专利名称：一种平版印刷装置和器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种平版印刷投射装置包括—一个用于提供辐射投射光束的辐射系统；—一个用于支撑图案形成装置的支撑结构，所述图案形成装置根据理想的图案产生图案投射光束；—用于支撑基片的基片台；—用于将图案的光束投射到基片的靶部上的投射系统。
—平面磁性定位装置用于将所述基片定位在一平面内。
这里使用的术语“图案形成装置”应广意地解释为能够用于与图案的横截面一起授与入射的辐射光束的相关装置，所述图案与在基片的靶部上形成的图案一致；术语“光阀”也在上下文中使用。一般地，所述图案与形成在靶部中的器件的特殊功能层相应，如集成电路或者其它器件(如下文)。例如这种图案形成装置包括掩膜，掩膜的概念在平版印刷中是公知的。它包括如二进制，可替换的相移，和衰减的相移类型，以及混合掩膜类型。在辐射光束中这种掩膜的布置使辐射入射到掩膜上，根据掩膜上的图案，可产生透射(在透射掩膜的情况中)或者反射(在反射掩膜的情况中)。在掩膜的情况下，支撑结构一般是一个掩膜台，它能够保证掩膜被支撑在理想的位置，以射入辐射光束，并且如果需要它会相对光束移动。
程控透镜阵列，这种设备的一个例子是一个具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置后面的理论基础是(例如)反射表面的可寻址区域反射入射光作为衍射光，而非可寻址区域反射入射光作为非衍射光。用一个适当的滤光器，从反射的光束中过滤所述非衍射光，在后面只保留衍射光；在这种方式中，光束根据矩阵可寻址表面的可寻址图案产生图案。程控透镜阵列的另一实施例利用细小透镜的一个矩阵排列，每个透镜通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置能够独立地关于一轴倾斜。再者，透镜是矩阵可寻址的，以使可寻址的透镜以不同的方向将入射的辐射光束反射到非可寻址透镜上；在这种方式中，根据矩阵可寻址透镜的可寻址图案将反射光束形成图案。该所需的可寻址矩阵可以用适当的电子装置形成。在上述两个理想情况中，图案形成装置包括一个或者多个程控透镜阵列。收集这里作为参考的透镜阵列的多个信息，例如美国专利US5,296,891和美国专利US5,523,193，和PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096，它们在这里引入作为参照。在程控透镜阵列的情况中，所述支撑结构可以由框架或者工作台具体实现，例如，所述结构可以固定或者根据需要移动。
程控LCD阵列，例如由美国专利US5,229,872给出的这种结构，它们在这里引入作为参照。如上所述，支撑结构可以由框架或者工作台具体实现，例如，所述结构可以根据需要固定或者移动。
为简单的目的，本文的其余部分可以，在确定位置，具体地说明其自身的包括掩膜和掩膜台的实例；可是，在这样的例子中所讨论的一般原理应被看作在较宽的如上所述程控图案形成装置的范围中。
平版印刷投影装置可以用于例如集成电路(ICs)的制造。在这种情况下，图案形成装置可产生相当于单层IC的电路图案，该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基片(硅薄膜)的靶部上(例如包括一个或者多个模(die))。一般的，单一的薄膜将包含在相邻靶部的整个网格上，该靶部由投影系统逐次辐射一次。在目前的装置中，通过掩膜台上的掩膜应用的图案形成，可以区分两种不同类型的机器。平版印刷装置的一种类型是，通过一次曝光靶部上的全部掩膜图案辐射每一靶部；这种装置通常称作圆片分档器。另一种装置——通常称作分布扫描装置——通过在投射光束下，以给定的参考方向(“扫描”方向)依次扫描掩膜图案辐射每一靶部，而以平行或者非平行该方向同步扫描基片台；因为，一般的，投影系统有一个放大系数M(通常M＜1)，在所扫描的基片台处的速度V是在此所扫描掩膜台速度的系数的M倍。收集如这里描述的关于平版印刷器件的多个信息，例如，美国专利US6,046,729，这里作为参考引入。
