TWI250387B - Lithographic apparatus and device manufacturing method - Google Patents
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Description
1250387 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明與一微影投影裝置有關,其包含: -一輻射系統,用以供應一輻射投影光束; -一支撐結構,用以支撐圖案化構件,該圖案化構件用於 根據所需圖案將投影光束圖案化; -一基板臺,用於固定一基板; -一投影系統,用於將該圖案化的光束投影至該基板的一 目標部分上; -一基座框架;以及 平衡塊,由該基座框架支撐並可相對該基座框架移動。 【先前技術】 此處所用術語「圖案化構件」應廣泛解釋為可用於把一 圖案化斷面賦予進入之輻射光束的構件,該圖案化之斷面 對應於需建立於基板目標部分的一圖案;此背景下亦可使 用術語「光閥」。一般而言,該圖案係與建立於目標部份 的一元件之一特別功能層相應,如一積體電路或其他元件 (見下文)。此類圖案化構件的例子包括: - 一遮罩。遮罩之概念在微影術中廣為人知,它包括如二 進制、交替式相移及衰減式相移等遮罩類型,以及各種 混合遮罩類型。此種遮罩放於輻射光束中,將導致照射 在遮罩上之輻射依據遮罩上圖案作選擇性透射(於透射 遮罩的情況)或反射(於反射遮罩的情況)。在遮罩的情況 中,其支撐結構一般為一遮罩臺,以確保遮罩固定於進 88308
I I1250387 入之輻射光束中一所需位置,並於需要時可相對於該光 束移動。 一可程式化鏡面陣列。該等裝置之一例為—矩陣可定址 表面,其具有一黏彈性控制層及一反射表面。該等裝置 的基本原理為(例如)反射表面之已定址區域將入射光作 為繞射光反射,而未定址區域則將入射光作為非繞射光 反射。利用適當ϋ波器可自反射光束中遽出該非繞射光 而僅留下繞射光;由此光束即依矩陣可定址表面之定址 圖案受到圖案化。一可程式化鏡面陣列之替代具體實施 例使用-微小鏡面矩陣配置,藉由施加一適當的局部電 場或使用-壓電驅動構件,各鏡面可分別繞一軸傾斜。 同樣’該等鏡面為矩陣可定址,使得已定址鏡面以與未 定址鏡面不同的方向反射入射之輻射光束;由此,可根 據矩陣可定址鏡面之^址圖案使反射光束圖案化。可使 用適當之電子構件執行所需的矩陣定址。在上述兩種情 況下,圖案化構件可包含—或多個可程式化鏡面毕列。 本文所述之鏡面陣列的詳細資料可參閱例如美國專利案 號仍5,296,891及仍5,523,193,以及奶專利中請· 则597與W0刪_,此處均以提及方式併人本文。 就可程式化鏡㈣列而言,該支撐結構可關如框架或 臺面方式具體化,且視需要可為固定或移動式。 —可程式化液晶顯示器(LCD)陣列。此種結構之會例可於 吴國專利案號US5,22M72中找到,此處以提及方式併入 本又。如上所述’此情況中的支撐結構可以例如框架或 88308 -7 - 1250387 、至面 < 万式具體化,並視需要可為固定或移動式。 為間早起見,本文其餘部分將在特定位置專門探討有關遮 罩及遮罩臺的實例;然而,此類實例中所探討的通用原理 應適用於如上所述之圖案化構件的較廣泛背景中。 微影投影裝置可用於例如積體電路(Ic ;㈤巧加以 cirCult)《製造。在此種情況中,圖案化構件可產生與π中 一個別層對應的—電路圖案,並可將此圖案成像於已塗体 :層對輕射敏感的材料(光阻劑)之-基板(石夕晶圓)上的目 標邯分(如包含—或多個晶粒)。