TWI403860B - 曝光設備及裝置製造方法 - Google Patents

Description

曝光設備及裝置製造方法

本發明係有關曝光設備及裝置製造方法。

近年來，隨著半導體記憶體之容量以及CPU處理器之速度和密度增加，對形成於晶圓上之光阻圖案之最小線寬(feature size)減小的需求增加，而這要求高曝光正確度。難以避免地，亦需要高通量。因此，曾經藉由透過投影光學系統之數值孔徑(NA)增加所達到之解析度增加，實現曝光正確度及通量之改進，或透過基板載台或原片載台等之加速度增加，實現位置可控制性之改進。

當驅動曝光設備之載台時，會在加速/減速上發生慣性反作用力。當反作用力自地板或曝光設備之主體傳至上面放置投影光學系統及測量系統之平台時，平台可能擺動或振動。這激發可能變成高頻振動之曝光設備之機構之自然振動，此高頻振動干擾載台之高速、高正確度定位。

為解決有關反作用力之問題，習知曝光設備設有承受反作用力之構造。驅動載台時所產生之反作用力之被釋放給此構造。結果，減少驅動載台時所產生反作用力造成的振動。日本專利早期公開第11-297587號揭示此技術。

以上先前技術可減少驅動載台時所產生反作用力造成的地板振動，此地板安裝有曝光設備。然而，若支承防振支座之底架具有與安裝地板相等之頻率，即可能將地板振動放大。因此，整部曝光設備便有可能受到激勵而干擾載台之高速、高正確度定位。換言之，為減少諸如地板振動之干擾所造成之振動影響，支承防振支座之底架必須具有等於或大於地板之自然頻率(例如20Hz至40Hz)的自然頻率。

注意底架之形狀(防振支座之支承構件)防振支座之支承構件3’如第4圖連接。因此，振動模式發生於連接部。連接部之自然頻率將地板振動放大，從而，干擾載台之高速、高正確度定位。

近年來，有一種載台設備流通，其具有兩個載台以增加曝光設備之處理速度及通量。這使曝光設備可同時進行將圖案投影於基板及使投影之圖案曝光之曝光程序與對準基板之對準程序。

如上述，隨著載台尺寸增加，主體構造之尺寸須配合增加。然而，主體構造之尺寸無法無限增加，其原因在於，所佔安裝面積可能不宜地增加，又在於對建築所承受負荷的限制。當載台尺寸增加時，主體構造的剛性即有減少的傾向。

本發明之一目的在於提供一種曝光設備，其可減少諸如地板振動之干擾所造成之振動影響而不增加例如設備之尺寸，從而可達到高速、高精確度定位。

根據本發明，提供一種曝光設備，配置成透過投影光學系統使基板上原片之圖案曝光，該設備包括：

夾持單元，配置成夾持投影光學系統；

至少三個防振支座，配置來支承夾持單元；以及

至少三個支承構件，配置來分別支承此等至少三個防振支座；

其中此等至少三個支承構件彼此獨立而不相互連接。

本發明可提供一種曝光設備，其可減少諸如地板振動之干擾所造成之振動影響而不增加曝光設備之尺寸，從而可達到高速、高精確度定位。

由以下參考附圖之例示性實施例，本發明之進一步特點將瞭然。

[曝光設備實施例]

後文將參考附圖說明本發明之實施例。本發明不限於此實施例。只要可達到本發明之目的，個別配置可以替代例來取代。本實施例係指一種曝光設備，其透過投影光學系統，將形成於原片上之圖案轉印於基板。本發明亦可應用於一種曝光設備，其在真空氣體環境下將原片上之圖案轉印於作為基板之半導體晶圓，或一種曝光設備，其不使用原片而以電子束將圖案繪製於基板上。

如第1圖所示，本實施例之曝光設備包括底架2、原片載台5、具有基板載台之載台機構7、照明光學系統8、投影光學系統9、鏡筒支架11以及支腳3。

底架2係一種底座構造，其用來作為曝光設備主體之底座，並支承以下之至少一者：原片載台5，支承原片4；照明光學系統8，以曝光照明光線照射原片4；以及輸送裝置(未圖示)。輸送裝置輸送原片4或基板6。原片載台5可與置於其上作為曝光光靶之原片4一起移動，且基板載台可與置於其上作為曝光光靶之基板6(晶圓或玻璃基板)一起移動。載台機構7亦具有驅動基板載台之驅動機構以及基板載台平板。投影光學系統9藉由以預定放大率(例如4：1)縮小，將原片4之圖案投影於基板6。

