TWI245975B - Lithographic apparatus, device manufacturing method and substrate holder - Google Patents

Description

1245975 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種微影裝置，一元件製造方法及基本架。 【先前技術】 一種微影裝置是一種使用一期望型態在一基板的標的部 份上的機器。微影裝置可被使用，如，在製造積體電路 (ICs)。在該狀況，一成型裝置，如一標記，可使用以產生 一對應該1C的各別層的一電路型態，及此型態可映像在一 具有光敏材料（光阻）的基板（如一矽晶圓）的目標部分。一 般’一單晶片將包含一持續曝光的相鄰目標部分的網路。 習知的微影裝置包括所謂的步進器，其中每一目標部分則 經由曝露一整個型態在標的上來照射及所謂的掃描器，其 中每一目標部分則由掃描該型態來照射經由投射光束在一 既定方向（該”掃描，，方向）同時同步平行或反平行該方向來 掃描該基板。一般，該投射系統具有一放大率M (一般<丨）， 基板掃描的速度V則是標記台被掃描的係數的M倍。可蒐集 關於如本文所描述之微影裝置的更多資料，例如，us 6,046,792，該份專利之内容以引用方式併入本文中。 在一使用微影投射裝置的製造程序，一型態（如在一標記 内）則被映像在一至少部份由光敏材料（光阻）所部份覆蓋的 基板上。在此映像步驟之前，該基板可經過不同程序，如 填裝，光阻塗佈及一烘軟。在曝光後，該基板則會經過其 他程序，如後曝光烘乾（PEB)，顯影，一硬烘乾及印像特徵 的測量及檢測。此程序陣列則用做一基礎以形成一元件的

O:\89\89986.DOC 1245975 各另,J層，如一積體雷路。# V. Λι1 „ 私路δ亥一成型層則會經過不同程序如 名虫刻’離子植入（參雜）冬屋 e 匕 ^亦隹）至屬化，乳化，化學機械拋光等， 此應廣範陳述如包含不同型式的投射系統，包括折射，反 射及反射折射等。該照明系統也可包括組件根據導引，成 、嘗試完成一各別層。I需要數層，則整個程序，或一變 化’將在每個新層重複。最|’元件的一陣列將呈現在二 t片(晶圓)上。該等元件則以-晶粒或切割的技術分離，同 才各別兀件可女裝在一载體上，連接至針腳等。關於該等 可獲致程序之資訊，例如，從Peter van Zant所著的，,微晶片 製造：半導體程序的-實際指引，’ ’第三版，MeGraw則 印刷公司，i997, ISBN0购725〇_4,在此結合為參考。 為簡化起見，該投射系統可參考如該"鏡片”；無論如何， 型或控制照明的投射光束作動，及該等組件可參考如下， 集合或各別，如一"鏡片，，。此外，該微影裝置可以是具有 兩個或多個基板台（及/或兩個或多個標記台）的形式。在該 等”多階”元件，其他台也可平行使用，或準備步驟可以在 一個或多個台執行同時一個或多個台可使用以曝光。在us 5,969,441及WO 98/4079 1所述之雙階微影裝置則在此結合 為參考。 為將該-基板保持在該基板台，一種所謂的，，薄板”可被使 用。ΕΡ-Α-0 947 884内所述薄板（該文件在此結合為參考）包 含一板具有凸出物或薄板的矩陣陣列在環繞薄板的矩陣週 圍的一面或一壁。薄板高度約為1 50 /zm。薄板内的孔則導 致一真空系統由是晶圓下的空間可以是真空。基板上的一

