TW452851B - Exposure method and apparatus - Google Patents

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TW452851B
TW452851B TW089102168A TW89102168A TW452851B TW 452851 B TW452851 B TW 452851B TW 089102168 A TW089102168 A TW 089102168A TW 89102168 A TW89102168 A TW 89102168A TW 452851 B TW452851 B TW 452851B
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TW
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exposure
light
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aforementioned
wafer
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Takashi Aoki
Naomasa Shiraishi
Soichi Owa
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Nippon Kogaku Kk
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Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〇28 5 1 A7 _B7__ 五、發明說明(I ) [技術領域] 本發明係有關在用以製造例如半導體元件、攝影元件 (CCD等)、液晶顯示元件或薄膜磁頭等之光刻工程,將所 定之圖案轉印於基板上時所使用之曝光方法及裝置,特別 係在使用作爲曝光光束j皮長爲200nm程度以下之嘉空紫 夕f光(VUV光:Vacuum Ultraviolet light)之場合使用者爲佳 〇 [習知技術] 在用以製造半導體元件之光刻工程,爲了將作爲光罩 之光柵的圖案轉印於作爲基板且塗布有光阻(感光材)之晶 圓(或玻璃板等)上,而使用分步光刻機,或使用將光柵的 圖案直接轉印於晶圓上之接近(proximity)方式之曝光裝置 等之各種曝光裝置。此種曝光裝置,習知係使用如水銀燈 之i線(波長365nm)或KrF準分子雷射光(波長248nm)之紫 外光作爲曝光光束。 近來,爲順應半導體積體電路等之更高集積化以獲得 更高之解析度,因而進行曝光光束之更短波常化。又, ArF準分子雷射光(波長193nm)之實用化亦已進入最終階段 ’並且以F2雷射光作爲曝光光束之硏究亦正在進行。另一 方面,爲提高曝光裝置之生產性,在每單位時間照射於光 柵之曝光光束的能量(照明度)之要求値亦逐漸增加。此處 ’有關照明光學系統及投影光學系統中之透鏡等之折射光 學部件,對於波長200nm程度以下之光,亦使用具有高透 過率之合成石英或螢石等。 3 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------1--;-----裘--------訂,--------線 <請先"·讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45285 1 A7 ___B7____ 五、發明說明(1 ) 作爲如上述之曝光裝置用之曝光光束,近來檢討利用 波長200mn程度以下之真空紫外光,而有關照明光學系統 等之內部之折射光學部件,對於真空紫外光亦檢討利用具 有高透過率之玻璃材。但,對於曝光光束除了折射光學部 件,在光路之氣氛中亦存在吸收該曝光光束而使曝光光束 之透過率大幅降低之物質(以下稱爲「吸光物質」)。吸光 物質係因曝光光束之波長而異,通常於空氣中,對於波長 200nm以_上之光,形成臭氧等之吸光物質,而對於真空紫 外光,包含於空氣中之氧分子、水分子及二氧化碳分子等 亦形成吸光物質。 因此,在真空紫外光之光路供給空氣之場合,由於真 空紫外光極爲被這些吸光物質吸收,因此,真空紫外光很 難透過光柵而使充份之照明度到達晶圓上。爲防止如此在 晶圓上之照明度降低,必須減低在曝光_光束之光路上吸光 物質之量或吹掃該吸光物質,而提高其光路之透過率。因 此,考慮均一地減低曝光光束之光路上吸光物質之量或藉 由吹掃該吸光物質,而整體管理該吸光物質之方法。但, 包含光柵台及晶圓台等可動部附近及照明光學系統內部等 ,而整體進行吸光物質之管理,導致機構部份複雜化而增 加曝光裝置之製造成本,並且曝光裝置之運轉成本提高之 問題。 本發明有鑑於此,而提供可提高在轉印對象上之曝光 光_束之照明度之曝光方法爲第1目的。 本發明亦提供在使用容易被如真空紫外光之各種物質 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) —------ .-----裝--------訂·--------線 <請先閲讀背面之注音?事項再填寫本頁) 4 528 5 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7____ 五、發明說明(>7 ) 吸收之曝光光束,而可提高在轉印對象上之曝光光束之照 明度之曝光方法爲第2目的=特別係提供不會造成機構整 體之複雜化及提高運轉成本,而可提高在轉印對象上之曝 光光束之照明度之曝光方法。 [解決課題之手段] 依本發明之第1之曝光方法,使用來自曝光光源(11) 之曝光光束,將所定之圖案轉印於基板(W)上之曝光方法 ,將自前也曝光光源至前述基板爲止之曝光光束之光路分 割爲複數之部份光路,於該複數之部份光路分別彼此獨立 管理用以吸收前述曝光光束之吸光物質的濃度。 依本發明,其係分割爲包含曝光光束之光路例如照明 光學系統之光路之第1部份光路;及在如台系統之可動部 附近,外氣進而吸收曝光光束之吸光物質容易混入之反面 ,而比第1部份光路短之第2部份光路。其次,藉由容許 例如比第1部份光路,提高在第2部份光路包含於光路內 之吸光物質之容許濃度及吹掃吸光物質等,彼此獨立管理 在第1部份光路及第2部份光路之吸光物質之濃度,而不 會使各部份光路之密閉機構(氣密機構)及吸光物質之吹掃 機構等之吹掃機構複雜化,並且可提高在其基板上之曝光 光束之照明度。 又,取代吸光物質之濃度管理,而以管理在該部份光 路之吸光物質之總量亦可。 其次,依本發明之第2之曝光方法,將來自曝光光源 (U)之曝光光束透過照明系統照射於光罩(R),該光罩之圖 X 297公釐) I -----.-----袭--------訂·---I---線· (請先閱讀背&之注意事項再填寫本頁> 4 528 5 1 A7 ----------B7_ 五、發明說明(4〇 案透過投影光學系統(PL)轉印於基板(W)上之曝光方法,將 自前述曝光光源至前述基板爲止之曝光光束之光路,分割 爲包含:前述照明系統內部之照明系統部(5)、前述光罩周 圍之光罩操作部(6)、包括前述投影光學系統至少一部份之 投影光學系統部(PL) '包括前述基板上部之基板操作部(7) ’之複數之部份光路,於該複數之部份光路分別彼此獨立 管理用以吸收前述曝光光束之吸光物質的濃度。 依本§明,在照明系統部,外氣(吸光物質)的混入會 較少。又,光罩操作部,由於進行光罩之交換及定位等’ 而使可動部較多,外氣容易混入。又,投影光學系統部具 有幾乎密閉之構造’光罩操作部由於進行基板之交換及定 位等,而使可動部較多。又,照明系統部及投影光學系統 部,具有光路比光罩操作部或光罩操作部更長,在光路上 之氣氛中之各成分之量的變動較大之特徵。此處,作爲一 例,在這些部分每一光路提高其密閉性,遮斷來自外部之 吸光物質的流入,於各部份光路獨立管理內部之吸光物質 之濃度。 又’爲降低或吹掃各部份光路上之吸光物質,例如事 先獨立設定在各部份光路其吸光物質之容許濃度。此時, 在光罩操作部及基板操作部,由於其光路較短,作爲一控 制方法’而容許比這些以外部份吸光物質之容許濃度高。 又’吸光物質之濃度係在超過容許濃度之部份,進行其內 部之排氣(減壓)。其後若有需要,在其內部例如供給對於 曝光光束之吸收率低(透過率高)之氣體。依此,由於管理 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ~2_97公釐) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁)
