TWI274376B - Stage device and exposure apparatus - Google Patents

Description

1274376 ⑴ 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種平台設備，且更特別而言，係關於 適合在一曝光裝置中的一平台設備所使用，其中一對準系 統和一曝光系統互相獨立的形成。 【先前技術】 φ 在一曝光裝置中，對準系統和曝光系統互相獨立形成 和一平面馬達使用當成一定位平台的構造乃揭示於日本專 利公開第 2 0 0 1 - 2 1 7 1 8 3號案。圖 8爲在日本專利公開第 20 0 1 -2 1 7 1 8 3號案中所揭示的曝光裝置中的平台設備圖。 參考圖8，參考符號PL爲一投影光學系統；和ALG 表示一對準光學系統。當成底部的定子1 1 2具有一測量 (對準）區和曝光區。兩可移動平台（WST1和WST2)可在測 量區和曝光區互相獨立的移動。在此曝光系統中，曝光和 φ 對準測量可同時執行，因此，可改善產能。 平面馬達具有一磁鐵群（未顯示）陣列在可移動平台 (WST1和WST2)下表面上和一線圏群98以矩陣形式陣列 在定子1 1 2中。由磁鐵群之磁通和流經線圈群的電流之交 互作用所產生的羅倫茲力（L ο 1· e n t z f 〇 r c e)可相對於定子 112移動可移動平台（WST1和WST2)。 圖7顯示日本專利公開第200 1 _ 1 7 5 4 3 4號案所揭示的 平面馬達的線圈冷卻構造圖。此平面馬達的線圈群由一定 子主體32所密封。在圖7中，冷卻劑從88 A(8 8 B)供應且 (2) 1274376 . 從92 A( 92 B)排出以冷卻在定子中的線圈群。 一般而言，用以執行對準測量的平台操作和用以執行 曝光的平台操作互相不同。在一曝光處理中，對於曝光目 標的每一拍攝必須執行掃描。因此，平台在整個區上的移 動需達一確定程度的均勻性。在對準測量中，平台所需的 移動根據所獲得的準確性和測量方法而改變。因此，一般 而言，安排在曝光區中的線圈群的充能量和安排在測量區 • 中的線圈群的充能量並不相同，且自然的，兩線圏群之熱 値預期爲不相同。 例如，在對準測量中’假設使用之一架構爲不測量整 體晶圓而只測量一確定代表點。在對準測量中所需的平台 移動小於在曝光區中所需的平台移動，且因此線圏的充能 量和充能時間小於在曝光區中的線圏的充能量和充能時 間。因此，在測量區中的線圈群的加熱量變成小於在曝光 區中者。總而言之，在定子中的線圈群的熱產生在兩區間 # 顯著不同。 因此，在具有兩獨立區、即一曝光區和一測量區、的 曝光裝置中，如圖8所示，如果在定子中的線圈群集合的 冷卻如圖7所示，則冷卻效率相當差。通常，流經圖7所 示的冷卻劑管89 A (8 9B)的冷卻劑流速受到設定以使冷卻 劑的溫度變成等於或小於相對於具有最大熱產生的線圈的 可容許溫度。 在定子中的線圈群集合冷卻的構造中，如果在線圏中 的熱產生變化相當大時，具有小的熱產生的線圈乃由過量 (3) 1274376 冷卻劑所冷卻。結果，雖然大量冷卻劑當成整體供應，最 大線圈溫度仍無法輕易抑制。 【發明內容】 本發明的目的乃在於在具有不同處理區的一平台設備 中有效的移除由驅動其上具有一物體的可移動元件而產生 的熱。 