TW202403467A - 光源裝置、光刻裝置和物品製造方法 - Google Patents

光源裝置、光刻裝置和物品製造方法 Download PDF

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Abstract

一種光源裝置、光刻裝置和物品製造方法。光源裝置包括：光源；第一殼體，其被構造為容納光源；第一殼體的平面，其包括與第一殼體的外部連通的多個開口；以及多個部，其佈置在平面上，各個部具有相對於平面而傾斜的傾斜面。多個部中的至少一個部反射來自光源的光，使得反射光藉由多個開口中的至少一個開口離開第一殼體。

Description

光源裝置、光刻裝置和物品製造方法
本發明涉及光源裝置、光刻裝置和物品製造方法。
曝光裝置用在製造諸如半導體裝置和顯示裝置等設備的光刻處理中。曝光裝置將基板曝光於來自光源裝置的光，該光源裝置具有諸如燈的光源。光源裝置的輸出隨著基板尺寸的增加而增加。因此，防止由於包含在來自光源裝置的光中的長波長光引起的輻射熱的影響已經成為重要的問題。
日本特開第2004-354655號公開了與曝光鏡有關的內容，該曝光鏡用於反射從光源發射的光以使基板曝光。曝光鏡在其底座上附接有冷卻材料。在曝光鏡的底座的表面上形成光吸收膜。在光吸收膜的頂層上形成用於選擇性地僅反射預定短波長光的短波長光反射膜。
光源可以佈置在光源裝置的殼體內部。來自光源的光被殼體反射，並且反射光可以照亮光源。如果被殼體反射的光照射光源，則光源的溫度會由於輻射熱而升高。
日本特開第2004-354655號討論了藉由用冷卻單元冷卻殼體來排出到達殼體的熱量和加熱的空氣，但是沒有討論如何防止由殼體反射的光照射到的光源的溫度升高。
本發明旨在提供用於防止光源的溫度升高的光源裝置、光刻裝置和物品製造方法。
根據本發明的方面，一種光源裝置包括：光源；第一殼體，其被構造為容納(store)光源；第一殼體的平面(planar surface)，其包括與第一殼體的外部連通的多個開口；以及多個部(a plurality of portions)，其佈置在平面上，各個部具有相對於平面而傾斜的傾斜面(inclined plane)。多個部中的至少一個部反射來自光源的光，使得反射光藉由多個開口中的至少一個開口離開第一殼體。
根據以下參照圖式對實施例的描述，本發明的進一步特徵將變得明顯。
下面將參照圖式詳細描述示例性實施例。以下實施例不將本發明限制在申請專利範圍的範圍內。雖然在實施例中描述了多個特徵，但是並非所有的多個特徵對於本發明都是必不可少的，並且可以以任意方式組合多個特徵。在圖式中，相同或相似的組件被分配相同的圖式標記，並且將省略其重複的描述。
現在將描述第一實施例。首先將描述作為光刻裝置的曝光裝置100。圖1示出曝光裝置100的構造。曝光裝置100例如包括光源裝置110、快門裝置120、照明光學系統130、原板保持單元140、投影光學系統150以及基板保持單元160。根據本說明書和圖式，沿著包括在光源裝置110(下面描述)中的反射鏡(mirror)50的光軸的方向是Z軸方向。沿著垂直於Z軸方向的平面彼此垂直相交的兩個不同方向是X軸方向和Y軸方向。
原板保持單元140保持原板142。由原板定位機構(未示出)定位原板保持單元140，並且藉由原板保持單元140的定位來定位原板142。基板保持單元160保持基板162。藉由抗蝕劑塗敷裝置而塗敷有抗蝕劑(感光材料)的基板162被供給到曝光裝置100。由基板定位機構(未示出)定位基板保持單元160。藉由基板保持單元160的定位來定位基板162。