O:\89\89986.DOC 1245975 般大氣環境壓力和基板下的真空區域間之壓力差將基板牢 牢地鉗在該薄板上。該真空埠是比較多，如2〇或更多，及 配置在兩個同心環内。 基板架的其他習知設計具有一比較小數量的真空埠，如3 或4。例如，US 5,923，40 8揭露一具有三個真空埠及凸出埠 整個高度不低於550 //m的基板架，其是由l〇0/am直徑窄截 面及尚度5 0 // m在寬截面頂端直徑不小於1 mm及一高产不 小於500 /zm。US 5,324,012揭露一具一單真空埠的針腳夹式 采。違針式凸出物係具有一 l〇//m -500// m的高度但無特定 例。EP 1 077 393 A2則揭露具有一個，四個或八個真空埠 及針狀凸出物不同配置的基板架，但未揭露該等針之高 度。EP 〇 803 904 A2則揭露一具有針高度在17·8-3〇5 “㈤間 及四個真空琿在一中央區域的基板架。GB 2 149 697揭露一 具有多個高度50/zm的針狀凸出物及具六個真空埠的真空 夾。 基板架的習知設計則受到習知問題的影響如一凹（碟狀） 基板為於其上則無法鉗制因為基板的上升邊緣的寬縫隙及 週邊土表示基板下無真空。基板可以是凹的在於其上所執 仃建立元件的程序及必須拋棄因為其太凹而無法鉗在台 上。此需要丟掉些基板因而降低良率。 【發明内容】 本' 月的目的疋提供一基板架可有效地鉗住凹的基 板。 根據本發明的—θ ΛΑ , +J,, 的目的，其提供之一微影裝置包含··

O:\89\89986.DOC 1245975 -一照明系統用以提供照射的一投射光束； -一支撐結構用以支撐成型裝置，該成型裝置則作為以 其橫截面阻擋投射光束； - 一具有一基板架的基板台用以支撐一基板，該基板架 包§夕個凸出物立於一表面上及具有共面終端，一壁環繞 該凸出物及多個真空埠開孔至該壁所環繞的空間；及 -一投射系統用以投射該成型光束在該基板的一目標部 分。 特徵在於該凸出物具有一不多於l00 的高度及有個 以上的真空埠皆開孔在由該壁所環繞的空間之中央埠内， 該中央璋具有一不大於基板半徑的70%的一半徑。 經由減少凸出物的高度（在此可參閱如小凸點或薄板）及 確保一比較大量真空埠朝向基板架的一中央區域，其可確 保真卫在基板下發展即使當該基板是比較凹時。該基板 的壓力差傾向使基板平化導致初始真空深入，增加壓力差 及更平坦化该基片。因此僅需發展一初始真空於基板的中 央區域以成功地鉗住一基板。該初始真空必需則夠有平坦 效應於基板上但不需太深如所發展的真空於基板被鉗住 吟。初始真空的必需深度將依機械特性及基板被鉗的凹度 來決定。- 較佳地该等凸出物具有不小於6〇 β m的高度以確保基板 下真空壓力快速變成均一於基板被钳住時。最佳是凸出物 的高度是在70-80 //m間。具有該一高度的凸出物，發展者 已揭露標準尺寸及具800 凹孔於一 300 //m晶圓的矽基板

O:\89\89986.DOC -9- 1245975 <成功地钳住。 較佳地真空埠的數目是在2cm 说古比人 υ間’所有皆開孔向中央區 域的空間。在本發明的一特別I σσ & 4具體例，所有空間埠開 孔向一環狀區域具有一外彳<τ(又， ^ 外k不小於基板半徑的70%(對一 300 mm基板約1〇〇 mm)及一内笳丁， ； 内徑不小於40%的基板的半徑 (對一 300 mm基板約60 mm)。 卫 根據本發明的一另層面，盆括你 ,. /、知供一包含下列步驟的 製造方法： # -提供一基板； -真空化基板間空間及一基板 奴木固疋该基板，該基板架 包含多個從-表面上直立的凸出物及具有實質的共平面： 端，一壁環繞該凸出物及多個真空痒開孔向該壁所 空間； 使用照明糸統提供照射的一投射光束； -以一成型在其橫截面使用成型裝置以阻擋該投射光 束；及 才又射知、明的成型光束在該基板的一目標部分，其特徵 夕-母個凸出物具有一不大於丨⑻“㈤的高度及其有⑺或更 ^真二埠並具所有開孔向由該壁所結合的該空間之一中央 區域’該中央區域具有—不大於該基板的半徑的观之半 出 根據本發明的一另層次，其提供有 物從一表面直立及具有實質的共平 一基板架包含多個凸 面終端’一壁環繞該

