專利名稱：具有垂直于晶片臺(tái)的光罩臺(tái)的反射折射光刻系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改良光刻系統(tǒng)及方法，更明確地說，本發(fā)明涉及一種使用反射折射曝光光學(xué)裝置的光刻系統(tǒng)及方法，所述反射折射曝光光學(xué)裝置投射高精度影像而沒有影像翻轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
光刻法是用來產(chǎn)生形體特征于基板的表面上的程序，這樣的基板能夠包含扁平面板顯示器、電路板、各種集成電路等等的制造上所使用的基板，該應(yīng)用中所經(jīng)常使用的基板為半導(dǎo)體晶片。在本發(fā)明是為了舉例目的而以半導(dǎo)體晶片的觀點(diǎn)來予以寫成的同時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠辨識(shí)出此敘述亦可應(yīng)用到本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的各種基板。在光刻期間，置于晶片臺(tái)上的晶片由位于光刻裝置內(nèi)的曝光光學(xué)裝置露出投射在晶片的表面上的影像，影像指的是所露出的原始影像或源影像，所投射的影像指的是真正接觸晶片的表面的影像。在曝光光學(xué)裝置被使用于光刻成像的情況中，可以使用不同類型的曝光裝置，視特殊應(yīng)用的情況而定。舉例來說，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的，X光光刻法或光子光刻法可能各自需要不同的曝光裝置，在此為了舉例說明而討論光刻成像術(shù)的特別例。
所投射的影像在晶片表面上所沉積的層(例如，光阻劑)的特性上產(chǎn)生改變，這些改變對應(yīng)于在曝光期間投射于晶片上的形體特征。曝光之后，該層能夠被蝕刻以產(chǎn)生一經(jīng)圖案化的層，此圖案對應(yīng)于在曝光期間投射于晶片上的那些形體特征。然后該經(jīng)圖案化的層被用來去除晶片內(nèi)的底層結(jié)構(gòu)層的露出部分，例如導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層、或絕緣層。然后重復(fù)此程序，連同其它步驟，直到所想要的形體特征已經(jīng)被形成于晶片的表面上為止。
曝光光學(xué)裝置包含折射及/或反射組件。亦即透鏡及/或鏡子。目前，大部分被用于商業(yè)制造的曝光光學(xué)裝置僅包含透鏡。但是，反射折射(亦即，折射及反射組件的組合)曝光光學(xué)裝置的使用正在增加，折射及反射組件的使用提供控制于制造期間更多數(shù)目的光刻變量。但是，鏡子的使用能夠?qū)е掠跋穹D(zhuǎn)問題。
影像翻轉(zhuǎn)發(fā)生在當(dāng)影像從鏡子被反射出來時(shí)，圖1顯示影像翻轉(zhuǎn)的例子。在此例中，如果我們在鏡子前面拿著平坦的英文字，則從鏡中觀看，我們將會(huì)注意到文字好象被反寫。因此，字母“F”的影像在鏡中將會(huì)被看成是“ ”。這顯示了當(dāng)影像從鏡子被反射出來時(shí)，所投射的影像產(chǎn)生不正確的影像方向，亦即，影像轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了影像翻轉(zhuǎn)。當(dāng)然，如果影像從兩個(gè)鏡子而被反射出來，則所投射的影像的影像方向?qū)?huì)是正確的，這是因?yàn)楸环D(zhuǎn)兩次。因而，字母“F”的影像在第二次反射之后將會(huì)被看成是“F”，因此，能夠看到影像翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生在當(dāng)影像被反射奇數(shù)次時(shí)。相反地，能夠看到影像翻轉(zhuǎn)不會(huì)產(chǎn)生在當(dāng)影像被反射偶數(shù)次時(shí)。
目前的光刻系統(tǒng)典型上包含一與晶片臺(tái)平行的光罩臺(tái)，以使來自光罩臺(tái)的影像被向下投射于晶片臺(tái)上。除此之外，目前的光刻系統(tǒng)典型上包含反射折射曝光光學(xué)裝置，其需要一放大鏡，例如凹式非球面鏡，此鏡提高所投射的影像，并且致使較佳的晶片曝光。但是，平行的晶片臺(tái)和光罩臺(tái)，連同放大鏡的幾何形狀一起使反射折射曝光光學(xué)裝置難以實(shí)施偶數(shù)數(shù)目的反射。
為了舉例說明這一點(diǎn)，圖2顯示一簡化示例光刻系統(tǒng)200。系統(tǒng)200顯示使用與反射折射曝光光學(xué)裝置212平行的光罩臺(tái)202和晶片臺(tái)204，該反射折射曝光光學(xué)裝置212具有一第一鏡206、一分光鏡208、一四分之一波片209、以及一放大鏡組件群210。在此示例系統(tǒng)200中，影像使用P極化光而反射自光罩臺(tái)202，此極化光被第一鏡206而直接反射進(jìn)放大鏡組件群210中。應(yīng)該注意，四分之一波片209能夠使光的極化角轉(zhuǎn)動(dòng)。來自第一鏡206的所反射的影像通過分光鏡208，這是因?yàn)楸环止忡R208所透射的光的極化。來自放大鏡組件群210的所反射的影像具有其極化角轉(zhuǎn)動(dòng)90°，此光在分光鏡表面處被反射于晶片上，因此，S極化未被分光鏡208所透射。而后，影像被直接反射出含有四分之一波片209的放大鏡組件群210外。除了翻轉(zhuǎn)影像之外，放大鏡組件群210也反轉(zhuǎn)影像的極化，因此，反射出放大鏡組件群210外的影像然后被分光鏡208所反射，因?yàn)橛跋瘳F(xiàn)在具有和分光鏡208相反的極化，影像然后被投射于平行的晶片臺(tái)204上。使用此組態(tài)，奇數(shù)數(shù)目的反射發(fā)生。結(jié)果，影像翻轉(zhuǎn)問題發(fā)生。