在用平版印刷投影装置制造方法中，图案(例如在掩膜中)成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基片上。现有的这种成像步骤，基片可进行各种工艺，如涂底漆，涂敷抗蚀剂和软烘烤。在曝光后，基片可进行其它的工艺，如后曝光烘烤(PEB)，显影，硬烘烤和测量/检查成像特征。这一系列工艺用作器件单层图案的基础，例如一IC。这种图案层然后可进行任何不同的处理如蚀刻，离子注入(掺杂)，镀金属，氧化，化学—机械抛光等，完成所有预计处理形成一单层。如果需要多层，那么为一新层将重复全部步骤，或者它们的变化。最终，器件阵列在基片(薄膜)上出现。这些器件被其它技术分离如切割或者锯断，单个器件可以安装在载体上，以管脚连接等。关于这些步骤的进一步信息可从例如“微型集成电路片制造半导体加工实践入门(MicrochipFabricationA Practical Guide to Semiconductor Processing)”一书中获得，该书三个作者为Peter van Zant，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN 0-07-067250-4，这里作为参考引入。
为了简单的缘故，投影系统在下文称为“镜头”；可是，该术语应广意地解释为包含各种类型的投影系统，包括例如折射光学装置，反射光学装置，和反折射系统。辐射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件，该操作部件用于操纵，整形或者控制辐射的投射光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。另外，平版印刷装置可以具有两个或者多个基片台(和/或两个或者多个掩膜台)。在这种“多级式”器件中，附加台可以是平行的，或者准备步骤可以在一个或者多个台上进行，而一个或者多个其它台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述的二级平版印刷装置，这里作为参考引入。
为了将薄膜精确定位在平版印刷投射装置中的一平面内，可使用如在WO01/18944中公开的位移设备，这里引入作为参考。所公开的位移设备是一个平面磁性定位装置，包括在垂直于x-y-z轴系统的x-y平面中具有多个磁铁的定子，和一个基于基片台的电线圈系统，它具有两种类型的电线圈，一种是具有+45度角度偏差，另一种是关于x方向具有-45度偏差。x-y平面磁铁根据Halbach排列以行和列布置，即在每一行和每一列中连续磁铁的磁性方向逆时针旋转90度。通过经电线圈系统的驱动电流可以将基片台定位。
已发现平面磁性定位装置一般的问题，尤其是在WO01/18944中公开平面磁性定位装置，其中这种系统在定子磁铁的极化方向和基片台之间需要一定的空间关系，如果不令人满意，导致定位装置不能将基片台定位。另外，如果滑动器绕x轴旋转45度，基片台的每一线圈与平面磁性定位装置的磁铁的北极和南极对准，因此，任何通过那些线圈的电流将产生大小相等和方向相反的力，导致基片台不能移动。因此，使用这种定位装置的缺点是基片台不能对准，绕z轴(Rz)旋转，对于如计算机死机，电源失灵，软件故障或者程序错误这种原因，不可能重新恢复基片台的自动控制。这种大的旋转对与基片连接以提供其设施的(例如电源，气体，控制信号等)导管(即电源线，信号载波和气体管等)也是有害的，因为大的机械负荷加载在那些导管上。
本发明的目的是提供一种具有平面磁性定位装置的平版印刷投射装置，所述定位装置允许其自己自动重新启动并以最小的机械负荷加载在与基片连接的导管上。