ί --------訂 ---------I J 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 4 528 5 1
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明($ ) 使其吸光物質之濃度形成在設定於各部份光路之容許濃度 以下,以提高在該基板上之曝光光束之照明度,而可將光 罩之圖案以高精確度及高生產性地轉印於基板上。於此場 合,相較於在光路全體將其吸光物質之濃度整體管理之場 合,特別係光罩操作部及基板操作部之構造可更簡化。 進而,藉由在光罩操作部及基板操作部之部份,容許 其吸光物質之濃度變高,而在其它之照明系統部及投影光 學系統部「係獨立管理吸光物質之濃度(或總量),因此二" 不會使後者之照明系統部及投影光學系統部之控制機構複 雜化,並可提高曝光光束之照明度。換言之,在各部份光 路其密閉度提高之狀況下,在光罩操作部及基板操作部, 其吸光物質之濃度提高之場合,其係在光罩操作部及基板 操作部獨自處理以解決問題(進行濃度管理,使吸光物質之 濃度降低)。依此,由於吸光物質之濃度(量)提高之影響, 不會涉及其它部份,因此,可容易管理在其它部份之濃度 ,降低運轉成本。對此,在各部份光路未提高密閉度,並 將全體光路上之濃度整體管理之場合’若於其光路上之一 部份發生濃度上升等問題,而影響到其它部份。 於此場合,曝光光束爲真空紫外域之光時,其吸光物 質之一例爲氧、水或二氧化碳’其高透過率之氣體之一例 爲氮、氦、氖或氬等之稀有氣體’或將這些組合之混合氣 體。 其次,依本發明之第3之曝光方法,使用來自曝光光 源之曝光光束’將所定之圖案轉印於基板上之曝光方法, 7 I Γ —--.-----裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公餐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^5285 1 A7 I------B7____ 五、發明說明(t ) 將自前述曝光光源至前述基板爲止之曝光光束之光路分割 爲複數之部份光路,於該複數之部份光路分別彼此獨立管 理前述曝光光束之透過率。依本發明,藉由在各複數之部 份光路,獨立管理例如內部之真空度、內部之高透過率氣 體之濃度(總量)及內部之吸光物質之濃度(總量)等,因此, 可使機構全體簡化,並有效率地提高在其基板上之曝光光 束之照明度(在脈衝光爲脈衝能量)。 其次,依本發明之第4之曝光方法,使用來自曝光光^ 源(Π)之曝光光束,將所定之圖案轉印於基板(W)上之曝光 方法,將自前述曝光光源至前述基板之曝光光束之光路分 割爲複數之部份光路,使該複數之部份光路內之氣體濃度 彼此獨立並管理之。依本發明,藉由該氣體對於曝光光束 即使有程度上之差別,在作爲吸光物質而作用之場合,將 該氣體濃度彼此獨立管理,因此,可與第1之曝光方法同 樣地,可提高在其基扳上之曝光光束之照明度。 於此場合,可將各部份光路內之氣體濃度,依其部份 光路之長度而管理。又,該氣體濃度,亦可依在該部份光 路與外氣之間基板進出之頻繁度而管理。濃度被管理之氣 體,例如氨、氖、氬,或將這些組合後之混合氣體。 其次,依本發明之第1之曝光裝置,使用來自曝光光 源(11)之曝光光束,將所定之圖案轉印於基板(W)上之曝光 裝置,具有:複數之室,覆蓋自前述曝光光源至前述基板 爲止之曝光光束之光路分割所形成之複數之部份光路’使 其分別實質上與外氣隔離:及控制裝置(25),彼此獨立管 8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — — — — — — — — Ml — —— ----- 1 — I 訂--------- <請先蜡讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明(7 ) 理用以吸收在該複數之室內之前述曝光光束之吸光物質的 濃度。依本發明,可實施本發明之第1之曝光方法。 於此場合,較佳係設置濃度感測器(29A〜29D),以測 定用以吸收在該複數之室內之曝光光束之吸光物質的濃度 :及吹掃裝置(30A〜30D),以吹掃在該複數之室內之吸光 物質,該控制裝置係依濃度感測器之測定結果,透過吹掃 裝置而進行濃度管理。 進而,於此場合,較佳爲該所定之圖案係形成於光罩_ 之圖案’當該光罩係被照明光學系統所照明,而光罩之圖 案透過投影光學系統轉印於基板上時,該複數之室,包含 :第1室,覆蓋前述曝光光束之照明系統內部之照明系統 部;第2室,覆蓋前述光罩周圍之光罩操作部;第3室, 覆蓋包括前述投影光學系統至少一部份之投影光學系統部 ;及第4室,覆蓋包括前述基板上部之基板操作部。依此 ’可實施本發明之第2之曝光方法。又,亦可將第1室至 第4室之內部分別更進一步分割爲複數之被隔離之部份室 〇 其次,依本發明之第3之曝光裝置,使用來自曝光光 源(11)之曝光光束’將所定之圖案轉印於基板(W)上之曝光 裝置,具有:複數之室,覆蓋自前述曝光光源至前述基板 爲止之曝光光束之光路分割所形成之複數之部份光路,使 其分別實質上與外氣隔離;及控制裝置(25),彼此獨立管 理在該複數之室內之氣體濃度。依此,可實施本發明之第 4之曝光方法。 9 本紙張又度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線j * * 經濟部智慧时產局員工消費合作社印*·'衣 452851
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(J·) 又’依本發明之元件之製造方法,包含使用上述之本 發明之曝光方法,在基板上之曝光光束之照明度被管理之 狀態下,將所定之圖案轉印於基板上之工彳壬。於此場合, 由於在基板上之曝光光束之照明度較局,因此可以闻生產 性製造半導體元件等° .
[圖式之簡單說明] .圖1係本發明之實施型態之一例之投影曝光裝置之一 部份剖面έ槪略構成圖° 圖2係沿圖1中之投影光學系統及鏡同3之構成 例之剖面端面圖。 圖3係本發明之第2實施型態之投影曝光裝置之要部 一部份剖面之槪略構成圖。 圖4係本發明之第3實施型態之自投影光學系統PL1 至晶圓台之構成之一部份之剖面圖。 [發明之較佳實施形態] 以下,參照圖1及圖2以說明本發明之第1實施型態 。本例係作爲曝光光束而使用真空紫外光之分段掃描(step and scan)方式之投影曝光裝置,而適用本發明者。 圖1係將本例之投影曝光裝置之槪略構成之一部份剖 面之構成圖。於圖1中,本例之投影曝光裝置之機構部大 部分爲照明光學系統部5、光柵操作部6、投影光學系統 PL及晶圓操作部7,進而,這些照明光學系統部5、光柵 操作部6、投影光學系統PL及晶圓操作部7,係分別以高 密閉狀態被收納於箱狀之照明系統室1、光柵室2、鏡筒3 10 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇χ 297公釐) I I— · 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 5 :: S, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明() 及晶圓室4,俾與外氣隔離。進而’本例之投影曝光裝置 ,其整體係收納於內部之氣體(例如被淨化之空氣)溫度被 控制在所定之目標範圍內之一個大容器內。 首先,在照明光學系統部5,使用產生真空紫外域之 波長157nm之脈衝雷射光之?2雷射光源作爲曝光光源11 ,曝光光源11之射出端係***於照明系統室1之下部側面 。在曝光時,由曝光光源11往照明系統室1內射出之照明 光α(曝^光束),以反射鏡12向上反射,並透過用以配合 因振動等光軸偏移之未圖示之自動追尾部,及用以進行照 明系統之剖面形狀整形及光量控制之光束整形光學系統13 ,而射入作爲光學積分儀之複眼透鏡14(fly eye lens)。