B 爲了達成上述目的，依照本發明，於此提供一種平台 設備，其藉由使用一平面馬達以驅動一可移動元件，而該 可移動元件上安裝一物體，該平台設備包含一定子單元， 其具有一線圈群；和該可移動元件，其在該定子單元上移 動，該定子單元包含第一區，其中該物體受到第一處理； 和第二區，其中該物體受到第二處理，其中在定子單元中 的線圈群受到獨立於第一和第二區間的溫度控制。 依照本發明，在具有不同處理區的平台設備中，可有 Φ 效的移除由驅動其上具有一物體的可移動元件而產生的 熱0 【實施方式】 (第一實施例） 圖1 A和1 B爲依照第一實施例的平台設備。圖1 a爲 從上方觀看的平台設備圖，和圖1 B爲從水平方向觀看的 平台設備的截面圖。此平台設備分成曝光區和測量區。一 曝光光學系統p L安排在曝光區中，和用於對準測量的一 -6 - (4) 1274376 · 測量光學系統ALG安排在測量區中。 在定子單元3上，兩可移動平台（WST1和WST2)可在 對應區中執行曝光操作和測量操作。可移動平台W S T 1和 W S T2可在曝光區和測量區間交換。例如，其中已完成晶 圓測量操作的可移動平台w s τ 2和其中已完成曝光的可移 動平台WST1交換。可移動平台WST2連續的開始曝光操 作。可移動平台W S Τ 1傳送一已曝光晶圓至一晶圓傳送系 φ 統（未顯示）和接收一新的晶圓以開始對準操作。當此系統 以此方式形成以同時執行曝光操作和例如對準的測量操作 時，可縮短整體晶圓處理時間，且可改進產能。 磁鐵群（未顯示）分別安排在可移動平台 WST1和 WST2的板形頂板下表面上。面對可移動平台的定子單元 3包括線圈群4和5，其各由多數層的線圈陣列所形成， 和線圈套6和7以密封線圈群4和5。因此，由可移動平 台的磁鐵群和供應至線圈群的電流之交互作用所產生的羅 # 倫茲力可相對於定子3而移動可移動平台 WST1和 WST2。 一冷卻劑、例如溫度控制純水或一惰性冷卻劑、流經 冷卻套6和7以直接冷卻線圈。替代的，線圈可藉由在線 圈中提供冷卻管而冷卻。 圖2爲在對應定子單元3中的線圈群4或5的部份擴 大圖。如上所述，線圈群在垂直方向具有多數層的線圈陣 列。在圖2中，從頂部起在第一層上的線圈陣列Π爲一 線圈陣列，其有助於在X軸方向和ω ζ方向（繞著Ζ軸旋 (5) 1274376 轉方向）驅動。線圈陣列Π藉由安排多數線圈1 8在X軸 方向而直的部份延伸在Υ軸方向、如圖3 Α所示以形成。 相似的，從頂部起在第二層上的線圈陣列1 2爲一線 圈陣列，其有助於在Y軸方向和ω z方向驅動。線圈陣列 1 2藉由安排多數線圈1 9在Υ軸方向而直的部份延伸在X 軸方向、如圖3 Β所示以形成。在第三層上的線圈陣列1 3 爲一線圈陣列，其有助於在Ζ軸方向和ω y方向（繞著Υ # 軸旋轉方向）驅動。線圈陣列1 3形成如圖3 A所示。在第 四層上的線圈陣列1 4爲一線圈陣列，其有助於在Z軸方 向和ω X方向（繞著X軸旋轉方向）驅動。線圈陣列1 4形 成如圖4所示。此四層線圈陣列可在六軸方向驅動可移動 平台。 線圈群之安排並不限於上述之說明。如圖8所示，線 圈亦可安排成矩陣形式。再者，平面馬達亦是足夠的，只 要其定子單元具有當成熱產生部份的線圏群即可。 • 對應的線圈群經由支持構件1 〇而受支持在一底面板 1 7上。在線圈陣列中的間隙形成冷卻劑流動通道。更特 別而言，線圈的上和下表面接觸循環冷卻劑，因此，它們 可受到直接冷卻。當線圈群藉由圍繞線圈群的冷卻套中的 循環冷卻劑而冷卻時，由線圈所產生的熱可受到快速移 除，以防止線圈的過度溫度上升和定子單元的溫度上升。 冷卻套6和7互相獨立的提供在曝光區和測量區，且 可互相獨立的最佳冷卻對應區。