如开始段落限定的根据本发明平版印刷装置可达到上述和其它目的，其特征在于还包括一个机械限制器用于限制所述基片台关于垂直于所述平面的轴的旋转。
机械限制器除确定允许限制外允许基片台在x和y方向自由移动，但防止基片台绕z轴旋转，并且能够防止基片台旋转，至此，不再可能由定位装置控制基片台。因此，在基片台的故障，例如在计算机或者电源失灵后，实际上防止与基片台连接的导管上的大负荷，并可自动恢复基片台的控制。
机械限制器的一端可以与所述基片台连接，其另一端在平面中以1个自由度与可移动驱动器连接。这可以降低在基片台和机械限制器之间的不利的互相作用。有利的是，它允许通过导管向基片台提供其设施，所述导管在所述驱动器和所述基片台之间延伸。术语“导管”这里用作“脐带式软线”，通常将基片台与外部框架(例如计量框架)连接，携带这些零件如电源线，信号载波和气体管(例如用于在台中给气体轴承提供气体)，冷却管等。因此驱动器可以用于几个不同的目的。
根据本发明的另一构思，提供一种器件的制造方法，包括步骤——提供一至少部分覆盖一层辐射敏感材料的基片；——在一个基片台上支撑所述基片；——用平面磁性定位装置在一平面中定位所述基片台；——利用辐射系统提供辐射的投射光束；——利用图案形成装置来给出在投射光束的横截面上具有图案的投射光束；——在具有一层辐射敏感材料的靶部上投射辐射的图案光束；其特征在于包括用一个机械限制器限制所述基片台绕垂直所述平面的轴旋转的步骤。
在Ics的制造中根据本发明，尽管本装置的使用在本说明书可进行具体参考，但是应该明确理解这些装置可能具有其它应用。例如，它可用于集成光学系统的制造，为磁畴存储器，液晶显示板，薄膜磁头引导和检测图案等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的申请的范围中，在说明书中任何术语“光环”，“薄膜”或者“模具”的使用应认为分别可以由更普通的术语“掩膜”，“基片”和“靶部”代替。
在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包含电磁辐射的所有类型，包括紫外辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm波长)和EUV(远紫外辐射，例如具有5-20nm的波长范围)，和粒子束，如离子束或者电子束。
现在仅提供举例的方式，参照附图描述本发明的实施例，其中
图1表示根据本发明实施例的平版印刷投射装置；图2表示本发明第一实施例的基片台和平面磁性定位装置的平面图；图3表示本发明第二实施例的基片台和平面磁性定位装置的平面图；图4a和4b表示本发明第三实施例的基片台和平面磁性定位装置的平面图；在图中相同的参照标记表示相同的部分。
实施例1图1是根据本发明具体实施例示意地表示平版印刷投射装置。该装置包括一个辐射系统Ex，IL，用于投射辐射光束PB(例如157nm的UV辐射)，在这种具体例子中，还包括一辐射源LA；第一目标台(掩膜台)MT提供一个掩膜支撑器用于支撑掩膜MA(例如调制盘)，和与用于将掩膜相应信息单位PL精确定位的第一定位装置连接。
第二目标台(基片台)WT提供一个基片支撑器为了支撑基片W(例如涂敷抗蚀剂的硅薄膜)，和与用于将基片相应信息单位PL精确定位的第二定位装置连接。
投射系统(“镜头”)PL(例如镜头组)用于将掩膜MA的辐射部分成像在基片W的靶部C(例如包括一个或多个模具)上。
如这里指出的，该装置属于透射型(例如具有透射掩膜)。可是，一般地，它还可以是反射型，例如(例如具有反射掩膜)。另外，该装置可以利用其它种类的图案形成装置，如上述涉及的程控LCD阵列型。