然而，已經(jīng)嘗試以幾個(gè)替換的光刻系統(tǒng)設(shè)計(jì)來克服影像翻轉(zhuǎn)障礙，其中一個(gè)設(shè)計(jì)為中央模糊光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。圖3顯示一具有中央模糊光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的示例光刻系統(tǒng)300，系統(tǒng)300顯示與使用反射折射曝光光學(xué)裝置312平行的光罩臺(tái)302和晶片臺(tái)304，該反射折射曝光光學(xué)裝置312具有第一鏡306及放大鏡308。在此示例系統(tǒng)300中，影像自光罩臺(tái)302而被直接投射進(jìn)放大鏡308中。應(yīng)該注意，投射自光罩臺(tái)302的影像通過第一鏡306，這是因?yàn)榈谝荤R306被極化(以和上述分光鏡208相同的方式)。影像然后直接被反射出放大鏡308外，并且被反射于第一鏡306上。除了翻轉(zhuǎn)影像之外，放大鏡308也反轉(zhuǎn)影像的極化，影像然后由第一鏡306，經(jīng)由放大鏡308中的小孔310而向下反射，并且被反射于晶片臺(tái)304上。在此組態(tài)中，放大鏡308在第一鏡306所投射的反射的路徑上，這就是為什么小孔310存在于放大鏡308內(nèi)，第一鏡306所投射的反射經(jīng)放大鏡308中的小孔310而到達(dá)晶片臺(tái)304。使用此組態(tài)，偶數(shù)數(shù)目的反射發(fā)生，因此，沒有影像翻轉(zhuǎn)問題。但是，此組態(tài)具有其本身的缺點(diǎn)，因?yàn)橛跋袷怯煞糯箸R308所反射，所以有些影像信息(亦即，通過放大鏡308中小孔310的影像部分)喪失掉，這能夠在所投射的影像中產(chǎn)生像差或不一致。
另一已經(jīng)嘗試來克服影像翻轉(zhuǎn)障礙的光刻系統(tǒng)為偏軸設(shè)計(jì)，圖4顯示一具有偏軸設(shè)計(jì)的示例光刻系統(tǒng)400。系統(tǒng)400顯示使用與反射折射曝光光學(xué)裝置412平行的光罩臺(tái)402和晶片臺(tái)404，該反射折射曝光光學(xué)裝置412具有第一鏡406及放大鏡408。在此示例系統(tǒng)400中，影像自光罩臺(tái)402而被反射于第一鏡406上，自第一鏡406反射，并且被反射于晶片臺(tái)404上。在此組態(tài)中，光罩臺(tái)402是偏軸自晶片臺(tái)404，這是因?yàn)橛跋袷欠瓷潆x開自光罩臺(tái)，以便使用放大鏡108來放大影像。如所云消霧散，在第一鏡406與晶片臺(tái)404之間有一個(gè)小角度410。使用此組態(tài)，偶數(shù)數(shù)目的反射發(fā)生。但是，此組態(tài)具有其本身的缺點(diǎn)，放大鏡408并不直接(亦即，垂直地)接收反射自第一鏡406的影像，這是因?yàn)榉糯箸R408必須更能夠接收反射自第一鏡406的影像，并且經(jīng)由一小角度410而將該影像反射于晶片臺(tái)404上。結(jié)果，影像的像差及透視彎曲能夠發(fā)生。
因此，難以創(chuàng)造具有能夠產(chǎn)生高品質(zhì)影像而沒有影像翻轉(zhuǎn)的反射折射曝光光學(xué)裝置的光刻系統(tǒng)。于是，今天大部分的光刻系統(tǒng)使用類似于圖1設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)實(shí)施導(dǎo)致影像翻轉(zhuǎn)問題之奇數(shù)數(shù)目的反射。結(jié)果，當(dāng)使用這些反射折射曝光光學(xué)裝置來使影像曝光時(shí)，必須記住所投射的影像為所想要的影像的相反，這能夠?qū)е绿幚頃r(shí)間及準(zhǔn)備的增加，該問題進(jìn)一步再加上今天所使用之大部分的光刻系統(tǒng)不會(huì)導(dǎo)致影像翻轉(zhuǎn)的事實(shí)。結(jié)果，使用反射折射曝光光學(xué)裝置及非反射折射曝光光學(xué)裝置(亦即，具有影像翻轉(zhuǎn)問題的系統(tǒng)及不具有影像翻轉(zhuǎn)問題的系統(tǒng))的制造商必須使用兩個(gè)光罩板，各自具有其影像取向，這能夠?qū)е赂叩闹圃斐杀尽?br> 有鑒于此，所需要的是使用反射折射曝光光學(xué)裝置的光刻系統(tǒng)，其產(chǎn)生高精度影像而沒有影像翻轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種使用反射折射曝光光學(xué)裝置的光刻系統(tǒng)及方法，所述反射折射曝光光學(xué)裝置投射高品質(zhì)影像而沒有影像翻轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，光刻系統(tǒng)及方法包括光罩臺(tái)、晶片臺(tái)、及一位于光罩臺(tái)與晶片臺(tái)之間的反射折射曝光光學(xué)裝置，該反射折射曝光光學(xué)裝置從光罩臺(tái)投射影像于晶片臺(tái)上，所投射的影像具有和來自光罩臺(tái)的影像相同的影像取向，換言之，反射折射曝光光學(xué)裝置并不會(huì)進(jìn)行影像翻轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，光罩臺(tái)位于第一平面上，且晶片臺(tái)位于第二平面上，其中，第一平面垂直于第二平面。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，反射折射曝光光學(xué)裝置執(zhí)行偶數(shù)數(shù)目的反射。依據(jù)本發(fā)明，所投射的影像為具有高精度的影像。況且，所投射的影像沒有像差，例如，透視彎曲及模糊區(qū)域。