TWI238295B - Lithographic apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Description

1238295 玖、發明說明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一微影投影裝置，其包括：一用來提供一 輻射投影束之輻射系統；一用來支撐圖案化構件之支撑結 構，該圖案化構件用於根據一所需要圖案來以圖案化= 影束；—用於支撑一基片之基片工作臺；—用於在該基片 之-目標部分上投影該圖案化射束之投影系統；以及一用 於在該投影系統之最後元件與該基片之間空間填充—種液 體之液體供應系統。 【先前技術】 此處使用之術語，，圖案化構件”應廣義地解釋爲能用來賦 予一進入之輻射束一帶圖案之橫截面之構件，該帶圖案之 橫截面相應於一將於該基片之一目標部分中産生之圖案； 術語”光闊”亦可於此上下文中使用。通常，該圖案相應於 將於該目標部分中産生之一器件中之—特殊功能層^器 件例如一積體電路或其他器件（見下文）。此圖案化構件之實 例包括： 一光罩。在微影技術中，光罩之概念已爲吾人所熟知， 且其包括光罩之類型：如二元型、交互相移型、衰減相移 型及各種混合光罩類型。根據該光罩上之圖案，於該轄射 束中放置此一光罩可致使選擇性透射（於一透射光罩之情 況下）或反射（於一反射光罩之情況下）照射該光罩之該輻 射。在一光罩之情況下，該支撐結構一般係一光罩工作臺， 其確保該光罩固定於該進入之輻射東中一所需要^立^，且

O:\89\89096.DOC 1238295 如果有此需要該光罩可相對於該射束移動。 一可程式化之鏡陣列。此-器件之-實例係-具有一黏 隹性控制層及—反射表面之可矩陣定址表面。此一裝置背 後之基本原理係(例如）該反射表面之定址區域將入射光反射 a繞射光’然而非定址區域將入射光反射爲非繞射光。使 用-適當之過遽器，可將該非繞射光從該被反射之射束中 過遽掉，僅剩下該繞射光；在此方式下，根據該可矩陣定 址表面之定址圖案，使該射束變得帶有圖案化。一可程式 化之鏡陣列之一替代具體實施例使用若干微小鏡子之一矩 陣排列，藉由應用-適當之局部電場，或藉由使職電致動 構件，每-微小鏡子能單„於—軸傾斜。再次，該等鏡 子係可矩陣定址的，藉此被定址之鏡子將沿一不同方向把一 進入輕射束反射至未被定址之鏡子；在此方式下，根據該 等可矩陣定址鏡子之定址圖案使該被反射射束圖案化。使 用適當之電子構件可實現所需之矩陣定址。於上述之兩情 況中’該圖案化構件可包含一個或多個可程式化之鏡陣 列。舉例而言，自美國專利us 5,296,891及仍5,523，1们， 以及專利合作較專利申請案wo 98/38597與w〇 98/33_ 可收集如此處提及之關於鏡陣列之更多資訊，該等專利以 引用之方式併人本文中。在—可程式化之鏡陣列之情況 下’該支撐結構可具體化爲一框架或工作4，舉例而言， 該支撐結構可視需要係固定或活動。 σ 一可程式化之液晶顯示器陣列。於美國專利us 5,229,872 中給出此一結構之一實例，該專利以引用方式併入本文

