TWI414879B - 用於浸沒式微影術的晶圓桌 - Google Patents

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Description

用於浸沒式微影術的晶圓桌
本發明大體上有關於半導體製程設備，且更特別地，本發明有關於一種可使一浸沒式微影術系統中的液體有效地含納於一透鏡平面及一對著該透鏡來移動的平面之間的方法及裝置。
對於例如半導體製程中所使用的微影術機器的精密儀器而言，影響該精密儀器執行表現(例如精確度)的各因素，大體上必須受到管制並儘可能被剔除。當一例如一浸沒式微影術曝光系統之精密儀器的執行表現受到不良影響時，使用該精密儀器所製造的產品可能會製造不良並因而發生作用不良的情形。
在一浸沒式微影術系統中，在一透鏡及一晶圓表面之間提供一液體，用以改善該透鏡的成像表現。液體的使用可讓一與該透鏡相關的數值孔徑(也就是該透鏡的有效數值孔徑)實際上雖增加卻未實質改變該透鏡的特性，此因一例如水的液體大體上具有一大於一的折射率之故。總言之，較高的數值孔徑可在該晶圓上產生較精準的影像。如那些熟知此項技術之人士所了解的，一具有較高折射率的液體可提供該透鏡一高數值孔徑，此因一浸沒式微影術系統的透鏡系統的有效數值孔徑大體上係定義為約等於穿透一透鏡並反射離開一表面之光的折射角的正弦值乘以該液體的 折射率之故。因該液體的折射率係大於一，使用該液體可增加該透鏡的有效數值孔徑，藉此能實際改善與該透鏡相關的解析度。
多數傳統微影術系統內，在一透鏡及一通過該透鏡底下的表面(也就是一晶圓表面)之間存在有空氣。這類系統中，與該透鏡相關的數值孔徑的範圍通常約在0.8至0.9。增加一透鏡的數值孔徑以得到一改善之解析度大體上係不實際的，因為一透鏡直徑大致上必須被增加因而明顯的增加一透鏡製程上的困難度。此外，一透鏡在空氣中的數值孔徑理論上係限定至一，而實際上係限定至略小於一。因此，浸沒式微影術系統可讓一透鏡的有效數值孔徑實際上所增加的係超越一在空氣中的透鏡所能增加的。
第1圖係為一浸沒式微影術裝置的部分示意剖面代表圖。一浸沒式微影術裝置100包含一透鏡組件104，其係位在一用以支撐一晶圓108之晶圓桌112上。將晶圓桌112安排於透鏡組件104之下以掃瞄或移動之。在一使用約193奈米(nm)放射線的典型應用中可為水的液體116係存在於透鏡組件104及晶圓108間的空隙中。為了有效阻止液體116自透鏡組件104之下漏出，也就是為了將液體116有效且側向地容納在透鏡組件104及晶圓108之間，可放置一保留環120以使保留環120可讓液體116保持在透鏡組件104及晶圓108之間並在保留環120所定義的區域內。
當放置透鏡組件104以保持一介於保留環120及一晶圓108的表面之間的小空隙時，保留環120大體上對容納 液體116係有效的，但是對於至少一部分保留環120係超過晶圓108的情況中，液體116可能自透鏡組件104及晶圓108之間漏出。舉例而言，當晶圓108某邊緣要被圖案化時，可將透鏡組件104的中心實際上定位在該邊緣上，致使一部分保留環120無法將該小空隙保持在該保留環120的底部表面下，而讓液體116自透鏡組件104及晶圓108之間漏出。如第2圖所示，當放置透鏡組件104以使保留環120中至少部分底部表面未與晶圓108接觸時，液體116可能未被容納於透鏡組件104及晶圓108之間由保留環120所定義的區域內。
在一浸沒式微影術裝置中，一晶圓桌可支撐感測器及例如一用以校準自動對焦操作的參考平面之其它元件。這類感測器及其它元件大體上可被放置於一透鏡的某點之下。也就是，與一晶圓桌有關的感測器及其它元件可於操作該透鏡及該晶圓桌期間臨時被放置於一透鏡下面。使用一保留環雖可阻止液體自一透鏡組件及該晶圓頂部表面之間的空隙漏出，但當將該透鏡組件放置在該些感測器及其它元件之上時，液體可能自該透鏡組件與感測器及其它元件的頂部表面之間漏出。
第3圖為用以支撐一感測器及一用以承接一晶圓的晶圓支架的一晶圓桌方塊代表圖。一晶圓桌312支撐一被安排來承接一晶圓(未顯示)的晶圓支架310、一感測器350及一干涉計面鏡352。感測器350可透過在該透鏡及感測器350之間具有液體(未顯示)的一透鏡(未顯示)來使用。然 而，液體會時常流出介於一透鏡(未顯示)及感測器350之間的空隙，尤其是在感測器350邊緣實際上係放置在該透鏡中心點之下時。當感測器350被設計及校準以操作於一液體中但卻沒有足夠的液體存在於一透鏡(未顯示)及感測器350之間時，可能會危及該感測器350的有效性。又，該液體(未顯示)流出介於一透鏡(未顯示)及感測器350之間的空隙時，流出該空隙的液體係為有效損漏，使得當該透鏡後續被放置在由晶圓支架310所支撐之一晶圓(未顯示)上時，在該透鏡及該晶圓之間的液體量可能不足以使該透鏡的有效數值孔徑與期待一樣的高。因此，當液體未被成功地容納於一透鏡(未顯示)及感測器350之間而感測器350至少部分被放置在該透鏡下時，可能危及牽涉到該透鏡及感測器350在內的整個微影術製程。
因此，需要一種方法及一種裝置以讓液體維持於一定義於一透鏡表面及一由一晶圓桌所支撐的任何感測器或元件表面之間的相對小空隙內。也就是，想要一系統，其係適合用來阻止在一透鏡及一用以在該透鏡下移動的晶圓桌上實質任何表面之間所放置的液體自該透鏡及該表面之間漏出。
本發明有關於一適用於浸沒式微影術系統的晶圓桌配置。根據本發明之一觀點，一曝光裝置包含一透鏡及一晶圓桌組件。該晶圓桌組件具有一頂部表面，並被安排以支 撐一相對於該透鏡來移動之晶圓及至少一元件。該晶圓的頂部表面及該元件的頂部表面實際上係皆處在與該晶圓桌組件的頂部表面的同一高度。包含該晶圓的頂部表面、該晶圓桌組件的頂部表面及該至少一元件的頂部表面的晶圓桌組件整個頂部表面實際上係平的。
