專(zhuān)利名稱(chēng)：光刻設(shè)備和器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻設(shè)備和用于制造器件的方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底或襯底的一部分上的機(jī)器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(ICs)、平板顯示器以及其他具有精細(xì)特征的裝置或結(jié)構(gòu)的制造中。在傳統(tǒng)的光刻設(shè)備中，可以將可選地稱(chēng)為掩?；蜓谀０娴膱D案化裝置用于生成與所述1C、平板顯示器以及其他裝置的單層相對(duì)應(yīng)的電路圖案?？梢岳缤ㄟ^(guò)將圖案成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上，而將該圖案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片或玻璃板)(或襯底的一部分)上。除了電路圖案，圖案形成裝置可以用于生成其他圖案，例如濾色片圖案或點(diǎn)的矩陣。除了傳統(tǒng)的掩模，圖案形成裝置可以包括圖案化陣列，該圖案化陣列包括生成電路或其他可應(yīng)用圖案的可獨(dú)立控制元件的陣列。與傳統(tǒng)的基于掩模的系統(tǒng)相比，這種“無(wú)掩模”系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于圖案可以更加迅速地且低成本地形成和/或改變。因此，無(wú)掩模系統(tǒng)包括可編程圖案形成裝置(例如，空間光調(diào)制器、對(duì)比裝置等)?？删幊虉D案形成裝置被編程(例如，通過(guò)電子的方式或光學(xué)方式)以通過(guò)使用可獨(dú)立控制元件的陣列形成期望的圖案化束。可編程圖案形成裝置的類(lèi)型包括微反射鏡陣列、液晶顯示器(LCD)陣列、光柵光·閥陣列、自發(fā)射對(duì)比裝置的陣列等等。

發(fā)明內(nèi)容
無(wú)掩模光刻設(shè)備可以設(shè)置有例如能夠在襯底的目標(biāo)部分上生成圖案的光學(xué)柱。光學(xué)柱可以設(shè)置有:配置成發(fā)射束的自發(fā)射對(duì)比裝置和配置成將所述束的至少一部分投影到目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)。該設(shè)備可以設(shè)置有致動(dòng)器，以相對(duì)于襯底移動(dòng)光學(xué)柱或光學(xué)柱的一部分。由此，襯底可以相對(duì)于束移動(dòng)。通過(guò)在移動(dòng)期間切換“打開(kāi)”自發(fā)射對(duì)比裝置或“關(guān)閉”自發(fā)射對(duì)比裝置，可以在襯底上生成圖案。在光刻過(guò)程中，確保投影到襯底上的圖像被精確地聚焦是重要的。尤其地，在一些無(wú)掩模光刻布置中，在相同的臨界尺寸的情況下，與基于掩模的系統(tǒng)相比，聚焦范圍可能相對(duì)小。例如，在已知的無(wú)掩模系統(tǒng)中，多個(gè)透鏡中的每一個(gè)用于將輻射斑投影到襯底上，由此導(dǎo)致相對(duì)小的聚焦范圍。因此知道，提供一種系統(tǒng)以通過(guò)調(diào)節(jié)在垂直于投影系統(tǒng)的光軸的方向上襯底相對(duì)于投影系統(tǒng)的位置而調(diào)節(jié)聚焦。然而，在某些應(yīng)用中，對(duì)于在曝光場(chǎng)的整個(gè)寬度上將具有信號(hào)聚焦水平的情況來(lái)說(shuō)，襯底可能不足夠平。因此，在這種情況下，不能僅通過(guò)調(diào)整襯底在平行于投影系統(tǒng)的光軸的方向上相對(duì)于投影系統(tǒng)的位置來(lái)提供期望的聚焦控制。因此，期望提供改進(jìn)的聚焦系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例,提供一種具有至少一個(gè)光學(xué)柱的光刻設(shè)備,包括:可編程圖案形成裝置，配置成提供多個(gè)輻射束；和投影系統(tǒng)，配置成將多個(gè)束投影到襯底上；其中所述投影系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡；和所述光學(xué)柱包括:第一致動(dòng)器系統(tǒng)，配置成沿垂直于投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)所述多個(gè)透鏡中的至少一個(gè)，以在襯底的目標(biāo)部分之上使所述多個(gè)束進(jìn)行掃描；輻射束擴(kuò)束器，配置成將所述可編程圖案形成裝置的圖像投影到所述至少一個(gè)透鏡上；和第二致動(dòng)器系統(tǒng)，配置成沿平行于投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)輻射束擴(kuò)束器。