快門裝置120被佈置成阻斷光源裝置110與原板保持單元140之間的光路上的光束。照明光學系統130藉由利用來自光源裝置110的光對原板142進行照明。投影光學系統150將由照明光學系統130照明的原板142的圖案投影到基板162。因此，基板162被曝光。由此，在塗敷於基板162的抗蝕劑上形成潛像圖案。藉由顯影裝置(未示出)對潛像圖案進行顯影，從而在基板162上形成抗蝕劑圖案。
現在將在下面參照圖2描述光源裝置110。圖2示出根據本實施例的光源裝置110的構造。光源裝置110包括作為光源的燈10、用於聚焦由燈10產生的光的反射鏡50、用於容納燈10的第一殼體111和用於容納第一殼體111的第二殼體112。
燈10的示例包括汞燈、氙燈、金屬鹵化物燈和其他短弧型燈。反射鏡50可以是具有位於反射鏡50的光軸OAX上的第一焦點FP1和第二焦點FP2的橢圓反射鏡。反射鏡50的光軸OAX是連接第一焦點FP1和第二焦點FP2的軸線。
燈10佈置在光軸OAX上。燈10的亮點AP佈置在第一焦點FP1或其附近。反射鏡50反射從亮點AP發射的光以將光聚焦在第二焦點FP2處。反射鏡50是塗敷有薄光學膜的冷反射鏡，該薄光學膜透射長波長光(諸如紅外光)並反射短波長光(諸如可見光和紫外光)。反射鏡50的開口的直徑依燈10的尺寸而例如為300mm至400mm。反射鏡50可以是發射平行的反射光的抛物面反射鏡。
從燈10發射的光可能被第一殼體111的面向燈10的平面而反射並照射到燈10。由於來自燈10的光包含諸如紅外光的長波長光，所以燈10的溫度可能由於被反射光照射而升高。由於燈10的溫度升高可能縮短燈10的壽命，所以防止燈10的溫度升高是重要的。
因此，根據本實施例，佈置多個部，這多個部接合到第一殼體111的面向燈10的平面，並且具有相對於平面而傾斜的傾斜面。
圖3A和圖3B是示出根據本實施例的光源裝置110的截面圖。圖3A和圖3B是當從上面觀察圖2中的橫截面AA'時的平面圖。圖4是示出根據本實施例的光源裝置110的第一殼體的立體圖。如圖3A和圖4所示，第一殼體111具有面向燈10的平面111a。第一殼體111具有：多個(一組)部(portion)111b，其具有接合到平面111a並且相對於平面111a傾斜的面(傾斜面)。多個部111b在X軸方向上呈直線排列，並且佈置在平面111a上。圖4所示的多個部111b在X軸方向上呈直線排列，而另一表面上的多個部111b在Y軸方向上呈直線排列並且佈置在平面111a上。
多個部111b中的各個部接合到平面111a並且具有相對於平面111a傾斜的傾斜面。各部111b被佈置在這樣的位置：在該位置處燈10不存在於傾斜面的法線方向上。這意味著多個部111b的傾斜面中沒有一個傾斜面面向燈10。根據本實施例，多個部111b中的各個部具有板狀形狀。
第一殼體111上的多個部111b防止從燈10發射的光被第一殼體111反射並照射到燈10。圖5示出從燈10發射的光的光路的示例。圖5類似於圖3A，因此省略了諸如平面111a的一些圖式標記。參照圖5，從燈10發射的光F1穿透反射鏡50或穿過反射鏡50，然後到達第一殼體111。光F1被多個部111b中的一個部的傾斜面反射，但不沿朝向燈10的方向反射。因此，光F1不照射燈10。反射光在其被漫反射的同時被衰減。反射光還在其於第一殼體111內被反復反射的同時被衰減。這降低了從燈10發射的光返回到燈10以照射燈10的可能性。更具體地，多個部111b降低了從燈10發射的光返回到燈10以照射燈10的可能性。這意味著具有多個部111b的第一殼體111能夠防止燈10的溫度升高。
由於多個部111b降低了由傾斜面反射的光照射燈10的可能性，因此期望傾斜面相對於平面111a以10度至80度的角度佈置。更期望的是，多個部111b被佈置成使得傾斜面相對於平面111a以30度至60度的角度佈置。