在一實施例中，該元件可以是一參考平面、一空中影像感測器、一劑量感測器及一劑量均勻度感測器中之至少一。在另一實施例中，該晶圓桌組件被安排以支撐一晶圓支架，其用以承接該晶圓以使該晶圓的頂部表面實際上係處在與該晶圓桌組件的頂部表面相同的高度。
一架構來使透過一透鏡所見的各表面於實際上相同高度形成一相當平整之整體表面的晶圓桌配置，有助於一浸沒式微影製程。當實際上一晶圓桌上所攜帶的所有元件具有實際上與該晶圓桌頂部表面同一水平的頂部表面，且介於該些元件周邊及在該晶圓桌內的各開口周邊之間的任何空隙係相當地小時，一晶圓桌配置的整個頂部表面可橫在一透鏡下，而一液體層或液體薄膜被有效地保持在該透鏡表面及該整個頂部表面之間。因此，一浸沒式微影術製程可實際被執行，而使介於該透鏡表面及該晶圓桌配置的整個頂部表面之間的液體層整合性不受到來自該透鏡表面及該晶圓桌配置的整個頂部表面之間的液體層的液體漏損所危及。
根據本發明另一觀點，一浸沒式微影術裝置包含具有一第一表面及一相對應的有效數值孔徑的一透鏡。該裝置 亦包含一適合用來加強該透鏡的有效數值孔徑的液體及一桌配置。該桌配置具有一對立於該第一表面的實質平坦的頂部表面，而該液體實際上被配置於該實質平坦的頂部表面及該第一表面之間。該實質平坦的頂部表面包含一要被掃瞄物件的頂部表面及至少一感測器的頂部表面。
本發明的這些及其它優點將隨著閱讀下列詳細說明及研究該些圖式中的各圖形而變得顯而易見。
在浸沒式微影術系統中，一晶圓表面大體上必須大致透過具有例如一在透鏡及晶圓表面間相當薄的液體膜之液體層的透鏡來觀看。例如感測器及/或參考構件之某些元件通常可透過具有一在該透鏡及該些元件表面間的液體層的透鏡來觀看。即使是在該透鏡係安排來觀看該晶圓邊緣部分時，將該液體層保持於該透鏡及該晶圓表面間的空隙內可讓該浸沒式微影術系統實質如期待般的操作。類似地，將該液體層保持於該透鏡及例如感測器及/或參考構件之元件表面間的空隙內也有助於有效操作該浸沒式微影術系統。
利用一被架構來透過一透鏡以觀看各表面之晶圓桌配置，該晶圓桌配置中的一頂部表面形成一相當平坦且實質均勻的整個表面。當實際上與該晶圓桌配置相關的所有元件實際上具有與一晶圓頂部表面及一晶圓桌頂部表面同一水平的表面，且該些元件周邊及該晶圓桌內開口周邊之間 的任何空隙係相當地小時，該晶圓桌配置的整個頂部表面可橫在一透鏡下，而一液體層或一液體薄膜被有效地保持在該透鏡表面及該整個頂部表面之間。結果，一浸沒式微影術製程可實際被執行而使該液體層(也就是介於該透鏡表面及該晶圓桌配置的整個頂部表面之間的液體層)的整合性不被危及。
一具有高度一致且實質升高而平坦頂部表面之一晶圓桌可安裝一晶圓及例如感測器之其它元件，以使該晶圓的一平坦表面及該些元件的平坦表面實質地與該晶圓桌的升高而平坦頂部表面係在相同水平或高度。在一實施例中，一整個晶圓桌組件包含其內可放置一晶圓或一支撐該晶圓的晶圓支架以及各感測器的開口。第4圖係根據本發明之一實施例的一晶圓桌組件的俯視方塊代表圖。一晶圓桌組件402包含定有大小以分別有效地容納一晶圓408及元件450的開口409、452，以使晶圓408及元件450的頂部表面係實質地與晶圓桌組件402的一頂部表面414在相同水平上。典型地，所定之開口409、452大小能分別容納晶圓408及元件450，以使在該外邊緣或晶圓408或元件450及它們相對應的開口409、452間的空隔係相當地小，例如在約10至約500微米之間。
大體上，在晶圓408或某些例子中的一晶圓支架(未顯示)及開口409間的空隔，以及在元件450及它們相對應的開口452間的空隔，未顯著地影響到晶圓桌組件402中一整個頂部表面的整體平坦度。也就是，包含頂部表面414、 晶圓408的頂部表面及元件450頂部表面的晶圓桌組件402整個頂部表面實際上係平坦的，該整個頂部表面的平坦度實際上未受到晶圓408與開口409之周邊間及元件450及開口452之周邊間所存在的小空隙所影響。
元件450可包含各種感測器及參考標記，但不限於此。參考第5圖，由一具有實際上均勻平坦的整個頂部表面的晶圓桌組件所支撐的各元件將根據本發明一實施例進行說明。一晶圓桌組件502包含一其中定義有開口509、552之上升且實際上平坦的頂部表面514。開口509被安排以承接可由一晶圓支架(未顯示)支撐之晶圓508。開口552被安排以支撐任意數量的元件。在所述實施例中，開口552被安排以支撐一劑量感測器或一劑量均勻度感測器556、一空中影像感測器558、一參考平面560及一基準標記562，其每一個被安排成具有與頂部表面514實際上相同高度的頂部表面，以形成一整體上實質均勻平坦的頂部表面。合適之劑量感測器或劑量均勻度感測器556的範例係述於美國專利號4,465,368、美國專利號6,078,380及美國專利申請案公告號2002/0061469A1，在此將上述各專利全文一併整合參考之。一空中影像感測器558範例係述於美國專利申請案公告號2002/0041377A1，在此將其全文一併整合參考之。一參考平面560範例係述於美國專利號5,985,495，在此將其全文一併整合參考之，而一基準標記562範例係述於美國專利號5,243,195，在此將其全文一併整合參考之。
應了解，所定之開口552大小可容納各元件，以使例 如劑量感測器或劑量均勻度感測器556、空中影像感測器558、參考平面560及基準標記562之元件周邊及開口552周邊間的空隙不會大到足以顯著地影響該整體頂部表面的均勻度及平坦度。換言之，元件係相當緊密裝配於開口552內。
劑量感測器或劑量均勻度感測器556其中之一或兩者可被包含於開口552中，被安排以經由研究在晶圓508頂部表面所在高度的光能量來決定與一透鏡組件(未顯示)相關的一光源強度。在一實施例中，典型地只包含有一劑量均勻度感測器。一劑量感測器大體上測量絕對照明強度，而一劑量均勻度感測器典型地測量一區域上的變化。如此，劑量感測器或劑量均勻度感測器556被放置在與晶圓508頂部表面相同的平面。空中影像感測器558被安排以有效地測量被投射至晶圓508表面並因此被曝露至光阻層上的一空中影像。為了讓空中影像感測器精確地測量一空中影像，空中影像感測器558主要被放置在與晶圓508頂部表面相同的水平或平面上。