一般而言,單一晶圓可包括 相4目;^部分所構成之整個網絡,它們將依次由投影系統 逐一照射。在本裝置中,利用遮罩臺上之遮罩進行圖案化 ,可區分兩種不同類型的機器。在一類微影投影裝置中, 一次動作將整個遮罩圖案曝光於目標部分上,使每一目標 部分均受到照射;此種裝置一般稱為晶圓步進機。在一^ 代裝置中(-般係指-步進掃描裝置),在—既定參考方向 (「掃描」方向)上用投影光束逐步掃描遮罩圖案,使每—目 標部分均照射到’而同時與該方向平行或反向平行掃描基 板臺;一般而言,由於投影系統將有一放大倍率因子河(通 常<1),則基板臺的掃描速度v為遮罩臺掃描速度之M倍。 有關上述械影兀件的更多資訊可於例如us 6,〇46,792中獲 得,本文中以提及方式併入。 在使用微影投影裝置之製造過程中,於至少部分由一層 對輻射敏感的材料(光阻劑)覆蓋的基板上成像一圖案(例如 在一遮罩中)。在此成像步驟之前’基板可經各種程序處理 88308 -8 - 1250387 ^打底光阻劑塗佈及軟烤。曝光之後,該基板可接 又其匕私序處理,例如曝光後烘烤(PEB ; post-exposure
Wke)、顯影、硬烘、及測量/檢查成像特徵。用這一系列的 矛序作為一基礎以圖案化一元件(如一 1C)之單一層。接著, 2一圖案化層可再經過各種程序,例如敍刻、離子植入(摻 :土屬化氧化、化學機械研磨等,所有步騾均旨在完 ^單一表面。如需數個層,則必須對每-新層重覆整個 程料其:變化。最後,在基板(晶圓)上將呈現-系列元件 ’、著此等兀件知藉由某種技術例如切劉或蘇開來彼此分 離,然後該等單個元# <虫#、& ^ ^ 牛了文衣万;一载體、連接到插針等。 關於此等處理之谁—牛次^ π _, 、, 乂貝釩可精由例如「微晶片製造:半 導體處理的實用指南第二 罘一版 Peter van Zant,McGraw
Hill 出版公司,1997主,a & 1外7年,ISBN 〇_〇7_〇6725〇_4該書取得, 本文中以提及方式併入。 為簡化起見,以下稱續勒馬玄 / 、 冉4才又矽系統為「透鏡」丨不過,此 術語必須作廣義的解釋以舍 太 乎以包括各種投影系統,例如折射光 车、反射光學及反折射系統。該輕 为年田射糸統驴可包括根據任 何此等設計類型操作的組件, J、且件用以導引、塑造或控制輻射 的投影光束,該等組件~p j φ __Γ , π卜又中亦可統稱或獨稱為「透鏡 。進一步,此微影裝置可為一猶1古二y上 …種八有兩個或以上基板臺(盥 /或兩個或以上遮罩臺)的形式。 . ^ π u守夕級」兀件中可平 行使用額外臺面,或在—咬多個吉 4夕個置面上進行準備步驟,而 其它一或多個臺面則用於曝光。
^ 又、、及倣影裝置在例如US 5,969,441 及 WO 98/40791 中妁古 > m 1中均有說明,此處以提及方式併入 88308 1250387 平衡塊使用空氣軸承。儘管提出了一種以一金屬波紋管覆 蓋空氣軸承的設計,但該設計複雜且過重。 【發明内容】 本發明之一目標為提供一支撐一平衡塊的構件,其適合 用於真空。本發明之一進一步目標為一支撐,其允許該平 衡塊自由移動,而在水平方向無任何顯著的寄生剛度。 【實施方式】 /、及其他目;^由開始段落中所詳述的根據本發明之微 w I置貝現,其特徵為該平衡塊由至少—個彈性支撐 牛支才牙居彈性支撐兀件與該平衡塊及該基座框架機械 連接,並具有至少兩個支點。 、從而支撐平衡塊之構件可以適合真空之方式輕易製得, 並避免對複雜與昂貴㈣氣㈣屏蔽之需求。㈣元件亦 可引導平衡魏。可藉由裝以鉸鏈或從能在 的材料製得,使元件具有彈性。 