執行。依據另m認知到此投影透鏡 之小衝程使得可以使用壓電式致動器（piezoactuat〇r)，而不 10 201142909 使用得知於先前技術實施例之羅倫茲馬達。壓電式致動器 具有不會放出電磁分散場之優點，此在帶電微粒微影系統 中極受歡迎且降低複雜電磁遮蔽之需求。 藉由在投影透鏡和把材的平面（意即，垂直於光轴）上執 行定位，利用投射器相對於metro框架之致動及定位，長衝 程量測系統被巨幅地簡化。對於夾具及晶圓平台的精確度 規格因而大大地減少。此時投射器僅需要考量短衝程的極 小誤差，使得能夠使用一相當簡單的電容式量測系統。 本發明同時k供在帶電微粒系統中執行對齊誤差調整 之能力。在一帶電微粒腔體的組裝期間，必需費盡心思正 確地使得構成帶電微粒系統的組件彼此間正確地對齊特 別是投射器尤為需要’纟中諸如構成靜電透鏡的偏轉平板 等許多組件均轉高精確度加以定位，必須落人所預定位 置的500奈米内。帶電微粒系統中牵涉到影像在乾材上最 終投射的其他組件均被以微米級的精確度定位。由於基本 上，電微粒曝光系統之高精確度規格（特別是投射扑此種 不谷省略的組件對齊既昂貴又耗時。本發明所達成的對齊 之降低，座由利用一或多個自由度在旋轉型誤差及z 向上的誤差—者均能加以補償，此不僅就推展技術節點 而言高度地需要，同時能在現行技術節點上付諸實用。 利用投射器執扞邱& $ # β & .. P刀疋位動作之另一優點係將晶圓定 系統造成的旋轉誤差列入去θ ^ 傅以差列入考量。與先前所述優點結合， 此針對旋轉型誤差降彳 / 故由 降低了试衫糸統中量測系統的整體規 格，實際上降至與苴仙招私上 、，、規格相同的數量級，就生產而言極 201142909 為合適。 本發明進一 7赞現’一帶電微粒腔體之投射器中需要 移動和疋位的質量相較於平台、夾具和晶圓的結合質量低 '多從而降低控制系統之負載，因此對於投射器之質量 、：於曰曰圓定位系統之事實善加利用。此對於高頻移動(意 η速移動)之情形尤其為真。因此本發明中移動質量之 6·係致月b使用更南速度移動之能力，其又從而使得生產 輸出(或者說每小時所處理的晶圓數目)得以增加。 ☆ 發月内3之另—洞見在於部分所需定位之納入可被 1易且極具成本效率地妥善執行。就後者之觀點而言，例 如可以使用-些壓電式致動器與彈簧構件和電容式感測器 的、合以達到同樣的效果。此等致動器、彈簧構件及感測 #均係普遍知曉、取得來源廣泛且不會過度昂貴。 實施例中’其k供投射器一額外的自由度，此$ 藉由使用一遷電式致動器調整其在帶電微粒腔體… ，’該位置之調整係透過環繞該投射器之光軸旋轉該投身 盗。藉由環繞其光抽將投射器旋轉—特定幅度，投射之景 像在乾材上亦差不多旋轉相同之幅度。旋轉之功能係由彈 性載座提供4處利㈣電式致動器僅在—個方向上施 力，其使用係藉由提供一可彈性變形構件（或者稱為彈菁構 件，諸如-螺旋線圏彈簧)而被致能，該可彈性變形構件在 —與塵電式致動器相反的方向上施力。其提供—電容式感 測器以高度精確地量測投射器相對於電子光學腔體框架之 位移，從而提供位置回授予控制系統。 12 201142909 在本發明之又另-精巧設計之中，其對投射器提供二 組額外的壓電式致動器、彈簧構件以及電容式感測器。利 用額外加入的該等套組，投射器被配& 3 _自由度：一環 繞z座標軸的旋轉、一x方向上的平移以及一丫方向上的 平移此時，依據本發明該另一精巧設計之3d〇f系統亦被 用以補償整個系統中的對齊誤差。 依據本發明，投射器之一實施例更包含三個額外的壓 電式致動器、三個額外的彈簧及三個額外的電容式感測器。 利用該額外壓電式致動器之一三角形佈局中之精心配 置’投射器從而具冑“固自由度’相對於先前實施例而言 則增添環繞X和γ軸之旋轉以及z方向上的平移。 