如那些熟知此項技術之人士所了解的，參考平面560大體上被使用以校準一透鏡組件(未顯示)的自動對焦功能，而基準標記562係為一用以使晶圓508對準該透鏡組件及標線。參考平面560及基準標記562兩者被放置在與晶圓508相同的平面。
第6a圖係根據本發明一實施例之具有一實際上均勻平坦之整個頂部表面的一晶圓桌組件的示意剖面代表圖。一 整個的晶圓桌組件600包含被安排來支撐一用以承接一晶圓(未顯示)的晶圓支架608的一晶圓桌602，以使該晶圓頂部表面實際上係與晶圓桌組件600的整個頂部表面614齊平。晶圓桌602亦支撐可包含感測器及參考標記的元件650，以如上所述的使元件650各頂部表面實際上也是與整個頂部表面614齊平。換言之，元件、支撐一晶圓(未顯示)的晶圓支架608及晶圓桌602的頂部表面在相當均勻的高度有效地形成一實際上平整的頂部表面614。晶圓支架608及元件650被安排以相當緊密地裝配至晶圓桌602內所定義的開口中，以使晶圓支架608周邊與在晶圓桌602內一相對應開口周邊之間的空隙，以及元件650與在晶圓桌602內各相對應開口周邊之間的空隙，其每一個係相當地小而對整個頂部表面614的均勻度沒有影響。
除了晶圓支架608、一晶圓(未顯示)及各元件650，晶圓桌602還可支撐其它元件或構件。舉例來說，晶圓桌602可支撐一干涉計面鏡670。應了解，干涉計面鏡602頂部表面實際上也可與整個頂部表面614齊高。因此，在一實施例中，整個頂部表面614可包含干涉計面鏡670。
整個頂部表面614可讓液體在一元件650或晶圓支架608橫在該透鏡下時被保持在一透鏡組件及整個頂部表面614間的空隙內。第6b圖係例如第6a圖晶圓桌組件600般的一晶圓桌組件示意代表圖，其係根據本發明一實施例來安排以在一透鏡組件下進行掃瞄。一被配置在整個頂部表面614上的透鏡組件684係順著一z軸690a被一液體層682 將之與整個頂部表面614有效地分開。液體682所涵蓋的浸沒區域大小係相當地小，例如該浸沒區域大小也許小於該晶圓(未顯示)大小。用以提供該浸沒區域液體的區域性填充法係述於共同提申審查中的PCT國際專利申請案號PCT/US04/10055(2004年3月29日提申)、共同提申審查中的PCT國際專利申請案號PCT/US04/09994(2004年4月1日提申)及共同提申審查中的PCT國際專利申請案號PCT/US04/10071(2004年4月1日提申)，在此將上述每一個申請案的全文一併整合參考之。利用一保留環680將液體682層有效地保持在對應至一x軸690b及一y軸690c的整個頂部表面614及透鏡組件684之間，然而實際上可使用任何適合的配置來將液體682層有效地保持在相對於x軸690b及y軸690c的適當位置中。保留環680係相對於x軸690b及y軸690c來安排成一類環狀結構，其將液體682容納於保留環680邊緣所定義的區域中。也就是，保留環680以z軸690a形成一類環狀外形。
在另一實施例中，可以不需要保留環680。若在透鏡組件684及整個頂部表面614(或晶圓表面)之間的空隙係相當地小，例如，介於約0.5 mm至約5 mm之間，則可利用液體682的表面張力將液體682層有效地保持在該空隙之間。
大體上，液體682實際上可以是用以填充保留環680所定義區域內位在透鏡組件684表面及整個頂部表面614之間的空隙或空隔的任何適合的液體，其對於相同波長的光及相同實體大小的透鏡而言，可增加透鏡組件684中所 包含透鏡的有效數值孔徑。包含例如FomblinTM 油的各類油之液體可適合當做液體682使用。在一實施例中，例如一使用約193奈米(nm)放射線的整個系統中，液體682是水。然而，對於更短波長而言，液體也許是某種油。
既然整個頂部表面614實際上是平坦均勻的，當透鏡組件684被放置在晶圓支架608上時，液體682不會從整個頂部表面614及透鏡組件684之間漏出，此因保留環680與整個頂部表面614保持接觸或緊密相鄰之故，即使在透鏡組件684被放置在一晶圓支架608邊緣上時亦然。該整個頂部表面614的均勻度及平坦度也讓液體682能如第6c圖所示地在透鏡組件684被定位在一元件650上時，仍保持在透鏡組件684及整個頂部表面614之間。
雖然一晶圓桌配置可包含一其中開口被定義以安放一晶圓或一晶圓支架及任意數量元件的晶圓桌，一晶圓桌配置可代之以沒有包含開口來安放一晶圓或一晶圓支架及任意數量元件的一晶圓桌，而它們可配合該晶圓桌以有效地形成可於其中放置一晶圓或一晶圓支架及任意數量元件之各種結構。換言之，一實質平坦的晶圓桌配置不是包含上述形成於一晶圓桌內的開口，就是包含由位在一晶圓桌頂上的一結構或多結構所定義的開口。
當一晶圓桌配置包含一定義可有效地安放一晶圓或各元件之開口並提供該晶圓桌配置一實質平坦的頂部表面之結構時，該結構大體上係為一其內形成各開口的類板子結構。參考第10a圖，一包含一晶圓桌及一晶圓桌面板的晶圓 桌配置將根據本發明一實施例來說明。一晶圓桌配置700包含一晶圓桌704及一晶圓桌面板708。晶圓桌704支撐一晶圓712及可包含各種感測器、一基準標記或一參考平面的一或更多元件716。可由例如鐵弗隆(Teflon)類之任何適當材料所構成之晶圓桌面板708包含一開口720，當晶圓桌面板708被放置在晶圓桌704頂上時，該開口內可放置晶圓712。同時定義於晶圓桌面板708內的各開口724被安排以在晶圓桌面板708被放置在晶圓桌704頂上時裝配繞著各元件716。