O:\89\89096 DOC 1238295 爲簡潔之目的，此文之其餘部分可於某 於包括一光罩及光罩工作臺之實例；然而 所討論之一般原理可在如上所闡述之該圖 泛背景中看到。 中。如上所述’在此情況下之支撐結構可具體化爲一框架 或工作臺，舉例而言’該支撐結構可視需要係固^舌動。 些位置特定貫注 ’於此等實例中 案化構件之更廣 微影投影裝置可用於如積體電路（IC)之製造中。在此情況 下，該圖案化構件可産生一相應於該積體電路之一單一層 之電路圖案，且此圖案可於一基片（矽晶圓）上之一目標部分 (一如包含一個或多個晶粒)上成像，該基片之目標部分二塗: -層輻射敏感材料(抗蝕塗層)。通常，一單一晶圓將包含相 2之目標部分之一完整網路結構，藉由該投影系統對其一 次一個地連續照射。於當前裝置中，藉由一光罩工作臺上 一光罩進行圖案化，於兩種不同類型機器間可產生一差 別。於-種類型之微影投影裝置中，藉由一次性將該整個 ，罩圖案曝光於該目標部分上而照射每一目標部分；此一 f置it常稱爲晶圓步進機。在一替A裝置（通常稱爲步進及 裝置）中，當同步掃描此平行於或反平行於_既定參考 方向（該，，掃描”方向）之基片工作臺時，沿該方向藉由該投影 束1漸地掃描該光罩圖案，從而照射每—目標部分；由於 忒投影系統一般具有一放大係數Μ(通常小於丨），所以掃描 該基片工作臺之速度ν將係掃描該光罩工作臺速度之係數 。例如，可自us 6,046,792收集如此處所述關於微影裝 置更多資訊，US6,046,792以引用方式併入本文中。 O\89\89096.doc 1238295 在一 用 mU影投影敦置之製造過程中，-圖案(例如於 光罩中）成像至一基片卜，一 忒基片至^稭由一層輻射敏感 材她飯塗層)部分覆蓋。在此成像 ： 屛夂括如产 、 系暴片可經 u ’如塗底料、塗抗蝕塗層及-軟烘烤。曝光之 1 Λ基片進仃其他程序，如一曝光後烘烤顯麥、 及該成像特徵之測量/檢查。此_系列程序係㈣ …、的件（例如積體電路）之一單個層進行圖案化之基 礎。接著可對此一帶圖案的層進行各種處理，如蝕刻、離 子佈植（摻雜）、鍍金屬、氧化、化學機械研磨等等，所有此 =處理之目的紅成-單個層。如果需要數㈣，則對每 新層必需重複該整個程序（或其變化程序）。最終，一器件 陣列將呈現於該基片（晶圓）上。接著藉由—如煎切或鑛開等 技術使此等器件相互分離，藉此此等單個器件可安裝於一 載體上，及連接到插腳等等。例如，可自該書，，Micr〇chip Fabrication ： A Practical Guide to Semiconductor Processing^ 第二版（作者 peter van Zant，McGraw mn 出版社 MW，削N 0-07-067250-4)獲得關於此處理之進一步資訊，該書以引用 方式併入本文。 爲簡單之目的，該投影系統於下文中稱作，，透鏡”；然而， 此術語應廣義解釋爲包括各種類型之投影系統，包括如折 射光學件、反射光學件及兼反射光及折射光之系統。該輻 射系統亦可包括根據任一此等設計類型操作之部件用以引 V、形或控制輪射之投影束’且此等部件在下文亦可隼體 地或單一地稱作”透鏡”。此外，該微影裝置可係一具有兩個

