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TWI405045B - 載台設備,曝光設備及裝置製造方法 - Google Patents

載台設備,曝光設備及裝置製造方法 Download PDF

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TWI405045B
TWI405045B TW097113959A TW97113959A TWI405045B TW I405045 B TWI405045 B TW I405045B TW 097113959 A TW097113959 A TW 097113959A TW 97113959 A TW97113959 A TW 97113959A TW I405045 B TWI405045 B TW I405045B
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TW097113959A
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Inventor
藤原康裕
Original Assignee
佳能股份有限公司
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Description

載台設備,曝光設備及裝置製造方法
本發明係有關一例如於曝光設備中保持一基板(原片)之載台設備、一曝光設備以及一裝置製造方法。
一用於製造半導體裝置之曝光設備具有:一光罩載台;以及晶圓載台,用來對準一作為原片之光罩(掩模)與一作為基板之晶圓。於日本早期公開第2000-106344號及〝超精密製造技術,卷3;測量及控制技術〞(秋良小林監督,富士技術系統於1995年7月15日發行,第1版,第20-27頁)之每一沿該第1方向中揭示一種為於此一對準載台設備中獲得高精密對準,提供一以大動程移動之粗移動載台及一以小動程移動之細移動載台於設備之方法。
圖8A及8B係顯示一具有於日本早期公開第2000-106344號所說明之粗及細移動機構之載台設備之視圖。一連接於一進給螺桿系統活動單元311之支架(粗移動載台)306可於一平面導件302上移動,該進給螺桿系統活動單元311用來以大動程移動該支架306。支架306具有線性馬達定子305,其用來以小動程移動一具有諸線性馬達活動元件304之載台(細移動載台)。支架306與載台301一起產生一容許載台301相對於支架306細移動之力量。
支架306亦具有一對沿Y軸方向夾住載台301之磁鐵 308。各磁鐵308藉由與一設於載台301之磁板307一起產生吸力以發揮電磁耦合器的功能。當支架306以高加速/減速加速/減速時,其使用磁鐵308對之一沿該第1方向的吸力,將一加速/減速力量傳輸至載台301。
圖3A及3B係顯示一細移動載台202於其加速/減速時之變形之視圖。圖3A顯示細移動載台202於加速/減速前之狀態。圖3B顯示一粗移動載台203沿Y方向加速/減速,以沿Y方向施加一加速/減速力量於細移動載台202之狀態。圖3A及3B並未顯示一未涉及到力量施加之任何電磁鐵。細移動載台202於接受此力量時變形而主要沿Y方向延伸。
圖4係一用來解釋當於圖3A中,固定在細移動載台202上之光罩保持單元208保持並對準一光罩201時,於掃瞄方向中,圖3A之截面(A-A截面)的側視圖。細移動載台202於加速/減速時之變形透過光罩保持單元208傳至光罩201。由於細移動載台202於加速/減速時之變形傳至光罩201,因此,不可能獲得高精密對準。光罩201之變形造成難以將繪製於其上之光罩圖案精確地轉印於一矽晶圓。
最近幾年來,出現對具有更高精密度之載台設備之需要。例如,如圖3A所示,假設各電磁耦合器使用吸力將一力量傳輸至細移動載台。當細移動載台被一力量自一側,朝一方向拉動時,該細移動載台會變形,且其所保持之光罩(掩模)亦變形。此等變形特別是在一用於須具有位 置複製性及奈米級的變形容許量之曝光設備之載台設備中,會引起問題。