OV89\89986.DOC -10- 1245975 凸出物及夕個真空埠開孔向該壁所結合的空間·，其特徵在 於： 每個凸出埠具有一高度不小於100 //m及至少10個或更多 真空璋配置在該壁所環繞的空間的一中央區域，該中央區 域具有一不大於該基板的半徑的7〇%之半徑。 雖然特定餐考可用於使用製造積體電路的微影裝置，應 瞭解在此所述的微影裝置可具有其他應用，如製造積體光 學糸統’導引及檢測型態用於磁區記憶體，液晶顯示 (LCDs) ’薄膜磁頭等。習知本技術者將瞭解所謂的替代應 用例’所有在此使用的”晶圓”或”晶粒"皆可各別視同如"基 板或目標部分’’。在此所參考之基板可被處理，在曝光之 前或之後，在一執道（一種工具典型係將一層光阻施於基板 並顯影該曝光的光阻）或一計量或檢測工具。當應用時，此 所揭露的可用於該等或其他的基板處理工具。此外，該基 板可以處理一次以上，例如為了產生多層積體電路，以使 得在此使用之基板可視同已含多處理層的一基板。 在此使用之”光線”和”光束”包含所有型式的電磁照射，包 括紫外線（UV)照射（如具有365, 248, 193, 157或126 nm波長） 及超紫外線（EUV)照射（如具有5-20 nm範圍的波長），及粒 子束，如離子束或電子束。 在此使用之”成型裝置”應廣泛說明為表示可以橫截面阻 擋投射光束以在基板的一目標部分產生一型態。應瞭解該 阻擋頭投射光束的型態不可超過對應基板目標部分的期望 型態。一般，該阻擔投射光束的型態將對應產生在目標部 O:\89\89986.DOC -11 - 1245975 分(如一積體電路的設備的特別功能層。 成型裝置可以穿透或反射式的。成型裝置的範例包括標 。己，可程式化鏡陣列，及可程式化LCD板。標記習知如微 衫，及包括標記型式如二位元，替帶相位移，及變薄弱的 相位移，如不同複標記型式。可辑式化鏡陣列的一範例使 用一小鏡的矩陣配置，每個皆可別地傾斜以反射入射光於 不同方向；在此方式，該反射光束被成型化。在成型裝置 的每例，该支撐結構可以是一框或台，例如，依需要可以 是固定或可移動，及其可確保該成型裝置是在期望的位 置，例如相對於投射系統。所有使用的，，標線，，或，，標記，，皆可 考量等同於”成型裝置”。 在此使用的”投射系統，，應可廣義地解釋為包含所有不同 型式的投料、統，包括折射，反射及反射折射的光組件以 導引，形成，或控制照射的投射光 又町尤末，以為適切之應用例 以用於曝光光束或其他參數 戈使用/文入液體或使用一直 空，所有在此使用之，，鏡片”一 ” 』以荨冋如更一般的，，投射 照明系統也可包含不同型式的光學組件，包括折射，反 ::光ί::反射先：組件用以導引’成型或控制照明的投 鏡片”。 下术合或各別，如一丨丨 微影裝置可以是一插1亡工ν ^ ^ 種/、有兩個（雙階）或多基板台（及/或 兩個或夕個標記台）。在該等，，多階 〆 機器，附加的台可以Jp· 行使用’或準❹驟可在_ — U σ執仃，同時一個或