源LA(例如准分子激光器)产生辐射光束。该光束入射到照射系统(照射器)IL，或者直接或在横向调节装置后，如扩束器Ex，再照射到照射系统上。照射器IL包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的靶环外和/或靶内辐射量(通常分别称为σ靶环外和σ靶内)。另外，一般包括各种其它部件，如集成IN和聚光器CO。在本方式中，照射到掩膜MA上的光束PB在其横截面具有理想的均匀和强度分布。
应该注意关于图1中的源LA可以置于平版印刷投射装置的壳体中(例如当源是汞灯时经常是这种情况)，但可以从平版印刷投射装置遥控该源，由其产生的辐射光束被引导向该装置(用适当引导调节的辅助装置)；当源LA是准分子滤光器时通常是后面的方案。本发明和权利要求包含这两种方案。
光束PB然后与支撑在掩膜台MT上的掩膜MA相交。由掩膜MA选择反射的光束PB通过透镜PL，将光束PB聚焦在基片W的靶部C上。在第二定位装置(和干射测量装置IF)的辅助下，基片台WT可以精确地移动，例如将不同的靶部C位于光束PB的光路中。类似的，第一定位装置可以用于相对光束PB的光路精确定位掩膜MA，例如在扫描期间，从掩膜库机械补偿掩膜MA后。一般地，目标台MT的移动，用长行程模块(行程定位)和短行程模块(精确定位)的辅助识别WT，它们没有明确表示在图1中。可是，在圆片分档器中(相对分步扫描装置)掩膜台MT刚好于短行程执行装置连接，或者固定。
所表示的装置可以三种不同方式使用1.同步方式，掩膜台MT保持不动，整个掩膜图像被一次投射(即单“闪”)到靶部C上。基片台WT然后以x和/或y方向移动，以使不同的靶部C能够由光束PB照射。
2.扫描方式，保持使用相同方式，除了所给的靶部C不以单“闪”来曝光。由在给定的方向(所谓的“扫描方向，例如y方向”)以速度v移动掩膜台MT来代替，以使投射光束PB扫描整个掩膜图像；一致的，基片台WT同时移动在相同或者相反的方向以速度V＝Mv，其中M是透镜PL的放大率(典型地M＝1/4或1/5)。在这种方式中，可以曝光相较大的靶部C，而没有牵连分辨率。
图2详细表示基片台WT和第二定位装置PW。第二定位装置PW是一个具有定子10的平面磁性定位装置，所述定子10包括以行和列的方式布置在单一平面内的多个磁铁(未示出)。在定子10中的磁铁根据Halbach排列布置，即在每一行和每一列中连续磁铁的磁性方向逆时针旋转90度。基片台WT在其基部中设有电的线圈系统。带当年线圈系统包括两种类型的线圈，一种类型是具有+45度的角度偏差，另一种是磁铁的结构关于检测板具有-45度偏差。通过经基片台WT基部中的电线圈系统的驱动电流，基片台WT可以相对定子10移动。
通常机械限制器标号为100用于限制基片台WT关于垂直于定子10的方向的旋转。如果方向12是x轴，分子14是y轴，那么机械限制器100限制绕z轴(即Rz)所旋转。
机械限制器100包括驱动器20，它在定子10的平面中以方向16移动。在图示的实施例中，驱动器沿导轨25平行于y轴的方向16移动。长条形部件110与驱动器20固定连接。至少部分环绕长条形部件110的套管120与基片台WT固定连接。套管120沿长条形部件110滑动。
在使用时，基片台WT在x方向的移动使套管120沿长条形部件110滑动。如果基片台WT在y方向的移动，驱动器20也在y方向移动相应的量，以使不受机械限制器100阻挠的基片台WT自由移动。这可以通过用传感器测量驱动器相对基片台WT的位置达到，并启动驱动器以在y方向跟随基片台WT。
优选基片台WT可以通过定位装置PW在没有来自机械限制器100的干扰下移动。为遥控的目的，无摩擦轴承如气体轴承可以在套管120和长条形部件110之间使用。
有利的是，机械限制器100可以设置增量或者线性编码器125，127，以在基片台WT的对准和控制方面给予帮助。在图2中仅表示了一个编码器。该编码器是一个干扰型编码器包括与套管120连接的传感器125和与长条形部件110连接的一个衍射光栅127。可以使用编码器的其它类型如旋转电位计，可以测量在y方向的位置。固定编码器的位置可以不同。