如果平面馬達的所有定子 如習知技藝般集合的冷卻時，整體冷卻效率相當差，且冷 (6) 1274376 卻劍溫度控制單元和冷卻劑循環單元等會變成笨重的。當 測量區和曝光區（其中平台不同的移動）可互相獨立的受到 冷卻時’相關對應區對於平台的移動可受到最佳的冷卻 (例如、冷卻劑的流速、溫度、和冷卻劑的型式等）。因 此’可預期到冷卻效率的增加和相關於溫度控制的單元亦 可製成更精巧。 以下將對上述做更詳細的說明。當冷卻著眼於防止線 φ 圈的過熱時，冷卻量（例如、冷卻劑的流速、溫度、和冷 卻劑的型式等）可受到調整以用於具有最大熱產生的線 圈。當兩區、亦即、測量區和曝光區、欲受到集合冷卻 時，冷卻量設定爲用於在所有線圈中最大熱產生的線圈 値。 但是，一般而言，在測量區和曝光區中平台的移動互 相顯著不同，且因此，在測量區和曝光區間的線圈熱產生 量亦顯著不同。例如，假設在曝光區中的平台主動的移 φ 動，而在測量區中的平台不是非常主動移動如同因爲晶圓 傳送的平台。因此，只有在曝光區中的線圈群產生大量的 熱，而在測量區中的線圈群極少產生熱。 如果兩區域受到集合冷卻時，在曝光區中用於線圈的 冷卻量的冷卻劑被供應至整個冷卻套，因此，過多量浪費 的冷卻劑流至在測量區中的線圈群。例如，對於所有定子 而言，需要過大的冷卻劑流速。冷卻效率（由線圈所產生 的熱移除率相對於冷卻劑的流速）降低’且相關於溫度控 制的單元變成笨重。 -9- (7) 1274376 . 有鑒於這些情況，在圖1A和1B中’測量區和曝光 區可互相獨立的冷卻。更特別而言，由於在測量區和曝光 區中的平台顯著不同的移動，相關區的冷卻獨JLL的最佳 化，以整體增加冷卻效率。冷卻最佳化包括、例如、在測 量區和曝光區間冷卻劑的流速、溫度、和冷卻劑型式至少 之一的改變。 如圖1 A和1 B所示，冷卻劑的流動方向亦可受到改 • 變。例如，當冷卻劑的流動方向在測量區和曝光區間改變 時，冷卻劑可從具有最大熱產生的線圈附近供應至各個 區，以執行最佳冷卻。 上述例子主要著眼於在測量區和曝光區中獨立的最佳 化冷卻。自然的，由於在各個區中最佳化冷卻的結果，有 時冷卻劑的流動方向變成在兩區間相同，和冷卻劑的流速 亦可變成在兩區間相同。因此，在測量區和曝光區間無需 改變冷卻方法（例如、冷卻劑的流速、溫度、和冷卻劑的 # 型式等）。 在圖1A和1B中，定子單元3獨立的提供在測量區 和曝光區中。定子單元本身亦可爲對於相關區而言是獨立 的或對於整個相關區而言是整合的。只要冷卻套6和7的 內部可受到互相獨立的溫度控制，上述皆是足夠的。 以下說明在圖1 A和1 B中，互相獨立的提供定子單 元3至曝光區和測量區的背景。 在具有獨立的對準系統和曝光系統的曝光裝置的平面 馬達中，在定子的製造和維修上亦會發生一些問題。更特 -10- (8) 1274376· 別而言，平面馬達的定子單元 所決疋。當1 2吋（3 0 0 m m )晶 各個測量區和曝光區中的可 4 0 0 m m (需用於在遍及整個晶 於平台的加速/減速區的距離） (W S T 1和W S T 2 )的尺寸約爲 小爲 或更大的尺寸 • 400mm用於行程）。 因此’包括測量區和曝i 700 mm (在圖8之X方向） 向）。實際上，定子單元的尺 大。如果具有此種尺寸的定」 時，所需的材料將難以獲得， 工具高度的限制。因此，預期 如果測量區和曝光區互相獨立 • 而引起製造上的困難度。 如圖1 A和1 B所示，當 測量區的分離單元時，各個製 單元的製造方面，曝光區單元 因此，可降低製造引導時間。 發生問題的單元採取對策即可 模上執行維修。 上述的說明是以簡化使用 明。