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，使用兩個(gè)晶片臺(tái)，各晶片臺(tái)具有相關(guān)的裝載/卸載及數(shù)據(jù)收集站，裝載/卸載及數(shù)據(jù)收集站位于曝光站的任一側(cè)上，晶片臺(tái)被安裝在一共同軌道上，使得當(dāng)?shù)谝慌_(tái)移動(dòng)離開曝光站時(shí)，第二臺(tái)能夠立即移動(dòng)進(jìn)入以取代其在曝光裝置下方的位置。經(jīng)由此配置，使曝光裝置的使用達(dá)最大。因?yàn)樵诒景l(fā)明中，晶片數(shù)據(jù)收集和曝光步驟平行地發(fā)生，所以不需要使用所包含晶片對齊策略(有時(shí)候被用來增加產(chǎn)能)。實(shí)際上，本發(fā)明的平行性質(zhì)提供較多的數(shù)據(jù)收集而沒有對應(yīng)之產(chǎn)能上的減少。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，使用雙隔離系統(tǒng)。一方面，隔離底架被非隔離工具結(jié)構(gòu)所支撐，晶片臺(tái)構(gòu)件被隔離底架所支撐，此晶片臺(tái)構(gòu)件提供對半導(dǎo)體晶片之接合的安裝，光罩臺(tái)構(gòu)件被隔離底架所支撐，此光罩臺(tái)構(gòu)件提供對光罩的安裝。隔離橋提供對投射光學(xué)裝置的安裝，此隔離橋被隔離架所支撐，來自照明源之照射通過一安裝在所設(shè)置之光罩固定座的光罩而到達(dá)所接合半導(dǎo)體晶片的表面，所安裝的光罩的圖案被轉(zhuǎn)移到所接合半導(dǎo)體晶片的表面。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為不會(huì)進(jìn)行影像翻轉(zhuǎn)的反射折射曝光光學(xué)裝置的使用，這讓制造商能夠使用和反射折射及非反射折射光刻系統(tǒng)相同的影像，這增加了兼容性并減少生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)為于晶片臺(tái)上之高精度影像的投射。不像使用替換反射折射曝光光學(xué)裝置設(shè)計(jì)的習(xí)知技術(shù)，本發(fā)明投射高品質(zhì)影像而沒有像差，例如，光瞳中的透視彎曲及模糊區(qū)域，這產(chǎn)生更高品質(zhì)產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)為使曝光光學(xué)裝置的使用達(dá)最大，這是因?yàn)榫瑪?shù)據(jù)收集和曝光步驟平行地發(fā)生，本發(fā)明的平行性質(zhì)提供更大的數(shù)據(jù)收集而沒有對應(yīng)之產(chǎn)能上的減少，這使制造程序之效率增加。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)為減少光刻裝置的重要組件間的相對運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明使用多個(gè)隔離系統(tǒng)以減少運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，以及重要構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)，包含那些在晶片臺(tái)、光罩臺(tái)、及曝光光學(xué)裝置中所包含的構(gòu)件。由減少運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，及一或多個(gè)光刻系統(tǒng)構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)，半導(dǎo)體晶片依照更緊密的公差而被更精確且重復(fù)地蝕刻。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征及優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的各種實(shí)施例的操作參照伴隨之圖形而被詳細(xì)地?cái)⑹鲇谙隆?br>

當(dāng)結(jié)合各圖形時(shí)，在圖形中，相同的標(biāo)記表示相同或功能類似的組件，本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)從下面所提出的詳細(xì)說明中將會(huì)變得更加顯明。除此之外，標(biāo)記最左邊的數(shù)字辨識(shí)標(biāo)記第一次出現(xiàn)的圖形。
圖1是說明在本發(fā)明實(shí)施例中的影像翻轉(zhuǎn)問題的圖像。
圖2是說明典型的光刻系統(tǒng)的圖形，其使用反射折射曝光光學(xué)裝置、平行的光罩臺(tái)及晶片臺(tái)、和一放大鏡。
圖3是說明使用中央模糊光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的光刻系統(tǒng)的圖形。
圖4是說明使用偏軸設(shè)計(jì)的光刻系統(tǒng)的圖形。
圖5是說明在本發(fā)明實(shí)施例中，使用正交光罩臺(tái)及晶片臺(tái)的光刻系統(tǒng)的圖形。
圖6是說明在本發(fā)明實(shí)施例中，使用正交光罩臺(tái)及晶片臺(tái)的光刻系統(tǒng)反射折射曝光光學(xué)裝置的圖形。
圖7是說明在本發(fā)明實(shí)施例中，使用正交光罩臺(tái)及晶片臺(tái)的光刻系統(tǒng)中的影像路徑的圖形。
圖8是說明在本發(fā)明實(shí)施例中，在反射折射曝光光學(xué)裝置內(nèi)處理期間影像取向的圖表。
圖9是在本發(fā)明實(shí)施例中雙晶片臺(tái)的例子。
圖10是在本發(fā)明實(shí)施例中雙隔離系統(tǒng)的例子。
