TWI288404B - Method and device for irradiating spots on a layer - Google Patents

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TWI288404B
TWI288404B TW092135552A TW92135552A TWI288404B TW I288404 B TWI288404 B TW I288404B TW 092135552 A TW092135552 A TW 092135552A TW 92135552 A TW92135552 A TW 92135552A TW I288404 B TWI288404 B TW I288404B
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Jacobus Hermanus Maria Neijzen
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Koninkl Philips Electronics Nv
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Description

1288404 玖、發明說明： 發明所屬之技術 本發明係關於如申請專利範圍第1項所人切^ 貝所介紹的一種照射 一層的方法，以及關於如申請專利範圍第9項所介紹的一種 照射一層的裝置。 先前技術 從W〇-A-〇2/13194中可獲知此方法和此裝置。根據此公 開案，文中所述的方法及裝置可用於製造可光學掃描資訊 載體。於此種製程中，必須先製造一主模具，接著利用該 主模具或利用該主模具所製成的子模具，透適複製製程便 可製造該資訊載體。為製造該主模具，一經過調變的輻射 光束以及一基板和一透鏡系統會彼此進行相對移動，該經 過調變的輻射光束會被引導且聚焦至一感光層上的掃描點 處，該感光層則係透過該光學透鏡系統由該基板來運載。 該感光層以及一透鏡系統中面向該感光層的最近表面之間 的間隙則保持充滿液體。 為相對於該透鏡系統來移動該基板，可以一旋轉軸為中 心來旋轉一載有該基板的工作檯。藉由一移動裝置，可利 用一徑向組件相對於該工作檯的旋轉軸來移動該透鏡系 統。液體供應構件可將液體供應至該感光層和該透鏡系統 的最近光表面之間的間隙中。 此種已知方法和裝置的問題係浸泡欲被照射之層的連續 部份非常容易造成破裂，舉例來說，因為當該層和該透鏡 彼此相對移動過快時，該液體會飄離該間隙中讓被引導至
O:\89\89688.DOC 1288404 該輻射點的輻射通過的部份。浸泡也會因為該透鏡和該層 彼此間的相對移動方向有重大改變而造成破裂。藉由讓欲 被知射之層和該透鏡或该專透鏡之最近光表面間保持非常 小的距離，便可改良欲被照射之層和該透鏡或該等透鏡之 最近光表面間之液體膜的穩定性。不過，當彼此相對移動 的該透鏡和該層間發生接觸時，便很容易破壞該裝置，尤 —甚是最靠近欲被照射之層的透鏡。 JP-A-102553 19中揭示用以將輻射光束引導至一感光層 上之一點的另一種方法和裝置。根據此方法，可將一感光 層塗敷至一由玻璃製成的碟型基板之上。該工作檯和該基 板可以一垂直該基板延伸的旋轉軸為中心進行旋轉，並且 可在相對於該旋轉軸的徑向方向中以非常慢的速率來移動 該透鏡系統，致使形成於該感光層上的輻射光束的掃描點 可循著該感光層上的螺旋狀軌道移動。該輻射光束（此已知 裝置中為雷射光束）會經過調變，致使於該螺旋狀軌道上形 成一由複數個已照射和未照射元素所組成的序列，該序列 會對應到该欲製造之資訊載體上一預期的資訊元素序列。 接著會對該感光層進行顯影，溶解該等已照射的元素，並 且於該感光層中形成一連串的凹部。接著，於該感光層之 上濺鍍一非常薄的鋁層，而後可利用電沉積製程讓該鋁層 具有一非常厚的鎳層。而後可從該基板中移除所生成的鎳 層，並且形成欲製造的主模具，如上所述，該主模具具有 一碟型表面，該表面上具有一連串的凸起部，對應到該欲 製造之資訊載體上該預期的資訊元素序列。所製造出來的
O:\89\89688.DOC 1288404 主模具適用於製造該等預期 會於複製製程中利用該主模且”載二’不過，-般來說， ;f s、 ”石製化數個複製品（所謂的 ^、。可猎由另一複製製程(通常; 用該些子模具來f造該#_的資就“），利 w, 貝訊载體。依此方式，债 =二需要的主模具數量’因為其價格非常地昂貴。此 呈右用—主模具或利用該主模具所製成的子模具來製造一 ⑶=個凹槽狀資訊元素之可光學掃描資訊載體(例如 ）的方法已經廣為人知而且經常使用。 該感光m面向該感光層的該透鏡系統的透鏡之間的 間隙會充滿水。為達此目的’該已知的裝置必須配備一流 出開口#位置*近该工作檯的旋轉軸。透過該流出開口 來供應的水會在離心力的影響下實質地散佈在該感光層的 整個表面上，致使該間隙也會充滿水。因為水的光學折射 率逖大於空氣，所以於該間隙中提供水可大幅地提高源自 該輻射光束的光線以及該透鏡系統的光軸於該掃描點位置 處所具有的角度。因此，會大幅地縮小該輻射光束於該感 光層之上所形成的點的尺寸，致使可於該感光層上形成更 夕的已照射元素及未照射元素，而且欲製造的資訊載體則 具有較高的資訊密度。 讓一透鏡和一欲進行照射之表面間的間隔保持充滿液體 的另一應用範例為光學成像方法和設備（例如光學投影微 影術），其中由被投影至該表面上的輻射所形成的點會形成 一影像或一局部影像。國際專利申請案WO99/49504中敘述 的便係此種方法和設備。