在具有分離線性馬達以驅 的最小尺寸實質由晶圓尺寸 圓是受到處理的目標時，在 移動平台的所需行程約爲 圓區上的移動距離 +需用 。換言之，假設可移動平台 4 0 0mm，定子單元則需要最 (300 mm當成晶圓尺寸 + 电區的定子單元尺寸最小爲 X 1400 m m (在圖 8之 γ方 寸因爲各種因素而傾向於變 F單元受製造成一整合單元 且加工的自由度會受到機械 其成本會因此提高。亦即， 的提供時，定子尺寸會增加 ‘定子單元包括分成曝光區和 造尺寸變成一半。至於定子 和測量區單元可同時製造， 從維修的觀點而言，只需對 。因此’常常只需在~^小規 一平面馬達的平台設備作說 動用於曝光區和測量區的相 -11 - (9) 1274376 關平台的平台設備中，有鑒於冷卻效率，互相獨立的溫度 控制相關的驅動機構是有效率的。需瞭解的是，使用平面 馬達的平台設備是有效的，因爲曝光區和測量區可以一簡 單的構造而互相獨立的冷卻，而線圈的熱產生量卻是大 圖4爲使用於和上述晶圓平台相似的平台設備的半導 體裝置製造的曝光裝置。 φ 此曝光裝置使用於製造具有精細圖型的裝置，例如， 如半導體積體電路的半導體裝置、微機械、和薄膜磁頭 等。當成來自照明系統單元5 0 1的曝光能量的曝光光線 (其爲可見光、紫外線、EUV光、X射線、電子束、和充 電粒子束等的上位槪念）經由當成原始件的光柵，而經由 當成投射系統（其爲折光透鏡、反射透鏡、折反射透鏡系 統、和充電粒子透鏡等的上位槪念）的投射透鏡5 0 3而照 射在當成一基板的半導體晶圓W上，以形成所需的圖型 # 在安裝在晶圓平台5 04上的基板上。由於曝光光線的波長 變短，此曝光裝置需要在一真空氣氛中曝光。 當成基板的晶圓（目標）受保持在安裝在晶圓平台504 上的夾具上。當成安裝在光柵平台502上的原始件的光柵 圖型藉由照明系統單元5 0 1依照步驟和重覆或步驟和掃描 而傳送至相關區上。在此例中，上述的平台設備使用當成 晶圓平台5 04。 當上述的平台設備以上述方式應用至曝光裝置時，可 提供需要降低操作成本的曝光裝置。 -12- (10) 1274376· 以下說明使用此曝光裝置的半導體裝置製造方法。圖 5爲整個半導體裝置製造方法的流程。在步驟1 (電路設計） 中，設計半導體裝置的電路。在步驟2中（掩模製造），根 據所設計的電路圖型製造一掩模。 在步驟3中（晶圓製造），使用例如矽的材料製造一晶 圓。在步驟4(晶圓處理）中，其稱爲一預先處理，藉由上 述曝光裝置，依照微影法，使用上述掩模和晶圓，而形成 φ 一實際電路在晶圓上。在步驟5中（組裝），其稱爲後處 理，從步驟4中製造的晶圓形成一半導體晶片。此步驟包 括例如組裝（切割和結合）的組裝處理和封裝（晶片封裝）。 在步驟6中（檢視），執行包括在步驟5中製造的半導體裝 置的操作檢查測試和耐用測試等檢視。以這些處理可完成 一半導體裝置，而後在步驟7中運送。 上述步驟4的晶圓處理包括下列步驟（圖6)，亦即， 氧化步驟用以氧化晶圓表面；CVD步驟用以形成一絕緣 • 膜在晶圓表面上；一電極形成步驟用以藉由沉積而形成一 電極在晶圓上；一離子植入步驟用以植入離子在晶圓中； 一抗蝕劑處理步驟用以施加一光敏劑至晶圓；一曝光步驟 用以在由上述曝光裝置的抗蝕劑處理步驟後，傳送電路圖 型至晶圓；一顯影步驟用以顯影在曝光步驟中曝光的晶 圓；一蝕刻步驟用以移除除了在顯影步驟中顯影的抗蝕劑 影像外的部份；和一抗蝕劑移除步驟用以移除在蝕刻後不 需要的抗蝕劑。