晶圓桌面板708包含一頂部表面，其在晶圓桌面板708被放置在晶圓桌704頂上以使晶圓712被放置在開口720內且元件716被放置在開口724內時，配合晶圓712的頂部表面及元件716的頂部表面來產生一實際上均勻平坦的整個頂部表面。如第10b圖所示，當一晶圓桌面板808被放置在一晶圓桌804上時，例如感測器類之元件816的頂部表面及一晶圓812的頂部表面實際上是與晶圓桌面板708的頂部表面等高。在所示實施例中，一干涉計面鏡814也具有一實際上與晶圓桌面板808頂部表面等高的一頂部表面。因此，一包含晶圓桌804及晶圓桌面板808的整個晶圓桌配置具有一相當均勻平坦的整個頂部表面。
雖然一晶圓桌配置可包含一其中開口被定義以安放一晶圓或一晶圓支架及任意數量元件的晶圓桌，一晶圓桌配置可代之以沒有包含開口來安放一晶圓或一晶圓支架及任意數量元件的一晶圓桌，而它們可配合該晶圓桌以有效地 形成可於其中放置一晶圓或一晶圓支架及任意數量元件之各種結構。換言之，一實質平坦的晶圓桌配置不是包含上述形成於一晶圓桌內的開口，就是包含由位在一晶圓桌頂上的一結構或多結構所定義的開口。
一能使一晶圓桌配置具有一實質平整表面的類板子結構可有寬廣變化。在一實施例中，感測器或元件可整合至該類板子結構。舉例而言，一參考平面或一基準標記可被蝕刻或直接形成於該類板子結構。在另一實施例中，該類板子結構可包含一握住由一晶圓支架所支撐之晶圓於其內的開口，及在讓感測器作用時由可保護感測器的窗口所覆蓋之開口。參考第11a及11b圖，一包含一晶圓桌及一具有窗口的晶圓桌面板的晶圓桌面板將根據本發明一實施例來說明。如第11b圖所示，一晶圓桌配置900包含一晶圓桌904及一包含配置在例如感測器類之一或更多元件916上的窗口960之晶圓桌面板908。晶圓桌904被安排來配合一面板908內的開口以支撐一晶圓912。在此實施例中，一干涉計面鏡914的頂面實際上也與晶圓桌面板908的頂面等高，而如同圖10b所示的干涉計面鏡814一般。
面板908可由例如鐵弗隆類的任一合適材料所形成，其內具有由一透明材料所構成之窗口960。另外，面板908可以是一透明蓋板，具有放置在面板908上相當薄部分的窗口960。在晶圓桌面板908被放置在晶圓桌904頂上時，開口924係安排來裝配繞著元件916。面板908頂部表面配合晶圓912頂部表面以形成配置900的實質平坦頂部表面。
參考第7圖，將根據本發明一實施例來說明可以是一包含一具有實際上同樣高度平面的一晶圓桌組件的浸沒式微影術曝光系統的一部分之光微影術裝置。一光微影裝置(曝光裝置)40包含可由一平面馬達(未顯示)所驅動之一晶圓放置台52，及利用例如具有實際上可分別控制的一上線圈及一下線圈的一EI促動器來磁性耦合至晶圓放置台52的一晶圓桌51。驅動晶圓放置台52的平面馬達大體上使用由磁鐵及以二維方式配置的對應電樞線圈所產生的一電磁力。將晶圓64保持在一耦合至晶圓桌51的晶圓支架或夾盤74上的適當位置。晶圓放置台52被安排在一控制單元60及一系統控制器62的控制下，於例如3至6自由度般的多個自由度內移動。在一實施例中，晶圓放置台52可包含耦合至一共同磁軌的複數個促動器。該晶圓放置台52的移動可讓晶圓64放置在對應於一投射式光學系統46的一想要位置及方位上。
利用例如三個音圈馬達類的任意數量音圈馬達(未顯示)可在z方向10b將晶圓桌51升起。在所述實施例中，至少三個磁性軸承(未顯示)耦合並沿著y軸10a移動晶圓桌51。該晶圓放置台52的馬達陣列典型地係由一底座70來支撐。底座70係透過隔離器54來支撐接到地面。晶圓台52移動所產生的反作用力可透過一框架66來機械地釋放至地面。一適合框架66係述於日本特開平8-166475及美國專利號5,528,118，在此將其每一個的全部內文一併整合參考之。
一照明系統42係由一框架72來支撐。框架72係透過 隔離器54來支撐接到地面。照明系統42包含一照明來源，該照明系統42被安排以透過一光罩圖案來投射一例如光之輻射能至一光柵68上，其係利用包含一粗調台及一微調台的一光柵台44來支撐及掃瞄。該輻射能係透過投射式光學系統46來聚焦，後者支撐在一投射式光學框架50上，其亦可透過隔離器54來支撐接於地面。適合的隔離器54包含那些述於日本特開平8-330224及美國專利號5,874,820，在此將其每一個的全部內文一併整合參考之。
一第一干涉計56係支撐在投射式光學框架50上，用以偵測該晶圓桌51的位置。干涉計56將該晶圓桌51位置的資訊輸出至系統控制器62。在一實施例中，晶圓桌51具有一力量阻尼器，其降低與晶圓桌51相關的振動以使干涉計56可精確地偵測該晶圓桌51的位置。一第二干涉計58係支撐在投射式光學框架48上，用以偵測支撐一光柵68所用的光柵台44的位置。干涉計58也將位置資訊輸出至系統控制器62。
應了解存在多種不同類型的光微影裝置或元件。例如，光微影裝置40或一曝光裝置可當做一掃瞄型光微影術系統來使用，該系統將該圖案自光柵68曝光至晶圓64上且實際上同步移動光柵68和晶圓64。在一掃瞄型微影元件中，光柵68係利用光柵台44對著一透鏡組件(投射式光學系統46)或照明系統42的光學軸進行垂直移動。晶圓64係利用一晶圓台52對著投射式光學系統46的光學軸進行垂直移動。光柵68及晶圓64的掃瞄大體上發生在光柵68及 晶圓64實際上正在同步移動時。
另外，光微影裝置或曝光裝置40可為一持續式步進(step-and-repeat)類型的光微影術系統，其在光柵68及晶圓64係固定不動，也就是，在每秒接近零米的一實際上固定速率時將光柵68曝光。在一持續式步進製程中，晶圓64在一個別場曝光期間相對於光柵68及投射式光學系統46實際上係位在一固定的位置中。接著，在連續曝光步驟之間，晶圓64係由晶圓放置台52垂直於投射式光學系統46的光學軸及光柵68接續性移動以進行曝光。本製程之後，光柵68上的影像可連續性曝光至晶圓64的該些場上，以使半導體晶圓64的下個場被攜入至對著照明系統42、光柵68及投射式光學系統46的位置中。