本發明之一目的在於抑制一載台所保持之物體因載台在使其加速/減速時發生的變形而變形。
根據本發明之第1態樣,一種載台設備包含一載台,並沿至少一第1方向移動載台,該載台設備包括一保持單元,其固定於載台上而沿第1方向延伸,該保持單元包含一第1部,以及一插入第1部與載台間之第2部,該第1部包含一構成保持一物體之保持表面,其中第2部沿第1方向之長度小於第1部沿第1方向之長度。
根據本發明之第2態樣,一種載台設備包含一載台,並沿至少一第1方向移動載台,該載台設備包括一保持單元,其沿第1方向延伸,並具有一用來保持一物體之第1表面以及一連接於載台之第2表面,該保持單元具有一鉸鏈部,其諸端部由自保持單元之二端,沿第1方向,朝保持單元之一中央部延伸之二狹縫決定,其中鉸鏈部沿第1方向之長度小於第1表面沿第1方向之長度及第2表面沿第1方向之長度。
根據本發明,可抑制一載台所保持之物體因載台在使其加速/減速時發生的變形而變形。
由以下參考附圖所作例示性實施例之說明,本發明之進一步特點將可瞭然。
[載台設備實施例]
圖1係顯示一實施例之整體配置之視圖,其中根據本發明,一例示性載台設備應用於一曝光設備之一原片載台(光罩載台)。一照明光學系統1將一光源所射出之曝光光線形成為均一曝光光線。一光罩載台2安裝一原片(光罩)6,並藉由相對於曝光光線掃瞄,使光罩6曝光。一投影光學系統3將光罩6上之圖案投影並轉印於一由矽基板形成之晶圓。一晶圓載台4安裝一作為矽基板之晶圓,並藉由與光罩載台2同步,相對於曝光光線掃瞄,移動該晶圓。一曝光設備主體5例如支撐光罩載台2、投影光學系統3及晶圓載台4。一投影圖案形成於光罩6上。
圖2係顯示該實施例之光罩載台2之視圖。光罩載台2可具有一粗移動載台203及一細移動載台202。粗移動載台203被支撐成可於一基座204之上表面上移動,並可藉一粗移動線性馬達206,以大的動程,沿作為掃瞄方向的Y軸方向移動。粗移動線性馬達206具有一定子及一活動元件。定子包含一藉基座支撐之線圈單元(未圖示)。活動元件包含一固定於粗移動載台203上的磁鐵單元。於定子與活動元件間產生一驅動粗移動載台203之羅倫茲力。粗移動載台203並不特別限定於線性馬達,可為其他類型。
粗移動載台203於其中央部具有一傳播曝光光線之開 口210。安裝一光罩201之細移動載台202插入開口210中,並透過一彈簧機構(包含例如一空氣彈簧;未圖示),低剛性自粗移動載台203支撐。一細移動線性馬達205及諸電磁耦合器207插入細移動載台202與粗移動載台203之間。細移動線性馬達205可相對於粗移動載台203細移動細移動載台202。細移動線性馬達205使用如於習知技術中所舉例說明,線圈與磁鐵間之羅倫茲力,以非接觸方式驅動細移動載台202。細移動線性馬達205可配置成沿三個軸向,亦即X方向、Y(掃瞄)方向及Z(垂直)方向,精細驅動細移動載台202。細移動線性馬達205亦可配置成沿除了上述方向外,包含繞X-、Y-及Z-軸之三個旋轉方向之六個軸向,精細驅動細移動載台202。軸線及軸向之數目可根據諸如所需精密度及空隙之設計細節自由改變。一雷射干涉儀211沿三個軸向或六個軸向測量細移動載台202之位置。
各電磁耦合器207例如具有:一I鐵芯207a,作為附裝於細移動載台202之磁性材料;一E鐵芯207b,作為附裝於粗移動載台203之磁性材料;以及一電磁鐵耦合線圈209,其繞E鐵芯207b捲繞。
諸光罩保持單元208各固定於細移動載台202上,並由與細移動載台202相同或不同的材料製成。該材料係一彈性可變形構件。在此,彈性可變形構件包含一般彈性金屬和樹脂材料,以及一般脆弱玻璃及陶瓷材料。
各光罩保持單元208具有:一夾緊機構,用來保持及 對準光罩201;以及一測量光傳輸孔,用來對準光罩201。更具體而言,來自一光射出單元(未圖示)之光線自上方照射光罩201,透過一形成於光罩201上之標記傳送,透過一測量光傳輸孔傳播,並進入設於細移動載台202下方之光接受單元。光接受單元例如包括一攝影機感測器,其容許檢測光罩201與光接受單元間的相對位置。而且,移動細移動載台,俾一形成於其上之參考標記在光接受單元之檢測範圍內,藉此檢測參考標記與光接受單元間的相對位置。這使得其可由干涉儀所測得載台移動量以及光接受單元與參考標記間的相對位置,獲得光罩201與細移動載台202間之相對位置位移之資訊。所獲得之相對位置位移可反映在細移動載台202的驅動方面。