還期望的是，多個部111b中的一些部以與多個部111b中的其他部的角度不同的角度佈置。如圖3B所示，與多個部111b1和多個部111b2一樣，期望具有傾斜面的多個部111b相對於平面111a以不同的角度佈置。該佈置能夠防止多個部111b中的一些部的傾斜面被佈置成面向燈10。另外，期望多個部111b1與多個部111b2之間的邊界位置從垂直於與平面111a平行的平面、通過燈10的中心的直線P1上的位置偏離。該佈置的目的在於防止從位於多個部111b1與多個部111b2之間的邊界處的開口111c發射的光被第二殼體112反射並照射燈10。
在第一殼體111的平面111a上形成有多個開口111c。多個開口111c允許第一殼體111內部的空間(第一空間)與位於第一殼體111外部和第二殼體112內部的空間(第二空間)相連通。第二空間是第一殼體與第二殼體之間的空間。例如，從燈10發射的光F2穿透反射鏡50或穿過反射鏡50，然後到達第一殼體111。如果光F2相對於平面111a的入射角大於0，則光F2在第一殼體111與第二殼體112之間反射的同時衰減。這降低了從燈10發射的光返回到燈10以照射燈10的可能性。這意味著具有多個開口111c的第一殼體111能夠防止燈10的溫度升高。
期望多個開口111c中的各個開口佈置在多個部111b之間。如圖5所示，被多個部111b中的一個部的傾斜面反射的光F3藉由佈置在多個部111b之間的開口111c離開第一殼體111。因此，光F3不照射燈10。這意味著，將多個開口111c中的各個開口佈置在多個部111b之間能夠防止燈10的溫度升高。
圖3A和圖3B所示的第一殼體111包括佈置在面向燈10的四個不同的橫向面上的多個部111b和多個開口111c。然而，本發明不限於這種形式。多個部111b和多個開口111c需要佈置在面向燈10的多個橫向面中的至少一個上。圖3A和圖3B所示的第一殼體111包括：佈置在面向燈10的橫向面上的多個部111b和多個開口111c。然而，本發明不限於這種形式。可以將多個部111b和多個開口111c佈置為面向燈10的上表面、面向燈10的下表面、或者上表面和下表面上。
多個部111b被佈置成使得傾斜面向第一殼體111的內部傾斜，然而，多個部111b可以被佈置成使得傾斜面向第一殼體111的外部傾斜。
另外，期望第一殼體111的平面111a、包括傾斜面的多個部111b的表面以及第二殼體112的內表面被著色為黑色，以吸收從燈10發射的光。另外，期望第一殼體111的平面111a、包括傾斜面的多個部111b的表面以及第二殼體112的內表面為平坦度低的粗糙且不平的表面，以漫反射從燈10發射的光。
曝光裝置100可以配設有經由管道與光源裝置110連接的氣體供給裝置(未示出)。氣體供給裝置向光源裝置110供給溫度比光源裝置110的內部溫度低的氣體。曝光裝置100還可以配設有經由管道與光源裝置110連接的排氣裝置(未示出)。排氣裝置從光源裝置110的內部排出由從燈10發射的光而加熱的氣體。這些部件能夠進一步防止燈10的溫度升高。
根據本實施例的光源裝置110包括配設有多個部的殼體，各個部具有板狀形狀，板狀形狀具有相對於面向光源的平面而傾斜的面。該構造使得能夠降低來自光源的光被殼體反射並且光照射光源的可能性，從而防止光源的溫度升高。