O:\89\89688.DOC 1288404 δ亥些方法和裝置的缺點係，在該透鏡和該表面以平行該 表面的方式進行相對移動期間及相對移動之後，形成於該 間隙中的液體膜無法一直可靠地保持盈滿及均勻的狀態。 因此，於該感光層中會出現缺陷。此外，該透鏡和該表面 的相對移動所造成的液體膜狀態的變化會導致在該透鏡系 統之上施加不同的力量。因為該透鏡系統的堅硬度有限， 所以由該液體膜所施加的不同力量會讓該透鏡系統產生不 利的震動，該震動會影響到影像被投影至該表面上的精確 度。再者’必須供應非常大量的液體，以便在該間隙中讓 該輻射穿過的部份處保持液體容量。因此，該已知裝置必 須具備大量的措施，以防止該液體和該裝置的其它部件產 生不利的接觸。 【發明内容】
充滿液體的狀態。
間非預期的接觸所導致的破壞風險。 根據本發明，藉由如φ誥皇妥丨益 ’藉由如申請專利範圍第1項
一凹窩 限制該間隙中讓該輻射照射該點的部份 之方法便可達成 申請專利範圍第9項之裝置係 該凹窩的内表面會 ’那麼本案便可以
O:\89\89688.DOC 1288404 良的^疋度使仔该間隙中讓該輻射照射該點的部份保持 滿液體的狀怨。再者’本案可於該至少一光學元件和該 層之間達到既定的液體容量穩定度，同時於該最近的光表 ^欲被,¼射之層間保持較大的距離，致使可降低因該光 予疋件和該層間非預期接觸的風險。 去彳裝置比較不會雙到該光學元件和該層彼此相對 矛夕動的速度和方向以及其變化的影響，其不僅有利於製造 2學資訊載體或其模具，亦有利於其它應用，例如光學投 〜成像’更明福地說，有利於光學投影微影術的晶圓步進 機矛曰曰圓掃4田冑’舉例來說，可用於製造半導體裝置，其 中當該晶圓相對於該光學元件進行步進移動時，該光學元 件相對於該層的移動方向實質上會改變，以便能夠將該光 f元件帶到與該晶圓相反的新位置處，用以將該主光罩投 〜於該晶圓上的一新點之上，或是用以於該晶圓的下個區 域之上展開（掃描）該主光罩（光罩）的被投影影像。接著，可 藉由該晶圓上該主光罩的投影區來形成該點；或是藉由該 主光罩的運動視窗部份（通常是狹縫形）的投影的移動區來 形成該點，獲得該移動區的方式就如同依照該晶圓相對於 該光學元件的移動來沿著該主光罩進行掃描一般。 本發明之各種特殊具體實施例已在相關的申請專利範圍 中提出。 從本發明之較佳形式的詳細說明^便可瞭解本發明的其 它目的、特點、效果以及細節。 【實施方式j
O:\89\89688.DOC -10- !2884〇4 於製造一可光學掃描資訊载體（例如CD或dvd)中，必須 利用-經過調變的輻射光束7(舉例來說，波長約為·咖 的DUV雷射光束）來照射一由玻璃製成的碟形基板3(參看 圖…該基板於其兩側中其中一者之上載有一薄的感光層 5為照射該感光層5，根據本發明可使用一裝置範例υ， 下文中將參考來說明該裝置。可利用—光學系統將該 幸畐射光束7聚焦於該感光層5上的掃描點叫，根據本範 例，該光學系統為-含有複數個透鏡的透鏡系統9。該透鏡 糸統9包括-物鏡55,其係被安裝於—透制定㈣之上。 該透鏡系統9進—步包括-最遠端透鏡59,於作業中，該透 鏡Μ係該透鏡系統9中最靠近該層5的光學元件中其中一 ^於欲被照射之層5和該透鏡系統9中最靠近該層5的透鏡 者之間會保持—間隙53。該等光學㈣可能 括透鏡以外的物體，例如據鏡、遮板、繞射光柵或鏡面。 二亥層:和該透鏡系統9會彼此互相移動，致使該感光層5 上的已调變輻射光束7能夠連續 的已照射部份，而且不會昭射二= 該層5中-連串分隔 份_分。而後可利用顯=5中介於該等已照射部 链旦… 和用顯衫液來對該已照射感光層5進行 H顯影液會溶解該等已照射元素13，並且留下 上的未照射兀素15。吾人亦可假設該等已照射部份^ =ΓΓ未照射部份則會被溶解。於兩種情況… 二：先層5中形成—連串的凹槽或凸塊，該： 會對應到該資訊載體上該預期的凹槽 ^凸塊 後可利用濺鍍製程以一非常f 〇兀，、序列。而 非㊉薄的層（例如鎳層）來實質覆蓋