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，提供一種器件制造方法，包括:使用至少一個(gè)光學(xué)柱在襯底的目標(biāo)部分上形成圖案，所述至少一個(gè)光學(xué)柱具有配置成提供多個(gè)輻射束的可編程圖案形成裝置和配置成將多個(gè)束投影到襯底的所述目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，所述投影系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡；沿垂直于投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)所述多個(gè)透鏡中的至少一個(gè)，以在襯底的目標(biāo)部分之上使多個(gè)束進(jìn)行掃描；使用輻射束擴(kuò)束器將可編程圖案形成裝置的圖像投影到所述至少一個(gè)透鏡上；和控制輻射束擴(kuò)束器在平行于投影系統(tǒng)的光軸的方向上的位置，以便調(diào)節(jié)襯底上形成的圖像的聚焦。


下面僅通過(guò)示例的方式，參考示意性附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中示意性附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，在附圖中:圖1不出根據(jù)本發(fā) 明一個(gè)實(shí)施例的光刻設(shè)備的一部分；圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖1的光刻設(shè)備的一部分的俯視圖；。圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光刻設(shè)備的一部分的高度示意透視圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的通過(guò)圖3所示的光刻設(shè)備投影到襯底上的多個(gè)投影的示意俯視圖；和圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于控制聚焦的系統(tǒng)的設(shè)置。
具體實(shí)施例方式圖1示意地示出光刻設(shè)備的一部分的示意截面?zhèn)纫晥D。在本實(shí)施例中，光刻設(shè)備具有在X-Y平面內(nèi)基本上靜止的可獨(dú)立控制元件，如下面進(jìn)一步描述的，但是這并不是必須的。光刻設(shè)備I包括用以保持襯底的襯底臺(tái)2和用以在6個(gè)自由度上移動(dòng)襯底臺(tái)2的定位裝置3。襯底可以是涂覆有抗蝕劑的襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底是晶片。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底是多邊形(例如，矩形)襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底是玻璃板。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底是塑料襯底。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底是箔片。在一個(gè)實(shí)施例中，光刻設(shè)備適于卷對(duì)卷制造(roll-to-roll manufacturing)。光刻設(shè)備I還包括多個(gè)可獨(dú)立控制自發(fā)射對(duì)比裝置4，配置成發(fā)射多個(gè)束。在一個(gè)實(shí)施例中，自發(fā)射對(duì)比裝置4是輻射發(fā)射二極管，例如發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)LED (OLED)、聚合物L(fēng)ED(PLED)或激光二極管(例如，固態(tài)激光二極管)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)可單獨(dú)控制元件4是藍(lán)-紫激光二極管(例如，Sanyo model n0.DL-3146-151)。這種二極管可以由例如Sanyo、Nichia、Osram以及Nitride等公司提供。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管發(fā)射UV輻射，例如具有大約365nm或者大約405nm的波長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管可以提供選自