200，300，400，500 光刻系統(tǒng)202，302，402，502 光罩臺(tái)
1134204，304，404，504 晶片臺(tái)206，306，406 第一鏡208，604 分光鏡209分之一波片210放大鏡組件群212，312，412，5065，600，700，反射折射曝光光學(xué)裝置308，408 放大鏡310小孔410小角度602入射透鏡606凹式非球面鏡610出射鏡透702影像900數(shù)據(jù)收集和曝光結(jié)構(gòu)910第一晶片臺(tái)912，913，922，923 次臺(tái)920第二晶片臺(tái)930軌道931，932 馬達(dá)1100 光刻工具裝置1102 隔離橋1104 投射光學(xué)裝置1106 第一氣動(dòng)隔離器1108 第二氣動(dòng)隔離器1110 第三氣動(dòng)隔離器1112 非隔離底架1114 第一相對位置傳感器1116 第二相對位置傳感器
1118第一致動(dòng)器1120第二致動(dòng)器1122第三致動(dòng)器1124第四致動(dòng)器1126晶片次臺(tái)1128晶片精確度臺(tái)1130聚焦背板1132彎曲的間隔桿1136線性馬達(dá)11381X中繼器1140空氣擋板1142支座具體實(shí)施方式
內(nèi)容目錄I.大綱定義一般考慮II.系統(tǒng)取向III.曝光光學(xué)裝置IV.雙晶片臺(tái)V.雙隔離系統(tǒng)VI.結(jié)論I.大綱本發(fā)明涉及一種使用反射折射曝光光學(xué)裝置的光刻系統(tǒng)及方法，所述反射折射曝光光學(xué)裝置投射高品質(zhì)影像而沒有影像翻轉(zhuǎn)。本發(fā)明提供更有效且更適時(shí)的半導(dǎo)體生產(chǎn)。
A.定義下面的定義僅為了舉例說明而提出，根據(jù)在此所包含的討論，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，對所列出的專有名詞的替換定義將是顯而易知的，并且落在本發(fā)明實(shí)施例的范疇與精神之內(nèi)。
專有名詞“反射折射”指的是反射組件及折射組件(亦即，鏡子及透鏡)的使用。
B.一般考慮以在此所包含例子的觀點(diǎn)來陳述本發(fā)明，這僅是為了方便，而且并非想要限制本發(fā)明的應(yīng)用。實(shí)際上，在閱讀下面的說明之后，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，如何實(shí)施下面替換實(shí)施例中的發(fā)明將會(huì)是明顯的。
II.系統(tǒng)取向圖5是說明在本發(fā)明實(shí)施例中的光刻系統(tǒng)500的圖形，此圖形顯示光罩臺(tái)502、晶片臺(tái)504、及反射折射曝光光學(xué)裝置506。在系統(tǒng)500的操作期間，一影像(未顯示出)和光罩臺(tái)502相關(guān)聯(lián)。而后，影像被投射進(jìn)反射折射曝光光學(xué)裝置506中，反射折射曝光光學(xué)裝置506處理影像并且將影像投射于晶片臺(tái)504上。替換地，影像能夠被反射進(jìn)反射折射曝光光學(xué)裝置506中，在此之前，對影像從光罩臺(tái)502進(jìn)入反射折射曝光光學(xué)裝置506投射所提到的情形將會(huì)和影像進(jìn)入反射折射曝光光學(xué)裝置506反射所提到的情形互相交換。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，光罩臺(tái)502正交于晶片臺(tái)504。為了舉例說明此組態(tài)，使用圖5為例，光罩臺(tái)502位于第一平面上，而晶片臺(tái)504位于第二平面上，其中，第一平面正交于第二平面。此特征提供被投射于晶片臺(tái)504上的影像的取向，其全等于原始影像的影像取向(亦即，影像未被翻轉(zhuǎn))，影像取向被更詳細(xì)地解釋于下。
III.曝光光學(xué)裝置圖6是說明在本發(fā)明實(shí)施例中反射折射曝光光學(xué)裝置600更詳細(xì)的圖形，圖6顯示入射透鏡602、分光鏡604、凹式非球面鏡606(亦即，放大鏡)，及出射透鏡610，圖6僅是為了方便舉例說明，而且并非想要將本發(fā)明限制于所舉例說明的組態(tài)。高度復(fù)雜的反射折射曝光光學(xué)裝置600包含，舉例來說，和在分步掃描型光刻工具中所可能需要構(gòu)件相同的構(gòu)件，反射折射曝光光學(xué)裝置的一個(gè)例子被敘述于由Williamson所共同擁有的美國專利第5537260號(hào)案中，其標(biāo)題為“Catadioptric OpticalReduction System with High Numerical Aperture”。
入射透鏡602位于反射折射曝光光學(xué)裝置600的入口上，當(dāng)影像進(jìn)入反射折射曝光光學(xué)裝置600時(shí)，透鏡602放大及/或?qū)R影像。除此之外，入射透鏡602或者任何其它位于反射折射曝光光學(xué)裝置600之入口上的構(gòu)件能夠執(zhí)行任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的工作。
分光鏡604為一極化鏡，因此，和分光鏡604相同極性的光能夠通過分光鏡604，而和分光鏡604不同極性的光則被分光鏡604所反射。也應(yīng)該注意，分光鏡604位于和進(jìn)來影像之入射角度成45度角的地方，使用圖6為例，分光鏡604位于和水平面成45度角的地方。由于Snell′s Law(亦即，入射角等于反射角)，此特征讓進(jìn)來的影像能夠被直接反射進(jìn)凹式非球面鏡606中。