圖5A係用來解釋當固定於細移動載台202上之光罩保持單元208保持光罩201時,於掃瞄方向中,圖6A之截面(B-B截面)之側視圖。光罩保持單元208固定於細移動載台202上而沿一第1方向延伸,細移動載台202沿該第1方向移動。光罩保持單元208包含:一第1部208a,具有一保持一光罩(物體)之保持表面;一第2部,插入第1部208a與細移動載台202之間;以及一第3部208b,插入第2部與細移動載台202之間。於本實施例中,第2部係一彈性鉸鏈部,其透過諸彈性鉸鏈213,其係含於狹縫213a中,將第1部208a連接於第3部208b。雖然於本實施例中,光罩保持單元208包含第3部208b,惟未必須要包含第3部208b。
細移動載台202於接受一加速/減速力量時變形。惟 ,設在細移動載台202之變形方向相同之方向之諸彈性鉸鏈213抑制細移動載台202之變形傳至光罩201。同時,諸彈性鉸鏈213抑制細移動載台202所產生之熱轉移至光罩201。圖5B顯示顯示光罩保持單元208之變形。
圖5C係於圖5A所示諸彈性鉸鏈213之部分放大圖,用來解釋諸彈性鉸鏈213抑制細移動載台202之變形傳至光罩201之狀態。制細移動載台202之變形會因其間之摩擦而傳至光罩保持單元208。諸彈性鉸鏈213將傳至光罩201之光罩保持單元208之變形減少至小於細移動載台202的最初變形。
如以上所說明抑制光罩保持單元208因細移動載台202之變形而變形的效果可藉由改變光罩保持單元208之彈性鉸鏈部分的尺寸控制。更具體而言,假設光罩保持單元208因在加速/減速時以某一程度之加速變形100 nm。若光罩201之可容許變形量為10 nm,光罩保持單元208中之諸彈性鉸鏈213將其變形減少為1/10。考慮一般彈性變形的性質,可藉由彈性鉸鏈213與光罩保持單元208之尺寸比率調整為一變形減少比率(於本例子中為1/10),可將光罩201之變形減少為1/10。例如,若光罩保持單元208具有130 mm之尺寸,彈性鉸鏈213之尺寸即為130 mm×1/10=13 mm。當習知光罩保持單元208變形100 nm時,該變形即直接傳至光罩。亦即,可藉由將在細移動載台202移動之第1方向中第2部的長度調整為小於第3部的長度,抑制光罩201之變形。雖然於上述配置中,第2 部之長度比率為第1部及第3部之長度的10%,第2部的長度比率卻可藉由考慮到光罩變形抑制作用及穩定光罩保持作用,予以改變。例如,甚至當第2部的長度因重視穩定光罩保持而調整為第1部及第3部之長度的70%或更少時,仍可充分抑制光罩變形。惟當重視光罩變形抑制時,第2部之長度比率以50%或更少為宜,尤佳者為30%或更少。
圖6A及6B係用來解釋細移動載台202於其加速/減速時之變形之俯視圖。圖6A顯示細移動載台202加速/減速前之狀態。圖6B顯示粗移動載台203沿-Y方向加速/減速移動,俾沿-Y方向施加加速/減速力量於細移動載台202之狀態。圖6A及6B未顯示不涉及力量施加之任何電磁鐵。細移動載台202在承受力量時變形而主要沿-Y方向延伸。惟,光罩201之變形受到光罩保持單元208於其彈性鉸鏈部分(第2部)之變形抑制作用抑制。
如圖7A及7B所示,諸光罩保持單元208個別設於細移動載台202上之複數部分,並可支撐光罩201於細移動載台202上三點。
當光罩保持單元208由諸如因鋼(Invar)、陶瓷或玻璃之低熱膨脹材料時,其可防止細移動載台202因一致動器在高加速驅動光罩載台2時所產生的熱而熱變形。為減少熱變形,低熱膨脹材料之線性膨脹係數以約23℃下0.7ppm/℃或更低較佳,為達到更有效的變形抑制,尤佳者為0.1ppm/℃或更低。
