光刻设备和器件制造方法

专利名称：光刻设备和器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻设备和一种定位组件。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上) 的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选 地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可 以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多 个管芯)上。通常，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀 齐IJ)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备 包括所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每 一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向) 扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部 分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到 所述衬底上。为了确保图案形成装置的目标部分在图案的扫描过程中被投影到衬底上的合适 位置处，希望相对于图案形成装置精确定位衬底。图案形成装置和衬底的精确定位通常通 过应用多个电磁致动器和电动机来实现。同时，期望对于光刻设备能实现高的产量，即在给 定时间段上处理的晶片的数量应该尽可能的高。为了实现高的产量，高的扫描速度是优选 的。实现高的扫描速度需要使用高的加速和减速力。光刻设备的已知的定位装置包括用以 提供衬底台的精确定位的致动器组件。这种致动器组件通常布置在衬底台的下面。已经发 现致动器组件的布置在定位装置的运行过程中会导致衬底台的不想要的变形或位移，由此 对衬底台的精确定位产生负面的影响。为了避免这种不想要的变形或位移，需要复杂的控 制策略或附加的致动器。

发明内容
本发明旨在提供一种用于光刻设备的定位装置，其能够更加精确地定位光刻设备 处理的衬底。根据本发明的实施例，提供一种光刻设备，其包括配置用以调节辐射束的照射系 统；支撑结构，其构造用以支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面上 将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，其构造用以在中心区域保持衬底；投 影系统，其配置成将所述图案化的辐射束沿第一方向投影到所述衬底的目标部分上；和定 位装置，其用以定位所述衬底台，其中定位装置包括布置用以在使用时施加力以定位所述 衬底台的多个致动器，所述力的方向基本上在大致垂直于所述第一方向的平面中，并且其 中所述多个致动器布置在所述衬底台的中心容积的外侧，所述中心容积通过沿所述第一方 向投影所述中心区域获得。
根据本发明实施例的光刻设备包括多个致动器，也称为致动器组件，所述多个致 动器布置成施加力以定位衬底台。由致动器组件产生的致动器力具有可以由基本上垂直于 第一方向的平面描述的取向或方向，所述第一方向与所述图案化辐射束投影到衬底上的投 影方向对应。致动器组件的所述多个致动器还布置在所述衬底台的中心容积的外侧，中心 容积通过沿所述第一方向投影想要或打算用于保持衬底的衬底台的中心区域而获得。本发 明的发明人已经发现，这种布置能够提高衬底台的定位精确性。用于定位衬底台的包括致动器组件的定位装置是已知的，其中致动器组件设置在 衬底和衬底台的下面。然而，这种布置在可以获得的定位精确性或精确度方面表现出缺点 或不足。通过将致动器组件布置在衬底台的下面，沿基本上垂直于投影方向的方向施加致 动器力到衬底台将不仅导致线性位移，而且导致旋转，因为致动器定位在衬底台的重心的 下面。通常，在光刻设备的衬底台的位移情形中，这种旋转是不想要的。因而，为了避免这 种旋转，将需要产生抵消旋转的补偿扭矩的附加致动器。应用附加的致动器以抵消衬底台 的旋转可以激励或激起衬底台的某种振动模式，这是本领域技术人员已知的。为了减小所 需的补偿扭矩，在US 2006/0119829中已经提出将致动器组件至少部分地布置在衬底下面 的衬底台的腔的内部，以便更靠近衬底台的重心安装致动器组件。通过将致动器组件部分 地设置在衬底台的内部，由致动器力的方向限定的平面被带到更靠近包括衬底台的重心的 平面。同样，所需的补偿扭矩(如上面所述)可以减小。然而，将致动器组件部分地安装在 衬底台的内部会影响衬底台的结构刚性或刚度。通过将致动器组件部分地设置在反射镜块 的内部，会损害衬底台的结构刚性或刚度。由于致动器组件部分地位于衬底台的内部，提高 刚度或刚性的可能性受到限制。同样，衬底台的不想要的变形或位移仍然存在。因此，通过 将致动器组件布置在所限定的中心容积外侧，衬底台的结构刚性或刚度不再受损害，因此 能够提高位 置精确度。通过将致动器组件布置在衬底台的中心容积的外侧而不是衬底的下 面(或衬底台的外侧或部分地位于衬底台的内部)，有利于设计具有更优的机械特性(刚性 或刚度，本征频率等)的衬底台。在根据本发明实施例的光刻设备中，衬底台的中心容积设置有一个或更多个加强 肋，由此改善衬底台的刚性或刚度，从而提高所述台的本征频率。正如本领域技术人员已知 的，提高刚度或刚性或本征频率有利于所述台的更精确的定位。由于提高的本征频率，在所 述台的本征频率被提高的情况下，控制定位衬底台的致动器的控制器可以例如以更高的带 宽运行。