凹式非球面鏡606使由分光鏡604所反射之進(jìn)來影像的大小增加。除此之外，凹式非球面鏡606使載有由分光鏡604所反射之進(jìn)來影像的光之極性反轉(zhuǎn)，凹式非球面鏡606以和本發(fā)明的本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的方式來執(zhí)行這些工作，以及任何其它的可能工作。
出射透鏡610位于反射折射曝光光學(xué)裝置600的出口上，當(dāng)影像進(jìn)入反射折射曝光光學(xué)裝置600時(shí)，透鏡610放大及/或?qū)R影像。除此之外，出射透鏡610或者任何其它位于反射折射曝光光學(xué)裝置600之出口上的構(gòu)件能夠執(zhí)行任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的工作。
A.影像路徑圖7是說明在本發(fā)明實(shí)施例中，由示例反射折射曝光光學(xué)裝置700中的影像所采用之路徑的圖形。在此實(shí)施例中，影像702經(jīng)由指定路徑而進(jìn)入反射折射曝光光學(xué)裝置700。當(dāng)影像702進(jìn)入反射折射曝光光學(xué)裝置700時(shí)，透鏡602放大及/或?qū)R影像。
而后，影像702進(jìn)入分光鏡604，經(jīng)過反射折射曝光光學(xué)裝置700入口載有影像702的光和分光鏡604具有相反的極性。因此，影像702被分光鏡604所反射。由于分光鏡604的取向(亦即，其45度角)，影像702直接被反射進(jìn)凹式非球面鏡606中。
接著，影像702被反射離開凹式非球面鏡606。然后，凹式非球面鏡606使影像702的大小增加，并且使影像702的極性反轉(zhuǎn)。除此之外，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的，凹式非球面鏡606使在兩軸附近的影像翻轉(zhuǎn)。結(jié)果，在被凹式非球面鏡606所反射之后，載有影像702之光和分光鏡604具有相同的極性。
因?yàn)檩d有影像702的光現(xiàn)在和分光鏡604具有相同的極性，所以影像702通過分光鏡604。然后，影像702被投射朝向反射折射曝光光學(xué)裝置700的出口。在這種情況下，影像通過出射透鏡610。當(dāng)影像702離開反射折射曝光光學(xué)裝置700時(shí)，透鏡610放大及/或?qū)R影像。而后，影像702被投射于晶片臺(tái)504上。
B.所投射的影像圖8是說明在本發(fā)明實(shí)施例中，在反射折射曝光光學(xué)裝置內(nèi)處理期間影像702取向的圖表800。應(yīng)該注意，影像轉(zhuǎn)動(dòng)180°不是永久遠(yuǎn)問題，因?yàn)檫@需要晶片簡單轉(zhuǎn)動(dòng)180°來修正。圖8顯示影像在處理期間如何由反射折射曝光光學(xué)裝置700來改變，就像上面圖7中所敘述的。圖表800的左欄提供影像702的處理階段以及觀看透視法的說明，換言之，左欄敘述處理影像702目前所在的位置，及影像702應(yīng)該被怎么樣觀看。圖表800的右欄顯示從所定義的觀看透視法和在所定義的處理階段影像702的表示法。
圖表800的第一列顯示如果從一個(gè)人站在反射折射曝光光學(xué)裝置700的后面并且看進(jìn)入口的角度來觀看，影像702最初為字母“F”的影像。圖表800的第二列基本上為第一列經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的影像，因?yàn)榈诙械挠跋癖硎揪瑢?huì)被怎么樣觀看，所以第二列的影像是顯著的。
如上所解釋的，我們能夠看到，使用本發(fā)明的光刻系統(tǒng)及方法，字母“F”的原始影像將會(huì)在晶片臺(tái)504上被投射成為影像“ ”，其能夠顯示原始影像“F”是全等于所投射的影像“ ”。當(dāng)所投射的影像“ ”被順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)180度時(shí)，此主張變得更加清楚。在轉(zhuǎn)動(dòng)之后，所投射的影像“ ”變得和原始影像“F”一樣。對比地，已經(jīng)經(jīng)歷一次影像翻轉(zhuǎn)的影像是不全等于原始影像，這是因?yàn)樗D(zhuǎn)的影像沒有任何會(huì)致使所翻轉(zhuǎn)的影像和原始影像一樣之?dāng)?shù)目的轉(zhuǎn)動(dòng)。
此外，本發(fā)明的光刻系統(tǒng)并沒用替換光刻系統(tǒng)設(shè)計(jì)(如上所述)，例如中央模糊光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(見圖3)及偏軸設(shè)計(jì)(見圖4)相關(guān)的問題，其中一個(gè)原因即為因?yàn)楸景l(fā)明的光刻系統(tǒng)并未利用一種使用具有小孔(影像通過此孔)之放大鏡的組態(tài)。因此，本發(fā)明的光刻系統(tǒng)并沒出息展現(xiàn)模糊的區(qū)域。
為什么本發(fā)明的光刻系統(tǒng)并沒有和替換光刻系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)的問題的另一個(gè)原因即為因?yàn)槭褂梅糯箸R，本發(fā)明的光刻系統(tǒng)將影像直接(垂直)投射進(jìn)放大鏡(亦即，凹式非球面鏡)。除此之外，本發(fā)明的光刻系統(tǒng)將影像直接投射于放大鏡外，并且直接投射于另一表面上，例如晶片臺(tái)上，因此，本發(fā)明的光刻系統(tǒng)并沒有展現(xiàn)透視彎曲及相關(guān)的問題。