在 複眼透鏡14之射出面配置開口光圈(未圖示),由複眼透鏡 14射出且通過該開口光圏之照明光IL,被反射鏡15以近 .乎水平方向反射,並透過中繼透鏡16而到達視野光圈17( 光柵擋板)。 .視野光圈17之配置面係與曝光對象之光柵R之圖案面 幾乎共同作用,視野光圏17具有:固定擋板,以規定其圖 案面之細長的長方形照明領域之形狀;及可動擋板,以關 閉該照明領域,防止掃描曝光開始及結束時對不要部份之 曝光。通過視野光圏17之照明光IL,透過中繼透鏡18、 反射鏡19及固定於照明系統室1的先端部之聚光透鏡系統 2〇 ’而以均一之照明度分布照明於光柵R之圖案面上的長 方形之照明領域。由曝光光源11至聚光透鏡系統20構成 照明光學系統部5,照明光學系統部5內之照明光IL之光 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) :—,-------------J^T---------I < <請先閱讀背®·之注意事項再填寫本頁) 4 5 2 8 5 1 A7 B7 五、發明說明(f0) 路’即自曝光光源11至聚光透鏡系統20之光路係被密閉 於照明系統室1。 <請先•閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 照明光IL附近,在光柵R之照明領域內之圖案像係透 過投影光學系統PL,以投影倍率y3(/3係例如1/4、1/5等) 投影於塗布有光阻之晶圓W上以作爲基板。晶圓W係例如 半導體(砂)或S〇I (silicon on insulator)等之圓板狀之基板 °當本例之照明光IL爲F2雷射光之場合,由於透過率良 好之光學金璃材僅限於螢石(CaF2之結晶)、摻合氟之石英 玻璃及氟化鎂等投影光學系統僅以折射光學部件構成,因 此’有較難獲得所欲之成像特性(色收差特性等)之傾向。 此處’本例之投影光學系統PL,以將後述之折射光學部件 及反射鏡組合之反射折射系統說明之。但,若在可獲得所 欲之成像特性之場合,亦可以折射光學系統而構成投影光 學系統。以下,取Z軸與投影光學系統PL之光軸A X平 行,在與Z軸垂直之平面內(本例爲水平面)取X軸與圖1 之紙面平行,取Y軸與圖1之紙面垂直說明之。本例之光 柵R上之照明領域係往X方向之細長的長方形,曝光時之 光柵R及晶圓W之掃描方向爲γ方向。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此時,光柵R係保持於光柵台21上,光柵台21在未 圖示之光柵基座上使光柵R往Y方向連續移動,同時略驅 動光柵R以降低往X方向、Y方向及旋轉方向之同步誤差 。光柵台21之位置係以未圖示之雷射干涉計高精確度地測 定,並根據來自整體控制該測定値及裝置全體動作之電腦 所形成之主控制系統25之控制資訊,驅動光柵台21。光 • 12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 4 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 5285 1 A7 _B7_ 五、發明說明(U ) 柵操作部6係由光柵R、光柵台21及未圖τρ;之光柵基座或 光柵載具等所構成,光柵操作部6內之照明光1L之光路, 即自聚光透鏡系統20至投影光學系統PL之光路係密閉於 光柵室2。 另一方面,晶圓W係透過晶圓固定部22而保持於晶圓 台23上,晶圓台23係在晶圓基座24上使晶圓W往Υ方向 連續移動,並使晶圓W往X方向及Υ方向分段移動。又, 晶圓台23^艮據未圖示之自動焦點感測器所測之晶圓W表面_ 之光軸A X方向之位置(焦點位置)之資訊,以自動對焦方 式使晶圓W之表面與投影光學系統PL之像面對焦。晶圓 台23以未圖示之雷射干涉計高精確度地測定,並根據該測 定値及來自主控制系統25之控制資訊,驅動晶圓台23。 曝光時,係以分段掃描方式重複使晶圓W上之曝光對 象之拍照領域往投影光學系統PL之曝光領域之正前方分 段移動之動作,及透過光柵台對照明光IL之照明領域 ,與使晶圓W往Y方向以一定速度VR掃描同步,透過晶 圓台23,以一定速度沒· VR(万爲投影光學系統PL之投影 倍率)將晶圓W往Y方向掃描之動作,並於晶圓W上之各拍 照領域依序轉印光栅R之圖案之縮小像。 晶圓操作部7係由晶圓W、晶圓固定部22、晶圓台 23及未圖示之晶圓基座或晶圓載具等所構成,晶圓操作部 7內之照明光IL之光路,即自投影光學系統PL至晶圓W 之光路係密閉於晶圓室4。又,投影光學系統PL係被密閉 且收納於鏡筒3內,自投影光學系統PL之光柵側之光學 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) I-----I---;-----,,-t衣--------訂---------線 (請先M'讀背面之注意事項再填寫本頁) 452851 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明() ' 部件至晶圓側之光學部件之光路係密閉於鏡筒3內。 又,由於本例之照明光IL係波長157nm之真空紫外 光,因此,作爲對照明光IL之臭氧被除去後之通常的空氣 中之吸光物質爲氧、二氧化碳等之氣體及水蒸氣等。另一 方面,作爲對照明光IL之透過性氣體(幾乎無吸收之物質) 爲氮、氦、氖、氬等稀有氣體。又,氮係對150nm程度以 下之光作爲吸光物質而作用,而氨係可對波長lOOnm程度 爲止作爲δ過性氣體而使用。進而,由於氦之熱傳導率約-爲氮之6倍,而對氣壓變化之折射率之變動量約爲氮之1/8 ,因此,具有特別高之透過率及優良之光學系統之成像特 性之安定性及冷卻性。但,由於氦之成本較高,若其曝光 光束之波長如F2雷射之150nm以上,爲降低運轉成本,亦 可使用如氮之透過性氣體。在本例中,對照明光IL係使用 氮作爲透過性氣體。 依以上本例之照明系統室1內,透過配管32A連接用 以排出含內部之吸光物質之氣體之真空泵30A。又,例如 在設置於收納本例之投影曝光裝置全體之容器(未圖示)外 部之氣體供給裝置26內之儲氣瓶,對照明光IL爲透過性 氣體之氮氣係以不純物被高度除去之狀態下被壓縮或液化 而貯存。其次,依需要由儲氣瓶所取出之氮氣係以所定壓 力及溫度而控制,並透過安裝有可用電磁加以開關之閥 28A之配管27A而供給至照明系統室1內。 在照明系統室1內,透過配管31A而連接用以測定吸 光物質濃度之濃度感測器29A,濃度感測器29A之測定値 14 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) I ΓI . 裝--------訂---------線- (請先/H讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 5 2 8 5 Ί A7 一 B7 五、發明說明(4) 提供至主控制系統25。主控制系統25,當以濃度感測器 29A測定所定之吸光物質(本例爲氧、水蒸氣 '二氧化碳) 之濃度超過事先設定之容g午濃度時,閥28A係在關閉之狀 態下作動真空泵30A而排出照明系統室1內之氣體及吸光 物質。主控制系統25在此之後,打開閥28A,作動氣體供 給裝置26,並透過配管27A以所定壓力供給高純度之所定 溫度之氮氣至照明系統室1內。依此,照明系統室1內之 氣壓實質±係與外氣相等。其後,閥28A雖關閉,由此動-作至所定時間爲止,在照明系統室1內之吸光物質濃度可 在上述之容許濃度以下。 同撵地,光柵室2、鏡筒3及晶圓室4,亦由氣體供給 裝置26分別透過可自由開關之具有閥28B之配管27B、具 有閥28C之配管27C及具有閥28D之配管27D,隨時供給 高純度之氮氣,同時,以濃度感測器29B、29C及29D常 時測定內部之吸光物質濃度,並將其測定値提供至主控制 系統25。進而,光柵室2、鏡筒3及晶圓室4亦分別與真 空泵30B ' 3〇C及30D連接。又,當以濃度感測器29B、 29C及29D所測得之吸光物質濃度分別超過其容許濃度時 ,主控制系統25係藉由作動真空泵30B、30C及30D,閥 28B〜28D,及氣體供給裝置26,分別將光柵室2、鏡筒3 及晶圓室4內之吸光物質濃度維持在容許濃度以下。作爲 濃度感測器29A〜29D,可使用由氧濃度計、作爲水蒸氣之 濃度計的溼度計或露點計及二氧化碳之感測器等所組合之 復合感測器。