在根据本发明实施例的光刻设备中，通过布置致动器以在包括衬底台的重心的平 面中施加力，可以获得进一步的改进。通过这样的设置或配置，可以在衬底台的变形最小的 情况下实现衬底台沿基本上平行于所述平面的方向的位移(即，在垂直于投影方向的方向 上的位移)。通过以这种方式布置致动器，使得致动器力不会或很难引起衬底台的旋转，可 以实现衬底台的更精确的定位，因为不需要产生补偿扭矩，所述补偿扭矩潜在地影响位置 精确度。因此，致动器力的扰动将导致衬底台的较小的不想要的旋转。在一实施例中，致动器组件包括沿衬底台的四个边布置的四个致动器。通常，衬底 台具有基本上矩形形状。这种衬底台具有基本上矩形的上表面，包括布置用以容纳或接收 晶片或衬底的中心区域。中心区域可以例如设置有突节台。在衬底台的上表面，沿中心区 域的周边，传感器可以定位成例如以便有利于安装到所述台的衬底的位置测量。
通常，通过应用包括线圈(包括一个或更多个铜或铝绕组)和磁体构件(例如包 括永磁体和可选的磁性轭(例如包括铁或CoFe))的电磁致动器实现光刻设备中的衬底台 的定位。然而，值得注意的是，也可以应用其他类型的致动器。这种致动器包括但不限于磁 阻致动器和压电致动器。为了在相当大的距离(>0.5米)上提供衬底台的精确定位，根据本发明实施例 的光刻设备的定位装置还包括电磁电动机，电磁电动机配置成提供衬底台和致动器组件的 长行程定位。这种电磁电动机的示例包括但不限于平面电动机以及线性电动机的级联布 置，也称为H-驱动。在这种布置中，致动器组件可以安装到电磁电动机。在一实施例中，致动器组件的致动器包括线圈构件和磁体构件，磁体构件在使用 时与线圈构件协同运行以在使用时施加力以便定位衬底台。优选地，致动器的磁体构件 被安装到衬底台，同时线圈构件被例如安装到能够实现长行程定位的定位装置的电磁电动 机。通过这样的设置或配置，致动器的配线(例如用于给线圈构件提供电力)不必连接到 衬底台，由此基本上避免了对衬底台的扰动。在一实施例中，安装到衬底台的磁体构件包括多个基本上独立的磁体子构件，磁 体子构件在使用时与线圈构件的线圈协同运行。本发明的发明人已经发现，通过将电磁致 动器的磁体构件细分成多个子构件并将子构件独立地安装到所述台，由磁体 构件引入到衬 底台中的热应力可以被减轻。上述的定位系统或组件(包括衬底台和定位装置)还可以应用于希望精确地定位 物体的其他领域。因此，根据本发明的其他方面，提供一种用于定位物体的定位组件，所述 定位组件包括构造用以在中心区域上保持物体的物体台；多个致动器，布置成在使用时施 加力以定位物体台，所述力的方向基本上在与包括中心区域的平面大致平行的平面中，并 且其中多个致动器布置在物体台的中心容积的外侧，中心容积通过沿基本上垂直于所述平 面的方向投影中心区域而获得。


下面仅通过示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图 中相应的标记表示相应的部件，在附图中图1示出根据本发明实施例的光刻设备；图2示意地示出本领域中已知的定位组件的横截面视图；图3示意地示出根据本发明实施例的定位组件；图4示意地示出根据本发明实施例的两个定位组件；图5示意地示出根据本发明实施例的定位组件的XY视图；图6示意地示出可以用于根据本发明实施例的光刻设备中或用于根据本发明实 施例的定位组件中的致动器。
具体实施例方式图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括照 射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或任何其他合适的 辐射)；图案形成装置支撑结构或支持结构(例如掩模台)MT，其构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM 相连。所述设备还包括衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑结构”，其构造成保持衬底(例 如涂敷有抗蚀剂的晶片)W并与配置成根据特定参数精确地定位衬底的第二定位装置PW连 接。所述设备还包括投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置用于将由图案形成装 置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静 电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。所述图案形成装置支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设 计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置 MA。所述图案形成装置支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保 持图案形成装置MA。所述图案形成装置支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需 要成为固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑结构MT可以确保图案形成装置MA位于 所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可 以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在 辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意， 被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图 案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的 器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编 程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如 二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩 模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地 倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜 矩阵反射的辐射束。