TWI308673B - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Description

1308673 (υ 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上關於將例如光罩等原物件的圖案曝照於 例如晶圓等基底上之曝光設備，及使用曝光設備以製造例 如半導體晶片及液晶面板等不同裝置之裝置製造方法，特 別關於將流體塡充於投射光學系統與基底之間的空間中及 經由流體以曝光基底之浸漬型曝光設備，以及，使用此曝 Φ 光設備之裝置製造方法。 【先前技術】 浸漬型曝光設備會將流體塡充於基底與光學投射系統 中最接近基底的光學元件之間的空間中，以及，使用高折 ' 射率的流體以增加數値孔徑（ΝΑ)。因此，預期浸漬型曝 、 光設備提供高解析度。 已揭示之用於浸漬型曝光設備的方法中，有將整個基 底浸在流體中之方法（學例而言，請參見日本專利申請公 # 開號1 0-303 1 1 4)、將流體僅塡充於基底與投射光學系統中 最接近基底的光學元件之間的空間中之方法（舉例而言， 請參見國際公告號99/495 04小冊）、等等。 圖5係顯示日本專利申請公開號1 0-3 03 1 1 4之結構。 圖5是固持基底之基底夾具102的剖面視圖。基底會被真 空吸附，以致於其背面會接觸吸附表面1 02a。真空泵會經 由真空溝槽1 〇2c以提供用於吸附的真空汲吸。作爲浸漬 材料的流體會在吸附表面1 〇2a所固持的基底上流動。流 體會受引導以致於不會從壁l〇2d濺出。 (2) (2)