戟下弓曲 /又伢得忏對平衡塊( 也=零或接近零的水平剛度)之水平移動的阻力很小 :而平衡塊以與在空氣抽承上之類似方式移動’即可在 入另一伞; )十面内"上移動’而不傾斜或偏離 此且_同平衡塊由彈箦支撐的情況。應注意在 二"眼貫施例中,平衡塊 此等所需平面在斤而千面ky及Rz)外移動 度而得以減小。 十购疋供足夠的垂直β 較佳地,每—支撐元件 义」Τ杓女置在平衡塊下方, 88308 -11 - 1250387 藉由在該基板臺與一支撐於該基座框架上的平衡塊間 產生一反作用力,使該基板臺相對於該基座框架移動 ,其特徵為使用至少一個與該平衡塊及該基座框架機 械連接的彈性支撐元件以支撐該平衡塊。 雖然本文提供使用本發明之裝置製造1(3的特定參考,但 必須明白孩裝置具有許多其它的可能應用。例如可用於製 造整合光學系統、磁性領域記憶體之導引及偵測模式、液 晶顯示器面板、薄膜磁頭等。專業人士將可瞭解到在此類 替代應用4背景中,在該文中任何所使用的術語「主光罩」 、「晶圓」或「晶粒」必須分別考慮由更為一般性的術語 「遮罩」、「基板」及「目標部分」所取代。 、在本文中’術語「輕射…光束」用於涵蓋所有類型 <電磁輕射,包括紫外線赛射(如波長為365、248、⑼、 157或126 nm)與EUV(遠紫外缔^ & r 1、糸外、、泉輻射,如波長在5至20細範 圍内),以及粒子束,如離子束或電子束。 iH 1 圖1為根據本發明一特定且、 原理于立R A "岐貫她例的微影投影裝置之 你埋7F思圖。琢裝置包含: •一輪射系統Ex,IL,以供雇 . 勒),甘* 、一 應—輻射投影光束PB(如EUV輻 射),、在此特定範例中亦可& a •昨 J J包含—輻射源LA ; 一弟一物件臺(遮罩臺)Μτ, ^ r ^ ^ , 一有一支撐遮罩MA(例如一主 九罩)又遮罩支架,並與第一 王 將遮罩精確定位; ^構件連接以相對於项眺 第一物件臺(基板臺)WT, 具有一支撐基板W(例 如一塗 88308 -13 - 1250387 佈了光阻劑的珍晶圓)之基板支架,並與第二定位構件連接 以相對於項目PL將基板精確定位; •一投影系統(「透鏡」)PL(例如鏡面群組)以將遮罩“A的— 受照射部分成像於基板|的目標部份c(例如包含一 晶粒)上。 。$夕固 如此處料,該裝置為透射型(如具有—透射遮罩)。然而總 的來講’纟亦可為例如反射型(如具有—反射遮罩或者〜, 該裝置可使用另一種圖案化構件’例如一上述類型之可程 式化鏡面陣列。 輻射源LA(例如一雷射產生電漿源或一放電電漿源)產生 -輻射光束。此光束直接地或在穿過調節構件如—光束擴 張器Ex之後,注入一照射系統(照射器)IL中。照射器化可包 含調整構件AM以設定光束中強度分饰的外徑向範圍及/或 内徑向範圍(一般分別稱為〇外及。另外,其可一般地 包含各種其他組件,例如—積分器IN與-聚光器c〇。^而 照射在遮罩MA上的光束叩在其斷面上具有所需—致性與 強度分佈。 於圖1中應注意的是··赛射源^可位於微影投影裝置的 外殼中(通常當輕射源LA為例如一水銀燈時),但其亦可與 微影投影裝置距離較遠,其所產生之輕射光束被導入裝置 中(例如藉由適當的導引鏡面當輻射源la為一激分予雷 射時m $為後面这種方案。本發明及中請專利範圍涵蓋 此兩種方案。 光束PB隨後截斷固定在—遮罩臺MT上之▲罩ma。在行 88308 -14 - 1250387 二 光束PB穿過透飢,其將光束-聚隹在其 =標部分°上。藉助第二定位構件(及干涉_ 堂WT可準確移動,例如將不同目 目=P路徑中。類似地,可用第-定位構件將 =A _確定位’例如在自遮罩庫機械提取 :罩版後,或在掃描當中。通常,物件臺Μ儀移 動將藉由圖i中未明確顯示的—長程模組(路線 程模組(精確定位)實現。,然而,在晶圓步進機(與—進掃 田装置相比)的情況中,遮罩臺MT可僅與—短程驅動器連 接,或受到固定。 上述裝置可以兩種不同模式使用: 1. 在步進模式中,遮罩保持ff固定,而在一次動 作(即一次「閃光」)中將整個遮罩影像投射於目標部分c。