这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折 射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使 用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这 里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备 可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑结构”(和/或 两个或更多的掩模台或“掩模支撑结构”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用 附加的台或支撑结构，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个 其它台或支撑结构用于曝光。光刻设备也可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率 的液体(例如水)覆盖，以便充满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以应用到光 刻设备的其他空间，例如图案形成装置(掩模)和投影系统之间的空间。浸没技术可以用 于增大投影系统的数值孔径NA。这里所用的术语“浸没”并不意味着例如衬底等结构必须浸入到液体中，而只意味着在曝光过程中液体位于投影系统和衬底之间。参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。该源和光刻设备可以是分离的 实体(例如当该源是受激准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源SO考虑成形成光 刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮 助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光 刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如 果需要时设置的所述束传递系统BD —起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通 常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围 (一般分别称为σ-外部和ο-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它 部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束B，以在其横 截面中具有所需的均勻性和强度分布。所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台MT) 上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。 已经穿过图案形成装置(例如掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系 统PS将辐射束B聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器 IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT， 例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的 机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器IF(图1 中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。 通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块 (精定位)的帮助来实现图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT的移动。类似地，可以采 用形成第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现衬底台WT或“衬底支 撑结构”的移动。与衬底台WT结合的第二定位装置PW可以例如与根据本发明实施例的定 位组件相对应，从而物体台与衬底台WT相对应并且将要被定位的物体与衬底相对应。定位 组件的多个致动器扮演短行程模块的角色并且提供衬底台WT的精确的定位。在根据本发 明实施例的光刻设备中，衬底台构造成将衬底或晶片保持在中心区域上。