将基片台WT经历关于z轴的旋转力，套管120和长条形部件110的接合基本上防止基片台WT的旋转。清楚地在基片台WT绕z轴的旋转上套管120的每一端将与长条形部件110的相对侧接触。在由机械限制器100停止旋转之前，允许基片台WT绕z轴的旋转量可以调节，该调节可以通过选择套管120在长条形部件110的长度方向上的长度和通过选择长条形部件110的外部尺寸和套管120的内部尺寸进行。另外，长条形部件110和套管120可以连接从而可以相对驱动器20或者基片台WT的一些旋转被限制。机械限制器100可以设计成基本上防止任何旋转或者可以设计成允许3，5或10度以上的旋转。还包括软件以限制绕z轴旋转，可是，用于软件故障需要机械解决。
在图示的本发明中，导管30为基片台WT提供设施。在另一实施例中，导管30可以由机械限制器100从驱动器20引导到基片台WT。在这种方式中，当所需导管只有一个自由度，能够基本上防止在导管30上的大的机械负荷。驱动器20可以安装在轨道25上并由适当的装置如线性电机或者热驱动带动。
图3所示是第二实施例。省略第二实施例于第一实施例相同的部分，如下所述。
第二实施例的机械限制器200除了长条形部件110和套管120由至少一对交叉长条形臂210，220，230代替外，其它部分与第一实施例的相同。每一对交叉长条形臂在其中间部分211，221，231处相互枢轴地连接。
至少一对交叉长条形臂的第一对210是一外部的一对长条形臂。外部的一对长条形臂210的一个臂的外端212与基片台WT旋转地连接。一对长条形臂210的另一个臂的外端216通过在基片台WT中的槽214滑动连接。在图示实施例中槽214与y轴14平行。
至少一对交叉长条形臂的第二对220是一外部的一对长条形臂。外部的一对长条形臂220的一个臂的外端222与驱动器20旋转地连接。一对长条形臂220的另一个臂的外端226通过在驱动器20中的槽224滑动连接。槽224平行于基片台WT上的槽214。
在第一对210和第二对220之间设有第三对230长条形臂，不与基片台WT或者驱动器20连接的第一对210和第二对220的长条形臂的端部与第三对230的长条形臂连接。
本发明也可在只有一对长条形臂下工作，在这种情况下，每一长条形臂的一端将与驱动器20连接且另一端与基片台WT连接。另外可使用只有两对或者任何数量的长条形臂。
在使用时，第二的机械限制器200实施例与第一实施例的类似用于在y方向上移动。为了使基片台WT在x方向移动，交叉的长条形臂对210，220，230互相枢轴地连接以剪式动作伸缩。与槽214和224(它们互相平行)连接的端部216，226允许在该自由度是伸展和收缩，并确保限制器能够限制旋转。
在限制旋转之前，长槽214，224的厚度尺寸和端部216，226的连接部分导致基片台WT旋转的理想自由度。
第二实施例(和下面描述的第三实施例)也具有与基片台WT连接或者机械限制器200，300(或者在第二实施例的情况下驱动器)连接的增量或者线性编码器，以测量基片台WT的位置，并且可以具有由机械限制器200，300引导到基片台WT上的导管30。
图4a和b表示根据本发明的第三实施例。省略第三实施例于第一实施例相同的部分，如下所述。第三实施例的机械限制器300是只有一个基片台WT的平版印刷装置优选的。在中种装置中，单一基片台WT的移动范围比两个基片台WT的装置基片台WT所需移动的范围要小。因此，第三实施例的机械限制器300特别适合只有单一基片台WT的装置。
第三实施例的机械限制器300与第一和第二实施例不同的是机械限制器300的一端被固定在定位装置PW的定子10的位置上，而不是在定子10的平面方向可以移动。与基片台WT连接的机械限制器300需要两个自由度的端部由两个4杆机构完成，通常表示为301，302。这些可以由第一实施例的长条形部件110套管120和套管120代替。