0.5-200mW范圍內(nèi)的輸出功率。在一個(gè)實(shí)施例中，激光二極管(裸管芯)的尺寸可以選自100-800微米范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，激光二極管具有選自0.5-5平方微米范圍的發(fā)射面積。在一個(gè)實(shí)施例中，激光二極管具有選自5-44度范圍的發(fā)散角。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管具有用以提供大于或等于大約6.4X IO8W/(m2.sr)的總亮度的配置(例如，發(fā)射面積，發(fā)散角、輸出功率等)。自發(fā)射對(duì)比裝置4布置在框架5上并且可以沿Y方向和/或X方向延伸。雖然示出一個(gè)框架5，但是光刻設(shè)備可以具有多個(gè)框架5，如圖2所示。布置在框架5上的另一部件是透鏡12?？蚣?和因此自發(fā)射對(duì)比裝置4和透鏡12在X-Y平面內(nèi)是大體靜止的?？蚣?、自發(fā)射對(duì)比裝置4和透鏡12可以通過(guò)致動(dòng)器7沿Z方向移動(dòng)?？蛇x地或附加地，透鏡12可以通過(guò)與該特定透鏡相關(guān)的致動(dòng)器沿Z方向被移動(dòng)。可選地，每個(gè)透鏡12可以設(shè)置有致動(dòng)器。自發(fā)射對(duì)比裝置4可以配置成發(fā)射束，并且投影系統(tǒng)12、14以及18可以配置成將束投影到襯底的目標(biāo)部分上。自發(fā)射對(duì)比裝置4和投影系統(tǒng)形成光學(xué)柱。光刻設(shè)備I可以包括致動(dòng)器(例如馬達(dá)11)以相對(duì)于襯底移動(dòng)光學(xué)柱或光學(xué)柱的一部分?？梢杂弥聞?dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)框架8以及布置其上的場(chǎng)透鏡14和成像透鏡18。場(chǎng)透鏡14和成像透鏡18的組合形成可移動(dòng)光學(xué)元件9。在使用時(shí)，框架8圍繞其自身軸線(xiàn)10旋轉(zhuǎn)，例如沿圖2中箭頭示出的方向旋轉(zhuǎn)。通過(guò)使用例如馬達(dá)11等致動(dòng)器，框架8圍繞軸線(xiàn)10旋轉(zhuǎn)。此外，框架8可以通過(guò)馬達(dá)7沿Z方向被移動(dòng)，使得可移動(dòng)光學(xué)元件9可以相對(duì)于襯底臺(tái)2位移。其內(nèi)具有孔的孔結(jié)構(gòu)13可以位于透鏡12之上并且在透鏡12與自發(fā)射對(duì)比裝置4之間?？捉Y(jié)構(gòu)13可以限制透鏡12、相關(guān)的自發(fā)射對(duì)比裝置4和/或相鄰?fù)哥R12/自發(fā)射對(duì)比裝置4的衍射效應(yīng)。

可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)框架8并同時(shí)在襯底臺(tái)2上光學(xué)柱之下移動(dòng)襯底來(lái)使用所示的設(shè)備。當(dāng)透鏡12、14和18彼此大致對(duì)準(zhǔn)時(shí)，自發(fā)射對(duì)比裝置4可以發(fā)射束通過(guò)透鏡12、14和
18。通過(guò)移動(dòng)透鏡14和18，襯底上的束的圖像在襯底的一部分上掃描。通過(guò)同時(shí)在襯底臺(tái)2上光學(xué)柱之下移動(dòng)襯底，襯底的經(jīng)受自發(fā)射對(duì)比裝置4的圖像的部分也移動(dòng)。通過(guò)在控制器的控制下高速地切換自發(fā)射對(duì)比裝置4的“打開(kāi)”和“關(guān)閉”(例如，當(dāng)其處于“關(guān)閉”時(shí)沒(méi)有輸出或輸出低于閾值，而當(dāng)其處于“打開(kāi)”時(shí)具有高于閾值的輸出)，控制光學(xué)柱或光學(xué)柱的一部分的旋轉(zhuǎn)，控制自發(fā)射對(duì)比裝置4的強(qiáng)度，以及控制襯底的速度，在襯底上的抗蝕劑層中成像期望的圖案。圖2示出圖1中具有自發(fā)射對(duì)比裝置4的光刻設(shè)備的示意俯視圖。與圖1中示出的光刻設(shè)備I類(lèi)似，光刻設(shè)備I包括用以保持襯底17的襯底臺(tái)2、用以在6個(gè)自由度上移動(dòng)襯底臺(tái)2的定位裝置3以及對(duì)準(zhǔn)/水平傳感器19，所述對(duì)準(zhǔn)/水平傳感器19用以確定自發(fā)射對(duì)比裝置4和襯底17之間的對(duì)準(zhǔn)以及用以確定襯底17相對(duì)于自發(fā)射對(duì)比裝置4的投影是否處于水平。如所示的，襯底17具有矩形形狀，然而，也可以是或可選地是圓形襯底被處理。自發(fā)射對(duì)比裝置4布置在框架15上。自發(fā)射對(duì)比裝置4可以是輻射發(fā)射二極管，例如激光二極管，例如藍(lán)-紫色激光二極管。如圖2所示，自發(fā)射對(duì)比裝置4可以布置到在X-Y平面中延伸的陣列21中。陣列21可以是伸長(zhǎng)的線(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，陣列21可以是自發(fā)射對(duì)比裝置4的一維陣列。在一個(gè)實(shí)施例中，陣列21可以是自發(fā)射對(duì)比裝置4的二維陣列?？梢蕴峁┬D(zhuǎn)框架8，其可以沿箭頭示出的方向旋轉(zhuǎn)?？梢蕴峁┛梢匝丶^示出的方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)框架8。