定位组件的多个 致动器布置用以在使用时施加力以定位衬底台，所述力基本上在与包括中心区域的平面大 致平行的平面中取向，并且其中所述多个致动器布置在衬底台的中心容积的外侧，中心容 积通过沿基本上垂直于所述平面的方向投影所述中心区域来获得，所述方向基本上与其中 图案化辐射束被投影到衬底的目标部分上的方向相对应。通过将多个致动器布置在衬底台 的外侧而不是例如衬底的下面(衬底台的外侧或部分地处于内侧)，有利于设计具有优选 的机械特性(刚度、本征频率等)的衬底台。作为示例，衬底台的中心容积可以设置有一个或更多个加强肋，由此可以提高衬 底台的刚性，这提高衬底台的本征频率。正如本领域技术人员所知道的，提高刚性或本征频 率有利于所述台的更精确的定位。由于提高的本征频率，控制定位衬底台的致动器的控制 器可以例如在所述台的本征频率提高的情况下以更高带宽运行。在步进机的情况下(与扫描器相反)，图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT可 以仅与短行程致动器相连，或者可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记Ml、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准 标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐 标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下， 所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。所示的设备可以用于以下模式中的至少一种中1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结 构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束B的整个图 案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后，将所述衬底台WT或“衬底支撑 结构”沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的 最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。2.在扫描模式中，在对图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结 构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投 影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑结构”相对于图案形成 装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”的速度和方向可以通过所述投影系统 PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单 一动态曝光中所述目标部分C的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述 目标部分C的高度(沿所述扫描方向)。3.在另一个模式中，将保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑结构(例如 掩模台)MT或“掩模支撑结构”保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT或“衬底支撑结构” 进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通 常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的每一次移动之后、或在扫描 期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于 应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光 刻术中。也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。图2示意地示出了可以应用于光刻设备中的已知的定位组件100的一部分。图2 示意地示出了定位组件的XZ横截面视图，所述组件包括衬底台110(—般来说是物体台) 和定位装置，定位装置包括致动器组件120，致动器组件120包括多个致动器(未示出)。衬 底台或物体台110布置成在台的中心区域140上容纳衬底130( —般来说是物体)。如图所 示，致动器组件120基本上被布置在衬底台110的中心区域140的下面；并且部分地布置在 衬底台110的腔150的内部。致动器组件120例如采用片簧160安装在衬底台。这样的片 簧可以帮助避免由致动器引入到衬底台中的热应力。然而，这种片簧160的应用会导致致 动器组件120和衬底台110在特定频率之上去耦合。同样，这种片簧160的应用会影响控 制衬底台的定位的力的可实现带宽。正如从图2中所看到的，致动器组件120至少部分地布置在定位组件100的中心 容积中，所述容积通过沿Z方向(Z方向例如与将图案化的辐射束投影到衬底130的目标部 分上的方向相对应)投影衬底台的中心区域140来获得，在图2中用虚线170来表示。根据本发明的实施例，用于例如在光刻设备内定位衬底的定位组件包括定位装 置，定位装置包括布置在如图2所示的中心容积外侧的多个致动器(也称为致动器组件)。图3示意地示出根据本发明实施例的定位组件中的这种多个致动器的可能布置。