O:\89\89096 D0C 1238295 或更多個基片工作臺 (及/或兩個或更多個光罩工作臺）之類 型。在此等”多平臺” 十〆一加* 件中，可平行使用該附加工作臺， 二：：[個其他工作臺用來曝光時，此一個或多個工 所^订預傷步驟。如於US 5,969,44UWO 98/40791 f 所述之雙平臺微影裝置，其Μ时式併入本文。 ，二已&出將—微影投影裝置中之該^浸人具有相對 件又之液體（例如水）中，藉此於該投影透鏡之最後元 件/、σ亥基片間之办& 蘇 I B内真充液體。由於在該液體中該曝光 罕田射將具有一齡43夕、、rt? e ^ ^ . ., /長，此做法係使較小特徵成像。（該 ^作用亦可認爲係提高㈣統之有效數值孔徑。） 二，當例如於-掃描曝光中於該液體内移動該基片卫 作：ϋ日守，該液體之勒立 — f生忍味者將於該投影透鏡上施加一 ’且因此施加至該參考框竿 ,aiI .. fc. 可I木而该裝置中之所有位置感 測态白附著於該參考框牟 木上。爲達到對該基片及光罩平臺 =確疋位’該參考框架必需給安裝於其上之不同感測器 非常嚴格及穩定之參考。藉由該液體施加於該參考 框采上之力將扭曲該 /芩汇木此足以使基於該參考框架 之不同位置測量無效。 【發明内容】 本發明之一目的係提供一 HH 做〜杈影裝置，其中於該基 入才又影系統間之空間中壤 + 有~液體，而該參考框架有 也綠於藉由該基片平臺 6卞$之運動所造成之擾動。 根據本發明，於開始段落 、， 萨 中斤砰細說明之一微影裝置中 肊達到此目的及其他㈣，其特徵爲：

〇 \89\89096.DOC 1238295 於該投影系統與該基片工作臺之間提供一透明般 透明盤與該投影系統機械地隔離； 風 用於保持該透明盤相對於該投影系統大體上靜止之構 位於該投影系統與該基片 / v〜%篮將該投 衫糸統自該基u作臺分離，錄止藉由㈣體傳輪力至 该投影透鏡且進而傳輸至該參考框架。因此該基片工作真 之運動不會干擾該參考框架及安裝於其上之該等感測器。至 ▲於該投影束之波長下，該透明盤較佳具有—與該波長下 该液體之折射率大體上相同之折射率4樣，該透明盤就 不會帶來任何有害之光學影響。 該透明盤之形狀及定位最好係、使該液體分成兩部分，其 -部分位於該投影透鏡及該盤之間，及另外—部分位於該 皿與絲片工作r之間，且此兩部分之間沒有液體交流。 根據此設計，可確保該基片工作臺與投影透鏡之間完全隔 離。 用於保持該透明盤固^之構件最好包含―致動器系統， 該致動器系統可包含—用於測量該透明盤相對於該投影系 統位置之位置感測器，以及與該位置感測器耦接之致動器 構件，用以㈣該透明盤相對於該投影s統於-預定位 置。該位置感測器較佳安裝於該參考框架上，及該致動器 構件•安$於-底座上，該參考框架與該底座機械地隔 離。該致動ϋ構件亦可回應提供給用於該基片卫作臺之定 4構牛之疋位才曰7，以藉由該位置感測器除了回饋控制之

O:\89\89096.DOC -10- 1238295 外或取代回饋控制提供一前饋控制。 根據本發明之另一觀點，其提供一種器件製造方法，包 括以下步驟： 提供一藉由一輻射敏感材料層至少部分覆蓋之基片； 使用一輻射系統提供一輻射投影束； 使用圖案化構件以於該投影束橫截面上賦予其一圖案； 將該輻射之圖案化射束投影至該輻射敏感材料層之_目 標部分；及 提供一液體以填充該基片與一於該投影步驟中使用之 投影系統之最後元件之間空間； 其特徵爲 於該基片與該投影系統之該最後元件之間提供一透明 盤，該透明盤與該投影系統機械地隔離，並保持該透明盤 相對於該投影系統大體上靜止。 儘管在本文對根據本發明之該裝置在積體電路製造當中 的使用給出具體參考，但是應明確瞭解此—裝置具有許多 其他可能之應用。例如，於製造積體光學系統、用於磁疇 記憶體之控制及探測圖荦存曰 — M木，夜日日顯不面板、溥膜磁頭等應 用中可使用該裝置。枯蓺納却土 μ人 .心 筏☆嫺热者將會理解，於此等替代應 用之内容中，本文所用紅h ^ 〜 厅用任何術浯”主光罩，，”晶圓，，或，，晶粒，， 應考慮分別用更常用之彳件1 , 用之術浯光罩，，，，基片，，及，，目標部分，，來 代替。 在本說明署中 之 該術語”輻射”及”射束，，用以包含所有 一，“个 川 〇 亡厂 電磁輕射’包括聲外铃 系外、、泉（如波長爲365、248、193 157