O:\89\89688.DOC 1288404 該感光層5。而後可於電沉積製程中以一非常厚的鎳層來覆 蓋此薄層。於該鎳層（最後會從該基板3被移除）中，^成於 該感光層5中的凹槽的圖案會留下—對應的圖案，該對應圖 案係欲形成於該欲製造之資訊載體中的負圖案，也就是， 該主模具包括一連串的凸起部，該等凸起部會對應=展 於該感光層5中的凹槽狀元素序列並且對應到該資訊載體 上該預期的凹槽狀資訊元素序列。因此，該主模呈適人作 為一射出成型機中的模具，用以射出成型該等預期的資訊 載體。不過，-般來說，會使用該主模具的複製品作為射 出成型的模具取代該主模具，該主模具的複製品通稱為子 模具’該子模具可利用廣為人知的慣用複製製程藉由該主 模具來製造。 具有该感光層5的基板3會被置放於一工作檯27之上，誃 工作檯可以-垂直該卫作檯27和該基板3延伸的旋轉㈣ 為中心進行旋轉。可利用第一電馬達31來驅動該工作檀。 該裝置25進-步包括—轄射源33(於圖示的範例中盆為— 雷射源0,其會被安裝在該裝置25的機座35上的固定位置 處。吾人會發現’另一替代例是亦可從該裝置的外面取得 該輕射。可以許多方式達到對被引導至該層5中的輕射進行 控制的㈣，舉例來說’可藉由控制該輻射源Μ及/ =)控制該輻射源33和該層5之間的快門或輕射分歧器（未^ 該光學透鏡系❹係被安裝於_第_移動㈣之上， 一移動架可藉由-第—移動結構39相對於該旋轉轴^徑
O:\89\89688.DOC -12- 1288404 向方式（平行圖中的x方向）來移動。為達此目的，該第一移 7結構39包括—第二f馬達41，透過該電馬達可於一直線 ¥執43之上來移動㈣—移動架37，該導軌係平行該χ方向 延伸而且相對於該機座35係固定不動的。 對月該透鏡系統9之光軸49的鏡面45也是被安裝於該第 一移動架37之上。於作蚩由 ,^ 於作業中，由輻射源33所產生的輻射光 束7會循著平行Χ方向延伸的輕射光束路徑47,而且該輜射 光束7會被鏡面45折向平行該透鏡系統9之光軸49的方向 中只透鏡系統9可藉由一聚焦致動器51在基板3上方非常 小的距離處於其光軸49的方向中移動，致使可將該輻射光 束7承焦於3亥感光層5之上。含該基板玲工作糧^可藉由第 馬達1以„亥釭轉軸29為中心，以非常高的速度來旋轉， 而X透鏡系'4 9則可藉由第二馬達4 j以非常低的速度以平 行X方向时式來移動，致使該輕射光束7擊中該層的掃描 ”、可循著該感光層5上的螺旋狀軌道移動，配合該螺旋狀 軌道延伸留下-由複數個已照射元素和未照射元素所組成 的軌跡。 該裝置25適用於製造具有非常高之資訊密度的主模具， 也就是，藉由裝置25,該感光層5的單位面積可具有非常大 量的已照射元素。掃描點丨丨越小，可取得的資訊密度便越 高。掃描點11的尺寸取決於該輻射光束7的波長及該透鏡系 統9的數值孔徑，該數值孔徑則與該透鏡系統9和該感光層5 間之介質的光學折射率相依。當該透鏡系統9和該感光層5 間之；I負的折射率越大，掃描點丨1就越小。液體的光學折
O:\89\89688.DOC -13 - 1288404 射率通常遠大於空氣的光學折射率，所以，介於 統9和該感光層5間 兄系 保拉W ]之。玄間隙53中讓該光束7延伸的部份會 ^、〜<體’根據本範例’該液體為水。於本範例中， ^同樣非常適用，因為對本範例所使用的刪㈣光束7 、尺係透明的，而且其不會破壞該感光層5。 社如圖1所示，根據本範例之裝置25進—步包括—液體移除 …構7W具備—拾取嘴79。該拾取嘴79係被安裝於該裝 置2/的第二移動架81之上，該第二移動架可藉由該裝置25 的第二移動結構83相對於該旋轉軸29以徑向方式(依照本 範例為平行X方向）來移動，不過，亦可提供另-徑向移動 ^向。為驅動該第二移動架81使其進行移動，該第二移動 、置83匕括被連接至該第二移動架81的第三電馬達85， 用以於直線導軌87之上來移動該第二移動架，該導軌係被 黏接於該機座35之上且延伸於該第二移動架81的移動方 向。 於作業中，可藉由該第三電馬達85來移動該拾取嘴乃。 可控制該第三電馬達85，致使該透鏡系統9和該拾取嘴79 可持續地位於和該基板3之旋轉軸29相距實質等距離尺的位 置處。依此方式，該拾取嘴79便可保持在該透鏡系統9下游 中可讓該層5之已照射部份通過的位置處，致使於該透鏡系 統9中供應的液體會被該旋轉層5飄離至該拾取嘴乃，而後 該拾取嘴79便可於此處從該感光層5中拾起該液體。當水於 該透鏡系統9下游處從該感光層5中被移除之後，其實質上 會防止已經使用過的水回到間隙53，從而影響到該間隙53 O:\89\89688.DOC -14- 1288404 中精確分配的液體流。於作業中，該拾取嘴79會一直位於 與該旋轉軸29相隔距離R的位置處，該距離會對應到該透鏡 系統9和該旋轉軸29相隔的距離r，該拾取嘴79的尺寸和容 量僅需非常地小，便可移除已經使用過的液體。 圖2和3更詳細地顯示出該透鏡系統9、含有該感光層5的 基板3、以及該感光層5和該透鏡系統9間的間隙53。最靠近 該層5的透鏡59具有一面向該基板3的光表面63。該等透鏡 5 5、5 9都係懸浮於機设61之中，該機殼包括一平坦護壁6 5·， 该濩壁係面向該層5，而且實質上係延伸於垂直最靠近該層 5之透鏡5 9之光軸的虛像平面中。於最靠近該層5之透鏡59 和該層5之間會在該護壁65中提供一通道9〇，面朝該層5。 該通道90及最靠近該層5之透鏡59會於該護壁65面朝該點 11(5玄輪射7會被引導至該點）的表面中形成一凹窩92。最靠 近該層5之透鏡59的表面63係該凹窩92的内表面，而且會限 制该間隙53中讓該輻射7照射該點丨丨的部份。根據本範例， 最罪近該層5之透鏡59的表面63係平坦的，不過，此表面亦 可能為凹面或凸面。 於載具61中，液體供應器67具有一埠69，其會直接於最 罪近该層5之透鏡59的附近開放進入該凹窩92。於作業中， 該間隙53中讓該輻射7照射該層5之上的點丨丨的部份會保持 充滿液體91的狀態。為達此目的，該液體91必須透過該埠 69被送入該凹窩92中之該間隙53中讓該輻射7照射該㈣ 的4伤之中。透過由介於該點11和該透鏡59之表面63間之 濩壁65中的通道90所構成的大部份下游流出開口，該液體