图3示意地示出根据本发明实施例的可以用于光刻设备中的定位组件的XZ横截 面视图，多个致动器布置用以施加力到衬底台，所述力的方向在XY平面(Y方向基本上垂直 于XZ平面)中取向。定位组件200包括衬底台210，衬底台210布置成在衬底台210的中 心区域230上容纳或接收衬底200。中心区域230可以例如对应于衬底安装或放置到衬底 台时被衬底覆盖的区域。为了定位衬底台，定位组件还包括定位装置，定位装置包括布置 在通过沿Z方向(Z方向例如与将图案化辐射束投影到衬底220的目标部分上的方向相对 应)投影中心区域230来限定的、定位组件200的中心容积外侧的多个致动器240，中心容 积由虚线270表示。如图所示的致动器布置成通过沿平面方向施加力来在XY平面内定位 衬底。通过将多个致动器布置在中心容积的外侧而不是衬底的下面(例如部分地位于衬底 台的内部)，有利于设计具有优选的机械特性(刚性、本征频率等)的定位组件。正如本领 域技术人员已知的，将致动器组件部分地布置在衬底台的内侧(例如如图2所示)会减小 衬底台的刚性或刚度。通过将致动器布置在中心容积的外侧，设计者具有更多的自由度来 设置或发展具有所需刚性或刚度的衬底台(一般来说，物体台)。作为示例，衬底台的中心容积可以设置有一个或更多个加强肋，由此可以提高衬 底台的刚性，这提高衬底台的本征频率。关于加强肋的应用，下面几点是值得注意的为了 提供足够的刚性给衬底台，已经提出在衬底台的底部使用盖，由此所述盖可以用于安装致 动器组件。所述盖可以例如通过胶合或通过粘合剂被用于衬底台。发明人已经发现，这种 布置会容易蠕变，这会不利于衬底台的精确定位。同 样，发明人认为或设计，相对于使用盖 关闭衬底台的底部表面，应用加强肋是优选的或更好的。如本发明的实施例所提出的多个 致动器的布置有利于这种肋的应用。作为示例，三角肋结构可以用于定位组件的中心容积 270内部以提高刚性或刚度。此外，要注意的是，在所限定的中心容积外侧布置多个致动器 会导致增大衬底台和安装到衬底台的致动器部件的旋转惯性。增大旋转惯性有利于提高定 位组件的定位精确度。由于增大的旋转惯性，例如高频扰动力等扰动会导致减小不想要的 衬底台的旋转位移。应该注意的是，通过在中心容积的外侧定位多个致动器，在使用相同致 动器时可以保持平移惯性基本上不受影响。正如本领域技术人员熟知的，增大刚性或本征 频率可以有利于所述台的更精确的定位。由于本征频率的增大，控制定位衬底台的致动器 的控制器可以例如在所述台的本征频率被提高的情况下以更高带宽运行。图4示意地示出根据本发明实施例的定位组件的多个致动器的两个可选的布置， 致动器被布置成沿XY平面施加力。在如图4的上部所示的布置中，定位组件410的多个致 动器400沿所述组件410的衬底台430的外表面420布置。所述致动器400布置在定位组 件410的中心容积(用虚线460表示)的外侧。在图4的下面部分所示的布置中，衬底台例 如可以通过将盖板440安装到盒形容积450而被组装或装配。盒形容积450的外表面420 可以例如布置在定位组件的中心容积(用虚线460表示)的外侧并且布置用以容纳或接收 致动器400。因为致动器被布置在所述容积450的外侧，所述容积可以设置有一个或更多个 加强肋，以便提供具有所需结构刚性衬底台，所述衬底台对应地具有对应衬底台的本征频 率的所需值。作为示例，三角肋结构可以用于定位组件的中心容积460中以提高刚性。优选地，应用于根据本发明实施例的定位组件中的衬底台由低热膨胀材料(例如 微晶玻璃)形成或包括低热膨胀材料(例如微晶玻璃)。在如图4所示的布置中，多个致动器以这种方式布置，使得致动器力沿包括衬底台430的重心480的XY平面施加。通过这 样布置，可以在衬底台430发生最小的变形的情况下实现衬底台沿平行于所述平面的位移 (即沿与投影方向垂直的方向的位移)。这可以由下文解释通过将致动器组件布置在衬底 台下面(例如在如图2所示的已知的定位组件中示出的)，沿XY平面施加致动器力(S卩，基 本上垂直于Z方向(例如在定位组件被用于光刻设备中的情况下的投影方向)的方向)给 衬底将不仅导致线性位移而且导致旋转，因为致动器的定位低于衬底台的重心。通常，在光 刻设备的衬底台的位移的情况下，这种旋转是不想要的。因此，为了避免这种旋转，将需要 产生抵消旋转的补偿扭矩的附加致动器。应用附加的致动器抵消衬底台的旋转可以激励衬 底台的某些振动模式，这是本领域技术人员已知的。通过以这种方式布置致动器，使得致动 器力不会或很难引起衬底台的旋转，可以实现衬底台的更加精确的定位，因为不需要产生 补偿扭矩，补偿扭矩潜在地影响定位精确度。图5示意地示出可以应用于光刻设备的根据本发明实施例的定位组件500的XY 面视图。如图所示，定位组件500包括布置成在衬底台的中心区域515上容纳或接收衬底的 衬底台510。所述组件500还包括定位装置，定位装置包括沿衬底台的四个边布置的四个致 动器520. 1、520. 2、520. 3、520.4。致动器布置在通过沿Z方向(垂直于包括中心区域515 的XY平面)投影中心区域515而获得的中心容积的外侧。成对致动器520. 1和520. 2布置 用以产生基本上沿X方向取向的力，而成对致动器520. 3和520. 4布置用以产生基本上沿Y 方向取向的力，X和Y方向形成基本上平行于中心区域515的平面。正从如图5中看到的， 正如表示由致动器产生的力的方向的箭头530所示的，致动器力可以被引导通过衬底台的 重心540，或不被引导通过所述重心。由致动器520. 3和520. 4产生的力的方向例如不被引 导通过重心540。通过这样布置或设置，可以在致动器520. 3和520. 4产生不同大小的力的 情况下实现衬底台围绕Z-轴线(Z-轴线垂直于XY平面)的旋转。值得注意的是，布置在 根据本发明实施例的定位组件中或布置在根据本发明实施例的光刻设备中(即布置在衬 底台的中心容积的外侧，例如沿衬底台的外表面)的多个致动器还改善了致动器的可到达 性(accessibility)并且可以有利于将致动器装配到衬底台。