O:\89\89096.DOC 1238295 例如具有波長範圍5至2 0 126奈米）及EUV(遠紫外線輻射 奈米）。 【實施方式】 之示思圖來描述本發明 示相應之部件。 現在僅藉由實例方式，參考附隨 之具體實施例。 在5亥寺圖中’相應之茶考符號表 具體實施例1 一特殊具體實施例之微 圖1示意性地描述一根據本發 影投影裝置。該裝置包括： -用於提供-如深紫外線⑽V)之輻射投影束PB之輻射 系統Ex、IL ’於此特殊情況下該輻射系統亦包含一輻：源 LA;向一第一置物臺（光罩工作臺）mt提供一光罩支撑物用 以支撐-光罩ΜΑ(如一主光罩）’且將該第一置物臺與第一 定位構件連接用以精確定位該光罩相對於元件pL位置； 向一第二置物臺（基片工作臺）WT提供一基片支撐物用以 支撐一基片W(如一塗有抗蝕塗層之矽晶圓），且將該第二置 物堂與第二定位裝置連接用以精確定位該基片相對於元件 PL位置；一投影系統（，，透鏡”）PL(例如一折射透鏡系統），用 以向該基片W之一目標部分C(例如包含一個或多個晶粒）成 像一該光罩MA之被照射部分。 如此處所描述，該裝置係屬於一透射類型（例如具有—透 射光罩）。然而，通常該裝置亦例如可係一反射類型（例如具 有一反射光罩）。作爲替代，該裝置可使用另一種圖案化構 件’例如上面提及之一可程式化鏡子陣列。 O:\89\89096.DOC -12 - 1238295 该幸§射源LA(如一準分子雷射）産生一輻射束。此射束直接 或穿過如一射束擴張器Ex之調節構件後射入一照明系統 (照明器）IL。該照明器比可包含調整構件am，用以設定該 射束中強度分佈之外部及/或内部徑向範圍（一般各自表示 爲σ -外部及σ -内部）。此外，該照明器一般包含各種其他 部件’如一積分器IN及一聚光器C0。在此方式下，射向該 光罩MA之射束pb於其橫截面上具有一所需要之均勻分佈 及強度分佈。 關於圖1，應注意的係該源LA可位於該微影投影裝置之殼 體内（例如通苇情況當該源LA係一水銀燈時），但該源LA亦 可遠離該微影投影裝置，將其産生之輻射束引入該裝置（如 於適當之引導鏡的幫助下當該源LA係一準分子雷射時， 通常係後一情形。本發明及申請專利範圍包括此兩種情形。 該射束PB隨後交會於該光罩“八，該光罩MA固定於一光 罩工作臺MT上。穿過該光罩“八後，該射束pB穿過該透鏡 PL，該透鏡PL將該射束PB聚焦至該基片界之一目標部分c 上。在第二定位構件（及干涉測量構件IF)之幫助下，可精確 移動该基片工作臺WT，例如藉此於該射束pB之路徑上定位 不同之目標部分C。同樣地，例如自一光罩庫機械地取回該 光罩MA後或於一掃描過程中，可使用該第一定位構件來精 確定位該光罩MA相對於該射束PB之路徑之位置。通常，在 一長衝程模組（粗略定位）及一短衝程模組（精細定位）之幫 助下，可實現該置物臺MT、WT之移動，此等於圖1中未有 詳細描述。然而，於一晶圓步進機情況下（其與步進及掃描