接著基板臺WT在X與/或乂方向偏移,以使不同的目標部分C 受到光束PB之照射。 2. 在掃描模式中,貫質上為相同方案,除了既定目標部 分c並非在一次「閃光」中曝光。替代地’遮罩臺Μτ可在 一既定方向(所謂「掃描方向」,例如y方向)以速度V移動, 從而使投影光束PB在一遮罩影像上掃描;同時,基板臺|丁 在相同或相反方向以速度V = Mv同步移動,其中M為透鏡 PL之放大倍率(通常^4=1/4或1/5)。如此’可曝光一相對較 大的目標邵份C而不需犧牲解析度。 如圖1所示,一典型EUV裝置包含一基座平板Bp,其上支 撐微影投影裝置之各種組件。 88308 -15 - 1250387 圖3為本發明第一具體實施例中平衡塊BM在基座框架bf 上的安裝方式之示意圖。 平衡塊藉由至少一個支撐元件1 1 0支撐在基座框架上,即 ,支撐兀件承受平衡塊BM之重量並將其直接傳至基座框架 。在所示具體實施例中有兩個該等支撐元件,但在實踐中 可能需要多於兩個。較佳地,在使用時平衡塊以下有至少 三個支撐元件110。支撐元件110較堅硬,較佳地經過先拉 預力處理以使其保持平直。支撐元件丨1〇藉由鉸鏈丨12與i Μ 在兩端與基座框架BF及平衡塊3]^以樞軸方式相連接。較佳 地鉸鏈112及114為彈性鉸鏈,其由彈性材料形成並分別伸 展於剛性桿末端與平衡塊及基座框架之間,從而當鉸鏈自 直向前位置偏轉時產生一指向直向前位置的小力。此情況 如圖4所示。或者,在第一具體實施例中,鉸鏈112及u 4之 剛度可為零(即為非彈性)且可由例如滾珠軸承形成。 一當平衡塊之安置使得各支撐元件的鉸鏈112及114垂直對 ^,則由平衡塊BM之重力產生的力無水平分量。然而,當 平衡塊之安置使得支撐元件丨丨〇的鉸鏈〗12及丨14並非垂直 對彆,則由於平衡塊ΒΜ之重力作用而產生一水平力。這稱 為負剛度。 此負剛度可藉由用一彈性構件向平衡塊ΒΜ施加一補償 力而得到補償。在第一具體實施例中,鉸鏈112及114之彈 眭不夠大,因此在基座框架]317與平衡塊3¥間連接至少一個 彈只120。藉由使彈性構件即鉸鏈丨ι2及^ 14與彈簧之尺 寸正確,由平衡塊BMt重力作用而產生的水平力可由彈性 88308 -17- 1250387 構件可生性水平剛度產生的力精確補償。彈菁⑶在兩端 1 24及1 26分4與基座框架及平衡塊藉由鉸鏈而形成支點。 如圖4所示,鼓鏈可為與支撐元件川—同使用的彈性類型 從而可以為平衡塊提供一支撐構件’其具有長程、低水 平剛度(即低水平本征頻率)與高垂直剛度。 如即將認識到的,寄生水平剛度亦可由連接於平衡塊謝 與基座框架BF間之水平彈簧提供。 圖5說明替代具體貫施例,其中彈性構件丨2〇與支撐元 件110整體提供。此替代變化具有以下優點,即與分離的支 撐元件及彈性構件相比更為緊湊。長約300 mm的彈簧120 經過先拉預力處理,並連接於平衡塊]8%與基座框架8]?之間 以此取配方式,無需再如圖3所示,在平衡塊BM上安置 彈性組件。彈簧120可由任何堅固與彈性的材料製造。目前 較佳的材料為彈簧鋼與钦。 本具體實施例亦可由相反方式進行直到圖3中所示,即彈 黃120位於平衡塊BM下方並受到壓縮。此情況中支撐元件 11 〇可為彈·性連結,如纜線。 具體實施例2 此處將參考圖6至9以說明本發明之第二具體實施例。