IV.雙晶片臺(tái)在本發(fā)明的實(shí)施例中，雙晶片臺(tái)被使用來使制造程序更加有效。雙晶片臺(tái)包含使用串聯(lián)操作的兩個(gè)分開的晶片臺(tái)，以使其中一個(gè)晶片可以被曝光而另一個(gè)晶片正在裝載。本發(fā)明的上實(shí)施例使光刻工具產(chǎn)能增加，而同時(shí)增加經(jīng)由使用兩個(gè)基板臺(tái)所收集的對齊數(shù)據(jù)的容積，各基板臺(tái)具有相關(guān)的裝載/卸載及數(shù)據(jù)收集站，裝載/卸載及數(shù)據(jù)收集站位于曝光站的任一側(cè)上，基板臺(tái)被安裝在一共同軌道上，使得當(dāng)?shù)谝慌_(tái)移動(dòng)離開曝光站時(shí)，第二臺(tái)能夠立即移動(dòng)進(jìn)入以取代其在曝光裝置下方的位置。經(jīng)由此配置，使曝光裝置的使用達(dá)最大。因?yàn)樵诒景l(fā)明中，晶片數(shù)據(jù)收集和曝光步驟平行地發(fā)生，所以不需要使用有時(shí)候被用來增加產(chǎn)能的所包含的晶片對齊策略。實(shí)際上，本發(fā)明的平行性質(zhì)提供更大的數(shù)據(jù)收集而沒有對應(yīng)的產(chǎn)能上的減少。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，光刻裝置包含曝光站及多個(gè)基板臺(tái)，和基板臺(tái)具有和數(shù)據(jù)收集站(與多個(gè)基板臺(tái)中的其它基板臺(tái)相關(guān)聯(lián))分開的相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站，多個(gè)基板臺(tái)的各個(gè)基板臺(tái)可以從相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站移動(dòng)到曝光站。
在操作期間，多個(gè)基板臺(tái)的各個(gè)基板臺(tái)交替地從其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站移動(dòng)到曝光站，使得多個(gè)基板臺(tái)的第一個(gè)基板臺(tái)的數(shù)據(jù)收集能夠發(fā)生在和多個(gè)基板臺(tái)的第二個(gè)基板臺(tái)正在曝光站經(jīng)歷曝光的同一時(shí)間。
光刻裝置的進(jìn)一步特征在于包含配置在裝置內(nèi)第一及第三位置上的第一及第二數(shù)據(jù)收集照相機(jī)，曝光裝置是配置于光刻裝置內(nèi)的第二位置上，第一及第二基板臺(tái)可以分別從第一位置移動(dòng)到第二位置和從第三位置移動(dòng)到第二位置。
圖9說明本發(fā)明實(shí)施例中的雙晶片臺(tái)。數(shù)據(jù)收集和曝光結(jié)構(gòu)900包含第一晶片臺(tái)910及第二晶片臺(tái)920，第一及第二晶片臺(tái)在圖形中被描述為具有晶片911及912安裝于其上，晶片臺(tái)910是經(jīng)由次臺(tái)912及913而被安裝于軌道930，次臺(tái)913可移動(dòng)安裝于次臺(tái)912以便讓此臺(tái)能夠在垂直于軌道的方向上移動(dòng)。雖然未顯示出，次臺(tái)912及913能夠包含對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言為已知類型的線性無刷馬達(dá)的構(gòu)件以實(shí)現(xiàn)此移動(dòng)，馬達(dá)931及932沿著軌道930而推進(jìn)次臺(tái)913，馬達(dá)931及932也可以是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言為已知類型的線性無刷馬達(dá)。同樣地，，晶片臺(tái)920是經(jīng)由次臺(tái)922及923而被安裝于軌道930，馬達(dá)931及932也沿著軌道930而推進(jìn)次臺(tái)923。如同次臺(tái)912及913的情形一樣，一額外的馬達(dá)構(gòu)件能夠被包含在次臺(tái)922及923之內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)該臺(tái)在垂直于軌道的方向上移動(dòng)。此外，干涉儀(未顯示出)被置于此結(jié)構(gòu)之內(nèi)，以準(zhǔn)確地判定晶片臺(tái)910及920在軌道930上以及沿著垂直于930軸的位置，這些干涉儀和一控制系統(tǒng)(討論于下)一起工作來控制臺(tái)移動(dòng)。
雙晶片臺(tái)的概念在由Roux等人所共同擁有的美國專利申請09/449,630號(hào)案中有更詳細(xì)的解釋，其申請于1999年11月30日，標(biāo)題為“DualStage Lithography Apparatus and Method”。
參照圖5，如上所述，雙晶片臺(tái)能夠和晶片臺(tái)504換。雙晶片臺(tái)和光刻系統(tǒng)500的組合讓光刻系統(tǒng)能夠具有高的產(chǎn)能，而同時(shí)使用產(chǎn)生高品質(zhì)影像而不會(huì)影像翻轉(zhuǎn)反射折射曝光光學(xué)裝置。
V.雙隔離系統(tǒng)在本發(fā)明的實(shí)施例中，雙隔離系統(tǒng)能夠被用來使制造程序更加精確。雙隔離系統(tǒng)包含晶片臺(tái)與光罩臺(tái)的隔離，以使防止兩臺(tái)受到環(huán)境運(yùn)動(dòng)的影響。一方面，隔離底架被非隔離工具結(jié)構(gòu)所支撐，晶片臺(tái)構(gòu)件被隔離底架所支撐，此晶片臺(tái)構(gòu)件提供對半導(dǎo)體晶片接合的安裝，光罩臺(tái)構(gòu)件被隔離底架所支撐，此光罩臺(tái)構(gòu)件提供對光罩的安裝。隔離橋提供對投射光學(xué)裝置的安裝，此隔離橋被隔離底架所支撐，來自照明源的照射通過一安裝在所設(shè)置的光罩固定座的光罩而到達(dá)所接合的半導(dǎo)體晶片的表面，所安裝的光罩的圖案被轉(zhuǎn)移到所接合的半導(dǎo)體晶片的表面。