本實施例之載台設備不僅可應用於光罩載台,且可應用於高精密載台設備。雖然以上業已舉例說明一粗移動載台粗地沿軸向之掃瞄方向移動之配置,惟可採用一沿二軸向粗移動之配置。就一具體例而言,本實施例之載台設備可應用於同樣設於一曝光設備中之晶圓載台。
本實施例之曝光設備藉由曝光,將一形成於一光罩上的電路圖案投影並轉印於一晶圓,並可採用一步進&反覆投影曝光系統或步進&掃瞄投影曝光系統。照明光學系統1照射一上面形成有電路圖案之光罩,並具有一光源單元及照明系統。光源單元使用例如一雷射作為光源。雷射可例如為具有約193 nm波長的氬氟(ArF)準分子雷射、具有約248 nm波長的氪氟(KrF)準分子雷射或具有約153 nm波長的氟(F2 )準分子雷射。雷射類型不特別限定於準分子雷射,可例如為一YAG雷射。所用雷射數亦不特別限定。當使用雷射作為光源時,較佳地係使用一光束形成光學系統,其自雷射光源,將一準直光束形成為所欲光束形狀,以及一非相干光學系統,其將一相干類射光束變換成一非相干光束。此外,可用於光源單元的光源不特別限定於雷射。亦可使用一或更多個諸如水銀燈或氙燈。
照明光學系統1照射一掩模,並包含例如一透鏡、鏡、光積分器及光闌。投影光學系統3可例如為一僅包含複數透鏡元件之光學系統,一包含複數透鏡元件及一凹鏡之光學系統(折射系統),一包含複數透鏡元件及一諸如開諾全息照片(kinoform)之衍射光學元件之光學系統,或 一包含一全反射鏡之光學系統。
光罩載台2及晶圓載台4可例如藉一線性馬達移動。當曝光設備採用一步進&掃瞄投影曝光系統時,載台2及4彼此同步移動。一致動器個別設於晶圓載台4及光罩載台2之至少一沿該第1方向,以對準光罩6之圖案於晶圓。可使用此一曝光設備來製造諸如半導體積體電路、微型機器或薄膜磁頭之裝置,於該裝置上例如形成一微型圖案。
應用本實施例之對準設備於一曝光設備可提供一種曝光設備,其藉由抑制因細移動載台變形影響而發生的精密劣化,獲得高精密及高通量。
〔裝置製造實施例〕
其次,參考圖9及10解釋使用上述曝光設備之一裝置製造方法實施例。圖9係一用來解釋一裝置(例如,諸如IC或LSI、LCD或CCD)之製造之流程圖。在此將舉例說明一半導體晶片之製造方法。
於步驟S1中(電路設計)中,設計一半導體裝置之電路。於步驟S2(光罩製造)中,根據所設計電路圖案,製造一光罩。於步驟S3(晶圓製造)中,使用諸如矽之材料製造一晶圓。於稱為預處理之步驟S4(晶圓處理)中,藉由光微刻,使用光罩或晶圓,形成一實際電路於晶圓上。於稱為後處理之步驟S5(組裝)中,使用於步驟S4中製造之晶圓,形成 一半導體晶片。該步驟包含一組裝步驟(切割及接合)及封裝步驟(晶片封裝)。於步驟S6(檢驗)中進行於步驟S5中所製造半導體裝置之包含操作檢查測試及持久測試之檢驗。於此等程序後,完成半導體裝置,並於步驟S7出貨。
圖10係顯示於步驟S4中晶圓處理細節之流程圖。於步驟S11(氧化)中,晶圓表面氧化。於步驟S12(CVD(化學蒸汽沈積))中,一絕緣膜形成於晶圓表面上。於步驟S13(電極形成)中,一電極藉由蒸汽沈積,形成於晶圓上。於步驟S14(離子注入)中,將諸離子注入晶圓。於步驟S15(光阻處理)中,將一光敏劑塗布於晶圓上。於步驟S16(曝光)中,上述曝光設備藉由曝光將掩模之電路圖案轉印於晶圓。於步驟S17(顯影)中,將曝光之晶圓顯影。於步驟S18(蝕刻)中,蝕刻異於顯影之光阻影像之部分。於步驟S19(光阻移除)中,移除蝕刻後殘留的任何不必要光阻。藉由反覆進行此等步驟,於晶圓上形成一電路圖案多層構造。
當使用本實施例之曝光設備,於此種裝置製造方法中曝光時,可高精密或高輸出製造一裝置,並因此製造一微型裝置及/或低廉裝置。
雖然業已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根據最廣闊的解釋,以涵蓋所有此種變更、均等構造及功能。
1‧‧‧照明光學系統
2‧‧‧光罩載台
3‧‧‧投影光學系統
4‧‧‧晶圓載台
5‧‧‧曝光設備主體
6‧‧‧原片(光罩)
201‧‧‧光罩
202‧‧‧細移動載台
203‧‧‧粗移動載台
204‧‧‧底座
205‧‧‧細移動線性馬達