本 發明之第一具體實施例除以下所述外均與第一具體實施例 相同。 圖6中’平衡塊BM藉由複數個支撐元件2丨〇支撐在基座框 架BF上,該等支撐元件包含放置於平衡塊bm下方的彈性桿 ,並與平衡塊BM及基座框架BF機械相連。該桿之縱向斷面 88308 -18 - 1250387 較佳地為正方形,因為對於此等細小的斷面,最大偏移時 的應力最低。然而,亦可使用圓形或其他斷面。 如圖6所示,桿設計為在一中間部分212之上方與下方柩 軸連接,中間部分21 2之剛度可大於或小於桿的其餘部分。 其原理與第一具體實施例相同,即由於重力而在平衡塊上 使用之水平力由彈性構件,即支撐元件21〇自身而得到補償 。重力產生之力的大小為平衡塊重心與支點間距離之長度 差的函數。距離越大,剛度越小從而搖擺或擺本征頻率越 此概念之原理為使用此負r搖擺」剛度以補償彈性支撐 兀件21 〇4(有害的)正水平剛度。平衡塊6“可在水平方向自 由移動,如負搖擺剛度正確地補償彈性支架之水平寄生剛 度,則寄生剛度為零。這由確保支撐元件21〇之支點214及 2 16在支杈兀件21〇足中間部分212兩侧均處於平衡塊重 心下方而實現。 負剛度,即由於平衡塊BM重力之水平力以及支撐元件 21 Οι剛度可使用基本原理而輕易計算。接著只需設計相關 尺寸及剛度,以# - 士 4ET里 L· Ύ ^ 使Θ 一力相寺。如平衡塊BM之重量約為 2000么斤,已發現兩組桿能夠良好工作,其各含μ支桿, 直仏為j.7 mm,支點之間長度為3〇〇 (總長度為 此N况下,對於可容許的水平方向機械剛度6至1 〇 與垂直方向機械剛度7 χ 1〇7 ,在最大水平位移為12 10 m時,僅產生有害最大垂直位移 在此配置方式 圖7說明圖6所示配置之一替代配置方式 88308 -19 - 1250387 說明所限制。 【圖式簡單說明】 已參考所附概要圖並僅以範例說明本發明之具體實施例 ,其中: 圖1說明根據本發明一具體實施例之一微影投影裝置; 圖2說明根據本發明之一平衡塊的操作原理; 圖3說明根據本發明第一具體貫施例之一平衡塊支撐件 的操作原理; 圖4說明本發明第一具體實施例之一支撐元件及彈性構 件; 圖5說明本發明第一具體實施例之一組合支撐元件及彈 性構件; 圖6說明本發明之第二具體實施例的操作原理; 圖7說明本發明之第三具體實施例的操作原理; 圖8說明本發明之第三具體實施例的—彈性鉸键; 圖9說明本發明第三具體實施例之彈性鉸鏈的,替代設 計; 圖1 0a及b說明根據本發明之第四具體實施例的二維操作 原理; 圖11詳細說明本發明第四具體實施例之一實用三維具體 實施例的一下半部分; 圖12詳細說明本發明第四具體實施例之一完整實用三維 具體實施例; 圖1 3說明本發明之第五具體實施例的操作原理; 1250387 圖1 4說明本發明第六具體實施例之一實用三維具體墳 例; 圖15說明本發明之第六具體實施例的操作原理;以及 圖1 6說明本發明之第七具體實施例的操作原理。 在圖中,對應之參考符號 【圖式代表符號說明】 10 20 50 55 ^ 120 110 、 210 、 310 、 400 、 53丨 112 、 114 、 252 124 、 126 212 、 320 214 、 216 、 410 、 420 250 254 > 264 ^ 274 ^ 284 256 ^ 266 276 ^ 286 330 335 、 345 340 500 510 示對應之邵分。 