鏡筒支架11係一種夾持投影光學系統9及測量系統10之夾持單元。用來作為防振支座之三個主動支座12與空氣彈簧、阻尼器及致動器併用。此三個主動支座12支承鏡筒支架11，使來自地板之振動不會傳至鏡筒支架11，並主動補償鏡筒支架11之傾斜及擺動。雖然在本實施例中，主動支座12的數目為三個，卻可安裝四個或更多個主動支座12。三根支腳3係分別支承三個主動支座12之支承構件。

照明光學系統8併設一光源(諸如超高壓力水銀燈之放電燈)(未圖示)，或透過來自安裝於地板1上而與曝光設備分離之光源(未圖示)之光束路線導引照明光。照明光學系統8使用各種類型的透鏡及光闌產生分束光，並狹縫照射原片載台5所保持之原片4。

將說明本實施例之主要特徵之底架2及支腳3。安裝底架2及支腳3於半導體製造廠之無塵室之地板1上。底架2及支腳3藉由螺緊錨定螺栓或黏著分別高剛性固定於地板1，並被視為實質上與地板1一體或成為地板1之延伸。

三根或四根支腳3透過(三個或四個)主動支座12，沿垂直方向支承鏡筒支架11，並彼此獨立相互不連接，安裝於地板1上(參考3A)。因此，可移除支腳3相互連接之構造(參考3B)中發生之連接部的振動模式，以改進主動支座12相對於地板振動之防振性能。各獨立支腳3可被視為一種懸臂梁，其具有固定於地板1，作為固定點之下部，及支承具有低自然頻率(例如1Hz至3Hz)之對應主動支座12，作為固定端之上部。因此，自然頻率可高於三根或四根支腳3連接之構造者，俾可緩衝地板1之振動。

根據本實施例，基板載台平板獨立安裝於地板1上而不連接於底架2或支腳3。替代地，基板載台平板可藉底架2支撐。

獨立安裝支腳3於地板1而不連接於底架2及具有基板載台之載台機構7。因此，即使驅動原片載台5時產生的反作用力或地板之振動激發底架2，底架2之振動或擺動仍不會干涉基板載台之振動或擺動。而且，由於支腳3獨立而不連接於具有基板載台之載台機構7，支腳3之振動或擺動不干涉基板載台之振動或擺動。

將參考第2圖說明主動支座12及其周邊。干擾所造成之振動所搖動的鏡筒支架11不應造成曝光設備之諸單元(例如投影光學系統9及原片載台5)間的干擾。為此，沿各主動支座12之水平及垂直方向，於行程終點需要機械止動器20。於本實施例中，垂直機械止動器20a及水平機械止動器20b被安置於底架2上，並用來承受鏡筒支架11之負荷。由於支腳3無須沿水平方向支承大負荷，因此，形狀可作成小型。

作為感測振動之加速感測器之加速感測器21及作為偵測鏡筒支架11相對於底架2之相對位置之位置感測器之位移感測器22被安置於鏡筒支架11上。控制器(未圖示)根據加速感測器21及位移感測器22之輸出控制底架2與鏡筒支架11間之距離以及鏡筒支架11之傾斜角度。可使用渦流位移感測器、電容位移感測器、及使用光電轉換元件之位移感測器等作為偵測底架2與鏡筒支架11之相對位置之位移感測器22。

為減少鏡筒支架11之振動，將沿垂直及水平方向產生力量之力量致動器23插置於鏡筒支架11與底架2之間。關於垂直方向，力量致動器23具有三個垂直力量致動器23a。關於水平方向，力量致動器23在掃瞄曝光方向(Y方向)以及和其垂直之掃瞄曝光方向(X方向)之每一者具有兩個水平力量致動器23b。

根據本實施例，採取使用羅倫茲力(Lorentz force)之線性馬達作為力量致動器。替代地，可運用以下致動器作為力量致動器以取代線性馬達：使用電磁力之電磁致動器、使用諸如氣壓或水壓之流體壓力之電磁致動器、使用壓電元件之機械致動器等。