1308673 日本專利申請公告號1〇_3〇3114說明流 流體折射率改變的影響’以及包含溫度感測 調節器108b、及溫度控制器108c。溫度控奇 含裴爾提（Peltier)元件之溫度調節器108b會 ，以致於溫度感測器1 〇8a偵測到的流體溫 的。 但是，上述先目丨』技術具有下述缺點： 在圖5中，配置於多點之溫度感測器 曝光區之外的流體溫度。但是’溫度感測器 置於基底上，因此，無法偵測曝光區的流體 ，使用溫度控制器l〇8c及溫度調節器l〇8b 測器1 08a的偵測結果之回饋控制無法提供 度控制。 由於流體的折射率會隨著曝光區之流體 動，所以，在曝光區之不精密的溫度控制會 變差。 對於整個基底浸在流體中之圖5所示 備而言，這不是特有的問題。圖5中所示 僅將流體塡充於基底與最接近基底的光學 之浸漬型投射曝光設備，將降低溫度感測 之間的接觸機率，或無法容易地偵測流體 準的溫度控制。然後，隨著曝光區之流體 的折射率會改變且解析度性能會變差° 【發明內容】 ^體溫度改變對 器1 0 8 a、溫度 邦器1 0 8 C及包 •控制流體溫度 度會變成固定 l〇8a可以偵測 V l〇8a無法配 :溫度。換言之 以根據溫度感 高度精密的溫 ί溫度變化而波 '使解析度性能 丨浸漬型曝光設 :溫度控制用於 ;件之間的空間 ;1 0 8 a與流體 :度，造成不精 .度變化，流體 -5- (3) 1308673 因此，本發明的舉例說明之目的係提供可以精確地及 穩定地控制保持於基底與投射光學系統中最接近基底的光 學元件之間的空間的流體溫度之曝光設備。 根據本發明的一態樣之曝光設備包含用於將光罩上的 圖案投射至基底上的投射光學系統、使用來自光源的光以 照明光罩之照明光學系統、及溫度控制器，投射光學系統 包含最接近基底之光學元件，溫度控制器用於控制光學元 φ 件的溫度並藉以控制塡充於投射光學系統中的光學元件與 基底之間的空間的流體溫度，曝光設備會經由該投射光學 系統及流體而曝照基底。 根據本發明的另一態樣之曝光設備包含用於將光罩上 ' 的圖案投射至基底上的投射光學系統、使用來自光源的光 - 以照明光罩之照明光學系統、用於固持基底之固持器、及 溫度控制器，固持器具有通道，溫度控制器用於供應溫度 受控的流體至固持器中的通道，流體係塡充於投射光學系 φ 統與基底之間，曝光設備會經由該投射光學系統及流體而 曝照基底。 根據本發明的又另一態樣之裝置製造方法包含用上述 曝光設備以曝照基底以及將經過曝光的基底顯影之步驟。 從配合附圖之下述說明，可以淸楚可知本發明的特點 及優點，其中，在所有圖式中，類似的代號代表相同或類 似的構件。 【實施方式】 現在，將根據附圖，詳細地說明本發明的實施例。 -6- (4) 1308673 第一實施例 圖1係說明根據本發明的曝光設備之結構。 在圖1中，代號1係代表例如晶圓等基底。2係代表 基底夾具，其作爲固持器，用以固持基底1。基底的固持 方法包含真空或靜電吸附。3代表基底台，且較佳地具有 XYZ方向上及圍繞XYZ方向上之六軸心驅動軸。4代表平 台座架，經由空氣軸承或磁浮，於平台座架4上驅動基底 φ 台3。5代表投射光學系統，用於將光罩的圖案（未顯示 )投射至基底上。光罩片位於投射光學系統5的上方向， 置於光罩台上，且與基底台同步地被掃瞄，但是，在圖1 中省略光罩。照明光學系統及用於曝照光之光源也設於光 ' 罩上方，但是，圖1同樣地省略這些元件。光源可使用 - ArF準分子雷射、F2雷射、等等。6代表要塡充於基底1 與浸漬型曝光設備投射光學系統5中最接近基底1的光學 元件之間的空間中的流體。當光源爲ArF準分子雷射時， φ 流體6可使用水。當光源爲F 2雷射時，流體可使用氟化 物。7代表流體供應噴嘴，其會在最接近基底1的投射光 學系統5中的光學元件之間供應及回收流體6。8代表溫 度控制器，其會使溫度受控的水在基底夾具2中流動，基 底夾具2係形成水導管作爲溫度控制通道。9代表控制器 ，對整個設備提供量測控制，例如基底台3的位置控制。 圖2係說明第一實施例的基底夾具2。圖2的上半視 圖係顯示基底夾具2的剖面’而下半視圖係顯示a - A剖面 -7- (5) 1308673 在圖2中’ 2a代表梢（突出）。梢2a會接觸並固持 基底1的背面。爲了保護基底1的平坦度，免於例如外來 粒子等被包含於基底1的背面與基底夾具2之間，所以， 基底夾具2的表面在結構上具有梢2a以及降低接觸面積 。2b代表用於溫度控制的水導管。溫度受控的水在基底夾 具2中的水導管流動會控制基底夾具2的溫度。較佳地， 溫度控制器8會將水的溫度控制在預定溫度範圍之內。又 φ 較佳地’水導管2b會分佈於基底夾具2的整個表面上。 基底的固持方法可以使用真空或靜電吸附，但省略顯示用 於固持方法之管路及接線。 基底夾具2通常是由例如SiC等陶瓷製成，因此，難 ' 以在基底夾具2中形成水導管。此問題的一解決之道是將 - 雨片元件彼此黏合以形成一夾具2。舉例而言，藉由黏合 劑或陽極接合，以產生及黏合二片，亦即，A-A剖面上 方之上半部或用於固持基底1之側、與A-A剖面的上方之 φ 下半部或基底台3側。通道不限於圖2中所示的形狀，而 是可爲任意形狀。舉例而言，通道可以圍繞基底夾具設置 ’而非設置於基底夾具中。本實施例使用但不限於水以用 於溫控之流體。舉例而言，流體可爲溫度受控的水以外的 其它流體，例如氣體。溫度控制器8會根據來自控制器9 的曝照光照射資訊（未顯示），降低溫度受控的水之溫度’ 以抵消曝光期間上升的基底1及流體（未顯示）的溫度。 上述本實施例會使溫度受控的水流經基底夾具2中的 通道，並穩定地控制基底夾具2的溫度。基底夾具2的熱 -8 - (7) .1308673 訊。可以從來自用於偵測晶圓台的位置之干涉儀的位置訊 號取得曝光位置資訊。這將降低溫度受控的水之溫度，以 致於抵消導因於曝光能量之基底1及流體6的溫度。