此處,氧濃度計可使用例如極譜 15 本紙張尺度適用中國园家準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 7 —--!-----------------I----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4528 5 1 _____B7_ 五、發明說明(A ) (polarograph)式氧濃度計、氧化銷陶瓷製品式氧濃度計或 黃磷發光式之氧濃度感測器等。又,水蒸氣之濃度計可使 用例如水晶式溼度計、電氣電阻式溼度計、紅外線透過率 方式溼度計或反射鏡反射率測定方式之露點計等。 又、真空泵可使用低溫泵。此低溫泵在20K以下利用 H2、He、Ne以外之元素的蒸氣壓爲l(T8Pa以下所形成之 形式,將以極低溫(10〜15K)所冷卻之面(低溫板)置於真空 中,於此靣吸著氣體(N2、Ar、02 ' H20、C02等),製造潔 淨之真空。 其次,參照圖2,說明本例之投影光學系統PL及此密 閉機構之一例。 圖2係沿圖1中之投影光學系統Pl之內部構成之剖 面之端面圖,於圖2中’由本例之反射折射光學系統所形 成之投影光學系統PL ’係由用以形成光柵R之圖案之一次 像(中間像)1之第1成像光學系統K1,及用以根據一次像 之光以縮小倍率將光柵圖案之二次像,使其形成於作爲感 光性基板的晶圓W上之第2成像光學系統K2所構成。 第1成像光學系統K1,係由自光柵側依序具有正的折 射力之第1透鏡群G1、開口光圏S及具有正的折射力之第 2透鏡群G2所構成。第1透鏡群G1,係由自光柵側依序 ,在光柵側朝非球面形狀之凸面之正凹凸透鏡LU、在光 柵側朝非球面形狀之凸面之正凹凸透鏡L12及在晶圓側朝 非球面形狀之凹面之正凹凸透鏡L13所構成。 又,第2透鏡群G2,係由自光柵側依序,在光柵側之 16 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS〉A4規格(210 X 297公釐) :-—.-----裝--------訂---------線-· (請先.閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 452851 ________B7___ 五、發明說明(β) 面形成非球面形狀之雙凹透鏡L21 '在光柵側之面形成非 球面形狀之雙凸透鏡L22、在晶圓側朝非球面形狀之凸面 之正凹凸透鏡L23及在晶圓側朝非球面形狀之凹面之正凹 凸透鏡L24所構成。 另一方面,第2成像光學系統K2,係由自光柵側依序 ,在晶圓側具有朝凹面之表面反射面R1且在中央具有開 口部之主鏡Ml、透鏡成分L2及具有設於晶圓側之透鏡面 上且中央真有開口部之反射面R2之副鏡M2所構成。即, 依別的觀點,副鏡M2及透鏡成分L2構成裡面反射鏡,透 鏡成分L2構成裡面反射鏡之折射部。於此場合,若設定 第1成像光學系統K1之成像倍率爲/51,第2成像光學系 統K2之成像倍率爲^2,則作爲一例較佳係能滿足〇.7< |卢1/点2 | < 3.5之關係。 又,構成投影光學系統PL之所有光學要素(Gl、G2、 Ml、M2)係沿單一之光軸AX配置。又,主鏡Ml係配置 於一次像Ϊ之形成位置附近,副鏡M2係配置於靠近晶圓 W。 如此,在本例中,來自光柵R之圖案之光,透過第1 成像光學系統K1而形成光柵圖案之一次像(中間像)I,來 自一次像之光,透過主鏡Ml之中央開口部及透鏡成分L2 ,而以主鏡Ml反射。其次,以主鏡Ml反射之光’透過 透鏡成分L2及副鏡M2之中央開口部,在晶圓W表面以縮 小倍率形成光柵圖案之二次像。於圖2之例,形成第i成 像光學系統K1之成像倍率/5 1爲0.6249,第2成像光學系 17 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公釐) I. : I--.-------------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 452851 Α7 Β7 五、發明說明(Λ) 統K2之成像倍率/3 2爲〇.4〇〇〇,來自光柵R對晶圓W之投 影倍率爲0.25(1/4倍)。 在本例中,使用螢石(CaF2之結晶)作爲構成投影光學 系統PL之全部折射光學部件(透鏡成分)。又,作爲曝光光 束之F2雷射光之振盪中心波長爲l57.6nm,對波長寬爲 156nm±10pm之光,其色收差被補正,同時,球面收差、 非點收差及失真收差等各收差亦被適當地補正。進而,爲 抑制對溫ί變化之主鏡Ml之反射面的變化以維持良好之 成像性能,其係將支撐主鏡Ml之反射面S1之支撐部件, 使用線膨脹率3ppm/°C以下之物質例如鈦矽酸玻璃所形成 〇 本例之投影光學系統PL,由於構成反射折射光學系統 之全部光學要素係沿單一之光軸配置,因此,不但可使用 反射部件降低色收差等,亦可藉由習知之直筒形之折射系 統的延長線之技術進行鏡筒設計及製造,並且無製造上之 困難性而獲得高精密度化。 又,在本例中之第1之構成例,第1成像光學系統K1 及第2成像光學系統K2,係以被密閉於單一之鏡筒3內之 狀態而支撐。但,第2成像光學系統K2,由於在空間上照 明光通過複數次,因此,較佳係進行更低濃度且嚴密之吸 光物質之濃度管理。 此處,作爲第2之構成例,如圖2所示,在第1成像 光學系統K1之各光學要素密閉於鏡筒3內之狀態,以未 圖不之透鏡框支撑’第2成像光學系統K 2之主鏡Μ1及副 18 表紙張尺度適用中國囡家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) I —.1 .-----装--------訂---------線 (請先03·讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 5285 ] A7 ____ B7 五、發明說明(d) 鏡M2係分別透過未圖示之支撐部件,以密閉於別的下部 鏡筒3A內之狀態而支撐。於此場合,在鏡筒3及下部鏡 筒3A內曝光光束所通過之部份雖未圖示,其亦可以例如 上述之高透過率之材料所形成之平行平板玻璃加以密閉。 又,如參照圖1所作之說明,鏡筒3係連接於濃度感 測器29C及真空泵30C。同樣地,下部鏡筒3A亦連接於 濃度感測器29E及真空泵30E。又,鏡筒3及下部鏡筒3A ,係可由ή 1之氣體供給裝置26隨時供給高純度之氮氣,·+ 在鏡筒3內及下部鏡筒3Α內之吸光物質濃度,係由主控 制系統25彼此獨立管理使其在曝先時在容許濃度以下。在 此構成例,藉由使在下部鏡筒3Α內之吸光物質之容許濃 度低於鏡筒3內之容許濃度,因此,可提高投影光學系統 PL全體之照明光之透過率。又,以下之說明係有關投影光 學系統PL被收納於一個鏡筒3內者。 回到圖1,說明在本例之投影曝光裝置,用以降低在 曝光光束之光路上之吸光物質之全體管理動作之一例。 首先,光柵室2,特別係使用被所謂的真空紫外光之 通常空氣所吸收之曝光光束之曝光裝置爲重要之管理對象 。其係由收納曝光對象之光柵R且管理吸光物質濃度之空 間(光柵室2)外部之光柵收藏部,取出任意之光柵,使其在 吸光物質之管理空間中移動並且必須設置於作爲曝光光束 之照明光IL之光路上。又,光柵係在所燒著之每一半導體 元件或每一燒著層皆相異,並依所需之工程進行光柵交換 ,因此,光柵之交換極爲頻繁。因此,光柵室2不僅將光 19 ^紙張尺度適用中國國家標準TCNS)A4規格(210 X 297公釐1 7"---.----'裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 452851