O:\89\89688.DOC -15- 1288404 貫貝上也會被饋送至且注滿該護壁65和該層5間的部份 間隙53。於該凹窩92中，至少可於重要範圍中防止該液體 91飄離該間隙53。因為，該液體91比較不會飄離該間隙53 中讓該輻射通往該點11的部份，所以便可解決和因該間隙 53中讓該輻射通過的部份未完全充滿液體而導致的光學失 真相關的事件。 再者平行该等透鏡55、59之光軸所測得之間隙53的尺 寸（即該透鏡59和該層5間的距離）可以非常地大，其並不會- 讓该液體輕易地便會隨著該層5的移動而飄離。從而便可減 低對最靠近該層5之透鏡59造成破壞的風險。再者，該透鏡 允許的傾斜容限值也可以比較大，其並不會提高透鏡轉 觸到該層5的風險。 該凹窩92的位置和尺寸僅會讓一部份的輻射穿過該凹 窩。不過，為非常有效地保護整個輻射光束上的液體91 , 較佳的係該凹窩92具有一最靠近該層5的框條部份％，該框 條係延伸在照射該點丨丨的輻射7附近。因此，該凹窩％申之 該間隙53中將液體91隔離防止其飄離的部份會遍及該輻射 光束7的整個剖面。 根據本範例，該凹窩92會受限於該點u和最靠近該點u 之透鏡59之間的護壁65中的通道9()’以及受限於該透鏡μ 的表面63。從而該護壁65便可隔離最靠近該點u之透鏡μ . 的表面63，致使實際上可消彌對透鏡59造成破壞的風險。 再者，因為護壁65也會隔離該液體91，所以最近透鏡”的 位置並不必和該層5相隔非常近’便可有效地讓該層5和該 O:\89\89688.DOC -16- 1288404 2透鏡59間之間隙53充滿液體。介於該護壁65和該層5 ^的距離必須非常小，如此方能達到非常有效的毛細管 *應’以便料通道9〇周討該間隙53之 :置處維持-液體膜，因為該護壁65和該層5之的^ 接觸所造成的不利效應遠小於光表面（例如透鏡表面）和; ^矛之間的接觸所造成的不利效應。該護㈣較佳的係由非 ::二的材料(例如塑朦材料)所製成或是被非常柔軟的材 =盍住，致使萬—該護壁65和該層5之間不經意接觸時， W成破壞的風險亦非常小。 該層5和該護壁65(即該透鏡裝配件中最靠近該層^的部 份）間的最佳工作距離取決於下面兩項因素。其卜項係， 該距離必須夠大，以便能夠在該基板3以及該等透鏡5厂59 和機殼61之配置之間的距離維持足夠的容限值。另一項因 素係，此距離不可以太大，因為距離太大可能需要大量的 液體流方能讓該間隙53中讓該輻射通往該點u的部份保持 在浸泡狀況下。該間隙53之最小厚度目前較佳的範圍係 3_测叫’如果該液體為水的話，則更佳的範圍係3_湖_ μιη，如果該液體的黏稠度大於水的話，那麼該間隙μ之最 小厚度的數值越大便越有利。流出開口的寬度也會影響該° 間隙之最小厚度之較佳範圍的上限，該間隙之最二二 佳的係小於(1〇…/2" W),m，其中w為於平行該層5之 平面中所測得之該流出開口的總寬度。 因為有-面向該層5的凹窩存在的關係，所以該層5和該 最近光表面間的距離可能會大於約1〇 μιη，舉例來說，大於 O:\89\89688.DOC -17- 1288404 声、，_ 3〇 μηι '甚至100 μΐΏ，以降低對於容限值的敏感 又亚且進一步減低該層和該光表面間發生接觸的風險。 於根據本範例的裝置25中，該液體供應結構67可和通道 進订又換’讀透過該通道9G來維持液體流出的情況。 口為液體91會透過該透鏡59和該層5之間該護壁μ令的通 k向外机至該層5，幸畐射7也會透過該處通往該點“，所 心經由㈣隙53中讓該輻射通往該點_部份可特別有 效地引導錢體91。再者，因為純射7會經由用以y導读. 液㈣的流出開口 90通往該㈣’所以該輻射光束7可延： 穿過讓該液㈣流出的區域。如此便可於該透鏡59和該層5 彼此間以平行該層5進行相對移動期間，讓該間隙Μ中㈣ 輪射通往該點的部份非常可靠地進行完全浸泡。讓該液體 透過亦可讓用以照射該點之輕射通過的開口流出的另一項 優點:’可於讓該輻射通過的浸泡區域中保持非常高的壓 力。攸而便可減低形成氣泡的風險’舉例來說，在高溫作 用下，溶解於該液體中的氣體便會造成氣泡。 為避免該液體中含有氣泡且為讓該間隙53中讓該輕射7 通往該_的部份可靠地保持溢滿狀況，液體較佳的係透 過該以開π 9G流出’致使可維持該護壁65和該層$之間的 液體谷里’其包含該間隙53中讓該輕射照射該點工丄的部份 的上游處的液體容量。因此，在上游處（和該層5於該點u 之區域中的相對移動的方向相反的方向)必須形成—液體 安全界限，以便確保液體被驅往上游方向的距離中的變化 不會造成該間隙53中讓通往該點之輻射7截斷的部份的溢