鑑於前述，依據一特色，本發明提出一種用於將一影 像投射至諸如一晶圓的一靶材上之帶電微粒式微影系統， 利用複數個帶電微粒小射束以將該影像轉移至該靶材，該 系統包含一帶電微粒腔體，該帶電微粒腔體包含：一電子 光學子組件，其包含一帶電微粒源、一準直儀（collimator) 透鏡、-光圈陣列、—遮沒裝置及—射束光欄（stGP)以產生 複數個帶電微粒小射束’及用以將該複數個帶電微粒小射 束投射於該靶材上以形成一影像之一投射器；該投射器以 可移動方式納入該系統中，利用至少一投射器致動器以相 對該電子光學子組件移動該投射器，該投射器致動器被納 入以將該投射器環繞該系統之一光軸機械式地移動。因此 該投射器致動器提供該投射器至少一移動之自由度，其中 e玄移動之自由度係有關於環繞該系統之一光軸之一移動。 13 201142909 在一實施例中，該致動器包含一壓電式構件。 在一實施例中，該致動器更進一步包含一彈脊構件， 其被納入以用於對抗該壓電式構件之一運作動作。 在一實施例中’該投射器包含一投射系統，該投射系 統包含一帶電微粒投射透鏡之陣列，其中該投射系統係由 一框架所承載。 在一實施例中’該投射器係由曲件（flexure)支承。在一 實施例中，該曲件將投射器連接至框架。 在一實施例中，該投射器被三個曲件支承，該投射器 致動器被調構成在其中一個曲件的自由移動方向上動作。 在一實施例中，該致動器在該其中一個曲件的緊鄰附 近處連接該投射器。在較佳實施例中，該致動器被調構成 在接近曲件與投射器之一連接處接合該投射器。在一實施 例中’該致動器連接至該投射器或曲件。 在一實施例中，該系統包含一感測器構件，用於量測 該投射器在該投射器致動器之一移動方向上之移動。 在一實施例中’該感測器構件包含一電容式感測器構 件。在一實施例中’該感測器構件被實施成一電容式感測 益構件。 在一實施例中，該致動器及該彈簧構件被納入於或配 置於相對彼此的緊鄰附近處，例如在其中彼此被相鄰配置 之一組態中。 在一實施例中，該彈簧構件與該致動器被包含於在其 中被包含於一投射器部件之相反側面上的一組態中。 201142909 在一實施例中，該系統包含三個致動器以作用於該投 射器，其中該等致動器就一正三角形的相對關係且以該投 射器之一光軸為中心所納入。 在一實施例中，該至少一投射器致動器被納入以在— 沿著檢切該投射器之一光軸的假想平面的一方向上動作。 在一實施例中’該至少一額外的投射器致動器被納入 以在一大致平行於該投射器之一光軸的方向上動作。 在一實施例中’該至少一致動器被納入以在一橫切該 才又射器之一光轴的假想平面上動作，且其中至少一致動器 被納入以在平行於該光軸的一方向上動作。 在一實施例中’多個壓電式構件及相連之該彈簧構件 破以相同的組態納入於或配置於該系統之中，在較佳實施 例中’被以該投射器之一光軸為中心規則地配置。 在一實施例中，該壓電式構件以及相連之彈簧構件和 感測益構件被以相同組態納入於或配置於該系統之中。在 較佳實施例中’每一壓電式構件與相連之被納入用以對抗 °玄壓電式構件之一運作動作的彈簧構件均才皮調構成提供該 投射器不同的移動方向。 在一實施例中，提供前述自由度之形式係在橫切該投 身十器夕土 ά_ι_ “ 之假想平面上之一移動能力、環繞該投射 之光軸之一旋轉能力、及環繞在橫切該投射器之一光 肀 假Μ平面中之一軸線之一傾斜能力。在一實施例 J述相同的組態係關於每一壓電式構件及其相連彈簧 構件之相對位置。 / 15 201142909 之杂;fef -實施例中’該系統包含—用以實現上述相對定位 位系統，該乾材定位系統包含一承裁該輕材之可 广投射影像及乾材之相對定位被用以放鬆該 靶材疋位系統之精確度規格。 實施财，該微影系統更包含一乾材定位系統， 系統包含承載該輕材之—可移動平台，其中投 么+ 、、牛之相對定位被用以放鬆該靶材定位 系統之精確度規格。