O:\89\89986.DOC -12- 1245975 多個台則可用曝光。 種型式其中該基板則浸入具有高折

為增加投射系統的數字孔。 該微影裝置也可是一 射率的液體中，如水， 間之空間。浸液體可以β 【實施方式】 圖1圖示一 使用以執行本發明的方法的步驟之微影投射 裝置。該裝置包含： -一照明系統（照明器）IL用以提供照射（如υν光線或 DUV光線）的投射光束ΡΒ，在此特別例其包含一照明源; -一第一支撐結構（如一標記台）ΜΤ用以支撐成型裝置 (如一標記）ΜΑ及連接至第一定位裝置！^]^用以精確地定位 該成型裝置並對應PL ; 基板σ (如一晶圓台）WT用以支撐一基板（如光阻塗 佈晶圓）w及連接至第二定位裝置PW用以精確地定位相對 PL的基板； -一投射系統（如一折射投射鏡片）PL用以映像一經由成 型裝置MA阻擋該投射光束PB在基板w的一目標部分c(如 包含一個-或多個晶粒）的型態。 如此所述，該裝置是一穿透型式（如使用一穿透式標 記）。替代地，該裝置可以是一反射式（如使用以上述可程式 化鏡陣列）。 該照明器IL從一照明源SO接收到一照明的光束。該源及 0 \89\89986.DOC -13 - 1245975 該微影裝置可以是分別的個體’例如當該源是一準分子雷 射。在該等例，該源並非微影裝置的組件及該照明光束則 在光束傳遞系統BD的協助下從該源SO至該照明器IL，BD 包含有例如適切的導引鏡及/或一光束擴散器。在其他例該 源可以是該裝置的整體組件，例如當該源是水銀燈時。該 源SO及該照明器IL，及光束傳遞系統BD若需要，可當作是 一照明系統。 該照明器IL可包含調整裝置AM用以調整光束的角度密 度分佈。一般至少該照明器的瞳孔面内密度分佈的外部及/ 或内部半徑範圍（一般各別表示為外σ及内σ )。此外，該照 明為IL 一般包含不同的其他組件，如積分器及^一電容琴。 該照明器提供一照明的調整光束，參考如投射光束ΡΒ，具 有一期望的均勻及密度分佈於其剖面上。 該投射光束ΡΒ是一在標記ΜΑ上的入射光，其被保持在標 記台ΜΤ上。在橫越過標記1^八，該投射光束ρΒ通過該等鏡 片PL，其將該光束聚焦在基板界的目標部分c上。在第二定 位裝置P W及定位感測器IF的協助下（如干涉設備），該基板 台wt可被精確地移動，如用以定位不同目標部分c在光束 ^的路徑内。相似地，第一定位裝置PM及另一定位感測器 (圖1未述）可用以定位標記％八的位置相對光束？6的路徑， 如從標記庫機械修補後，或在一掃描時。一般，標的台Μ丁 和WT的移動將在一長行程模組（粗定位）及一短行程定仇模 Μ細定位）的協助下實現，其形成定位裝置讀及”之部 伤…娜如何，在一步進器之例（相反於掃描器），該標記台

O:\89\89986 DOC -14- 1245975 MT僅可以連接至一短行程致動器，或可為固定。標記ma 及基板w可以使用標記配置標記M1，％2及基板配置標記 PI，P2來配置。 該所描述的裝置可用於下列較佳模式： 1·在步驟杈式，該標記台Μτ及基板台WT基本保持為固 定，同時阻擋投射光束的一整個型態則在一次（如一單靜態 曝光）投射在一目標部分c上。該基板台接著在乂及/ 或Y方向位移以使得一不同目標部分C可被曝光。在步驟模 式，該曝露場的最大尺寸限制了單靜態曝光内的目標部分C 的尺寸。 2·在掃描模式，該標記台Μτ及基板台…丁被同步掃描同時 一阻檔投射光束的型態則投射在一目標部分C上（如一單動 態曝光）。該關於標記台MT的基板台WT的速度和方向則由 投射影系統PL的放大（縮小）及影像反轉特性來決定。在掃 描模式，該曝光場的最大尺寸限制單動態曝光的目標部分 之寬度（在非掃描方向），同時掃描動作的長度決定目標部分 的高度（在掃描方向）。 3·在另一模式，標記台Μτ*本保持為穩定以支撐一可程 式化成型裝置，及該晶片台WT被移動或被掃描於一阻檔投 射光束的型態則投射在一目標部分〇上。在此模式，一般一 脈衝照明源被使用及該可程式化成型t置在I板台w丁的 每個移動後或在一掃描的連續照明脈衝間被更新。該作動 的模式可以用於使用可程式化成型裝置的無標記微影，如 上述的一種型式的可程式化鏡陣列。