O:\89\89096.DOC -13- 1238295 裝置相反），可將該光罩工作臺與一短衝程致動器相 連接，或將其固定。 可以兩種不同模式使用該被描述之裝置： 於步進模式中，該光罩工作臺Μτ大體上保持靜止，並將 一整個光罩圖像一次性（如一單次”閃光”）投影至一目標部 分c上。接著該基片工作臺1丁於\及/或7方向上移動，藉此 由該射束ΡΒ可照射不同之目標部分c ; 於掃描模式下，除了一給定目標部分C不於一單次”閃光，， 曝光外，實質上有相同之情形。實際上，該光罩工作臺乂丁

可沿一既定方向（所謂之”掃描方向”，例如y方向）以一速度V 移動，藉此使該投影射束PB掃描一光罩圖像；併發地，該 基片工作臺WT沿相同或相反之方向以一速度V=Mv同時移 動，其中Μ係該透鏡PL之放大率（一般m=1/441/5)。於此方 式下，可對一相對大之目標部分C進行曝光而不會影響解析 度。 圖2車父詳細地表示該基片平臺。該基片工作臺界丁浸入一 具有一相對較高折射率之液體1〇(例如水）中，該液體藉由液 體供應系統15來提供。該液體之作用效果係使該投影射束之 輻射於該液體冲比於空氣或一真空中具有更短之波長，以 達到解析更細小之特徵。吾人所熟知，藉由該投影射束之 波長及該系統之數值孔徑來決定一投影系統之極限解析度 或其他事物。該液體之存在亦可認爲係提高該有效之數值 孔徑。 透明盤（或碟）1 2放置於該投影系統PL與該基片工作臺

O:\89\89096.DOC -14- 1238295 WT之間，且其亦填充有液體11，液體11較佳與液體10相 同。因此，該投影系統托與該基片w之間整個空間填充有 液體’但該盤12及該投料、統PL之間的液體u與該盤以 5亥基片W之間的液體1 〇相隔離。 至少於可穿過該盤之該投影射束及任何感測器射束（例 如穿過該透鏡對準系統之射束)之波長下，該透明盤12較佳 與该液體10、11具有相、玄Λμ β相卜j之折射率。此能避免光學副作用， 否則將需辨別及補償此副作用。當然該整個盤不必係透明 的，僅射束必需穿過之彼等部分係透明。 藉由第二定位構件PW,可於箭頭續示之方向上移動該基 片工作臺WT來例如執行一掃描曝光。該基片工作臺之移二 使於該流體10中產生渴流，該渴流接著將施加力至該盤12 上。爲+阻止該力進一步傳播至該投影系統PL及參考框架 RF ’藉由-致動㈣統使該透明盤12相對於該投影透鏡PL 保持靜止。由於該盤⑽靜止的，所以該液體u未有擾動， 因此未有力傳播至該投影系統PL。 用於保持該盤靜止之該致動器系統包括致動器13，根 據藉由安裝於該參考框架RF上之位置感測器14測得之該盤 之位置以-回饋迴路來控龍致動器13，及/或根據傳輸 至该弟二定位構件PW之定位指令以—前饋迴路來控制該致 動器13。該用於致動器系統之控制系統能完成抗雜訊測 里。可將干涉儀、電容式感測器及編碼器用作該位置感測 P以及將勞倫兹（LGrentz)馬達或音圈馬達用作該致動器。 當如果成像後不需要過多地增加該槽中之液體體積就可