O:\89\89688.DOC -18- 1288404 滿狀況發生破裂。 再者’該液體91會在一大於該間隙5 3中窄 I糸W中讓该輻射照射該 點11的部份之最大剖面94的剖面上，怂田丁# ΟΛΑ , 攸取下游的流出開口 9〇k出。如此同樣可促使該液體91可靠地浸泡該間隙μ。 從圖2和3中可以看出，該流出開口9〇於平行該層5之平面 中具有-總投影剖面通道區，從平行該透鏡I統9之光轴的 方向看去，該總投影剖面通道區的中心係位於該間隙^中 讓該輻射7照射該㈣的部份的内部。因此，該液體流出的 平均路徑相對於該間隙53中讓該輻射通往該點叫部份至 少絕大部份係位於中心處。因此’實質上該層5和該透鏡配 置9彼此間於該點⑽區域中進行相對移動的方向可以改 變，其並不會造成該間隙53中讓藉以照射該點_部份的 完全浸泡狀況發生破裂。即使實質上該層5的移動方向可以 改變，該液體的痕跡95仍將覆蓋該間隙53中讓該點被照射 的整個部份。然而，因為該光束7附近的流出開口的區域 非常靠近該光束，因此過度弄濕該層5的情形相當有限。 根據本範例，該間隙53中讓該輻射7照射該點⑽部份同 樣係位於該流出開口90的_心，使得從該流出開口列被饋 运至該間隙53中的液體91的痕跡95可完全浸泡該間隙训 讓該輻射7照射該點u的部份，不僅該層沐該至少一透鏡 系統9在該點11的位置中彼此間於箭頭52(其表示的係該層 5相對於該透鏡系統9的移動方向）所示的方向_進行相對 移動寺如此該層5和透鏡系統9在該點！ i的位置中彼此間 於相反方向中進行相對移動時亦如此。
O:\89\89688.DOC -19- 1288404 於圖2和3所示的範例中，因為該輕射光束7 :於中心處牙過該流出開口9〇的剖㈣，所以流入及流出 U開口 9G的液體91都會浸泡該間隙53中讓該輻射7照 射該點11的部份。 該層5和該透鏡系統9於該點u的區域中平行該層5進行 移動的方向可變化越多卻仍不會造成讓純射通過的區域 ^的部份94的浸泡狀況發生破裂的話m便越適用於 該點11必須於各種方向中在該層的表面上移動的應用中 例如成像製程，於該製程中，該點係一被投影於該層5之上 的二維影像。於此等應用中，該透鏡系統和該透鏡系統及 該被照射表面間之介質之間非常大的折射率的優點係可以 較兩的解析度來投影該影像，從而便允許進一步地微型化 及/或允許改良可靠度。 此等應用的一種範例係光學投影微影術，其係用以處理 用於製造半導體裝置的晶圓。圖9中針對此目的概略地顯示 一種設備和方法。市場中可購得晶圓步進機和晶圓掃描 機。因此，本文不會對此等方法和設備作詳細說明，主要 係以此等光學成像應用的内文讓讀者瞭解本案所提出的液 體浸泡情形。 根據圖9的投影微影術包括一晶圓支撐檯12 ;以及—投影 器13，其具有一位於該晶圓支撐檯12上方的透鏡裝配件 14。圖9中，該晶圓支撐檯12攜載一晶圓15，於該晶圓上有 複數個區域16希望被一光束照射，該光束會投影被運作連 接至該投影器13的掃描器18中的光罩或主光罩17的影像或 O:\89\89688.DOC -20- 1288404 局部影像。該支撐檯可沿著由轉軸驅動器21、22來驅動的 轉轴19、20於X和Y方向中移動。該等轉軸驅動器2丨、^二及 該掃描器1 8都會被連接至一控制單元23。 通常可於光學微影術中應用兩種作業原理中其中一項。 於所謂的晶圓步進機模式中，該投影器會將該主光罩的完 全影像投影於該晶圓15的該等區域16中其中一者之上。當 到達必要的曝光時間時，便可關閉或遮斷該光束，並且由 該等轉軸驅動器21、22來移動該晶圓15，直到該晶圓的下‘ 個區域16出現在該透鏡裝配件14前方預期的位置處為止。 視該已曝光區和下個欲曝光區的相對位置而定，可能需要 於各種方向中沿著該晶圓的表面非常快速地移動該透鏡裝 配件14。該晶圓表面上投影著該主光罩之影像的已照射點 的尺寸通常約為20 X 20，mm，不過亦可設計較大或較小的 點。 明確地說，當吾人希望製造較大型的半導體單元時，以 另一模式來投影該影像比較有利，該模式通常稱為晶圓掃 描器模式。於此模式中，僅會將該主光罩的狹縫形部份投 衫成一狹縫形的點，該點的長度比該晶圓丨5的表面的區域 16大了數倍（舉例來说，四倍以上）。舉例來說，該點的典型 尺寸約為30 X 5 mm。接著，可沿著掃描視窗來移動欲進 行掃描的主光罩17，同時可在該控制單元23的控制下，利 用經過調適的速度相對於該透鏡裝配件14來同步移動該晶 圓支撐檯12，致使僅有該投影點（而非被投影於該晶圓上之 主光罩17的已掃描局部影像部份）會相對於該晶圓15來移