O:\89\89986.DOC -15- 1245975 使用上述結合及/或變化或使用完全不同模式皆可。 圖2展示一定位在一基板台WT以支撐一基板於曝光時的 基板架10的一平面圖。該基板架1 〇包含一平環狀板，其輕 上表面則具有一薄板12陣列及由一壁11結合。該薄板12支 標該基板W及具有一整體面積一般小於4%基板面積。為展 示目的該薄板12如示為一般矩型矩陣陣列，其他配置為可 行，如同心環。 該薄板則也具備一穿孔1 3，在此範例有24個穿孔，環繞 兩個同心環14, 15。穿孔13則與真空埠位於基板sWT上及 形成真空埠以真空化基板冒下的空間及由壁丨丨所結合。 基板W則由關掉真空從基板架1〇移走及以在基板架⑺内 延伸穿過另等孔的針將其舉起。該等其他孔可由上升以吻 合基板的壁所環繞以使得不會有空氣經由該等孔洩漏至基 板下的空間。 圖4是真空壓力丨Pvac丨的一圖，即是晶圓下真空壓力和 一般大氣壓的差異之大小。當一晶圓被正確地鉗在基板台 上，壁11内區域的晶圓下壓力是在一均高真空位準ρι。 圖5和6展示當一凹晶圓w，呈現在該基板架⑺時。在其外 邊緣，晶圓w’的曲率表示晶圓…，和基板架1〇間有一大間隙 以使得此-區域的壓力是等同於上述之晶圓及沒有钳效應。 無論如何，因為根據本發明該等凸出物12的高度減少及真

空璋配置在基板架1〇的中麥PA J Y兴&域内，一真空則發展於晶圓 w’下的中央區域，如圖6所示的實曲線。因此晶圓上的-壓 力差導至-甜力’初始較小’其將晶圓w，甜至基板架⑺及

O:\89\89986.DOC -16- 1245975 也嘗試平化該晶圓w，。晶圓w，的平化減少其和基板架丨〇間 的間隙以容許中央區域的真空更深。此依序增加平坦化力 在晶圓W’上及結果晶圓W，快速平坦及完全鉗在基板架1〇 上。晶圓W，下的真空位準則接著減少一般位準，如圖6的虛 線所示。 本發明已決定特定狀況於凸出物12的高度及真空埠13的 定位數必須可以使得凹基板被钳住。凸出物12的高度則需 足夠小以使得可有些阻力阻檔基板架上凹曲基板w下的空 氣内流以使得一初始真空發展在中央蟑下。同時無論如 何’凸出物U不應太短所以初始真空的面積被限制太靠近 真空蟑13及晶圓下-均真空位準不能獲致。本發明已決定 =確保钳住凹晶圓1出物12應據以具有—小於⑽⑽的 N度。從表面測量的該高度表示基板架的多數區域。由是 位於該凸出物上-基板下的空間具有一最大深度⑽㈣ (除了真空埠打開)。其好處是高度不小於60 _以確保基 j下真空a力快速變成均—於晶圓被完全夹住時。若薄板 而度在70-80 _範圍，钳住是特別有效。—具凸出物及高 度為7 5 _的基板架！ 〇則可有效钳住基板而一⑽麵晶圓 的最大曲率可上至8〇〇 #m。 對真空辞13的數目和配置，必須其在數目上為足夠及分 佈靠近晶圓的中央以產生一初始真空。無論如何，該真空 埠不應離薄板的邊绫+、音，、，& ^ α ㈣21緣太W確保凹晶1]的鉗程序啟動。本 ^^定至少需有10真空璋在一中央蜂内。該真空區域 較佳疋由—小於或等於鳩基板的半徑CU之半徑的圓來結