如於第1圖中所示，原片載台5藉底架2支承，且具有基板載台之載台機構7沿垂直方向相對於地板1支承。基板載台、照明光學系統8、原片輸送裝置以及基板輸送裝置(均未圖示)可藉底架2或地板1支承。

如以上所示，支承鏡筒支架11之多數支腳3彼此獨立而不相互連接，對振動敏感之投影光學系統9及測量系統10安裝於支腳3上。因此，減少地板振動的影響，亦即，改進防振性能。而且，產生伴隨載台驅動發生之反作用力之單元安裝於底架2上，且底架2與支腳3彼此獨立而不相互連接。因此，可阻止振動轉移至投影光學系統9及測量系統10。

藉由以下步驟製造一裝置(半導體積體電路元件、液晶顯示器元件等)：曝光步驟，使用上述實施例之曝光設備將基板曝光；顯影步驟，將在曝光步驟中曝光之基板顯影；以及其他習知步驟(蝕刻、光阻移除、切割、接合、封裝等)，處理於顯影步驟中顯影之基板。

雖然參考例示性實施例說明本發明，惟須知，本發明不限於所揭示之例示性實施例。以下申請專利範圍之範疇須作最廣闊的解釋以涵蓋所有此種修改以及均等構造和功能。

1．．．地板

2．．．底架

3．．．支腳

4．．．原片

5．．．原片載台

6．．．基板

7．．．載台機構

8．．．照明光學系統

9．．．投影光學系統

10．．．測量系統

11．．．鏡筒支架

12．．．主動式支座

20．．．機械止動器

20a．．．水平機械止動器

20b．．．垂直機械止動器

21．．．加速感測器

22．．．位移感測器

23．．．力量致動器

23a．．．垂直力量致動器

23b．．．水平力量致動器

第1圖係曝光設備之一實施例的示意圖；

第2圖係解釋主動式支座周圍之視圖；

第3A及3B分別係解釋用於本發明中防振機構之支承構件以及用於習知防振機構之支承構件之視圖；以及

第4圖係習知曝光設備之示意圖。

1．．．地板

2．．．底架

3．．．支腳

4．．．原片

5．．．原片載台

6．．．基板

7．．．載台機構

8．．．照明光學系統

9．．．投影光學系統

10．．．測量系統

11．．．鏡筒支架

12．．．主動式支座

Claims (5)

1. 一種曝光設備，配置成透過投影光學系統使基板上原片之圖案曝光，該設備包括：夾持單元，配置成夾持該投影光學系統；至少三個防振支座，配置成支承該夾持單元；以及至少三個支承構件，配置成分別支承該等至少三個防振支座；底座構造，其配置成支承以下至少一者：原片載台，保持該原片；照明光學系統，以曝光照明光線照射該原片；輸送原片之裝置；以及輸送基板之裝置；振動感測器，配置成感測該夾持單元之振動；以及力量致動器，配置成根據該振動感測器之輸出，產生減少該夾持單元與該底座構造間之振動之力量，其中該等至少三個支承構件彼此獨立而不相互連接，以及該底座構係與該等支承構件造彼此獨立而不連接至該等支承構件。
2. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，進一步包括載台機構，該載台機構包含：基板載台，保持該基板；驅動機構，驅動該基板載台；以及基板載台平板；其中該基板載台平板藉該底座構造支承。
3. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，進一步包括載台機構，該載台機構包含：基板載台，保持該基板；驅動機構，驅動該基板載台；以及基板載台平板；該基板載台平板獨立於該底座構造及該支承構件外而 不連接於該底座構造及該支承構件。
4. 如申請專利範圍第1項之曝光設備，進一步包括：位置偵測器，配置成偵測該夾持單元相對於該底座構造之相對位置；以及控制器，配置成根據該位置偵測器之輸出，控制該底座構造與該夾持單元間之距離以及該夾持單元之傾斜角度之至少一者。
5. 一種裝置製造方法，該方法包括：使用如申請專利範圍第1至4項之曝光設備使基板曝光；將曝光之基板顯影；以及處理顯影之基板以製造裝置。