五、發明說明(J) 路上之光柵由進行吸光物質之管理空間之外部分離’並有 效率地排出光柵台21及光柵載具(未圖示)等可動部所產生 之異物(不純物),更進一步,亦有抑制在光柵室2外之光 路上吸光物質之增加的作用效果。理所當然,晶圓室4亦 有同樣之作用效果。 又,光柵收藏部內之空間’及在光柵收藏部與光樹室 間之搬送空間內,較佳係與光柵室同樣地進行吸光物質之 管理。又二用於將晶圓搬送至晶圓室之搬送空間內’亦可 與晶圓室同樣地進行吸光物質之管理。 其次,由圖1可知,收納投影曝光裝置各部之照明系 統室1、光柵室2、鏡筒3及晶圓室4內之光路(以下稱爲 「部份光路」)之照明光IL的光路長係明顯地彼此相異’ 在照明系統室1內之照明光學系統部5之光路長爲最長’ 而在鏡筒3內之投影光學系統PL之光路長爲其次。照明 光IL所通過之吸光物質之量,由於在吸光物質之濃度爲一 定之場合,其與光路長成比例,因此,意味著照明度之降 低量在4個部份光路係彼此相異。因此,取光路較長之照 明光學系統部5及投影光學系統PL被密閉之構造比較容 易,並且,基本上可防止由外部流入之吸光物質。又,照 明光學系統部5及投影光學系統PL由於其可動部較少, 因此’可更容易將吸光物質管理爲更低濃度。因此,藉由 降低一度在照明系統室1內及鏡筒3內之吸光物質濃度並 保持該狀態,因此,可抑制照明光學系統部5及投影光學 系統PL之照明度之降低。 20 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公g ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 452851 A7 B7 五、發明說明(d) 又,在光柵室2及晶圓室4之光路長係較照明光學系 統部5及投影光學系統PL爲短。但’這些空間由於係在 投影曝光裝置稼動時,光柵及晶圓等部件與隨時外部之進 出空間,而有來自外部之空氣及不純物等之流入’亦有自 可動部所放出之異物,因此很難將吸光物質保持於低濃度 。此處,於本例中,使自照明系統室1至晶圓室4爲止之 各部份光路之照明光IL的容許吸收率一定,因此設定各部 份光路之破光物質之容許濃度。結果,在光柵室2及晶圓 室4內之部份光路,雖設定其吸光物質之容許濃度高於其 它部份光路之容許濃度,但對全體照明光IL之照明度之降 低所賦予之程度則彼此相同。此外,依此方法’不僅可實 現以低運轉成本減少照明度低下,亦不造成裝置複雜化。 以下舉數例,在透過各部份光路之吸光物質之照明光 IL的容許吸收率設定爲相同之場合,自照明系統室1至晶 圓室4爲止,以氧、二氧化碳及水蒸氣作爲吸光物質之容 許濃度之例。於此場合,在照明系統室1、光柵室2、投影 光學系統PL之鏡筒3及晶圓室4內之部份光路的光路長 爲如下所示。 照明系統室1內之光路長:5000mm 光柵室2內之光路長: 200mm 鏡筒3內之光路長: 1350mm 晶圓室4內之光路長: 10mm 其次,若將些部份光路之容許吸收率設定爲1%時, 各部份光路之氧(〇2)、二氧化碳(C〇2)及水蒸氣(H20)之容 21 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -1--.----^---------11--------線" (請先"讀背面之注意事項再填寫本頁) 45285 A7 B7 五、發明說明(/ ) 許濃度如以下表1所示。 【表1】 容許〇2濃度(ppm)容許C02濃度(ppm) 照明系統室 1內 6.7χ 10'2 3.3 光柵室2內 1.7 8.2x10' 鏡筒3內 2.5x1ο'1 1.2χ10ι 晶圓室4内 3.4χ10! 1.7x10 容許η2ο濃度(ppm) 照明系統室 1內 2.3xl〇-' 光柵室2內 6.8 鏡筒3內 1.0 晶圓室4內 1.37χ102 其次,若將些部份光路之容許吸收率設定爲5%時, 各部份光路之氧(〇2)、二氧化碳(co2)及水蒸氣(H20)之容 許濃度如以下表2所示。 【表2】 丨 ^ ------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 容許〇2濃度(ppm)容許C02濃度(ppm) 照明系統室1內 3.4x10] 1.7x10' 光柵室2內 8.6 4.2x10 鏡筒3內 1.3 6.2x10 晶圓室4內 1.7χ102 容許Η20濃度(ppm) 8.4xl03 照明系統室1內 1.4 22 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 4 528 5 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(Μ ) 光柵室2內 3.5M01 鏡筒3內 5.1 晶圓室4內 6·9χ102 由表1及表2可知’在光柵室2及晶圓室4內,其爲 在照明系統室1及鏡筒3內之〜1〇〇倍。依此,使在光柵 室2及晶圓室4內之吸光物質之濃度管理更容易,並且不 會造成光柵室2及晶圓室4之機構複雜化^ 其次7由於本例之投影曝光裝置係分段掃描方式,因 此,在光柵室2及晶圓室4之內部設置與光柵及晶圓同步 掃描之可動部。又,如上所述’在交換光柵及晶圓時,無 法避免與外氣之接觸及吸光物質之混入。此處,在光柵及 晶圓之掃描曝光後或交換作業後,在光柵室2及晶圓室4 之吸光物質濃度未到達容許濃度以下之前,必須作動真空 泵30B、30D及氣體供給裝置26而排出吸光物質,在此期 間,理所當然必須控制光柵之電路圖案之曝光 又,在管理吸光物質濃度之空間(自照明系統室1 圓室4之內部)’首先,分別以真空泵3〇A〜3〇D進行減^ 。其後,藉由氣體供給裝置26供給幾乎未吸收照明光之氣 體,而可有效率地降低及吹掃吸光物質。於此場合,由_ 在照明系統室1至晶圓室4之內部與外氣之氣壓差實胃i 可視爲零,因此,在曝光裝置各部不須具有必要以上強 之冗長的機構。但,在照明系統室1至晶圓室4內 1 J ’亦可 於進行吸光物質之吹掃後,在幾乎真空之狀態下進行曝、, 。於此場合,雖必須提高曝光裝置各部之強度,但不必丫衣 23 表紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) * ; ,----裝--------訂---------線 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 4528 5 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(yv) 照明光之波長而可維持其極高之照明度。 又,在照明系統室1至晶圓室4內部之減壓未必係高 真空。即,在其減壓時之真空度,雖依存於氣氛中之吸光 物質之密度(量)及在其氣氛中之光路長,但,若以在空氣 氣氛中之光路長lm所吸收之曝光光束的容許吸收率設定 爲1%,則減壓至1,2Μ(Τ3Τοιτ程度,若容許吸收率設定爲 3%,則減壓至3.8χ1(Γ3Τ〇π·程度即可。當更大吸收係數之 物質存在於氣氛中時,則須更高之真空度,若除吸收係數 較小之物質外並無其它物質存在於氣氛中,則僅需減壓至 較低之真空度即可。 又,由於本例之照明系統室1至晶圓室4之內部被密 閉,亦可分別於各空間內將幾乎未吸收照明光之異氣體(以 下稱爲「吹掃氣體(purge gas)」),供給至曝光光束所通過 之空間,以未使用真空泵將吹掃氣體與吸光物質之混合氣 體排出,俾吸光物質濃度減低至所定之値以下,以防止各 內部之照明降低。於此場合,例如在光路較短(包含光路之 吸光物質之濃度被管理之空間的體積較小)之部份,可以更 廉價之氣體(氮氣等)進行吹掃,而在光路較長(包含光路之 吸光物質之濃度被管理之空間的體積較大)之部份,可以稍 貴之氣體如氦氣等進行吹掃而管理之。依此,不會提高運 轉成本,而可提高如溫度控制特性及成像特性之安定性等 〇 又,除上述之在光路較短部份使用氮氣,在光路較長 部份使用氦氣之外’亦可使與光路之長度無關,於所有之 24 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -----.—‘-----裝--------訂---------線—. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^5285 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(Λ) 部份光路中,供給氮氣或氦氣。又,亦可在光路較短部份 使用氦氣,而在光路較長部份使用氮氣。進而,在高密閉 度(氣密度)部份供給較貴之氣體(氦氣等),而在低密閉度( 吸光物質容易混入)部份供給較廉價之氣體(氮氣等),亦可 降低運轉成本。 其次,參照圖3,說明本發明之第2實施形態。本例 雖與第1實施形態基本上具有相同之構造,但,相當於圖 1之晶圓室4之部份並未密閉,並且無晶圓操作部7與外_ 氣即收納投影曝光裝置之大容器內之氣氛隔離之構造’此 點係與第1實施形態相異。此處,於圖3中,對應於圖1 部份且係同一符號,則省略其詳細說明。 