O:\89\89986.DOC -17- 1245975 合，如100 mm用於300 mm(直徑）基板。應無真空埠開孔在 此申央埠外。特別較佳的該真空埠開孔至一小於或等於 7〇二基板的半#之外徑及—内徑不小於基板的半徑之燃 的環所結合。具體例所描述該真空埠被提供在具有半徑9〇 mm的d2及70 mm的d3之環14，15上。 本發明的特定具體例已如上述，本發明可以如所述般實 務化，但該說明並非用以限制本發明。 只 【圖式簡單說明】 …本發明的具體例現將予以描述，僅藉由，參考結合參考 付號以標示對應組件的附圖，及其中： 圖1描述根據本發明的一顯影裝置； 圖2是圖1的裝置之一基板架的一平面圖· 圖3是鉗住一晶圓w的一基板架的_部份剖面圖； 圖4則展示圖3的基板之下的真空壓力； 圖5則是鉗住一凹晶圓之初始步驟之— 剖面圖；及 基板采的一部份 圖6則圖示圖5内該晶圓下真空壓力。 在該等圖内，對應參考符號表示對應組件 【圖式代表符號說明】 UV ~ 紫外線 EUV 超紫外線 IL 照明系統 PB 投射光束 LA 照明源

O:\89\89986.DOC -18- 1245975 MT 標記台 ΜΑ 成型裝置 PM 第一定位裝置 WT 晶圓台 W 基片 PW 第二定位裝置 PL 投射系統 SO 源 BD 光束傳遞系統 AM 調整裝置 C 目標部分 IF 定位感測器 Ml，M2 標記配置標記 Pl，P2 基板配置標記 10 基板架 11 壁 12 薄板 13 穿孔 14, 15 同心環 W? - 晶圓 PI 高真空位準 O:\89\89986.DOC -19-

Claims (1)

1245W9&36i53號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(94年7月） 拾、申請專利範園： 一種微影裝置，包含： 照明系統，用以提供照射的一投射光束，· •一支撐結構，用以支撐成型裝置，該成型裝置則作為 以其橫截面阻播投射光束； -一具有一基板架的基板台，用以支撐一基板，該基板 木包合多個凸出直立於一表面上及具有共面終端， 一壁裱繞該凸出物及多個真空埠開孔至該壁所環繞 的空間；及 -一投射系統，用以投射該成型光束在該基板的一目標 部分，其特徵在於 -該凸出物具有一不多於1〇〇 的高度及有1〇個以 上的真空埠，皆開孔在由該壁所環繞的空間之中央 埠内，該中央埠具有一不大於基板半徑的70%的一半 徑。 2.如申4專利範圍第i項之微影裝置，其中該等凸出物之高 度不小於60 //m。 3·如申請專利範圍第2項之微影裝置，其中該等凸出物之高 度係於70-80 //m範圍。 4·如申請專利範圍第1、2或3項之微影裝置，其中該等開孔 朝向中央區域的真空埠之數目係於2〇_4〇之間。 5.如申請專利範圍第}、2或3項之微影裝置，其中該等開孔 朝向一環狀區域的真空埠具有一外徑不大於該基板半徑 的70°/。及一内徑不小於基板半徑的4〇0/〇。 1245975 ^ η /Γ t /β •種兀件製造方法，包含下列步\驟： β提供一基板； -工化基板Ρ4空間及__基板架固定該基板，該基板架 包含多個從一表面上直立的凸出物及具有實質的共 平面終端，-壁環繞該凸出物及多個真空埠開孔向 該壁所結合的空間； 使用一照明系統提供照射的一投射光束； -以一成型在其橫截面使用成型裝置以阻擋該投射光 束；及 杈射照明的成型光束在該基板的一目標部分，其特徵 為 …$ -各凸出物具有一不大於100 的高度且其有10或 更多真空埠並具所有開孔向由該壁所結合的空間之 一中央區域，該中央區域具有一不大於該基板的半 徑的70%之半徑。 ?，一種基板架，包含多個凸出物自一表面直立及具有實質 的共平面終端，一壁環繞該凸出物及多個真空埠開孔向 該壁所結合的空間；其特徵在於： 各凸出埠具有一高度不小於100 及至少10個或更 多真空埠配置在該壁所環繞的空間的一中央區域，該中央 區域具有一不大於該基板的半徑的7〇%之半徑。 O:\89\89986-940715.DOC -2·