O:\89\89688.DOC -21 - 1288404 動。因此，可將該主光罩i 7的影像轉移至該晶圓的區域i 6 之上。當該主光罩的運動視窗部份被投影於該晶圓15之上 時，該晶圓15相對於該透鏡裝配件14的移動通常會慢慢地 進行，而且通常每次都是在同一方向中移動。當該主光罩 17的所有影像都被投影至該晶圓15上之後，該晶圓15一般 便會相對於該透鏡裝配件14更快速地移動，以便將該晶圓 1 5中欲投影該光罩或主光罩丨7的下個影像的下個區域帶到 該透鏡裝配件14前方。視該晶圓15的已曝光區16和該晶圓‘ 15的下個欲曝光區16的相對位置而定，可於各種方向中來 進行移動。為能夠於該晶圓15相對於該透鏡14移動之後重 新照射該晶圓1 5的表面（也就是，還要移動該透鏡或是該透 鏡和該晶圓），如果能夠於結束該移動之後立即以液體來填 充該透鏡14和該晶圓丨5的表面間讓該輻射通過的間隙中的 液體容量的話便相當有利，因此於開始照射之前便可可靠 地浸泡該空間。 舉例末說如果該照射的光波長為19 3 nm的話，亦可利 用水來進行光學微影術。不過，於特定的環境中，其它液 體可能比較適用。 圖4及5為如圖丨和9中所示之裝置般的裝置的透鏡系統之 第一範例109的遠端部份。根據本範例的透鏡系統1〇9包括 一機殼161，一最靠近該基板3上之層5的透鏡159。根據本 範例，凹窩192係党限於最靠近該層5上該點丨丨之透鏡丨5 9的 表面163的凹面部份，輻射光束1〇7會被引導至該凹窩處。 如此便可配合該間隙153中讓輻射107通往該點11的整個部
O:\89\89688.DOC -22- 1288404 份194中非常均勻的流動圖案來獲得保有一凹窩特徵的液 體。明確地說，可於該間隙153中獲得一均勻的流速梯度圖 案。接著，該非常均勻的流動圖案便有利於避免誘發震動， 並且可用以連續均勻地供應新鮮的液體，從而可獲得一均 勻、穩定的液體溫度。該些效應皆有利於避免對該輻射光 束107造成光學干擾。 於圖5中，元件符號194所示的虛線圓表示的係介於該透 鏡159和該層5之間該間隙153中讓該輻射光束1〇7通過的部。 份之最大剖面。 為供應液體191給該透鏡159和該層5間的間隙153，會有 一液體供應導管167延伸穿過該機殼161，並且通往一流出 開口 190。根據本範例，該流出開口 19〇於面向該層5的表面 154中具有渠狀結構的形狀。該渠狀結構19〇的開口朝向該 層5用以/σ著該溝渠190於縱向方向中來分佈所供應的液 體191，並且將已分佈的液體朝該層5散佈。於作業中，可 利用該渠狀結構190沿著該溝渠結構於縱向方向中來分佈 該液體191，並且從該渠狀結構19〇中將液體l9i朝該層$散 佈。如此便可造成一非常寬闊、平坦的液體痕跡195，並且 完全浸泡該間隙153中讓該輻射光束1〇7通過的部份194，即 使該透鏡系統109和該層5彼此間平行該層5之平面的相對 移動的方向實質上會改變亦無妨。 該溝木190可能具有各種形式。於圖4和5所示的具體實施 例中，該溝渠的形式係將該流出開口 190置放於該輻射光束 107的外面，並且延伸於該間隙153中讓該輻射1〇7照射該點 O:\89\89688.DOC -23 - 1288404 11的部份194的附近。從平行該透鏡系統109的光軸的方向 中看去，十字196表示該流出開口 19〇之總剖面通道區的中 心。從平行該透鏡系統10 9的光軸的方向中看去，於本具體 實施例，該流出開口 190之總剖面通道區的中心還位於該間 隙153中讓該輻射107照射該點11的部份1 94的内部。再者， 如上面所討論的具體實施例般，該間隙153中讓該輻射1〇7 照射該點11的部份194係位於該流出開口 19〇之總剖面通道 區的中心，使得可反轉該透鏡系統1〇9和該層5彼此間於丰‘ 行該層5之平面中所進行的相對移動，但卻不會造成該間隙 153中讓该輻射107通過的部份i 94的完全浸泡狀況發生破 裂0 於圖4及5所示之範例的流出開口 19〇和於圖2及3所示之 流出開n9G的另-項共同特點係，從平行該透鏡系統1〇9 的光軸的方向中看去，其於從該流出開口19()被饋送至該間 隙153的液體痕跡195完全浸泡該間隙中讓該輻射照射該點 11的# 194的角度上以及該層5和該透鏡系統⑽於平行 該層5的複數個方向（該等方向彼此垂直）中彼此進行相對移 動的點U的位置中包含複數個部份，該等部份會以該間隙 153中讓該輻射光束1〇7照射該㈣的部份194為十心互相 分隔。於該層5和該透鏡系統1〇9於彼此垂直的方向令彼此 進灯相對移動期間保持該間隙中讓該輻射穿過的部份194 ::泡的能力係—項特殊的優點，因為其允許在X方向和Υ 向移動期間將一影像寫到該層5之上。 較佳的係可於該渠狀結構19〇和足以保持該間隙⑸令讓