右—音 在實施例中，投射器相對該電子光 干子組件：移動造成_上影像投射位置之一改變。 在實施例令，該輕材定位僅包含一長衝程定位階段。 在一實施例中’該投射器包含一靜電式及一電磁式透 鏡陣列的其中之―，用以投射—或多個帶電微粒小射束。 依據另肖色，本發明提出一種用以投射影像至帶電 =微影系統中之執材上的方法，如上所述的帶電微粒式 以影系統’其中該系統之一投射器和該執材之—表面在整 個投射週期期間被維持大致上彼此平行。 在一實施例中，上述之方法包含相對於該系統（在較佳 貫施例中係該電子光學子組件）移動該投射器之步驟，以修 正乾材晶圓中的厚度變異。 在一實施例中，藉由環繞橫切該投射器之光軸之一平 面的一或多條軸線傾斜該投射器以補償上述厚度變異。 在一實施例中，投射影像及靶材的上述相對移動係用 以調整系統中的對齊誤差。 由以上所述及/或以下所述為顯然可知：本發明之原理 16 201142909 可以以所述實施例以外的各種其他形式付諸實現，及/或以 所述之二或更多個實施例之結合形式。 【實施方式】 圖1係一用以將一影像（特別是一控制系統所提供之影 像）投射至一靶材上之先前技術帶電微粒系統丨之一示意 圖，其中包含的晶圓平台組件為本發明特別有關之部件。 在此設計中，該帶電微粒系統包含一控制系統2、一真空處 理室3安置於基座框架8之上，冑空處理室3内含帶電微 粒腔體4、metro框架6以及靶材定位系統9至13。上述之 靶材9基本上將係一配具一帶電微粒感應層於基板平面上 之晶圓。靶材9被放置於晶圓固定臺1〇之頂部，其又被放 置於夾具12及長衝程傳動器13之上。量測系統u連接至 度量框架6並提供晶圓固定臺1〇及metr〇框架6相對位置 之量測。上述之metro框架6基本上具有極高質量且藉由振 動隔絕器7懸吊’舉例而言，振動隔絕器7係實施成彈赞 構件以抑制擾動。電子光學腔體4利用投射器5執行一最 終投射。投射器5包含-具有靜電式或是電磁式投射透鏡 之系統。在所描繪的較佳實施例之中，該透鏡系統包含一 靜電式帶電微粒透鏡之㈣卜為了承載及@定整個投射 器’該透鏡系統係包含於一載體框架之中。 投射器5係定位於極接近靶材9之處，換言之在一 微米(micron)至75微米的範圍以内。依據本較佳範例，該 定位距離大約是50微米左右’意即5〇微米加減1〇%。 為了在-大移動範圍上達到所需的精確度，該晶圓定 17 201142909 位系統基本上白人 ^ 包含一用以在掃描方向及垂直於該掃描方向 移動:亥曰曰圓平台超過-極長距離之長衝程組件13，以及 用以精確執行靶材9之定位且用以修正擾動之短衝程組 件12。晶圓朵么似 ' ^ 十D對metro框架6的相對定位係由量測系統 11進行量測。Μ 9被制於晶圓固定臺1G之上以確保乾 材9在投射期間之固定。 圖2圖繪式地例示一 在該習知系統之中， 例 習知帶電微粒腔體4本身之—實 一帶電微粒源1 7產生一帶電微粒 射束”亥帶電极粒射束其後通過準直儀透鏡1 9以對帶電 微粒射束進行準直化。接著，經過準直化的帶電微粒射束 被一光圈陣列21轉換成複數個小射束22，該光圈陣列21 在該習知系統中係包含一具有複數穿孔之 1 阻擋部分之準直化射束並允許小射束22穿過。小;；束22 被扠射至遮沒裝置23之上，在此實例之中，遮沒裝置23 包含一配具偏轉裝置的光圈陣列。該遮沒裝置23能夠將個 別選擇之小射束24偏轉至一射束光欄25之上，該射束光 欄25係由一與遮沒裝置23之光圈陣列對齊的光圈陣列所 構成’以讓未被偏轉的小射束通過》此小射束24偏轉至射 束光搁2 5之上實質上將偏轉的個別小射束2 4’’關閉"，換言 之：予以關閉使其無法抵達靶材。未被偏轉的小射束能夠 無阻礙地通過’因而未被遮沒陣列23及射束光攔25所遮 沒。