圖3係表示本例之投影曝光裝置之要部,於圖3中, 在晶圓操作部7上部,以蓋體4Α覆蓋投影光學系統PL之 側面。其次,在晶圓操作部7之側面方向,設置送風部33 及過濾部34,由未圖示之氣體供給裝置,透過配管35,於 送風部33對照明光IL供給被溫度控制之透過性氣體(例如 氮氣或氨氣等)=送風部33 «係以主控制系統25之控制資 訊之流量,經由過濾部34,對在蓋體4Α下之晶圓操作部 7之周圍送風該氣體。於該氣體之流路,透過配管而配韹 濃度感測器29D,以濃度感測器29D所測得之吸光物質濃 度供給至主控制系統25。控制送風部33之氣體流量,使 以濃度感測器29D所測得之吸光物質濃度在容許濃度以下 〇 在此實施形態,由於對晶圓W之表面(晶圓面)之透過 25 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21G X 297公釐) ;-------—裝--------訂---------線 - - (請先閱讀背*-之注意事項再填寫本頁) 4 5285 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(外) 性氣體所流動之方向保持一定,因此,較佳係使晶圓面與 除晶圓固定部所載置晶圓之部份之表面一致。自晶圓固定 部,若晶圓面突出,則在晶圓之周邊部份以一定方向流動 之氣體會產生氣流變化。此處t在晶圓固定部表面之中央 部,事先形成載置晶圓之凹部,藉由將晶圓載置於該凹部 ,而使晶圓面與晶圓固定部之表面一致。 依此,於本例中,藉由在曝光光束之光路上產生局部 之氣流,以防止在晶圓W表面之照明度降低。因此,由於 不須伴隨晶圓進出之氣體交換等作業,而可獲得高生產性 。反之,於本例中,由於因外氣之流入,使吸光物質之濃 度管理,要比第1實施形態更高精確度進行係非常困難, 因此,較佳係利用第1實施形態。又,在圖3之氣流,當 然較佳爲曝光光束吸收較少(實質上沒有)之物質。 依此,藉由吸光率小之物質之氣流以防止曝光光束之 照明度降低之方法,當然對光柵室2(光柵操作部6)同樣地 ,亦可容易地適用。又,同樣之方法對照明光學系統部5 及投影光學系統PL雖亦可適用,但,必須採用二重構造 等之工程。 其次,參照圖4,說明本發明之第3實施形態。於圖4 中,對應於圖1及圖2部份且係同一符號,則省略其詳細 說明。 圖4係表示自本例之投影曝光裝置之投影光學系統 PL1至晶圓台23之構成之剖面圖,於圖4中,使用真空紫 外光之F2雷射光作爲曝光光束IL。其次,由本例之反射折 26 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x 297公釐) — — — .— —ΙΊΙ— — * -----I--« — lit— — — — (請先孙讀背面之注意事項再填寫本頁) 452851 經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 A7 B7 五、發明說明(〆) 射光學系統所形成之投影光學系統PL1,係由用以形成光 柵R之圖案之中間像(一次像)之折射型的第1成像光學系 統K1,及根據來自該中間像之光將光柵圖案之最終像,以 縮小倍率形成於作爲感光性基板之晶圓W上之反射折射型 的第2成像光學系統K2所構成。 第1成像光學系統K1,係由自光柵側依序,具有正折 射力之第1透鏡群G1、開口光圈S及具有正折射力之第2 透鏡群G2"所構成。第1透鏡群G1,係由自光柵側依序,_ 在光柵側朝非球面形狀之凸面之凹凸透鏡L31、在光柵側 朝非球面形狀之凸面之雙凸透鏡L32、在晶圓側朝非球面 形狀之凹面之凹凸透鏡L33及在光柵側朝非球面形狀之凸 面之凹凸透鏡L34所構成。又,第2透鏡群G2,係由自光 柵側依序,在光柵側朝非球面形狀之凸面之凹凸透鏡L41 、在晶圓側朝非球面形狀之凸面之雙凸透鏡L42及在晶圓胃 側朝非球面形狀之凹面之凹凸透鏡L43所構成。進而,於 光軸AX1之方向僅與開口光圏S以所定間隔差之位置,配 置用以遮住光軸AX1附近之光之中心遮蔽部件SP。 另一方面’第1成像光學系統K1,係由自光柵側依序 ,在中央部具有開口部(光通過部)61A且在晶圓側具有朝 凹面之負折射力之反射面R3的主鏡M3、透鏡成分L4及 在中央部具有開口部6〗A之反射面R4的副鏡M4所構成 。透鏡成分L4,係在晶圓側朝非球面形狀之凹面之負凹凸 透鏡。即,構成投影光學系統PL1之全部光學要素(G1、 G2、M3、L4、M4),係沿單一之光軸Αχι配置。又,主 27 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) --I I - ---,--I J ·裝--------訂·-------- (請先閱讀背面之;1意事項再填寫本頁) 4 528 5 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明(>) 鏡M3係配置於中間像之形成位置附近,副鏡則配置 於靠近晶圓W。於本例中,來自光柵R之圖案之曝光光束 IL(成像光束),藉由第1成像光學系統K1形成中間像’該 中間像之成像光束通過主鏡M3之開口部61A’經由透鏡 成分L4,而以副鏡M4上面之反射面R4反射之後,經由 透鏡成分L4,以主鏡M3之反射面R3反射’再度通過透 鏡成分L4及副鏡M4之開口部62A而射至晶圓W上。 又,於本例中第1成像光學系統K1及第1成像光學— 系統K1之透鏡成分L4係以被密閉於單一之鏡筒3B內之 狀態而支撐。即,透鏡L31〜L43、主鏡M3、透鏡成分L4 及副鏡M4分別透過透鏡框而保持於鏡筒3B內’自透鏡 L32至主鏡M3爲止之光學部件用透鏡框,由於形成使氣 體通過之通氣孔,因此,最上段之透鏡L31之透鏡框、最 下段(先端部)之透鏡成分L4及副鏡M4之透鏡框8B、8C 分別被密閉。 又,在包含鏡筒3B之主鏡M3之空間內部,連接與濃 度感測器29C相連之配管、與真空泵30C相連之配管32C 及與氣體供給裝置26相連之配管27C,藉由這些部件使高 純度之吹掃氣體充滿於包含主鏡M3之空間內部。 又,在透鏡成分L4與副鏡M4間之鏡筒3B之側面’ 對向配置2個給氣管27Ea及27Eb且挾著光軸AX1,給氣 管27Ea、27Eb透過配管27E而連接氣體供給裝置26。因 此,在透鏡成分L4與副鏡M4間之空間除開口部62A之 外爲被密閉之構造,開口部62A係使作爲曝光光束之成像 28 本紙張尺度適用争國國家標^ (CNS)A4規格(210 X 297公一 ------------ - ---!!訂·—-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 452851 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(β) 光束(曝光光束IL)通過之開口部,即使吹掃氣體通過之開 口部而使用。 又,在副鏡M4與晶圓W間之空間之側面部附近,配 置複數之排氣管UFa、32Fb,而排氣管32Fa、32Fb透過 配管32F而連接於真空泵30F。在本例中,排氣管3〗Fa、 32Fb實際上係以例如8個之等角度間隔而配置。又,給氣 管27Ea及27Eb,不僅在2個位置,其亦可以大致等角度 間隔將給氣管配置於3個以上之複數位置。 又,晶圓W係被吸著保持於由晶圓固定部22上之凹部 所形成之載置面,晶圓固定部22係固定於晶圓台23上之 凹部,晶圓台23之表面23a係配置於與晶圓W之表面及晶 圓固定部22之表面大致同一平面上。依此,氣體可圓滑地 於晶圓W之表面流動。 本例中,在晶圓W之曝光領域附近,爲供給吹掃氣體 ,於曝光中,由氣體供給裝置26透過給氣管27Ea及27Eb ,朝投影光學系統PL1中之排氣管32Fa、32Fb之中心部 ,與連續供給高純度之吹掃氣體之動作並行,以真空泵 30F透過配管32F及排氣管32Fa、32Fb而連續吸引氣體。 其次,藉由在透鏡成分L4與副鏡M4間充塡高純度之吹掃 氣體並加壓’使高純度之吹掃氣體以箭頭67方向流向晶圓 W,而吸光物質係與該吹掃氣體同時流向外周部^ 於此場合,由給氣管及27Eb往透鏡成分L4與 虽!