另一方面，隔離橋提供對投射光學(xué)裝置的安裝，此隔離橋被一非隔離底架所支撐，晶片臺(tái)構(gòu)件被該非隔離底架所支撐，此晶片臺(tái)構(gòu)件提供對半導(dǎo)體晶片接合的安裝，光罩臺(tái)構(gòu)件被該非隔離底架所支撐，此光罩臺(tái)構(gòu)件提供對光罩的安裝。一隔離光學(xué)中繼器被該非隔離底架所支撐，此隔離光學(xué)中繼器包含至少一伺服控制分幀葉片，此一或多個(gè)伺服控制分幀葉片被組構(gòu)而使得來自照明源的照射將會(huì)被分幀，并且被成像于一安裝在所設(shè)置的光罩固定座的光罩上，此照射將會(huì)通過罩平面而到達(dá)所接合半導(dǎo)體晶片的表面，所安裝的光罩的圖案被轉(zhuǎn)移到所接合半導(dǎo)體晶片的表面。
圖10說明本發(fā)明實(shí)施例中的雙隔離系統(tǒng)。光刻工具裝置1100結(jié)合一隔離系統(tǒng)以使支撐重要光學(xué)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)達(dá)最小，光刻工具裝置1100包含隔離橋1102、一投射光學(xué)裝置1104、一第一、第二及第三氣動(dòng)隔離器1106、1108、及1110，一非隔離底架1112、一第一及第二相對位置傳感器1114及116、一第一、第二、第三及第四致動(dòng)器1118、1120、及1124、一晶片次臺(tái)1126、一具有支座1142的晶片精確度臺(tái)1128、一聚焦背板1130、一或多個(gè)彎曲的間隔桿1132、晶片臺(tái)1134、一線性馬達(dá)1136、一1X中繼器1138、以及一空氣擋板1140，光刻工具裝置1100的這些組件被更加充分地?cái)⑹鲇谙挛募跋旅娴姆侄沃小?br> 雙隔離系統(tǒng)的概念在由Galburt等人所共同擁有的美國專利申請第09/794,133號(hào)案中有更詳細(xì)的解釋，其申請于2001年2月28日，標(biāo)題為“Lithographic Tool with Dual Isolation System and Method forConfiguring the Same”。
參照圖5，如上所述，雙隔離系統(tǒng)能夠和晶片臺(tái)504互換。雙隔離系統(tǒng)和光刻系統(tǒng)500的組合讓光刻系統(tǒng)能夠增加操作的精確度，而同時(shí)使用產(chǎn)生高品質(zhì)影像而沒有影像翻轉(zhuǎn)的反射折射曝光光學(xué)裝置。
VI.結(jié)論在本發(fā)明的各種實(shí)施例已經(jīng)被敘述于上的同時(shí)，應(yīng)該了解他們已經(jīng)由舉例說明來予以提出，而且并非限定。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，各種形式的改變及詳細(xì)內(nèi)容能夠被做成于其中，而沒有違離本發(fā)明的精神及范疇。因此，本發(fā)明不應(yīng)該受到上述代表性實(shí)施例所限制，而應(yīng)該僅依據(jù)下面的權(quán)利要求書及他們的等同之物來予以界定。
權(quán)利要求
1.一種光刻裝置，包括透射或反射影像的光罩臺(tái)；晶片臺(tái)；以及反射折射曝光光學(xué)裝置組件，在所述光罩臺(tái)與所述晶片臺(tái)之間取向，按全等方式將所述影像投射于所述晶片臺(tái)上。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其中，所述光罩臺(tái)的取向?qū)嶋H正交于所述晶片臺(tái)。
3.如權(quán)利要求2所述的光刻裝置，其中，所述反射折射曝光光學(xué)裝置組件引起所述影像偶數(shù)數(shù)目的反射。
4.如權(quán)利要求3所述的光刻裝置，其中，所述所投射的影像實(shí)際上沒有像差，包含下列任一情形透視彎曲；以及模糊區(qū)域。
5.如權(quán)利要求3所述的光刻裝置，還包括，曝光站；以及多個(gè)晶片臺(tái)，所述晶片臺(tái)的各個(gè)晶片臺(tái)具有相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站，該數(shù)據(jù)收集站獨(dú)立于與所述多個(gè)晶片臺(tái)中的其它晶片臺(tái)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站。
6.如權(quán)利要求5所述的光刻裝置，其中，所述多個(gè)晶片臺(tái)中的各個(gè)晶片臺(tái)可以從所述相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站移動(dòng)到所述曝光站。
7.如權(quán)利要求5所述的光刻裝置，其中，在操作期間，所述多個(gè)晶片臺(tái)的各個(gè)晶片臺(tái)交替地從所述相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站移動(dòng)到所述曝光站，使得所述多個(gè)晶片臺(tái)的第一個(gè)晶片臺(tái)的數(shù)據(jù)收集能夠發(fā)生在和所述多個(gè)晶片臺(tái)的第二個(gè)晶片臺(tái)正在所述曝光站經(jīng)歷曝光的同一時(shí)間。
8.如權(quán)利要求3所述的光刻裝置，還包括，第一數(shù)據(jù)收集照相機(jī)，配置在裝置內(nèi)的第一位置上；曝光裝置，配置在裝置內(nèi)的第二位置上；第二數(shù)據(jù)收集照相機(jī)，配置在裝置內(nèi)的第三位置上；第一晶片臺(tái)，可以從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置；以及第二晶片臺(tái)，可以從所述第三位置移動(dòng)到所述第二位置。
9.如權(quán)利要求8所述的光刻裝置，還包括軌道，所述第一及第二晶片臺(tái)可移動(dòng)安裝于所述軌道上。