上述遮沒陣列23的控制信號係在圖案流光器（pattern streamer) 14之中產生，且以電氣信號15之形式傳送，並藉 由調變裝置16被轉換成光學控制信號。光學控制信號2 〇 18 201142909 被傳送至遮沒陣列23以傳達切換指令。投射器5對未被偏 轉的小射束22進行聚焦並使得該等未被偏轉的小射束在乾 材9之上於一書寫方向偏轉，從而實現一最終投射。帶電 微粒小射束22在輕材9上的上述最終投射致能曝光，同時 在靶材9上於一第一方向偏轉該等小射束22，並 —ρ 述之靶材定位系統9至13在一橫切該第一方向的第曰二方向 上移動靶材9。 ° 圖3圖繪式地例示依據本發明之投射器$、度量框架 6、：材9以及失具10之相對定位。度量框架6及又夾具二 之疋位使得其維持彼此平行，此例中係透過夾具的6個 D〇F致動器。投射器5依據本發明配具6 D〇F致動裝置， 使得能夠修正乾材中之變異。位置及移動量測係由量測系 統11提供，在此實施例之中係利用雷射干涉儀。其亦可以 採用諸如量測尺規等替代系統。 圖4圖繪式地例示依據本發明之投射器5之一第一實 施例。投射器5具有支承26、28以及3〇挺立於z方向並 以一固定的靜態配置方式安置，舉例而言，一如第一實施 例所例示的三角形配置，從而相對於metr〇框架6固定Z、 以及向上的透鏡。三個其他支承27'29、及31(所謂 的"彈性載座"）實際上係具有彈性之可變形設計，將投射器5 固定於XY平面上，同時允許透鏡環繞透鏡之中心旋轉，由 於其環繞旋轉中心的三角形安置方式，該透鏡之中心即是z 軸。在此組態之中，投射器5具有一個自由度，即環繞光 軸（Z軸）之旋轉RZ。 201142909 在依據圖4的結構之中，電容式感測器33允許量測投 射器相對於metro框架之位置。一壓電式致動器34提供一 用於投射器之旋轉的裝置。壓電式致動器34具有一足夠大 的衝程以補償旋轉型誤差，該衝程基本上位於5χ1〇·6到 25xl〇_6米的範圍内，在較佳實施例中高達ι〇χ1〇-6米。電容 式感測器33具有足夠高的精確度以依據本較佳範例精準地 量測投射器5之位置，基本上其誤差小於5χ1〇-9米，在較 佳實施例中小於0.5x1 0·9米。電容式感測器33配合控制系 統2從而使其可以藉由量測及控制投射器5的移動及位置 而定位投射器5。在本實例之中，壓電式致動器僅在一個方 向上延伸’針對投射器部分5Α動作；其存在一彈性彈簧構 件32以自投射器部分5Α的另一個方向提供一反向施力至 壓電式致動器。在此實例之中，該反向施力之方向係與該 壓電式致動器之移動方向相反。在較佳實施例中，該投射 器致動器和彈性彈簧構件彼此在接近的鄰近處之内功能性 相連’在較佳實施例中亦被納入投射器及/或感測器構件接 近的鄰近處之中’因為微影系統内的容量空間有限。 自一頂部/底部觀測點’圖5例示前一實施例之一改 善’其中投射器5在XY平面上亦是可以調整的，藉由利用 二個額外的壓電式致動器38及39。在此實施例之中，並不 存在載座以將投射器5固定於χγ平面之上。本實施例容許 二個壓電式致動器在XY平面上移動透鏡，以及環繞z座標 軸旋轉透鏡。在此組態之中，投射器5具有3個自由度。 使用額外的電容式感測器3 6和41以及彈簽構件3 5和4 2 20 201142909 以允許必要移動之調控》 圖6例示一個進一步的改善’其中投射器5能夠修正 Z、Rx及Ry方向上的誤差。此處除了 rz、X和γ的調整 選項之外，亦藉由使用壓電式致動器51、52及53加入對 於Z、Rx及Ry的額外調整。在此組態之中，投射器具有6 個自由度。 圖7係依據圖6中之箭號A、A’方向上之一側視圖，例 示圖6之實施例，其中投射器5能夠修正z、rx及Ry方向 上的誤差。投射器5在Z方向上由壓電式致動器51及52 所支承。