O:\89\89688.DOC -24- 1288404 該輻射穿過的部份被可靠地浸泡的環境間之液體上的壓降 處來供應該液體191。因此，便可將被饋送至該表面的水量 保持最小量。 再者，當透過一渠狀流出開口 19〇來散佈該液體μ〗時， 門隙丨53的最小厚度（本範例中其為該層5和該護壁部份165 之表面154之間的距離）可以比較大，而不會對該間隙中讓 該輻射通過的部份194的浸泡狀況造成過高的破裂風險。 較佳的係以下面的流速來供應該液體丨9丨··如果介於該肩， 5和最罪近該層5之透鏡系統1〇9的表面間的間隙Η)的最小 厚度為Η(垂直該層5所測得），該層5和至少一透鏡I”彼此 間以速度V來進行相對移動，透過一直徑D(於平行該層$的 平面中所’則得）的流出開口 190來供應該液體191，那麼流速 較佳的係等於〇.5*p*H*(D + α*Η)*ν，…至ig之間的常 數’ β為1至3之間的常數。 因此，吾人便可確保在該間隙153中會存在基本上具有線 性速度輪廓的層流’而且較佳的係均句的克維特流。此流 貫貝上0在該溝朱19〇所在的護壁之上以及最靠近該層 5之透鏡159的側邊163之上施加—實質恆^的力量。因此， .亥間隙153中的水貫質上不會在該透鏡系統丨之上施加任 何可變的液體力量。此等變化的液體力量會造成該透鏡系 統109產生不利的震動，並且因而導致該感光層5上之輻射 光束107的聚焦誤差和定位誤差。該流較佳的係不含任何空 氣，從而不會干擾該輻射光束1〇7。 圖6及7為如圖丨和9中所示之裝置般的裝置的透鏡系統
O:\89\89688.DOC '25- 1288404 209的第二範例。根據本範例，液體供應溝渠267下游處的 流出開口 290同樣具有一開口朝向（即光束2〇7被引導的方 向）该層5的渠狀結構，不過，從該透鏡系統2〇9的軸方向看 去時卻具有一不同的矩形形狀。實質矩形特別有利於可靠 地π泡该間隙中被該輻射光束截斷的矩形區294，並且於該 間隙的整個被截斷部份294中保持均勻的液體流圖案，尤其 疋如果该透鏡系統209和該層5於垂直該矩形渠狀結構29〇 之該等側邊中其中一者的方向中彼此進行相對移動時更為 有利。此等環境通常會發生在光學投影微影術中。 如圖2及3中所示的範例，該凹窩292會受限於垂直該透鏡 系統209之軸的護壁265中的通道295以及最靠近該點丨丨之 透鏡259的表面，最靠近該點11之透鏡259的表面也會限制 该間隙253中讓該輻射2〇7通往該點u的部份294。因此，可 有效地保護該透鏡259,避免其因該透鏡系統2〇9和該基板3 上之層5的不經意接觸而遭到破壞。不過，根據本範例，通 道295並非可用以散佈液體的流出開口。 圖8所不之透鏡系統309具有兩個最下游流出開口 39〇、 390’，而該間隙中讓該輻射通往欲被照射之層上之該點的 部份394則係位於該等流出開口的中心，致使如果該層相對 於該透鏡系統309於該點之區域中的移動係在如箭頭352所 不之第一方向中的話，那麼該間隙中讓該輻射通過的部份 394便會完全浸泡在由第一流出開口 39〇流出的液體痕跡 395之中；如果該層相對於該透鏡系統309於該點之區域中 的移動係在如箭頭352,所示之第二相反方向中的話，那麼
O:\89\89688.DOC -26- 1288404 便會完全浸泡在由另-流出開口 39〇,流出的液體痕跡州 2如果吾人希望於該透鏡系統3〇9和該層在平行該層的 ，、它方向中的相對移動期間確保浸泡狀況的話，便可於相 對，該間隙中讓該輕射通過的部份394的其它角位置中提 供複數個流出開口 390,可提高壓降及流速以產生較寬的液 體痕跡及/或可利用不同設計的流出開口，舉例來說狭縫 形，其中該狹縫可能係直線形或是以該透㈣統谓的光軸 為中心產生幫、曲。 從平行該透鏡系統309的光軸的方向中看去，於根據本範 例的透鏡系統309中，該等流出開口、390,之總剖面通 迢區的中心396還位於該_: 353中讓㈣昌射通往該點⑽ 部份394的内部。 具有以該間隙中讓該輕射通往欲被照射之層上之該點的 部份394為中心環繞分隔的複數個流出開口的特殊優點 係，不論該層和該透鏡系統3〇9彼此相對的移動方向為何， 皆可選擇性地僅從欲被照射之該層上該點上游的流出開口 或複數個流出開口中來饋送液體。因此，便可限制該液體 的流速且減少需要拾取的液體數量。 【圖式簡單說明】 圖1為用以將輻射引導至一層上之一點處的裝置範例的 概略側面圖； 圖2為如圖1所示之裝置的光學系統的第一範例的遠端部 的概略剖面圖，圖中顯示出將輻射引導至其上的一層以及 於作業中所保持的液體流；
O:\89\89688.DOC -27- 1288404 圖3為沿著圖2中直線In_m的概略仰視圖； 圖4為如圖i所示之裝置的光學系統的第二範例的遠端部 :略剖面圖，圖中顯示出將輻射引導至其上的一層以及 ;作業t所保持的液體流； 圖5為沿著圖4中直線v_v的概略仰視圖； 圖6為如圖i所示之襄置的光學系統的第三範例的遠端部 的概略剖面圖，圖中顯示出將轄射引導至其上的一層以及 於作業中所保持的液體流； ； 圖7為沿著圖2中直線VII_vn的概略仰視圖； 圖8為如圖1所示之裝置的光學系統的第四範例的遠端部 的概略仰視圖；以及 圖9為用於光學微影術中的晶圓步進機/掃描機的概略俯 視平面圖。 【圖式代表符號說明】 3 基板 5 感光層 7 幸昌射光束 9 透鏡系統 11 掃描點 12 晶圓支撐擾 13 投影器 14 透鏡裝配件 15 晶圓 16 區域