應了解，如上述的光微影術裝置或曝光裝置40應用並不限制只使用於半導體製程的光微影系統中。例如，光微影裝置40可當做用以將一LCD元件圖案曝光至一矩形玻璃板上之一液晶顯示器光微影術系統的一部分，或做為一光微影術系統以製造一薄膜磁頭的來使用。照明系統42的照明來源可為g線(436奈米(nm))、i線(365 nm)、氟化氪準分子雷射(248 nm)、氟化氬準分子雷射(193 nm)及F2 型雷射(157 nm)。
關於投射式光學系統46，當例如一準分子雷射之遠紫外線被使用時，較佳地係使用例如石英及氟石之穿透遠紫外線的玻璃材料。當不是一F2 型雷射就是一x光射線被使用時，投射式光學系統46不是向後折光式(catadioptric)就 是折射式(光柵可以是一相對應的反射類型)，而當一電子束被使用時，電子光學儀器可包括電子透鏡及偏向器。如熟知此項技術之人士所了解的，該些電子束的光徑大體上係於真空中。
此外，利用一使用約200 nm或更低波長的真空超紫外線(VUV)輻射的曝光元件，可考慮使用一向後折光式類型的光學系統。向後折光式類型光學系統範例包含那些說明於早期公開的專利申請案官方公報中所公告的日本專利申請案公開號8-171054與它對應的美國專利號5,668,672，以及日本專利申請案公開號10-20195與它對應的美國專利號5,835,275中，但不限於此，在此將上述各專利之全部內文一併整合參考之。在這些範例中，該反射式光學元件可以是整合一分光器及一凹面鏡的一向後折光式光學系統。早期公開的專利申請案官方公報中所公告的日本專利申請案公開號8-334695與它對應的美國專利號5,689,377，以及日本專利申請案公開(平成)號10-3039與它對應的美國專利號5,892,117，在此將上述各專利之全部內文一併整合參考之。這些範例說明整合一凹面鏡但沒有一分光器的一反射-折射類型的光學系統，並也可適合提供給本發明使用。
再者，在光微影系統中，當線性馬達(見美國專利號5,623,853或5,528,118，在此將其全部內文一併整合參考之)被使用於一晶圓台或一光柵台時，該些線性馬達不是一使用空氣軸承的空浮類型就是一使用勞倫玆力(Lorentz forces)或反作用力的磁浮類型。此外，該平台也可沿著一導引移 動，或是一未使用導引的無導引類型。
另外，一晶圓台或一光柵台可由一平面馬達來驅動，其透過使用具有安排成二維方式的磁鐵的一磁鐵單元及具有以二維方式配置在面對面位置的線圈的一電樞線圈單元所產生的電磁力來驅動一平台。利用這類型驅動系統，將該磁鐵單元或該電樞線圈單元其中之一連接至該平台，而另一個被安裝至該平台的移動平面側。
如上述之平台移動產生可影響整個光微影術系統效率的反作用力。由該晶圓(基底)台移動所產生的反作用力可藉由使用如上面以及美國專利號5,528,118與已公告的日本專利申請案公開號8-166475中所述的一框架構件而被機械性地釋放至地板或地面。此外，由該光柵(光罩)台移動所產生的反作用力可藉由使用如美國專利號5,874,820與已公告的日本專利申請案公開號8-330224中所述的一框架構件而被機械性地釋放至地板(地面)，在此將上述各專利之全部內文一併整合參考之。
例如隔離器54之隔離器大體上可與一主動式振動隔離系統(AVIS)相關。一AVIS大體上控制與例如振動力之各種力(意即振動力)相關的振動，其係由一平台組件，或更概括地說由例如包含一平台組件的光微影術裝置40之一光微影術機器所感受到的振動。
根據上述各實施例，例如一可包含一或更多雙力促動器的光微影術裝置之一光微影術系統，可利用將各種子系統以規定的機械精確度、電性精確度及光學精確度可保持 的方式組合而建構。為了保持各種精確度，在組合前及組合後，實際上可調整每一光學系統以得到它的光學精確度。類似地，實際上可調整每一機械系統及每一電性系統以得到它們各自想要的機械及電性精確度。組合各子系統成為一光微影術系統的製程包含顯影機械界面、電路線路連接及各子系統間的氣壓探測連接，但不限於此。在自各種子系統中組合一光微影術系統前還有一分別組合每一個子系統的製程。一旦使用各種子系統組合出一光微影術系統，一整體性調整被大體上執行以確保已保持整個光微影術系統內的每一種想要的精確度。此外，在一溫度及濕度受到控制的潔淨室內製造一曝光系統係可期待的。
再者，半導體元件可如同將參考第8圖所述的使用上述各系統來製造。該製程始於步驟1301，其中一半導體元件的功能及表現特徵被設計或被決定。接著，在步驟1302中，一具有一圖案的光柵(光罩)係根據所設計的半導體元件來設計。應了解，在一並行步驟1303中，一晶圓係產自一矽材。一光微影術系統將步驟1302所設計的光罩圖案曝光至步驟1304中的步驟1303所製造的晶圓上。將一光罩圖案曝光至一晶圓上的製程將下述於第9圖。在步驟1305中，該半導體元件被組合。該半導體元件的組合大體上包含晶圓切割製程、結合製程及封裝製程，但不限於此。最後，在步驟1306中檢視該已完成的元件。
第9圖係根據本發明一實施例說明製造半導體元件中與晶圓製程相關的各步驟的流程圖。在步驟1311中，一晶 圓表面被氧化。接著，在一化學氣相沉積(CVD)步驟的步驟1312中，一絕緣薄膜可形成於該晶圓表面上。一旦形成該絕緣薄膜，在步驟1313中，以氣相沉積法將電極形成於該晶圓上。接著，在步驟1314中使用實質任何合適的方法來將離子植入該晶圓內。如熟知此項技術之人士所了解的，步驟1311-1314大體上被視為晶圓製程期間之晶圓前端製程步驟。又應了解，例如步驟1312中用於形成一絕緣薄膜的各種化學品濃度的每一個步驟中所做的選擇可根據製程的要求來產生。
在每一個階段的晶圓製程，當前端製程步驟已完成時，可實施後端製程步驟。在後端製程期間，起初，在步驟1315中，將光阻施用至一晶圓。接著，在步驟1316中，可使用一曝光裝置以轉移一光柵的電路圖案至一晶圓上。轉移該晶圓的光柵電路圖案大體上包含掃瞄一光柵掃瞄台，其在一實施例中可包含一用以抑制振動的力阻尼器。