現在將描述根據第二實施例的光源裝置110。未在第二實施例中提及的元件繼承自第一實施例。根據第二實施例的光源裝置110還包括：多個(一組)部111b，其具有相對於面向燈10的平面而傾斜的傾斜面。各個部111b具有朝向燈10的凸形形狀(向第一殼體111的內部突出的凸形形狀)。圖6A和圖6B是示出根據本實施例的光源裝置110的截面圖。參照圖6A，多個部111b中的各個部具有橫截面形狀為三角形的凸形形狀。更具體地，多個部111b中的各個部具有圓錐或棱錐(諸如圓錐、三棱錐和四棱錐)的凸形形狀。參照圖6B，多個部111b中的各個部具有橫截面形狀是圓形或橢圓形的一部的凸形形狀。更具體地，多個部111b中的各個部具有球體或橢圓體的一部的形狀。此外，多個部111b中的各個部具有例如半球或半橢圓體的形狀。在圖6B中的示例中，多個部111b中的各個部具有橫截面形狀是圓形或橢圓形的一部的凸形形狀。然而，多個部111b中的各個部可以具有橫截面形狀為曲線的凸形形狀。更具體地，多個部111b可以具有由曲面形成的凸形形狀。
此外，多個部111b中的各個部不僅可以在X軸或Y軸方向上呈直線佈置，而且可以在Z軸方向上呈直線佈置。圖7示出根據本實施例的光源裝置110的第一殼體111的橫向面的一部分。作為多個部111b，各自具有凸形形狀的多個部沿X軸和Z軸方向呈直線佈置。
在上述示例中，多個部111b具有向第一殼體111的內部突出的凸形形狀。然而，多個部111b可以具有朝向燈10的凹形形狀(從第一殼體111凹陷的凹形形狀)。
第一殼體111的平面111a配設有多個開口111c。多個開口111c允許第一殼體111內部的空間與位於第一殼體111外部和第二殼體112內部的空間連通。多個開口111c中的各個開口佈置在多個部111b之間。在圖7的示例中，一個開口111c佈置在四個部111b之間。然而，一個開口111c可以佈置在X軸和Z軸方向上的兩個部111b之間。
從燈10發射的光由多個部111b中的各個部的傾斜面反射，但是不在朝向燈10的方向上反射。因此，光不照射燈10。反射光在其被漫反射的同時衰減。反射光還在其於第一殼體111內部被反覆反射的同時被衰減。由多個部111b反射的光的一部藉由多個開口111c離開第一殼體111。如果已經離開第一殼體111的光相對於平面111a的入射角大於0，則光在其在第一殼體111與第二殼體112之間被反射的同時被衰減。這降低了從燈10發射的光返回到燈10以照射燈10的可能性。
如上所述，在根據本實施例的光源裝置110中，多個部111b中的各個部具有相對於平面111a而傾斜的傾斜面，並且多個部111b的傾斜面中沒有一個傾斜面面向燈10。這降低了從燈10發射的光返回到燈10以照射燈10的可能性。更具體地，多個部111b降低了從燈10發射的光返回到燈10以照射燈10的可能性。第一殼體111上的多個部111b防止從燈10發射的光被第一殼體111反射並照射燈10。
根據本實施例的光源裝置110包括配設有多個部的殼體，各個部具有凸形形狀，該凸形形狀具有相對於面向光源的平面而傾斜的面。該構造使得能夠降低來自光源的光被殼體反射並且光照射光源的可能性，從而防止光源的溫度升高。
現在將描述根據第三實施例的光源裝置110。未在第三實施例中提及的元件繼承自第一實施例。根據第三實施例的光源裝置110包括在Z軸方向上呈直線佈置的多個部111b。
圖8示出根據第三實施例的光源裝置110的構造。圖9是示出根據本實施例的光源裝置110的第一殼體的立體圖。根據第一實施例的光源裝置110配設有在X軸或Y軸方向上呈直線佈置的多個部111b，如圖3A和圖3B所示。根據本實施例的光源裝置110配設有在Z軸方向上呈直線佈置的多個部111b。
多個部111b中的各個部具有傾斜面，並且被佈置在這樣的位置：在該位置處，燈10不存在於傾斜面的法線方向上。這意味著多個部111b的傾斜面中沒有一個傾斜面面向燈10。根據本實施例，多個部111b中的各個部具有板狀形狀。