地面 定位驅動器 計量框架 彈簧 支撐元件 鉸鏈 端 中間部分 支點 萬向節梁 切口 薄片 洞 平衡塊連接構件 支撐件 基座框架連接構件 平衡塊支撐構件 外部結構 97 1250387 515 連接點 520 中央結構 525 頂部平板 532 、 534 元件 535 ^ 536 ^ 537 支點 600 中間框架 610 壓縮彈簧 AM 調整構件 BF 基座框架 BM 平衡塊 BP 基座平板 C 目標部份 CO 聚光器 Ex 光束擴張器 IF 干涉測量構件 IL 照射系統 IN 積分器 LA 輻射源 MA 遮罩 MT 遮罩臺 PB 輻射投影光束 PL 投影系統 SF 支撐框架 VC 真空室 1250387 w 基板 WT 基板堂 WT 晶圓級 88308 .9Q _
Claims (1)
1250387 拾、申請專利範圍: 1 一種微影投影裝置5其包含: -一輻射系統,用以提供一輻射投影光束; 支接結構’用以支撐圖案化構件,該等圖安化構 件用於根據一所需圖案將該投影光束圖案化; -一基板臺,用於固定一基板; -一投影系統,用於將該圖案化之光束投影至該基板 的一目標部分上; - 一基座框架;以及 ' 一平衡塊,由該基座框架支撐並可相對該基座框架 移動, 其特徵為該平衡塊由至少一彈性支撐元件支撐,該 彈性支撐元件與該平衡塊及該基座框架機械連接,並具 有至少二支點。 2. 如申請專利範圍第1項之微影投影裝置,其中當該平衡 塊自該等支點垂直排列之一平衡位置發生位移時,由於 該平衡塊之重力作用而在該平衡塊的移動方向產生一 水平力。 3. 如申請專利範圍第2項之微影投影裝置,進一步包含彈 性構件,以沿與該由重力產生之水平力相反的方向在該 肀衡塊上提供一補償力。 4 .如申請專利範圍第3項之微影投影裝置,其中該等支點 係銨鏈。 5 .如申初專利範圍第3或4項之微影投影裝置,其中該彈性 1250387 構件包含連接於該平衡塊與該基座框架間之彈簧。 6’如申請專利範圍第3或4項之微影投影裝置,其中該鉸鏈 係彈簧鉸鏈,且該鉸鏈形成至少部分該彈性構件。 ,丨 '如申請專利範圍第3項之微影投影裝置,其中各支撐元 件係一彈性桿構件,以提供該彈性構件,且該彈性構件 义構造方式使該至少二支點與該平衡塊之距離不同。 8’如申請專利範圍第7項之微影投影裝置,其中該彈性桿 構件之一縱向中央部分的彈性小於該彈性構件其餘部 分之彈性。 9. 如申請專利範圍第1項之微影投影裝置,其中該支撐元 件包含一中間區段;至少二基座框架連接構件,以樞軸 万式一端連接於該中間區段,而另一端連接於該基座框 架,以及至少二平衡塊連接構件,以樞軸方式一端連接 於該中間區段,而另一端連接於該平衡塊。 10. 如申請專利範圍第9項之微影投影裝置,其中該基座框 架連接構件在一平面内與該中間區段連接,而該平衡塊 連接構件在另一分開的平面内與該中間區段連接。 11. 如申清專利範圍第1、2、3或4項之微影投影裝置,其中 該至少一彈性支撐元件中至少之一受到張力並由一纜 線組成。 12. 如申請專利範圍第1項之微影投影裝置,其中該至少一 彈性支撐構件之支點具有支軸,與該平衡塊之移動平面 實質上垂直。 13. —種元件之製造方法,其包含下列步驟: 1250387 是仪基板’至少邵分由一輕射敏感材料層覆蓋, 並位於一基座框架上的一基板臺上; 利用一輪射系統提供一輻射投影光束; 利用圖案化構件賦予投影光束一圖案化之斷面; 將圖案化之輻射光束投影至輻射敏感材料層之一 目標部分; 藉由在該基板臺與一支撐於該基座框架上的平衡 塊間產生反作用力,使该基板臺相對於該基座框 架移動,其特徵為使用至少一支撐元件以支撐該平 衡塊’該支撐元件具有至少二支點並與該平衡塊及 該基座框架機械連接。 88308
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