O:\89\89688.DOC -28- 主光罩 掃描器 轉軸 轉軸 轉軸驅動器 轉軸驅動器 控制單元 照射點的裝置 工作檯 旋轉軸 第一電馬達 輻射源 機座 第一移動架 第一移動結構 第二電馬達 導執 鏡面 輻射光束路徑 光軸 聚焦致動器 移動方向 間隙 物鏡 -29- 透鏡固定器 透鏡 機殼 表面 護壁
液體供應器 璋 液體移除結構 拾取嘴 第二移動架 第二移動結構 第三電馬達 導軌 通道 液體
凹窩 框條 液體痕跡 輻射光束 透鏡系統 間隙 表面 透鏡 機殼 -30- 1288404 163 表面 165 護壁 167 導管 190 流出開口 191 液體 192 凹窩 194 間隙153中讓輻射107通往該點11的部份 195 液體痕跡 196 中心 207 輻射光束 209 透鏡系統 253 間隙 259 透鏡 267 液體供應港渠 290 流出開口 292 凹窩 294 間隙253中讓輻射207通往該點11的矩形區 295 通道 309 透鏡系統 352 移動方向 352' 移動方向 390 流出開口 390丨 流出開口 394 間隙中讓輻射通往該點的部份 O:\89\89688.DOC -31 - 1288404 395 液體痕跡 395f 液體痕跡 396 中心 O:\89\89688.DOC -32

Claims (1)

1288404 拾、t請專利範厲·· 】· 一種照射一層之方法，其包括·· 猎由至少一 Μ - /L 光干疋件將一輻射光束引導 的一點處； ^且承焦至該層 讓該層相對於該至少—光 續地昭射$® 退仃相對移動，致使連 男也…、射該層的不同部份， 光學元# Μ主 不取罪近該層之該至少一 九千讀的表面間維持一間隙；以及 該間隙_讓該輻射照射該 維持充滿液體m 的至少一部份必須 ^供應導管來供應該液體； 八特徵為，該液體中至少一 ^ ^ .r, _ 伪曰/主滿一凹窩，該輻射 會透過該凹窩來照射該點。 ⑽ Ή::範圍第i項之方法，其中該凹窩具有-最靠近 近^ Μ份，該框條係延伸在照射該點的該輻射附 3·如申請專利範圍第丨或2 0 土 < 、之方法，其中該凹窩係受限於該 層和取罪近該層之該至少一 H系 九予疋件的表面間的護壁中 的通道以及受限於最靠 至τ 近該層之該至少一光學元件。 4_如申清專利範圍第3項 μ㈣體。 μ，其中可維持一透過該通道 5·如申請專利範圍第1項 .^ ^ 、之方法，其中該等間隙的最小厚度 係被維持在3-1500 μιη。 6·如申請專利範圍第丨或2 - _ ^ 斗广 、之方法，其中該凹窩包括最靠近 忒層之該至少一光學元件 〒的該表面的凹面部份。 7·如申請專利範圍第i ^ <方法，其中該液體會從至少一 O:\89\89688.DOC 1288404 流出開口中流出，該至少一流出開口的形式為開口朝向該 層的至少一溝渠，該溝渠可沿著該溝渠於縱向方向中來分 佈所供應的液體，並且將已分佈的液體朝該層散佈。 8·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中介於該層和最靠近 該層之該至少一光學元件的表面間的間隙的厚度為h，該 層和該至少一光學元件彼此間以速度v來進行相對移 動，透過一於平行該層的平面中所測得的寬度為w的流出 開口來供應該液體，而且流速等於〇 5*p*H*(w + α Η) V’其中α為1至1〇之間的常數，β為1至3之間的常數。 9· 一種用以將輻射引導至一層之裝置，其包括： 至夕光冬元件，用以將源自該輪射源的輕射聚焦至該 層上的一點處； 一移動結構，用以讓該層相對於該至少一光學元件進行 相對移動，致使連續地照射該層的不同部份，並且於該層 和取罪近該點之該至少一光學元件的表面間維持一間隙 ;以及 ’、 一流出開口，用以將液體供應至該間隙中於作業中讓該 輻射照射該層上該點的至少一部份； 其特徵為於面向該點的表面中有一凹窩，該凹窩的内表 面曰限制該間隙中讓該輻射照射該點的至少該部份。 10·如申請專利範圍第9項之裝置，其中該凹窩具有_最靠近 ^層的框條部份，該框條係延伸在該間隙中於作業中讓誃 幸田射照射該點的至少該部份附近。 如申凊專利範圍第9或10項之裝置，其中該凹寫係受限於 O:\89\89688.DOC 1288404 該點和最靠近該點之該至少一光學元件的表面間的護壁 中的通道以及受限於最靠近該點之該至少一光學元件的 該表面。 1 2 ·如f請專利範圍第i i項之裝置，進一步包括一液體供應結 構，其可和該通道進行交換，以便透過該通道來維持液體 流出的情況。 13.如申請專利範圍第9、10或12項之裝置，其係被排列成將 該間隙的最小厚度保持在3-丨500 pm 〇 14·如申請專利範圍第9、10或12項之裝置，其中該凹窩包括 最罪近該點之該至少一光學元件的該表面的凹面部份。 1 5 ·如申凊專利範圍第9、10或12項之裝置，其中該至少一流 出開口的形式為開口朝向該層的至少一溝渠，用以沿著該 溝渠於縱向方向中來分佈所供應的液體，並且將已分佈的 液體朝該層散佈。 O:\S9\89688.DOC
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