第一殼體111可以具有多個開口111c。根據第一實施例的光源裝置110配設有在X軸或Y軸方向上呈直線佈置的多個開口111c，如圖3A和圖3B所示。然而，根據本實施例的光源裝置110配設有在Z軸方向上呈直線佈置的多個開口111c。
根據本實施例的光源裝置110包括配設有多個部的殼體，各個部具有板狀形狀，該板狀形狀具有相對於面向光源的平面而傾斜的面。該構造使得能夠降低來自光源的光被殼體反射並且光照射光源的可能性，從而防止光源的溫度升高。 ＜物品製造方法＞
現在將描述用於製造諸如設備(例如，半導體裝置、磁存儲媒體和液晶顯示元件)、濾色器和硬碟的物品的方法。該製造方法包括如下處理：藉由使用具有光源裝置的光刻裝置(例如，曝光裝置、壓印裝置和繪圖裝置)，藉由用來自光源裝置的光照射基板(例如，晶片、玻璃板和薄膜狀基板)，來在基板上形成圖案。這樣的製造方法還包括對形成有圖案的基板進行加工的處理(處理步驟)。處理步驟包括用於去除圖案的殘留膜的步驟。處理步驟包括藉由使用圖案作為遮罩圖案來蝕刻基板的步驟。處理步驟包括作為其他已知步驟的切割步驟、接合步驟和封裝步驟。根據本實施例的物品製造方法在物品的性能、品質、生產率或生產成本中的至少一個方面相比於常規方法更有利。
作為物品製造方法的示例，現在將參照圖10和圖11描述使用上述曝光裝置的設備製造方法的實施例。圖10是示出用於製造設備(例如，半導體晶片(諸如積體電路(IC)和大型積體電路(LSI)、液晶顯示器(LCD)和電荷耦合裝置(CCD))的處理的流程圖。作為示例，這裡將描述用於製造半導體晶片的方法。
在步驟S1(電路設計)中，該方法進行半導體裝置的電路設計。在步驟S2(遮罩製造)中，該方法基於所設計的電路圖案製造遮罩(原板)。在步驟S3(晶片製造)中，該方法藉由使用諸如矽的材料來製造晶片(基板)。在被稱為前端處理的步驟S4(晶片處理)中，該方法藉由在上述曝光裝置上使用基於光刻技術的遮罩和晶片在晶片上形成實際電路。在被稱為後端處理的步驟S5(組裝)中，該方法藉由使用在步驟S4中製造的晶片來組裝半導體晶片。該處理包括組裝處理，諸如組裝步驟(切割和接合)和封裝步驟(晶片封裝)。在步驟S6(檢查)中，該方法藉由使裝置經受操作測試和耐久性測試來檢查在步驟S5中製造的半導體裝置。藉由上述處理，製造半導體裝置，然後裝運半導體裝置(步驟S7)。
圖11是示出步驟S4中的晶片處理的詳細流程圖。在步驟S11(氧化)中，該方法氧化晶片的表面。在步驟S12(CVD)中，該方法在晶片的表面上形成絕緣體膜。在步驟S13(電極形成)中，該方法藉由蒸發在晶片上形成電極。在步驟S14(離子注入)中，該方法將離子注入到晶片中。在步驟S15(抗蝕劑處理)中，該方法將感光劑施加到晶片。在步驟S16(曝光)中，該方法藉由使用曝光裝置將遮罩的電路圖案曝光到晶片。在步驟S17(顯影)中，該方法對經曝光的晶片進行顯影。在步驟S18(蝕刻)中，該方法刮除顯影後的抗蝕劑圖像以外的部分。在步驟S19(抗蝕劑分離)中，該方法在完成蝕刻之後去除不必要的抗蝕劑。該方法重複上述步驟以在晶片上以交疊的方式形成電路圖案。
儘管上面已經描述了曝光裝置作為光刻裝置的示例，但是光刻裝置不限於此。光刻裝置的示例包括如下的壓印裝置，該壓印裝置藉由使用具有不均勻圖案的模具(模板)在基板上形成壓印材料的圖案。光刻裝置的示例還包括平坦化裝置，該平坦化裝置形成圖案，使得藉由使用具有沒有不均勻圖案的平面部分的模具(平面模板)來平坦化基板上的成分。光刻裝置的示例還包括繪圖裝置，該繪圖裝置經由帶電粒子光學系統藉由使用帶電粒子束(例如，電子束或離子束)在基板上繪製圖像而在基板上形成圖案。
獨立地實施第一實施例至第三實施例中的各個。也可以組合實施第一實施例至第三實施例中的任何實施例。
本發明使得可以提供用於防止光源的溫度升高的光源裝置、光刻裝置和物品製造方法。