第一4杆机构301包括第一对等长度长条形臂310，315，它们连接在基片台WT和连接件340之间。第一对长条形臂310，315在其每一端枢轴地连接，并在其在基片台和连接件340的连接部位之间的间隔距离是等间距的，以使长条形臂310，315总是保持平行。
第二4杆机构302包括第二对等长度长条形臂320，325。第二对长条形臂320，325的一端与连接件340连接，另一端在平板330上与定子10固定。再者，第二对臂320，325的端部在每一端部相互旋转等间隔地固定。
在图示实施例中，第一对臂的第一臂310和第二对臂的第一臂320枢轴地连接在连接件340的同一点上。这不是必须的，那些臂310，320可以枢轴地连接在连接件340的不同位置上。
长条形臂端部的位置和实际上两个第一对臂长度相同，和两个第二对臂长度相同，其意思是当基片台WT移动时，基片台WT将在其绕z轴的旋转受到机械限制器300的限制。如果旋转需要较宽的范围，那么平板330可以与驱动器(即驱动器20)连接，以使基片台WT的移动范围较大是可能的。
如上所述已了描述本发明的具体实施例，可以理解本发明除上述之外，可以在其它方面进行实践，本说明不作为本发明的限定。
权利要求
1.一种平版印刷投射装置包括—一个用于提供辐射投射光束的辐射系统；—一个用于支撑图案形成装置的支撑结构，所述图案形成装置根据理想的图案产生图案投射光束；—用于支撑基片的基片台；—用于将图案的光束投射到基片的靶部上的投射系统；—平面磁性定位装置用于将损失基片定位在一平面内；其特征在于机械限制器用于限制所述基片台关于垂直于所述平面的轴的旋转。
2.根据权利要求1所述的平版印刷投射装置，其中所述机械限制器允许所述基片台在限制所述基片台的关于所述方向旋转之前绕所述轴旋转高达10°，优选是5°，更优选是3°。
3.根据权利要求1或2所述的平版印刷投射装置，其中所述基片台由所述平面磁性定位装置定位在所述平面内，基本上没有来自机械限制器的干扰。
4.根据上述任一权利要求所述的平版印刷投射装置，其中所述机械限制器与所述基片台在至少两个位置连接。
5.根据上述任一权利要求所述的平版印刷投射装置，其中所述机械限制器允许所述基片台基本上绕所述轴旋转相同的量，而不考虑所述基片台的位置。
6.根据上述任一权利要求所述的平版印刷投射装置，其中所述机械限制器在其一端与所述基片台连接，另一端与所述驱动器在相对所述平面磁性定位装置的所述平面内旋转1个自由度的可移动地连接。
7.根据上述任一权利要求所述的平版印刷投射装置，其中所述机械限制器包括长条形部件和可沿所述长条形部件滑动的套管，所述长条形部件和套管的一端与所述驱动器连接，所述长条形部件和套管的另一端与所述基片台连接。
8.根据上述任一权利要求所述的平版印刷投射装置，其中所述机械限制器包括至少一对交叉的长条形臂，它们枢轴相互连接在每一所述交叉的长条形臂的中部。
9.一种器件的制造方法包括步骤如下——提供一至少部分覆盖一层辐射敏感材料的基片；——在一个基片台上支撑所述基片；——用平面磁性定位装置在一平面中定位所述基片台；——利用辐射系统提供辐射的投射光束；——利用图案形成装置来给出在投射光束的横截面上具有图案的投射光束；——在具有一层辐射敏感材料的靶部上投射辐射的图案光束；其特征在于包括用一个机械限制器限制所述基片台绕垂直所述平面的轴旋转的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述基片台已绕所述方向旋转超过10°以上，进行所述限制旋转的步骤。
全文摘要
平版印刷投射装置其中基片台在平面中的移动由平面磁性定位装置完成，并且具有机械限制器用于限制基片台关于垂直于平面方向的旋转。
文档编号H01L21/68GK1445609SQ0215187
公开日2003年10月1日 申请日期2002年12月9日 优先权日2001年12月11日
发明者H·雅各布斯, H·K·范德肖特, P·沃斯特斯, T·德格罗特 申请人:Asml荷兰有限公司