此控 制可爲前向回饋。亦即，可以控制要被曝照的位置之溫度 ，而非目前曝光的位置之溫度控制。 雖然圖3使用四象限，亦即，第一至第四象限，但是 ，本發明不限於此實施例，而是可以有任意數目的分割。 φ 溫度控制器8可以根據來自控制器9之例如對基底1 和流體6之整體曝劑量的資訊等曝照光照射資訊（未顯示） ，降低溫度受控的流體之溫度，以抵消曝光期間上升的基 底1及流體6的溫度。 ' 本實施例可以控制用於每一分割部份的基底夾具2之 . 溫度’因而不僅控制基底夾具2的溫度，也控制基底1及 流體6的溫度。 φ 第三實施例 第一及第二實施例藉由控制基底夾具2的溫度，可以 •控制流體6的溫度。 .另一方面’本實施例控制投射光學系統5中最接近基 底1的光學元件5a的溫度，並因而控制光學元件5a與基 底1之間的流體6之溫度。溫度控制器8以外的曝光設備 之結構類似於圖1，且將省略其說明。 圖4係用以說明第三實施例之溫度控制結構。在圖4 中’ 5 a代表最後透鏡’其係投射光學系統5中最接近基底 -10- (8) 1308673 1的光學兀件。5b代表用於支撐最後透鏡5a之支撐構件 。支提構件5b係被固持於投射光學系統5中。現在將說 明虛線所表示之溫度控制構件。8 a代表溫控管，且包圍支 撐構件5 b °溫度由溫度控制器8控制在預定溫度範圍之內 的水會通過溫控管8a’並控制支撐構件5b及最後透鏡5a 的溫度。 溫度控制器8會根據例如對基底1和流體6的整體曝 φ 光劑量等來自控制器9之曝照光照射資訊，降低溫度受控 的流體之溫度，以抵消曝光期間上升之基底1及流體6的 溫度。 流體使用與第一及第二實施例相同的溫度受控的水以 ' 用於溫度控制。 . 雖然圖4顯示以溫控管8a包圍支撐構件5b之方法， 但是，本發明不限於此實施例。舉例而言，本發明可以使 用一方法，其在支撐構件5b中設置溫度控制通道，以及 φ 使溫度受控的水在通道中流通，或是使用一方法，其將例 如氦及氮氣等溫度受控的氣體吹在最終透鏡5 a上。即使 在此情形中，溫度控制器8仍然可以根據來自控制器9之 曝照光照射資訊（未顯示）’降低氣體的溫度以抵消曝光期 間上升的最後透鏡5a和流體6(未顯示）之溫度。 對於流體6的溫度控制’第一及第二實施例控制基底 夾具2的溫度，而第三實施例控制最後透鏡5a及支撐構 件5 b的溫度。但是，本發明可以使用這些方法中至少之 一，以控制流體6的溫度’當然’也可以使用二者’以更 -11 - (9) 1308673 穩定及更精確地控制流體6的溫度。在此情形中’這些方 法可以共用溫度控制流體的共同通道。 本實施例會使具有受控溫度的水圍繞著支撐構件5b 及最後透鏡5 a流動，以及控制最後透鏡5 a的溫度。由於 最後透鏡5 a的熱容量遠大於流體6的熱容量’所以’對 於最後透鏡5a的溫度之控制會造成對流體6之溫度控制 。由於在接近曝照光照射的區域處，溫度會受控制’所以 φ ，可以以高精確度，控制流體6的溫度。 如此，本發明之曝光設備的上述實施例可以控制導因 於吸收曝光能量而上升之流體溫度，並因而將流體的折射 率變化維持在預定範圍之內，提供具有高解析度性能之曝 ' 光設備。 第四實施例 將說明使用上述實施例之曝光設備的裝置製造方法之 φ 實施例。 圖6係精密裝置（亦即，例如IC和LSI等半導體晶片 、：LC面板、CCD、薄膜磁頭、微機構、等等）之製造流 程。步驟1(電路設計）係設計半導體裝置電路。步驟2(光 罩製造）形成具有設計的電路圖案之光罩。步驟3 (晶圓製 備）係使用例如矽等材料以製造晶圓。步驟4(晶圓製程）稱 爲前處理’其經由使用光罩及晶圓之微影術，以在晶圓上 形成真正的電路。步驟5(組裝）也稱爲後處理，其將步驟4 中形成的晶圓形成爲半導體晶片並包含組裝步驟（例如晶 -12- (10) (10)1308673 粒切割、打線）、封裝步驟（晶片密封）、等等。步驟6(檢 測）對步驟5中製造的半導體裝置執行不同的測試，例如 有效性測試及耐用性測試。經由這些步驟，將半導體裝置 完成及出貨（步驟7) 圖7係晶圓製程的詳細流程。步驟1 1 (氧化）會氧化晶 圓的表面。步驟12(CVD)會在晶圓表面上形成絕緣膜。步 驟1 3 (電極形成）會以汽相沈積等，在晶圓上形成電極。步 驟14(離子佈植）會將離子植入晶圓中。步驟15(光阻製程） 會將感光材料施加於晶圓上。步驟16(曝光）使用上述曝光 設備以將光罩上的電路圖案曝照於晶圓上。步驟17(顯影） 會將經過曝光的晶圓顯影。步驟1 8(蝕刻）蝕刻經過顯影的 光阻影像之外的部份。步驟〗9(光阻剝除）移除所述之蝕刻 後的光阻。重覆這些步驟，在晶圓上形成多層電路圖案。 使用本實施例之製造方法，可以製造傳統上難以製造之高 度集成的半導體裝置。 2004年1月7日申請之日本專利申請號204-002058 的整個揭不包含申s靑專利圍、說明書' 圖式、及摘要， 於此將其一倂列入參考。 在不悖離本發明的精神及範圍之下，顯然有很多本發 明的不同實施例，需瞭解本發明不限於其特定實施例，而 是受限於申請專利範圍中所界定者。 【圖式簡單說明】 倂入於說明書中並爲其一部份之附圖係顯示本發明的 -13- (11) (11)1308673 實施例’以及’與說明一起解釋本發明之原理： 圖1係顯示根據本發明之曝光設備的典型結構。 圖2係說明根據本發明的第一實施例溫度控制器及基 底夾具。 圖3係說明根據本發明的第二實施例之溫度控制器及 基底夾具。 圖4係說明根據本發明的第三實施例之溫度控制器及 基底夾具。 圖5係說明傳統的浸漬型曝光設備中的溫度控制器。 圖6係裝置製造流程。 圖7係圖6中的晶圓製程。 【主要元件符號說明】 1 基底 2 基底夾具 2a 梢 2b 水導管 3 基底台 4 台托架 5 投射光學系統 5 a 光學元件 5b 支撐構件 6 流體 7 流體供應噴嘴 -14- (12) ,1308673 (12)