重覆這些步驟以形成多重電路圖型在晶圓 上〇 -13- (11) 1274376 當上述曝光裝置以此方式使用當成設備製造方法的一 部份時，可製造廉價的設備。 本發明並不限於上述之實施例，且於此仍可達成各種 改變和修飾，但其仍屬本發明之精神和範疇。因此，本發 明之精神和範疇應由下述申請專利範圍界定之。 【圖式簡單說明】 ρ 圖1 A和1 B爲依照本發明的一平台設備視圖； 圖2爲一定子單元的詳細視圖； 圖3 A爲在奇數層中的線圈陣列圖； 圖3 B爲在偶數層中的線圈陣列圖； 圖4爲一曝光裝置的視圖； 圖5爲設備製造方法的流程圖； 圖6爲在圖5中的晶圓處理的流程圖； 圖7爲依照習知技藝的一平面馬達的冷卻構造視圖； φ 和 圖8爲依照習知技藝的雙平台構造視圖。 投影光學系統 對準光學系統 定子 可移動平台 線圈群 【主要元件符號說明】 PL ALG 112 WST1 ，WST2 -14- 98 (12)1274376 32 定子主體 89A ， 89B 冷卻劑管 3 定子單元 4，5 線圈群 6，7 冷卻套 11 線圈陣列 12 線圈陣列 19 線圈 1 3，1 4 線圈陣列 17 底面板 10 支持構件 503 投射透鏡 504 晶圓平台 502 光柵平台 50 1 照明系統單元 -15-

Claims (1)

1. (1) 1274376· 十、申請專利範圍 1 · 一種平台設備，其藉由使用一平面馬達以驅動一可 移動元件，而該可移動元件上安裝一物體，該平台設備包 含： (i) 一定子單元，其具有一線圈群；和 (ii) 該可移動元件，其在該定子單元上移動’ 該定子單元包含： φ (a)第一區，其中該物體受到第一處理；和 (b)第二區，其中該物體受到第二處理’ 其中在定子單元中的線圈群受到獨立於第和1胃11 ® 間的溫度控制。 2 .如申請專利範圍第1項的平台設備’其中 該定子單元具有一冷卻套以環繞該線圈群’和 該線圈群藉由供應一冷卻劑進入冷卻套而冷卻° 3 ·如申請專利範圍第2項的平台設備’其中該冷卻劑 φ 在第一區和第二區間以不同方向流動。 4 .如申請專利範圍第2項的平台設備，其中冷卻該線 圈群的冷卻劑的冷卻量在第一和第二區間不同。 5.如申請專利範圍第4項的平台設備’其中在第一和 第二區間，至少冷卻該線圈群的冷卻劑的媒介’溫度’和 流速之一不同。 6 .如申請專利範圍第1項的平台設備’其中該定子單 元分割於第一和第二區之間。 7 .如申請專利範圍第1項的平台設備’其中該可移動 -16- (2) (2)1274376· 元件包括兩可移動元件，該兩可移動元件可藉由使用平面 馬達而在第一和第二區間交換。 8 ·如申請專利範圍第1項的平台設備，其中該可移動 元件具有一磁鐵群在其表面上以相對於該定子單元，該磁 鐵群用以產生一力以相對於該定子單元的線圈群。 9 · 一種曝光裝置，其藉由使用如申請專利範圍第1項 的平台設備以定位一基板，其中 第一處理包含用以曝光基板之處理，和 第二處理包含用以測量基板位置的處理。 10·—種曝光裝置，其具有一曝光區以曝光一基板和 一測量區以測量基板的位置，包含： 第一驅動機構，用以在該曝光區中驅動其上安裝有基 板的一可移動元件；和 第二驅動機構，用以在該測量區中驅動該可移動元 件， 其中該第一和第二驅動機構受到互相獨立的溫度控 1 1 · 一種設備製造方法，其具有一步驟以藉由使用如 申請專利範圍第9項的曝光裝置而使一基板曝光，和一步 驟以顯影一晶圓。 1 2. —種設備製造方法’其具有一步驟以藉由使用如 申請專利範圍第1 〇項的曝光裝置而使一基板曝光，和一 步驟以顯影一晶圓。 -17-