其中包含額外的電容式感測器47和5〇及彈*構 件48和49以允許在Z、Rx& Ry方向上必要移動之調控。 其應理解，上述說明係用以例示較佳實施例之運作， 並非意欲限制本發明之範疇。相關領域之熟習者將能輕易 地自以上說明得出許多變異，該等變異涵蓋於本發明之精 神和範疇。除了以上所述的概念和相關細節之外，本發明 尚有關於以下申請專利範圍所界定的所有特徵，以及所附 圖式的所有細節，相關領域之熟習者應能直接而明確地推 知。若申請專利範圍中有提及參照編號，則其僅係納入以 做為示範性之意義，並非受限於對應之前述項目，故均會 以括弧括住。 【圖式簡單說明】

經由舉例方式，紫p A y十A 系已在依據本發明之帶電微粒光學系 統的實施例中對本發明詳加闡釋，其中： 〃 圖1例不包含晶圓平台组件之帶電微粒系統之示意圖； 21 201142909 圖2顯示一先前技術帶電微粗曝光系統之電子光學腔 體之示意圖； 圖3圖繪式地例示一投射器、一度量框架、一輕材及 一夾具之相對定位； 圖4顯示依據本發明具有用於之旋轉調整的裝置之帶 電微粒投射系統之一投射器之一示意圖； 圖5顯示依據本發明具有旋轉及位置調整裝置之投射 器之一示意圖； 圖6例示本發明另一精巧設計之示意圖，其依據本發 明包含具有旋轉及位置調整裝置之一投射器；以及 圖7顯示依據圖6中之箭號A、A，方向上之一側視圖。 在此等圖式中，具有相同結構或功能之特徵被表示為 相同之參照標記。 【主要元件符號說明】 1 帶電微粒系統 2 控制系統 3 真空處理室 4 帶電微粒/電子光學腔體 5 投射器 5A 投射器部分 6 度量框架 7 振動隔絕器/彈簧構件 δ 基座框架 9 靶材 22 201142909 10 晶 圓 固定臺 11 量 測 系統 12 夾 具 ，短衝程組件 13 長衝程傳動器（組件） 14 圖 案 流光器 15 電 氣信號 16 調 變 裝置 17 帶 電 微粒源 18 帶 電 微粒射束 19 準 直 儀透鏡 20 光 學 控制信號 21 光 圈 陣列 22 小 射 束 23 遮 沒 裝置 24 (個別選擇）小射束 25 射 束 光棚 26、 .28 、 30 支承 27、 • 29 、 31 其他支承 32 彈 簧 構件 33 電 容 式感測 34 壓 電 式致動器 35 額 外 彈簣構件 36 額 外 電容式感測器 38 •39 壓電式致動器 23 201142909 41、47 額外電容式感測器 42 額外彈簧構件 48、49、55 彈簧構件 50 額外電容式感測器 51-53 壓電式致動器 54 電容式感測器 24

Claims (1)

1. 201142909 七、申請專利範圍： 1· 一種用於將一影像投射至諸如一晶圓的一靶材上之 帶電微粒式微影系統，利用複數個帶電微粒小射束以將該 影像轉移至該靶材，該系統包含一帶電微粒腔體，該帶電 微粒腔體包含： 一電子光學子組件，包含一帶電微粒源、一準直儀透 鏡、一光圈陣列、—遮沒裝置及一射束光欄以產生複數個 帶電微粒小射束；以及 才又射器’用以將該複數個帶電微粒小射束投射於該 靶材上以形成一影像； «亥技射器被以可移動方式納入於該系統中利用至少 一投射器致動器以相對該電子光學子組件移動該投射器， 該投射器致動器被納入以機械式地致動該投射器並提 供S亥投射器至少—個自由度之移動； /、中°亥自由度有關於環繞該系統之一光軸之一移動。 2·依據申請專利範圍第丨項之帶電微粒式微影系統，其 中該致動器包含一壓電式構件。 3.依據申請專利範圍第丨項之帶電微粒式微影系統，其 中乂致動器更包含一彈簧構件，其被納入以用於對抗該壓 電式構件之一運作動作。 4Λ依據申請專利範圍第1項之帶電微粒式微影系統，其 中〜才又射器包合一投射系統，該投射系統包含一帶電微粒 才又射透鏡之陣列，該系統係由一框架所承載。 5.