在一光柵上的電路圖案被轉移至一晶圓後，在步驟1317中顯影該曝光晶圓。一旦該曝光晶圓已被顯影，例如該曝光材料表面之非殘餘光阻部分可藉由蝕刻移除。最後，在步驟1319中，可移除蝕刻後所留下的任何多餘光阻。如熟知此項技術之人士所了解的，多重電路圖案係透過不斷的前端製程及後端製程而形成。
雖然本發明只有一些實施例被說明，應了解，本發明可以許多其它特定的形式來具體實現而不偏離本發明精神或範圍。舉例而言，雖然將具有一等高之實質平坦之整個 表面的使用晶圓桌配置說明為適合在一浸沒式微影術系統中用以讓一小的液體填充或流體填充空隙保持在一投射式透鏡及該晶圓桌表面之間，但是這類晶圓桌並不限於用做一浸沒式微影系統的一部分。
將支撐要被掃瞄的物件並具有一非常平且實質均勻的頂部表面的一桌子大體上說明為一晶圓桌。這類桌子並不限定為一晶圓桌。例如，一光柵桌也可具有一非常平且實質均勻的頂部表面。另外，支撐例如一用於LCD製程的玻璃板、一顯微鏡樣本或雷同者之基底桌也可具有一實質平的平面。
將支撐於一晶圓桌配置內以使各頂部表面實際上係與一晶圓桌頂部表面等高的各元件說明為包含劑量感測器、劑量均勻度感測器、空中影像感測器、參考平面及基準標記。然而應了解，在該晶圓桌配置內也可支撐任何適合的其它元件，以使該些其它元件各頂部表面實際上係與該晶圓桌頂部表面齊高。又，雖然一晶圓桌配置可包含一劑量感測器或一劑量均勻度感測器、一空中影像感測器、一參考平面及一基準標記，一晶圓桌配置可不必然包含一劑量感測器或一劑量均勻度感測器、一空中影像感測器、一參考平面及一基準標記。也就是，一晶圓桌配置可包含少至一個元件，該元件具有實際上與該晶圓桌配置的整個頂部表面齊平的一頂部表面。
應了解，實際上對於在一晶圓桌上所支撐具有實際上係與該晶圓桌整個頂部表面齊高的頂部表面的所有元件而 言，需要該晶圓桌以不同高度來支撐各元件底部表面。也就是，需支撐不同高度的該些元件底部表面以定位該些元件的頂部表面，而讓該些頂部表面係全都實質地與該晶圓桌配置的整個頂部表面齊平。
用以形成一晶圓桌配置(例如一晶圓桌及一放置在該晶圓桌上的面板)之材料可大輻改變。一面板雖被說明為產製自鐵弗隆，應了解，該面板實際上可產製自任何合適的材料。因此，該些範例係視為說明用途而非限制，本發明並不受限於在此所給予的該些細節，而是可在該些所附申請專利範圍內進行修改。
10a‧‧‧y軸
10b‧‧‧z軸
10c‧‧‧x軸
40‧‧‧曝光裝置
42‧‧‧照明系統
44‧‧‧光柵台
46‧‧‧投射式光學系統
48‧‧‧投射式光學框架
50‧‧‧投射式光學框架
51‧‧‧晶圓桌
52‧‧‧晶圓放置台
54‧‧‧隔離器
56‧‧‧第一干涉計
58‧‧‧第二干涉計
60‧‧‧控制單元
62‧‧‧系統控制器
64‧‧‧晶圓
66‧‧‧框架
68‧‧‧光柵
70‧‧‧底座
72‧‧‧框架
74‧‧‧晶圓支架或夾盤
100‧‧‧浸沒式微影術裝置
104‧‧‧透鏡組件
108‧‧‧晶圓
112‧‧‧晶圓桌
116‧‧‧液體
120‧‧‧保留環
310‧‧‧晶圓支架
312‧‧‧晶圓桌
350‧‧‧感測器
352‧‧‧干涉計面鏡
402‧‧‧晶圓桌組件
408‧‧‧晶圓
409‧‧‧開口
414‧‧‧頂部表面
450‧‧‧元件
452‧‧‧開口
502‧‧‧晶圓桌組件
508‧‧‧晶圓
509‧‧‧開口
514‧‧‧頂部表面
552‧‧‧開口
556‧‧‧劑量(均勻度)感測器
558‧‧‧空中影像感測器
560‧‧‧參考平面
562‧‧‧基準標記
600‧‧‧晶圓桌組件
602‧‧‧晶圓桌
608‧‧‧晶圓支架
614‧‧‧頂部表面
650‧‧‧元件
670‧‧‧干涉計面鏡
680‧‧‧保留環
682‧‧‧液體
684‧‧‧透鏡組件
690a‧‧‧z軸
690b‧‧‧x軸
690c‧‧‧y軸
700‧‧‧晶圓桌配置
704‧‧‧晶圓桌
708‧‧‧晶圓桌面板
712‧‧‧晶圓
716‧‧‧元件
720‧‧‧開口
724‧‧‧開口
804‧‧‧晶圓桌
808‧‧‧晶圓桌面板
812‧‧‧晶圓
814‧‧‧干涉計面鏡
816‧‧‧元件
900‧‧‧晶圓桌配置
904‧‧‧晶圓桌
908‧‧‧晶圓桌面板
912‧‧‧晶圓
914‧‧‧干涉計面鏡
916‧‧‧元件
924‧‧‧開口
960‧‧‧窗口
本發明配合該些附圖來參考上列說明可具有最佳的了解，其中：第1圖係一浸沒式微影術裝置在第一方位的部分示意剖面代表圖。
第2圖係一浸沒式微影術裝置(也就是第1圖裝置100)在第二方位的部分示意剖面代表圖。
第3圖係一用以支撐一感測器及一用以承接一晶圓的晶圓支架的晶圓桌的方塊代表圖。
第4圖係根據本發明之一實施例的一晶圓桌組件的俯視方塊代表圖。
第5圖係根據本發明之一實施例具有一實際上均勻平整的頂部表面的一晶圓桌組件所支撐元件的俯視方塊代表 圖。
第6a圖係根據本發明之一實施例具有一實際上均勻平整的頂部表面的一晶圓桌組件的示意剖面代表圖。
第6b圖係根據本發明之一實施例的一例如第6a圖的晶圓桌組件600之具有一放置在一晶圓支架上的透鏡組件的晶圓桌組件的示意代表圖。
第6c圖係根據本發明之一實施例的一例如第6a圖的晶圓桌組件600之具有一放置在一元件上的透鏡組件的晶圓桌組件的示意代表圖。
第7圖係根據本發明之一實施例的光微影術裝置的示意代表圖。
第8圖係根據本發明之一實施例說明與製造一半導體元件相關的各步驟的製程流程圖。
第9圖係根據本發明之一實施例說明與製造一晶圓(也就是第4圖中步驟1304)相關的各步驟的製程流程圖。
第10a圖係根據本發明之一實施例的一晶圓桌面板及一晶圓桌的示意代表圖。
第10b圖係根據本發明之一實施例包含一晶圓桌及一晶圓桌面板的晶圓桌組件的示意剖面代表圖。
第11a圖係根據本發明之一實施例的一晶圓桌及一具有窗口的晶圓桌面板的示意剖面代表圖。