206‧‧‧粗移動線性馬達
207‧‧‧電磁耦合器
207a‧‧‧I鐵芯
207b‧‧‧E鐵芯
208‧‧‧光罩保持單元
208a‧‧‧第1部
208b‧‧‧第3部
210‧‧‧開口
213‧‧‧彈性鉸鏈
213a‧‧‧狹縫
圖1係顯示一曝光設備之整體配置之視圖;圖2係顯示一光罩載台之視圖;圖3A及3B係顯示習知技術之一細移動載台之變形之俯視圖;圖4係圖3A之側視圖;圖5A係顯示根據本發明,一細移動載台之一例子之側視圖;圖5B係顯示根據本發明,細移動載台之另一例子之側視圖;圖5C係圖5A之部分放大圖;圖6A及6B係顯示細移動載台之變形之俯視圖;圖7A及7B係顯示一支承一原片(光罩)於三點之配置之俯視圖及側視圖;圖8A及8B係顯示,根據一習知技術,一載台設備之視圖;圖9係用來解釋使用一曝光設備之裝置製造之流程圖;以及圖10係顯示於圖9所示流程圖之步驟S4中,晶圓處理之細節之流程圖。
201‧‧‧光罩
202‧‧‧細移動載台
208‧‧‧光罩保持單元
213‧‧‧彈性鉸鏈

Claims (9)

  1. 一種載台設備,包含一載台,並沿至少一第1方向移動該載台,該載台設備包括:複數保持單元,其固定於該載台上而沿該第1方向延伸,該第1方向係一縱向;該等保持單元的每一者包含一第1部、一配置於該第1部與該載台間之第2部、以及一配置於該第2部與該載台間之第3部,該第1部包含一構成保持一物體之保持表面;其中,該第2部沿該第1方向之長度小於該第1部沿該第1方向之長度,以及該第2部沿該第1方向之長度小於該第3部沿該第1方向之長度,其中,該第2部的諸端部係由二狹縫決定,該二狹縫自該保持單元之二端,沿該第1方向,朝該保持單元之中央部延伸,及其中,該第1部係在僅一點透過該第2部連接至該第3部。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備,其中,該第2部透過一彈性鉸鏈將該第1部連接於該第3部。
  3. 如申請專利範圍第1項之設備,其中,該第2部沿該第1方向之長度為該第1部沿該第1方向之長度的70%或更小。
  4. 一種載台設備,包含一載台,並沿至少一第1方向移動該載台,該載台設備包括: 複數保持單元,每一者沿該第1方向延伸,並具有一用來保持一物體之第1表面以及一連接於該載台之第2表面;該等保持單元的每一者具有一單鉸鏈部,其諸端部由自該保持單元之二端,沿該第1方向,朝該保持單元之一中央部延伸之二開縫決定;其中該鉸鏈部沿該第1方向之長度小於該第1表面沿該第1方向之長度及該第2表面沿該第1方向之長度。
  5. 一種掃瞄式曝光設備,透過一投影光學系統,將一繪製於光罩上之圖案投影並轉印於一基板,該曝光設備包括:一光罩載台設備,構成支撐並移動該光罩;該光罩載台設備包含如申請專利範圍第1項之載台設備,且其中該第1方向為一掃瞄方向。
  6. 一種掃瞄式曝光設備,透過一投影光學系統,將一繪製於光罩上之圖案投影並轉印於一基板,該曝光設備包括:一粗移動載台設備;以及一細移動載台設備,構成於該粗移動載台設備上移動;該細移動載台設備包含如申請專利範圍第1至4項中任一項之載台設備,且其中該第1方向為一掃瞄方向。
  7. 一種裝置製造方法,包括以下步驟:使用如申請專利範圍第5項之曝光設備,使一基板曝 光;以及將曝光之基板顯影。
  8. 一種裝置製造方法,包括以下步驟:使用如申請專利範圍第6項之曝光設備,使一基板曝光;以及將曝光之基板顯影。
  9. 一種載台設備,包含一載台,並沿至少一第1方向移動該載台,該載台設備包括:複數保持單元,其沿該第1方向延伸,且具有一配置在一保持表面的側上之部分以及一在一載台的側上之部分,該第1方向係一縱向;該等保持單元的每一者具有一單彈性鉸鏈,其諸端部係由二狹縫決定,該二狹縫自該保持單元之二端,沿該第1方向,朝該保持單元之中央部延伸;其中配置在每一保持單元的該保持表面的該側上之該部分係透過僅該單彈性鉸鏈而連接至該載台的該側上之該部分。
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