依據申請專利範圍帛1項之帶電微粒式微影系統，其 25 201142909 中§亥技射器係利用曲件（flexure)所支承。 6. 依據申請專利範圍第5項之帶電微粒式微影系統，其 中该投射器係由二個曲件所支承，且其中該投射器致動器 在該曲件中一個曲件的自由移動方向上動作。 7. 依據申請專利範圍第6項之帶電微粒式微影系統，其 中該致動器在該一個曲件的緊鄰附近處連接該投射器。 8·依據申請專利範圍第丨項之帶電微粒式微影系統，其 中該系統包含一感測器構件，用於量測該投射器在該投射 器致動器之一移動方向上之移動。 9. 依據申請專利範圍第8項之帶電微粒式微影系統，其 中該感測器構件被實施成一電容式感測器構件。 10. 依據申請專利範圍第3項之帶電微粒式微影系統， 其中該致動器及該彈簧構件被包含於相對於彼此的緊鄰附 近處。 11 ·依據申請專利範圍第3項之帶電微粒式微影系統， 其中該彈簧構件與該致動器被包含在其中被包含於一投射 器部件之相反側面上的一組態中。 12.依據申請專利範圍第i項之帶電微粒式微影系統， 其中用以作用於該投射器之三個致動器以一正三角形的相 對關係且以s亥投射β之一光抽為中心所納入。 13 ·依據申請專利範圍第1項之帶電微粒式微影系統， 其中該至少一投射器致動器被納入以在橫切該投射器之一 光軸之一假想平面的一方向上動作。 14.依據申請專利範圍第1項之帶電微粒式微影系統， 26 201142909 其中δ亥至少一額外投射器致動器被納入以在大致平行於該 投射器之一光軸的一方向上動作。 15. 依據申請專利範圍第1項之帶電微粒式微影系統， 其中邊至少一致動器被納入以在橫切該投射器之一光軸的 一假想平面上動作，且其中至少一致動器被納入以在平行 於該光轴的一方向上動作。 16. 依據申請專利範圍第12項之帶電微粒式微影系 統，其中該等致動器各自包含一壓電式構件且與用以對抗 該壓電式構件之一運作動作的一彈簧構件相連，其中該壓 電式構件和該相連彈簧構件被納入相同的組態之中。 17·依據申請專利範圍第16項之帶電微粒式微影系 統，該系統包含用於量測該投射器在對應的投射器致動器 之-移動方向上之移動的多個感測器構件，其中該壓電式 構件、彈簧構件及予以相連的感測器構件均被納入相同的 組態之中。 18·依據巾請專利範圍第1項之帶電微粒式微影系統， 其中該自由度係實施為在#切該才曼射器 < —光轴之一假相 平面上之-移動能力、環繞該投射器之―光軸之—旋轉^ 力、以及環繞在橫切該投射器之一光軸之一假想平面中之 一軸線之一傾斜能力。 19.依據中請專利範圍第 其中該投射影像及靶材的相 對齊誤差。 1項之帶電微粒式微影系統’ 對移動係用以調整該系統中的 2〇.依據申請專利範圍第 1項之帶電微粒式微影系統， 27 201142909 包含用以實現該相對定位之一靶材定位系統，其包含承載 該靶材之一可移動平台’其中投射影像及靶材之相對定位 被用以放鬆該無材定位系統之精確度規格。 2 1.依據申請專利範圍第2〇項之帶電微粒式微影系 統，其中的靶材定位僅包含一相對的長衝程定位階段。 22.依據申請專利範圍第1項之帶電微粒式微影系統， 其中該投射器包含一靜電式及一電磁式透鏡陣列中一'者， 用以投射一或多個帶電微粒小射束。 23·-種用以投射一影像至一帶電微粒微影系統中之一 乾材上的方法，特別是依據中請專利範圍帛！項的帶電微 粒式微㈣統’其中該系統之—投射器和該㈣之一表面 在整個投射週期期間被維持大致上彼此平行。 24_如申請專利範圍第23項之太、土 u丄、 貝 < 方法，其中該投射器修正 該輕材晶圓中的厚度變異。 25.如申請專利範圍第24項 *丄— b 方法，其中藉由環繞一橫 〇技射之光軸之平面的—& 以妯严—從r 次夕條軸線來傾斜該投射器 以補償該等厚度變異。 八、圖式： (如次頁） 28