第11b圖係根據本發明之一實施例包含一晶圓桌及一具有窗口的晶圓桌面板(也就是第11a圖的晶圓桌904及晶圓桌面板908)的晶圓桌組件的示意剖面代表圖。
600‧‧‧晶圓桌組件
602‧‧‧晶圓桌
608‧‧‧晶圓支架
614‧‧‧頂部表面
650‧‧‧元件
670‧‧‧干涉計面鏡

Claims (48)

  1. 一種浸沒式微影術裝置，將基板曝光，具備：一透鏡；以及一桌組件，該桌組件具有一表面，該桌組件支撐該基板，相對該透鏡移動；一感測器，設於該桌組件，具有表面；藉由該桌組件之移動，該桌組件的表面、該感測器的表面分別配置於該透鏡之下方；形成於該透鏡與該桌組件之表面之間之間隙之高度、形成於該透鏡與該感測器之表面之間之間隙之高度實質上為相同。
  2. 如申請專利範圍第1項之浸沒式微影術裝置，其中，於形成於該透鏡與該桌組件之表面之間之間隙、形成於該透鏡與該感測器之表面之間之間隙之各間隙維持液體。
  3. 如申請專利範圍第2項之浸沒式微影術裝置，其中，於配置於該透鏡之下方之該桌組件之表面之一部分維持該液體之浸沒區域。
  4. 如申請專利範圍第1項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件係以其表面中之一部分支撐該基板，藉由該桌組件之移動，該基板的表面配置於該透鏡之下方，形成於該透鏡與該桌組件之表面之間之間隙之高度、形成於該透鏡與該桌組件之表面之間之間隙之高度實質上為相同。
  5. 如申請專利範圍第4項之浸沒式微影術裝置，其中，維持於形成於該透鏡與該基板之表面之間之間隙之該液體之浸沒區域小於該基板的表面。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件的表面、該感測器的表面實質上同高度。
  7. 如申請專利範圍第6項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件係支撐該基板並構成為該桌組件的表面、該基板的表面實質上同高度。
  8. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件的表面、該感測器的表面並置於實質上相同平面上。
  9. 如申請專利範圍第8項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件係支撐該基板並構成為該桌組件的表面、該感測器的表面並置於實質上相同平面上。
  10. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，該感測器係設為於其表面與該桌組件之表面之間夾間隙。
  11. 如申請專利範圍第10項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件係於該桌組件之表面具有第1開口部，該感測器之表面設於該第1開口部內。
  12. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，支撐該基板以使於該基板之表面與該桌組件之表面之間夾間隙。
  13. 如申請專利範圍第12項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件係於該桌組件之表面具有第2開口部，在該第2開口部內支撐該基板。
  14. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，進一步具備具有表面之標記構件，該標記構件設於該桌組件之表面中之一部分，藉由該桌組件之移動，該標記構件的表面配置於該透鏡之下方；形成於該透鏡與該標記構件之表面之間之間隙、形成於該透鏡與該桌組件之表面之間之間隙實質上為相同。
  15. 如申請專利範圍第14項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件的表面、該標記構件的表面實質上同高度。
  16. 如申請專利範圍第14項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件的表面、該標記構件的表面並置於實質上相同平面上。
  17. 如申請專利範圍第14項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件係於該桌組件之表面具有第3開口部，該標記構件係設於該第3開口部內。
  18. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，該感測器係與維持於該感測器與該透鏡之間之該液體一起通過該透鏡觀察。
  19. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件移動以使支撐於該桌組件之該基板正交於該透鏡之光軸移動，藉由該桌組件之移動，該桌組件的表面、該感測器的 表面分別配置於該透鏡之下方。
  20. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，該透鏡以第1支架支撐，該桌組件係可相對該第1支架移動。
  21. 如申請專利範圍第20項之浸沒式微影術裝置，其中，具有為了消除因該桌組件之移動而發生之反作用力之第2支架。
  22. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，具有支撐形成圖案之光罩之光罩載台，藉由該桌組件與該光罩載台移動而該圖案掃描曝光於該基板。
  23. 如申請專利範圍第1至5項中之任一項之浸沒式微影術裝置，其中，該桌組件係支撐做為該基板之晶圓。