O:\89\89096.DOC -15- 1238295 很谷易自該基片工作臺WT取下此等基片時，則較佳使用致 動器而不是一僵硬連接至其中浸有該基片工作臺WT之槽。 應注意到，由於在穿過該液體1 〇傳播力時産生之擾動及 延遲，所以施加於該盤12上之力Fd未必平行於該基片工作 至W T之運動v或與e亥速度v線性相關。此可限制前饋控制之 有效性。然而’重要的係施加於該盤12上之力與經由該液 體1〇傳播之力Fd充分抵銷，藉此保證該液體n中之擾動保持 足夠低以致傳播至該投影透鏡之力在可接受之範圍内。 應注意在有些情況下，例如該基片工作臺之移動相對很 慢及該液體之黏性很低，沒有必要使用一致動器系統來保 持該盤12靜止，作爲替代，該盤12可固定於例如該底座或 與該參考框架隔離之該裝置之另一靜止部件。 雖然上面已描述本發明之特殊具體實施例，但應注意的 係本發明可應用於除已描述之外之其他場合。此說明之目 的不是希望限制本發明。 【圖式簡單說明】 圖1描述一根據本發明之一具體實施例之微影投影裝置； 圖2描述本發明之具體實施例之該基片工作臺浸潰與投 影透鏡隔離佈置。 【圖式代表符號說明】 LA (輻射）源 Ex 輻射系統（射束擴張器） IL 輻射系統（照明器） AM 調整構件

O:\89\89096.DOC -16- 1238295 IN 積分器 CO 聚光器 PB (投影）射束 MA 光罩 C 目標部分 MT 光罩工作臺 PL 投影系統（透鏡） RF 參考框架 W 基片 WT 基片工作臺 IF 干涉測量構件 PW 第二定位裝置 Fd 力 Fa 力 10 液體 11 液體 12 (透明）盤 13 致動器 14 位置感測器 15 液體供應系統 O:\89\89096 DOC -17-

Claims (1)

1238295 拾、申請專利範圍： 1 · 一種微影投影裝置，其包括·· 一用於提供一輻射投影束之輻射系統，· 一用於支撐圖案化構件之支撐結構，該圖案化構件根 據一所需要圖案來使該投影束形成圖案，· 一用於支撐一基片之基片工作臺； 用於向该基片之一目標部分上投影該圖案化射束之 投影系統；及 用於在δ亥投影系統之最後元件與該基片之間填充一 液體之液體供應系統；其特徵爲： 於该投影系統與該基片工作臺之間提供一透明盤，且 該透明盤與該投影系統機械地隔離； 用於保持該透明盤相對於該投影系統大體上靜止之構 件。 2.根據申請專利範圍第丨項之裝置’其中該透明盤於該投影 射束之波長下之折射率大體上與於該波長下該液體之折 射率相同。 - 3·根據申請專利範圍第丨或2項之裝置，其中該透明盤之形 狀及定位使該液體分割成兩部分，一部分位於該投影透 鏡與s亥盤之間，另一部分位於該盤與該基片工作臺之 間’且此兩部分之間未有液體流通。 4·根據申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該用於保持該 透明盤大體上靜止之裝置包含一致動器系統。 5·根據申請專利範圍第4項之裝置，其中該致動器系統包含 O:\89\89096 DOC I238295 一用於測量該透明盤相對 " 對mu統位置之位置感測 6 為以及與该位置感測器耦合之致動器構件。 根據申請專利範圍第5項之褒置，其中該位置感測哭安裝 於框架上，該參考框㈣支撐該投料、統。、 .根據申請專利範圍第6項之裝置，其中該致動器構件安裝 於底座上，該參考框架與該底座機械地隔離。 δ.根據申請專利範圍第4項裝 衣罝具中以一回饋方式控制 该致動器系統。 9. 根據申請專利範圍第4項之裝置，其中以一前饋方式控制 该致動器系統。 10. —種器件製造方法，其包括下列步驟： 提供一基片，該基片藉由一輻射敏感材料層至少部分覆 蓋； 使用一輪射系統提供一輕射投影束； 使用圖案化構件以於該投影射束之橫截面上賦予該投 影射束一圖案； 向該輻射敏感材料層之一目標部分上投影該圖案化之 輻射束；且 提供一液體以填充該基片與在該投影步驟中使用之一 投影系統之一最後元件之間之空間； 其特徵爲 於該基片與該投影系統之該最後元件之間提供一與該 投影系統機械地隔離之透明盤，且保持該透明盤相對於 該投影系統大體上靜止。 O:\89\89096.DOC