雖然已經參照實施例描述了本發明，但是應當理解，本發明不限於所公開的實施例。所附申請專利範圍的範圍應被賦予最廣泛的解釋，以便涵蓋所有這樣的變型以及等同的結構和功能。
10:燈 100:曝光裝置 110:光源裝置 111:第一殼體 111a:平面 111b:部 111b1:部 111b2:部 111c:開口 112:第二殼體 120:快門裝置 130:照明光學系統 140:原板保持單元 142:原板 150:投影光學系統 160:基板保持單元 162:基板 50:反射鏡 FP1:第一焦點 AP:亮點 P1:直線 F1:光 F2:光 F3:光 S1~S19:步驟
[圖1]示出曝光裝置的構造。
[圖2]示出根據第一實施例的光源裝置的構造。
[圖3A]和[圖3B]是示出根據第一實施例的光源裝置的截面圖。
[圖4]是示出根據第一實施例的光源裝置的第一殼體的立體圖。
[圖5]示出了從燈發射的光的光路的示例。
[圖6A]和[圖6B]是示出根據第二實施例的光源裝置的截面圖。
[圖7]示出第二實施例的光源裝置的第一殼體的一部分的橫向面。
[圖8]示出根據第三實施例的光源裝置的構造。
[圖9]是示出根據第三實施例的光源裝置的第一殼體的立體圖。
[圖10]是示出使用曝光裝置進行設備製造的流程圖。
[圖11]是示出圖10所示的流程圖的步驟4中的晶片處理的詳細流程圖。
10:燈
50:反射鏡
110:光源裝置
111:第一殼體
112:第二殼體
AP:亮點
FP1:第一焦點
FP2:第二焦點
OAX:光軸

Claims (14)

  1. 一種光源裝置，其包括： 光源； 第一殼體，其被構造為容納該光源； 第一殼體的平面，其包括與該第一殼體的外部連通的多個開口；以及 多個部，其佈置在該平面上，各個部具有相對於該平面而傾斜的傾斜面， 其中，該多個部中的至少一個部反射來自該光源的光，使得該反射光通過該多個開口中的至少一個開口離開該第一殼體。
  2. 根據請求項1所述的光源裝置，其中，該多個部中的各個部具有板狀形狀。
  3. 根據請求項2所述的光源裝置，其中，該多個部中的至少兩個部佈置在該平面上，使得該多個部中的該至少兩個部的傾斜面彼此平行。
  4. 根據請求項1所述的光源裝置，其中，該多個部中的各個部具有朝向該光源的凸形形狀或凹形形狀。
  5. 根據請求項4所述的光源裝置，其中，該多個部中的各個部具有圓錐或棱錐的凸形形狀。
  6. 根據請求項4所述的光源裝置，其中，該多個部中的各個部具有由曲面形成的凸形形狀或凹形形狀。
  7. 根據請求項1所述的光源裝置，其中，該第一殼體的該平面和各自包括該傾斜面的該多個部的表面被著色為黑色。
  8. 根據請求項1所述的光源裝置，其中，該多個開口中的各個開口佈置在該多個部中的至少兩個部之間。
  9. 根據請求項1所述的光源裝置，該光源裝置還包括配設在該第一殼體外部的第二殼體，其中該多個開口允許該第一殼體中的第一空間與位於該第一殼體和該第二殼體之間的第二空間連通。
  10. 根據請求項9所述的光源裝置，其中，該第二殼體的內表面被著色為黑色。
  11. 根據請求項1所述的光源裝置，其中，配設用於聚焦來自該光源的光的反射鏡。
  12. 根據請求項11所述的光源裝置，其中，該反射鏡是冷光鏡。
  13. 一種光刻裝置，其包括根據請求項1所述的光源裝置，其中，該光刻裝置在基板上形成圖案。
  14. 一種物品製造方法，其包括： 藉由使用根據請求項13所述的光刻裝置在該基板上形成該圖案；以及 使用具有形成在基板上的圖案的基板來製造物品。
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