|鏡M4間之空間導入之吹掃氣體,在朝視野中心之開口 部62A而流入該空間後,朝晶圓评側(同曝光光束比之進 29 本紙張尺度適用尹國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) - n n I I ϋ I n n n n * n I ϋ I I I (靖先閱讀背面V注意事項再填寫本頁) 45285 1 A7 B7 五、發明說明(Μ) (諳先閱績背面之主$項再填寫本頁) 行方向)而流入開口部62A之內部。在開口部62A之內部 流動之吹掃氣體稱爲「降流」。此降流後之吹掃氣體自副 鏡M4與晶圓W間流出後,如箭頭67之方向,由曝光部( 中心部)往外側流出。 於此吹掃氣體之流動過程,產生包含由晶圓W所產生 之吸光物質之脫氣體,特別是與由塗布於晶圓W上之光阻 之脫氣體通常之擴散方向(朝投影光學系統PL1之方向)相 反方向之吹掃氣體,產生降流_。結果,可防止來自該晶圓_ W之脫氣體往副鏡M4之上部空間逆流,此脫氣體由視野 中心往周邊部流動,使其被吹掃氣體引入。以下,由晶圓 W所產生之脫氣體,特別是包含來自塗布於晶圓W上之光 阻之氣體的吹掃氣體,稱爲「包含吸光物質之氣體」。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 依此,在本例中,藉由此包含吸光物質之氣體之降流 ,可抑制因晶圓W之脫氣體附著於投影光學系統PL1先端 之光學部件之透過率的降低。又,藉由排出包含於脫氣體 中之吸光物質,因此,可保持曝光光束IL(成像光束)之一 樣性,維持投影光學系統PL1之高成像特性,進而提高形 成於晶圓W上之電路圖案線寬之均一性,並且可使充份之 光量到達晶圓W之曝光面上,提高曝光工程之效率。 進而,在本例中,投影光學系統PL1先端之光學部件( 副鏡M4)之底面及透鏡框8C之底面爲平面且定位於同一 平面。又,在其下方之晶圓台23之上面23a、晶圓固定部 22之上面及晶圓W之曝光面係定位於與副鏡M4之底面平 行之略同一平面上。因此,吹掃氣體可於副鏡M4(透鏡框 30 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 45285 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(β) 8C)之上部及下部之空間圓滑地流動,並且吸光物質可有效 率地往外周部側排出。 又,排氣管32Fa、32Fb之氣體排出率(每單位時間所 吸取之氣體體積),較佳係設定大於吹掃氣體之給氣管 27Ea、27Eb之氣體供給率(每單位時間所吹出之氣體體積) 。依此,不僅吸引包含吸光物質之氣體,並且吸引在晶圓 台23附近之氣氛(在本例爲乾燥空氣)。此氣氛之氣流,通 常由晶圓吾23往曝光領域方向(高純度之吹掃氣體之降流胃 的中心部)流動。因此,由於防止包含不純物之氣體由晶圓 台23之上部往外部空間流出,因而可極爲降低在晶圓台 23外周部之氣氛的折射率之變化。依此,可使用以測定晶 圓台23位置之雷射干涉計之雷射光束的光路搖動變小,提 升晶圓台23之定位之精確度。又,亦可提升自動對焦感測 器之焦點位置之測定精確度。 如本實施形態,由於不會造成外部氣氛混亂,並可實 現晶圓台23上之高純度之吹掃氣體的氣流,因此,可有效 率地供給高純度之吹掃氣體至晶圓上之曝光部之周邊。同 時,由於藉由高純度之吹掃氣體與晶圓台23周圍之氣氛的 混合之折射率變動,因此,可更減少用以進行晶圓台23定 位之干涉計或自動對焦感測器所產生之檢測誤差。 又,在本例中,在投影光學系統PL1先端之光學部件( 副鏡M4)與晶圓W間之焦距部的間隔d2較小之場合,亦可 以往晶圓W降流之方式供給高純度之吹散氣體。 又’在上述之各實施形態,於光柵室2內設置用以測 31 本紙張尺度適用中囤國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------装--------訂---------線 - - {請先閱讀背&之注意事項再填寫本頁) 32 4 528 5 1 A7 ________B7_ 五、發明說明(钞) 定光柵台21之位置之雷射干涉計,又,於圖1之晶圓室4 及圖3之晶圓操作部7 ’亦設置用以測定晶圓台23之位置 之雷射干涉計。於此場合,雷射干涉計之測定用雷射光束 之光路,由於爲防止該雷射光束之搖動,較佳係覆蓋管等 之筒狀體。 又,構成照明系統室1至晶圓室4之框體(筒狀體等亦 可)及供給氮氣與氦氣等之配管,較佳係以不純物氣體(脫 氣體)較少之材料,例如,不銹鋼、四氟乙·烯、四氟乙烯_ 烷基乙烯醚、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物等各種聚合物所形 成。 此處,在形成問題之吸光物質中,必須注意水蒸氣、 碳化氫、鹵素化合物等。一般而言,在上述之框體及配管 之表面附著大量之水蒸氣等物質,這些於真空排氣時或透 過吹掃氣體之作用,而在進行透過吹掃氣體之置換之空間 ,即包含照明光之光路之空間(以下稱爲「光路空間」)中 逐漸漏出。又,由對存在於光路空間中之驅動機構(光柵擋 板及光柵台等)供給電力之電纜予以被覆之物質_或密封材(0 形環等)、接著劑等,放出碳化氫、鹵素化合物等吸光物質 。因此,一旦進行透過吹掃氣體之置換後,通常亦進行吸 光物質濃度之監控,在吸光物質濃度超過容許値之場合, 一旦停止電路圖案之燒著作業,較佳係再度進行透過吹掃 氣體之置換。 即,以各濃度感測器常時監控各空間內之吸光物質濃 度(量),當至少一個濃度感測器之測定結果爲容許値以上 32 本紙張又度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------^-----装--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 452851 A7 B7 五、發明說明(V) 時,或根據濃度感測器之測定結果,以主控制系統25預測 爲容許値以上時’則自動停止燒著作業。其次,進行上述 之降低吸光物質之作業,當吸光物質之濃度降至容許値以 下時,再度開始燒著作業,而設置濃度管理系統。 又,對在各框體之驅動機構(光柵擋板及光柵台等)供 給電力之電纜予以被覆之物質或密封材(〇形環等)、接著 劑等,盡可能不設於光路空間中,又,對在各框體之驅動 機構等供給電力之電纜等,亦進行以上述同樣之不純物氣-體(脫氣體)被覆之處理,以抑制吸光物質之產生量。 進而,由框體及配管之表面所放出之水蒸氣等氣體, 通常依框體及配管之材料狀態,其吸著量則相異。因此, 較佳係盡量降低水蒸氣等之吸著量。例如,由於構造材料 之表面積愈大,所吸著之吸光物質之分子數則愈多’因此 ,設計光路空間使其表面積變小且不具有微細之構造。又 ,同樣理由,較佳係進行藉由機械硏磨、電解硏磨、拋光 硏磨、G B B (Glass Bead Blast)等之硏磨,以降低框體及 配管之表面之粗糙度。此時之表面粗鶴度’在以中心線平 均粗糙度(Ra)表示之場合,較佳爲以下。 又,作爲形成管體(含鏡筒)之材料,較佳係使用純鈦 、Ti-6A1-4V、SUS-304、403、410、c3604。 進而,作爲管體(含鏡筒)之表面處理材料,較佳係便 用氟樹脂塗層、NiP、NiP-BNi ' BCr ° 除了施加上述之處理之外,較佳係藉由超音波洗淨、 乾燥空氣等之流體吹著、真空加熱脫氣體(烘焙)等’在電 33 — — — — — — — — If I i I I I n I I I I^eJ« — — ftl — — — I 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公f ) 45285 1 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明(>) 路圖案之曝光前及透過吹掃氣體之置換前’事先洗淨框體 及配管之表面,並且事先降低來自框體及配管之表面的脫 氣體量。藉由這些工程’可進一步獲得本發明之效果。 又,在上述之實施形態,雖對由照明系統室1至晶圓 室4(或蓋體4A之下部)供給幾乎未吸收曝光光束之氣體, 亦可在使這些部份光路減壓之狀態下使用。依此’曝光光 束即使變爲更短波長,亦可獲得在晶圓上之高照明度。 在本實施形態,雖已說明將照明光學系統5收納於一-個照明系統室1內之構成,亦可將照明系統室1內分割爲 複數之部份光路,而於該部份光路配置構成照明光學系統 5之光學元件。於此場合,較佳係在各部份光路管理吸光 物質及吹掃氣體之濃度。 