8 溫 度 控 制 器 8a 溫 控 管 9 控 制 器 102 基 底 夾 具 102a 吸 附 表 面 102c 真 空 溝 槽 1 02d 壁 108a 溫 度 感 測 器 108b 溫 度 三田 5周 節 器 108c 溫 度 控 制 器

Claims (1)

1. 民國98年1月12曰修正 乙71第94100087號專利申請案 /扣文帽專利範圍修正本 %年，月Μ日修正本 十、申請專利範圍 - 1 . 一種曝光設備，用於經由流體而曝照基底，該曝光 設備包括： 照明光學系統，用於使用來自光源之光以照明光罩； 投射光學系統，用於將該光罩的圖案投射至該基底上 溫度控制器，用於控制該投射光學系統之最後透鏡的

   溫度， 其中該曝光設備經由塡充於該最後透鏡與僅僅該基底 的表面之局部區域之間的空間中之該流體而曝照該基底。 2 .如申請專利範圍第1項之曝光設備，又包括支撐構 件，用於支撐該最後透鏡，該支撐構件具有通道， 其中，該溫度控制器會供應溫度受控的該流體給該支 撐構件中的通道。 3 .如申請專利範圍第2項之曝光設備，其中，該支撐 φ 構件的通道設於該支撐構件中。 4.如申請專利範圍第1項之曝光設備，其中，該溫度 控制器會將溫度受控的該流體吹向該最後透鏡。 5 .如申請專利範圍第2項之曝光設備，其中，該溫度 控制器根據表示基底上受曝照的區域之位置的曝光位置資 訊，控制該流體的溫度。 6.如申請專利範圍第2項之曝光設備，其中，該溫度 控制器根據表示對該基底的整體曝光劑量之曝照光照射資 訊，控制該流體的溫度。 .1308673 7.如申請專利範圍第2項之曝光設備，又包括用於固 持該基底之固持器，該固持器具有通道， 其中，該溫度控制器會供應溫度受控的該流體至該固 持器中的通道。 8 . —種曝光設備，用於經由流體而曝照基底，該曝光 設備包括：

   照明光學系統，用於使用來自光源之光以照明光罩； 投射光學系統，用於將該光罩的圖案投射至該基底上 固持器，用於固持該基底，該固持器具有通道；及 溫度控制器，用於供應溫度受控制的該流體至該固持 器中的通道， 其中該曝光設備經由塡充於該投射光學系統之最後透 鏡與僅僅該基底的表面之局部區域之間的空間中之該流體 而曝照該基底。 9 .如申請專利範圍第8項之曝光設備，其中，該通道 包含複數個副通道。 1 0.如申請專利範圍第8項之曝光設備，其中，該溫 度控制器獨立地控制流經對應的副通道之每一流體的溫度 1 1 .如申請專利範圍第8項之曝光設備，其中，該溫 度控制器根據曝光位置資訊，控制流經對應的副通道之每 一流體的溫度。 1 2 . —種曝光設備，用於經由流體而曝照基底，該曝 -2- .1308673 光設備包括： 照明光學系統，用於使用來自光源之光以照明光罩； 投射光學系統，用於將該光罩的圖案投射至該基底上 > 支撐構件，用於支撐該投射光學系統之最後透鏡，該 支撐構件具有通道；以及 溫度控制器，用於供應溫度受控的該流體給該支撐»

   其中該曝光設備經由塡充於該最後透鏡與僅僅該基@ 的表面之局部區域之間的空間中之該流體而曝照該基底° 13.—種裝置製造方法，包括下述步驟： 使用如申請專利範圍第1項、第8項及第12項中任 一項之曝光設備，將基底曝光；及 將經過曝光的基底顯影。