10.如權(quán)利要求3所述的光刻裝置，還包括雙隔離系統(tǒng)，其中，所述雙隔離系統(tǒng)包含隔離底架，被非隔離工具結(jié)構(gòu)所支撐；晶片臺(tái)構(gòu)件，被所述隔離底駕所支撐，所述晶片臺(tái)構(gòu)件提供對半導(dǎo)體晶片的接合的安裝；光罩臺(tái)構(gòu)件，被所述隔離底架所支撐，所述光罩臺(tái)構(gòu)件提供對光罩的安裝；隔離橋，提供對所述反射折射曝光光學(xué)裝置組件的安裝，所述隔離橋被所述隔離底架所支撐。
11.一種光刻方法，包括步驟提供光罩臺(tái)，用以透射或反射影像；提供晶片臺(tái)，用以接收影像；以及在所述光罩臺(tái)與所述晶片臺(tái)之間定反射折射曝光光學(xué)裝置組件的取向，從而按全等方式將所述影像投射于所述晶片臺(tái)上。
12.如權(quán)利要求11所述的光刻裝置，還包括定所述光罩臺(tái)的取向而實(shí)際正交于所述晶片臺(tái)的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的光刻裝置，還包括由所述反射折射曝光光學(xué)裝置組件引起所述影像偶數(shù)數(shù)目的反射的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的光刻裝置，還包括投射實(shí)際上沒有像差的影像的步驟，像差包含下列任一情形透視彎曲；以及模糊區(qū)域。
15.如權(quán)利要求13所述的光刻裝置，還包括步驟提供曝光站；以及提供多個(gè)晶片臺(tái)，所述晶片臺(tái)的各個(gè)晶片臺(tái)具有相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站，該數(shù)據(jù)收集站獨(dú)立于與所述多個(gè)晶片臺(tái)中的其它晶片臺(tái)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站。
16.如權(quán)利要求15所述的光刻裝置，還包括讓所述多個(gè)晶片臺(tái)中的各個(gè)晶片臺(tái)能夠從所述相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站移動(dòng)到所述曝光站的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的光刻裝置，還包括在操作期間，所述多個(gè)晶片臺(tái)的各個(gè)晶片臺(tái)交替地從所述相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)收集站移動(dòng)到所述曝光站，使得所述多個(gè)晶片臺(tái)的第一個(gè)晶片臺(tái)的數(shù)據(jù)收集能夠發(fā)生在和所述多個(gè)晶片臺(tái)的第二個(gè)晶片臺(tái)正在所述曝光站經(jīng)歷曝光的同一時(shí)間的步驟。
18.如權(quán)利要求13所述的光刻裝置，還包括步驟提供第一數(shù)據(jù)收集照相機(jī)，配置在裝置內(nèi)的第一位置上；提供曝光裝置，配置在裝置內(nèi)的第二位置上；提供第二數(shù)據(jù)收集照相機(jī)，配置在裝置內(nèi)的第三位置上；提供第一晶片臺(tái)，可以從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置；以及提供第二晶片臺(tái)，可以從所述第三位置移動(dòng)到所述第二位置。
19.如權(quán)利要求18所述的光刻裝置，還包括提供軌道，所述第一及第二晶片臺(tái)可移動(dòng)安裝于所述軌道上的步驟。
20.如權(quán)利要求13所述的光刻裝置，還包括步驟提供隔離底架，所述隔離底架被非隔離工具結(jié)構(gòu)所支撐；提供晶片臺(tái)構(gòu)件以提供對半導(dǎo)體晶片的接合的安裝，所述晶片臺(tái)構(gòu)件被所述隔離底架所支撐；提供光罩臺(tái)構(gòu)件以提供對光罩的安裝，所述光罩臺(tái)構(gòu)件被所述隔離底架所支撐；以及提供隔離橋以提供對所述反射折射曝光光學(xué)裝置組件的安裝，所述隔離橋被所述隔離橋底架所支撐，其中，提供雙隔離方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用反射折射曝光光學(xué)裝置的光刻系統(tǒng)及方法，所述反射折射曝光光學(xué)裝置投射高精度影像而沒有影像翻轉(zhuǎn)。光刻裝置包括光罩臺(tái)、晶片臺(tái)、以及位于光罩臺(tái)與晶片臺(tái)之間的反射折射曝光光學(xué)裝置組件，該反射折射曝光光學(xué)裝置從光罩臺(tái)投射影像于晶片臺(tái)上，所投射的影像具有和來自光罩臺(tái)的影像相同的影像取向，換言之，反射折射曝光光學(xué)裝置并不會(huì)進(jìn)行影像翻轉(zhuǎn)。光罩臺(tái)位于第一平面上，且晶片臺(tái)位于第二平面上，其中，第一平面正交于第二平面。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，反射折射曝光光學(xué)裝置執(zhí)行偶數(shù)數(shù)目的反射，所投射的影像為具有高精度的影像，并且所投射的影像沒有像差，例如，透視彎曲及模糊區(qū)域。本發(fā)明能夠和雙晶片臺(tái)及雙隔離系統(tǒng)相結(jié)合。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1493922SQ0313864
公開日2004年5月5日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月29日
發(fā)明者哈利·塞維爾, 喬治·S·伊瓦爾蒂, 約翰·莎馬里, S 伊瓦爾蒂, 哈利 塞維爾, 莎馬里 申請人:Asml控股股份有限公司