  24. 一種浸沒式微影術方法，將基板曝光，包括：該桌組件移動以使支撐該基板之桌組件之表面配置於透鏡之下方、該桌組件移動以使設於該桌組件之感測器之表面取代該桌組件之表面配置於該透鏡之下方，形成於該透鏡與該桌組件之表面之間之間隙之高度、形成於該透鏡與該感測器之表面之間之間隙之高度實質上為相同。
  25. 如申請專利範圍第24項之浸沒式微影術方法，其中，進一步包含於形成於該透鏡與該桌組件之表面之間之間隙、形成於該透鏡與該感測器之表面之間之間隙之各間 隙維持液體。
  26. 如申請專利範圍第25項之浸沒式微影術方法，其中，進一步包含於配置於該透鏡之下方之該桌組件之表面之一部分維持該液體之浸沒區域。
  27. 如申請專利範圍第24至26項中任一項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件移動以使與該桌組件之表面具有實質上同高度之該感測器之表面配置於該透鏡之下方。
  28. 如申請專利範圍第24至26項中任一項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件移動以使與該桌組件之表面並置於實質上相同平面上之該感測器之表面配置於該透鏡之下方。
  29. 如申請專利範圍第24至26項中之任一項之浸沒式微影術方法，其中，進一步包含該感測器係設為於其表面與該桌組件之表面之間夾間隙。
  30. 如申請專利範圍第29項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件移動以使設於於該桌組件之表面具有之第1開口部內之該感測器之表面配置於該透鏡之下方。
  31. 如申請專利範圍第24至26項中之任一項之浸沒式微影術方法，其中，進一步包含該桌組件移動以使於該桌組件之表面之一部分支撐之該基板之表面取代該桌組件之表面配置於透鏡之下方，形成於該透鏡與該基板之表面之間之間隙之高度、形成於該透鏡與該桌組件之表面之間之間隙之高度實質上為相同。
  32. 如申請專利範圍第31項之浸沒式微影術方法，其中，維持於形成於支持於該桌組件之該基板與該透鏡之間之間隙之該液體之浸沒區域小於該基板的表面。
  33. 如申請專利範圍第31項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件移動以使與該桌組件之表面具有實質上同高度之該基板之表面配置於該透鏡之下方。
  34. 如申請專利範圍第31項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件移動以使與該桌組件之表面並置於實質上相同平面上之該基板之表面配置於該透鏡之下方。
  35. 如申請專利範圍第31項之浸沒式微影術方法，其中，進一步包含支撐基板以使於該基板之表面與該桌組件之表面之間夾間隙。
  36. 如申請專利範圍第35項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件移動以使在於該桌組件之表面具有之第2開口部內支撐之該基板之表面配置於該透鏡之下方。
  37. 如申請專利範圍第24至26項中之任一項之浸沒式微影術方法，其中，進一步包含該桌組件移動以使設於該桌組件之標記構件之表面取代該桌組件之表面配置於透鏡之下方，形成於該透鏡與該標記構件之表面之間之間隙之高度、形成於該透鏡與該桌組件之表面之間之間隙之高度實質上為相同。
  38. 如申請專利範圍第37項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件移動以使與該桌組件之表面具有實質上同高 度之該標記構件之表面配置於該透鏡之下方。
  39. 如申請專利範圍第37項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件移動以使與該桌組件之表面並置於實質上相同平面上之該標記構件之表面配置於該透鏡之下方。
  40. 如申請專利範圍第37項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件移動以使設於於該桌組件之表面具有之第3開口部內之該標記構件之表面配置於該透鏡之下方。
  41. 如申請專利範圍第24至26項中之任一項之浸沒式微影術方法，其中，進一步包含與維持於該感測器與該透鏡之間之該液體一起通過該透鏡觀察。
  42. 如申請專利範圍第24至26項中之任一項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件正交於該透鏡之光軸移動以使該桌組件的表面、該感測器的表面分別配置於該透鏡之下方。
  43. 如申請專利範圍第24至26項中之任一項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件相對支撐該透鏡之第1支架移動。
  44. 如申請專利範圍第43項之浸沒式微影術方法，其中，因該桌組件之移動而發生之反作用力藉由第2支架消除。
  45. 如申請專利範圍第24至26項中之任一項之浸沒式微影術方法，其中，進一步包含藉由該桌組件與支撐形成圖案之光罩之光罩載台移動而將該圖案對該基板掃描曝光。
  46. 如申請專利範圍第24至25項中之任一項之浸沒式微影術方法，其中，該桌組件係支撐做為該基板之晶圓並移動。
  47. 一種元件製造方法，對基板轉印圖案而製造元件，包含：使用申請專利範圍第1至23項中任一項記載之浸沒式微影術裝置對該基板曝光該圖案、將已曝光該圖案之該基板顯影。
  48. 一種元件製造方法，對基板轉印圖案而製造元件，包含：使用申請專利範圍第24至26項中任一項記載之浸沒式微影術方法對該基板曝光該圖案、將已曝光該圖案之該基板顯影。
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