与包括例如用于在XY平面中 产生力的三个致动器的致动器组件相比，所述致动器力基本上以120度分开取向，而如图5 所示的布置，其致动器520. 1和520. 2的力基本上垂直于致动器520. 3和520. 4的力，将导 致致动器之间的串扰减小。图5还示出布置在衬底台的角部附近的四个附加的致动器550， 致动器布置成基本上沿Z方向产生力。这种致动器可以例如用于沿Z方向定位衬底台和/ 或关于X或Y方向倾斜衬底台。这种致动器可以例如是所谓的音圈(voice-coil)电动机。在根据本发明实施例的定位组件应用于光刻设备中用于定位衬底的情况中，衬底 台的精确定位是期望的。在本发明的优选的实施例中，光刻设备包括基于2D(二维)编码 器的测量系统，用以确定衬底台的位置。这种基于编码器的测量系统可以例如包括与2维 格栅协同运行的多个传感器。优选地，传感器安装或装配到衬底台。在图5中，示意地示出 布置在衬底台510的角部附近的四个传感器560。应该知道，传感器的其他位置或不同的 传感器结构也是可以的。二维格栅可以例如安装到光刻设备的动态分离或隔离的框架或部 件。作为示例，格栅可以安装到光刻设备的投影系统。正如在光刻设备中，衬底台的所需的 位移可以是相当大的(substantial)(衬底台可以例如被要求覆盖0. 5x 1.5米的区域)，其 可以有利于将二维格栅分成不同的较小的彼此相邻或邻接布置的格栅。
应用于根据本发明实施例的定位组件中的多个致动器可以例如是电磁致动器，其 包括线圈构件和布置成与线圈构件协同运行以产生沿预定方向的力的磁体构件。这种致动 器通常应用于在相当小的距离上提供精确的定位。为了在相当大的距离(>0.5米)上提 供衬底台的精确的定位，根据本发明实施例的定位组件的定位装置还包括电磁电动机，用 以提供衬底台和多个致动器的长行程定位。这种电磁电动机的示例包括但不限于平面电动 机和线性电动机的级联布置，也已知为H驱动(H-drive)。在这种布置中，多个致动器可以 安装到电磁电动机。
在一实施例中，电磁致动器的磁体构件安装到定位组件的衬底台，而线圈构件被 例如安装到定位装置的电磁电动机。通过这样布置或设置，不需要向衬底台提供用于供给 电力给线圈构件的电线。由于这种电线带来的扰动因而可以避免。在本发明的一实施例中，安装到衬底台的磁体构件包括多个基本上独立的磁体子 构件，磁体子构件在使用时与线圈构件的线圈协同运行。本发明的发明人已经发现，通过将 电磁致动器的磁体构件分成多个子构件并且将所述子构件独立地安装到所述台，可以减轻 或减小由磁体构件带来或引入到衬底台中的热应力。图6示意地示出了这种致动器的三个 横截面视图。致动器600包括线圈构件610和包括三个子构件620. 1,620. 2以及620. 3的 磁体构件620。每个子构件设置有非磁性框架630、背铁635和一对永磁体640。背铁635 可以例如由铁磁性钢或CoFe形成或包括铁磁性钢或CoFe。磁体子构件布置成与线圈构件 610协同运行以产生沿由箭头650所示的方向的力。磁体子构件可以基本上彼此独立地安 装到衬底台660或物体台。同样，引入到衬底台660中的热应力可以被减轻。在这种布置 中，可以避免应用片簧(如在图2中示出的已知的结构中应用的那样)，由此实现具有提高 的刚度或刚性的组件。作为示例，磁性子构件可以胶合到衬底台，例如衬底台的外表面。线 圈构件610可以例如包括单个铜(Cu)或铝(Al)绕组线圈，其布置成与不同的磁性子构件 协同运行以产生如箭头650所示的最终的力。尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造ICs，但应当理解这 里所述的光刻设备可以有制造具有微米尺度、甚至纳米尺度的特征的部件的其他应用，例 如，集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁 头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的 任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里 所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬 底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的 情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理 一次以上，例如以便产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多 个已处理层的衬底。尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例， 但应该理解的是，本发明可以用于其它应用中，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局 限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可 以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁 辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置 从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射 (例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5_20nm 范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类 型的光学部件中的任何 一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与 上述不同的形式实现。以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在 不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。