又,本發明不僅可適用於掃描曝光型之投影曝光裝置 ,亦可適用於整體曝光型(分段型)之投影曝光裝置或接近 (proximity)方式之曝光裝置。 又,本發明亦適用在使用軟X光等之波長l〇〇nm程度 以下之極端紫外光(EUV光)作爲曝光光束之場合,同樣地 ,亦可適用於使用電子束作爲曝光光束之電子束轉印裝置 。在使用EUV光或電子束之場合,雖必須使曝光光束之光 路變爲真空,外氣之空氣內之物質幾乎完全形成吸光物質 ,但由於進行對曝光光束之複數之各部份光路,進行吸光 物質之濃度管理,因此可簡化裝置整體之機構。 又,上述之實施形態之投影曝光裝置,進行照明光學 系統及投影光學系統之調整,並以電氣的、機械的、光學 34 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) • I --I — --1'11--* I I -----訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 452851 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明說明(4) 的連結而組合各構成要素。此場合之作業’較佳係在進行 溫度管理之無塵室內進行。又,進行上述曝光之晶圓W, 透過顯像工程'圖案彤成工程、接合工程等,以製造半導 體元件。 又,本發明並未限於上述之實施形態,其亦包含本發 明之要旨的範圍之各種構成。 [產業上之可利用性] 依本發明之第1、第3、第4曝光方法,可提高在轉印-對象之基板上之曝光光束的照明度。 又’依第2曝光方法,在使用如真空紫外光,容易被 各種物質吸收之曝光光束之場合,不會造成裝置整體之機 構複雜化及提高運轉成本,而可提商在轉印對象之基板上 之曝光光束的照明度。 又’依本發明,由於在各部設定形成容許濃度以下, 而可降低或排除吸光物質,並管理各部之照明度低下,因 此可更確實地燒著電路圖案,進而提高電子元件等之製造 工程之生產性。又,由於獨立管理各部之吸光物質濃度(量 )’因此各部之設計可更容易,並降低裝置之製造成本,提 升各部之維修性。 又,依本發明之曝光裝置,可實施依本發明之曝光方 法’依本發明之元件之製造方法,可以高生產性進行各種 元件之量產。 35 本纸張尺度適用中國囷家標準(CNS)A4規格<210 x 297公釐) ---------I ---I ----- I--訂·--------I Τ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 452851 B7
五、發明說明(砵) [符號說明] 1 2 3 4 5 6 7 11 21 23 25 26 PL ^-0 ul 照明系統室 光柵室 鏡筒 晶圓室 照明光學系統部 光柵操作部 晶圓操作部 曝光光源 光柵台 晶圓台 主控制系統 氣體供給裝置 投影光學系統 1κ---------訂---------線 (請先閱讀背面之主意事項再填寫本頁) 經濟郢智慧財產局員工消費合作社印製 36 K紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. 4 5 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利犯圍 1. 一種曝光方法,使用來自曝光光源之曝光光束,將 所定之圖案轉印於基板上,其特徵係: 將自前述曝光光源至前述基板爲止之曝光光束之光路 分割爲複數之部份光路,於該複數之部份光路分別彼此獨 立管理用以吸收前述曝光光束之吸光物質的濃度。 2. —種曝光方法,將來自曝光光源之曝光光東透過照 明系統照射於光罩,該光罩之圖案透過投影光學系統轉印 於基板上7其特徵係: 將自前述曝光光源至前述基板爲止之曝光光束之光路 ,分割爲包含:前述照明系統內部之照明系統部、前述光 罩周圍之光罩操作部、包括前述投影光學系統至少一部份 之投影光學系統部、包括前述基板上部之基板操作部,之 複數之部份光路,於該複數之部份光路分別彼此獨立管理 用以吸收前述曝光光束之吸光物質的濃度。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光方法,其係 在前述複數之部份光路分別獨立設定其吸光物質之容許濃 度,並控制在前述複數之部份光路其吸光物質的濃度在前 述容許濃度以下。 4. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光方法,其係 在前述曝光光束之複數之部份光路至少一部份,對前述曝 光光束提供透過性之氣體。 5. 如申請專利範圍第1或2項所述之曝光方法,其中 ,前述之曝光光束爲真空紫外域之光,前述吸光物質爲氧 、水或二氧化碳。 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x 297公釐) I—I I. n a^i .^1 n n n I I - .^1 n n n i n n 一-OJ ·1 n I I % (請先閱謂背面之注意事項再填寫本頁) 5 8 2 A8B8C8D8 經濟部智慧时產局員工消費合作杜印製 六、申請專利犯圍 6. —種曝光方法,使用來自曝光光源之曝光光束’將 所定之圖案轉印於基板上,其特徵係: 將自前述曝光光源至前述基板爲止之曝光光束之光路 分割爲複數之部份光路,於該複數之部份光路分別彼此獨 立管理前述曝光光束之透過率。 7. —種曝光方法,使用來自曝光光源之曝光光束,將 所定之圖案轉印於基板上,其特徵係: 將自Μ述曝光光源至前述基板爲止之前述曝光光束之— 光路分割爲複數之部份光路,使該複數之部份光路內之氣 體濃度彼此獨立並管理之。 8. 如申請專利範圍第7項所述之曝光方法,其中,前 述複數之部份光路內之氣體濃度係依前述部份光路之長度 而管理。 9.. 一種曝光裝置,使用來自曝光光源之曝光光束,將 所定之圖案轉印於基板上,其特徵具有: 複數之室,覆蓋自前述曝光光源至前述基板爲止之曝 光光束之光路分割所形成之複數之部份光路,使其分別實 質上與外氣隔離;及 控制裝置,彼此獨立管理用以吸收在該複數之室內之 前述曝光光束之吸光物質的濃度。 10.如申請專利範圍第9項所述之曝光裝置,其中, 具有:測定在該複數之室內之吸光物質濃度之濃度感測器 ;及將在該複數之室內之吸光物質吹掃之吹掃裝置,前述 控制裝置係依前述濃度感測器之測定結果,透過前述吹掃 ___ 2 本紙張尺度適用中囤國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公f ) --------.-------------訂---------線!. • - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 45285 1 A8 B8 C8 08 六、申請專利範圍 裝置而管理吸光物質的濃度。 11. 如申請專利範圍第9或10項所述之曝光裝置,其 中,前述所定之圖案係形成於光罩之圖案,該光罩之圖案 透過投影光學系統轉印於前述基板上,前述複數之室包含 :第1室,覆蓋前述曝光光束之照明系統內部之照明系統 部;第2室,覆蓋前述光罩周圍之光罩操作部;第3室, 覆蓋包括前述投影光學系統至少一部份之投影光學系統部 ;及第4室,覆蓋包括前述基板上部之基板操作部。 12. —種曝光裝置,使用來自曝光光源之曝光光束, 將所定之圖案轉印於基板上,其特徵具有: 複數之室,覆蓋自前述曝光光源至前述基板爲止之曝 光光束之光路分割所形成之複數之部份光路,使其分別實 質上與外氣隔離;及 控制裝置,彼此獨立管理在該複數之室內之氣體濃度 □ 13. —種元件之製造方法,其特徵係包含:使用申請 專利範圍第1〜8項中任一項之曝光方法,在基板上之曝光 光束之照明度被管理之狀態下,將所定之圖案轉印於基板 上之工程。 3 本紙張尺度適用尹國國家標準(CNS)A4規恪(210x297公釐) (請先閱讀背面之泫意事項再填寫本頁) t衣 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 I I I I „I5J— — — — — — — I· — — II — — —— — — — — I! — i i I I I I I ,
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