权利要求
一种光刻设备，包括支撑结构，其构造用以支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面上将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，其构造用以在所述衬底台的中心区域保持衬底；投影系统，其配置成将所述图案化的辐射束沿第一方向投影到所述衬底的目标部分上；和定位装置，其配置用以定位所述衬底台，所述定位装置包括布置用以施加力以定位所述衬底台的多个致动器，所述力的方向基本上沿大致垂直于所述第一方向的平面，并且其中所述多个致动器布置在所述衬底台的中心容积的外侧，所述中心容积通过沿所述第一方向投影所述中心区域获得。
2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述中心容积不包含致动器。
3.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述中心区域在使用时基本上对应于由衬 底覆盖的区域。
4.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述平面包括所述衬底台的重心。
5.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述定位装置还包括电磁电动机，所述电磁 电动机配置成提供所述衬底台和所述多个致动器的长行程定位。
6.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述多个致动器包括沿所述衬底台的四个 边布置的四个电磁致动器。
7.根据权利要求6所述的光刻设备，其中，所述四个电磁致动器包括配置成沿第二方 向将力施加到衬底台上的两个致动器，所述第二方向基本上垂直于所述第一方向，所述两 个致动器布置在所述衬底台的相对的边上；和两个另外的致动器，其配置成沿基本上垂直 于所述第一和第二方向的第三方向施加力，所述两个另外的致动器布置在所述衬底台的相 对的边上。
8.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述多个致动器还包括另外的多个致动器， 所述另外的多个致动器布置成在使用时施加力以定位衬底台，由所述另外的多个致动器施 加的力的方向基本上垂直于所述平面。
9.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述衬底台由低热膨胀材料形成。
10.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述多个致动器中的每个致动器包括线圈 构件和磁体构件，磁体构件在使用时与所述线圈构件协作以施加力、从而定位所述衬底台。
11.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，所述多个致动器的磁体构件安装至衬底台。
12.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，所述磁体构件包括多个基本独立的磁体 子构件，所述磁体子构件配置成在使用时与所述线圈构件的线圈协作。
13.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述衬底台的所述中心容积包括一个或更 多个加强肋。
14.一种配置用以定位物体的定位组件，所述定位组件包括物体台，其构造成将物体保持在所述物体台的中心区域上；定位装置，其包括布置成在使用时施加力以定位所述物体台的多个致动器，所述力的 方向基本上沿第一平面，所述第一平面基本上平行于包括所述中心区域的第二平面，并且其中所述多个致动器布置在所述定位组件的中心容积的外侧，所述中心容积通过沿基本上 垂直于所述第二平面的方向投影所述中心区域而获得。
15.根据权利要求14所述的定位组件，其中，所述中心容积不包含致动器。
全文摘要
本发明提供一种光刻设备和器件制造方法。所述光刻设备包括支撑结构，其构造用以支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在辐射束的横截面上将图案赋予辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，其构造用以在中心区域保持衬底；和投影系统，其配置成沿第一方向将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上。所述设备还包括定位装置用以定位所述衬底台，其中定位装置包括布置用以在使用时施加力以定位所述衬底台的多个致动器，所述力的方向基本上沿大致垂直于所述第一方向的平面，并且其中多个致动器布置在所述衬底台的中心容积的外侧，所述中心容积通过沿所述第一方向投影所述中心区域获得。
文档编号G03F7/20GK101840159SQ20101012002
公开日2010年9月22日 申请日期2010年2月23日 优先权日2009年2月24日
发明者J·H·A·范德瑞吉德特, M·J·沃奥尔戴尔冬克, R·C·昆斯特, R·J·T·范克姆彭, Y·K·M·德沃斯 申请人:Asml荷兰有限公司