旋轉(zhuǎn)框架可以設(shè)置有透鏡14、18 (圖1中示出)，以提供每一個(gè)自發(fā)射對(duì)比裝置4的圖像。設(shè)備可以設(shè)置有致動(dòng)器，以相對(duì)于襯底旋轉(zhuǎn)包括框架8和透鏡14、18的光學(xué)柱。圖3示出在其周邊處設(shè)置有透鏡14、18的旋轉(zhuǎn)框架8的高度示意的透視圖。多個(gè)束，在本示例中是10個(gè)束，入射到透鏡中的一個(gè)上并投影到通過(guò)襯底臺(tái)2保持的襯底17的目標(biāo)部分上。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)束沿直線(xiàn)布置。通過(guò)致動(dòng)器(未示出)可旋轉(zhuǎn)框架可以圍繞軸線(xiàn)10旋轉(zhuǎn)。作為旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)框架8的結(jié)果，束將入射到連續(xù)的透鏡14、18(場(chǎng)透鏡14和成像透鏡19)上，并且，束在入射到每個(gè)連續(xù)的透鏡時(shí)被偏轉(zhuǎn)，從而沿襯底17的表面的一部分行進(jìn)，將在圖4中更詳細(xì)地介紹。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)相應(yīng)的源，即自發(fā)射對(duì)比裝置，例如激光二極管(圖3中未示出)產(chǎn)生每個(gè)束。在圖3中示出的布置中，多個(gè)束被偏轉(zhuǎn)并且通過(guò)分段的反射鏡30集合在一起，以便減小束之間的距離，由此允許通過(guò)相同的透鏡投影大量的束并實(shí)現(xiàn)下面討論的分辨率的要求。當(dāng)可旋轉(zhuǎn)框架旋轉(zhuǎn)時(shí)，束入射到連續(xù)的透鏡上，并且每一次一個(gè)透鏡被多個(gè)束照射，束入射到透鏡表面上的多個(gè)位置移動(dòng)。因?yàn)槎鄠€(gè)束依賴(lài)于多個(gè)束在透鏡上的入射位置被不同地投影(例如以不同的偏轉(zhuǎn))到襯底上，因此多個(gè)束(在到達(dá)襯底時(shí))將隨著隨后的透鏡的每次通過(guò)而作掃描移動(dòng)。參照?qǐng)D4進(jìn)一步解釋這個(gè)原理。圖4示出可旋轉(zhuǎn)框架8的一部分的高度示意的俯視圖。第一組束用BI表示，第二組束用B2表示，第三組束用B3表示。每組束投影通過(guò)可旋轉(zhuǎn)框架8的相應(yīng)的透鏡組14、18。當(dāng)可旋轉(zhuǎn)框架8旋轉(zhuǎn)時(shí)，束B(niǎo)I以?huà)呙枰苿?dòng)的方式投影到襯底17上，由此掃描區(qū)域A14。類(lèi)似地，束B(niǎo)2掃描區(qū)域A24，束B(niǎo)3掃描區(qū)域A34。在可旋轉(zhuǎn)框架8通過(guò)相應(yīng)的致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，襯底17和襯底臺(tái)沿方向D移動(dòng)，方向D可以沿如圖2所示的X軸線(xiàn)，由此大體垂直于在區(qū)域A14、A24、A34內(nèi)的束的掃描方向。由于通過(guò)第二致動(dòng)器沿方向D的移動(dòng)(例如，襯底臺(tái)通過(guò)相應(yīng)的襯底臺(tái)馬達(dá)的移動(dòng))，多個(gè)束在被可旋轉(zhuǎn)框架8的連續(xù)的透鏡投影時(shí)的連續(xù)掃描被投影使得彼此大體鄰接，由此得出對(duì)應(yīng)束B(niǎo)I的每個(gè)連續(xù)掃描的大體鄰接區(qū)域A11、A12、A13、A14(區(qū)域A11、A12、A13是先前掃描的，區(qū)域A14當(dāng)前正被掃描，如圖4所示)、對(duì)應(yīng)束B(niǎo)2的區(qū)域A21、A22、A23、A24(區(qū)域A21、A22、A23是先前掃描的，區(qū)域A24當(dāng)前正被掃描，如圖4所示)以及對(duì)應(yīng)束B(niǎo)3的區(qū)域A31、A32、A33、A34(區(qū)域A31、A32、A33是先前掃描的，區(qū)域A34當(dāng)前正被掃描，如圖4所示)。因此，在旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)框架8的同時(shí)，襯底沿方向D的移動(dòng)可以覆蓋襯底表面的區(qū)域Al、A2以及A3。多個(gè)束通過(guò)相同透鏡的投影允許在更短的時(shí)間幀內(nèi)處理整個(gè)襯底(以可旋轉(zhuǎn)框架8的相同轉(zhuǎn)速條件下)，因?yàn)閷?duì)于透鏡的每次通過(guò)，多個(gè)束用每個(gè)透鏡掃描襯底，由此允許對(duì)應(yīng)連續(xù)的掃描在方向D上增加位移。換一個(gè)角度，對(duì)于給定的處理時(shí)間，當(dāng)多個(gè)束經(jīng)由相同的透鏡投影到襯底上時(shí)可以減小可旋轉(zhuǎn)框架的旋轉(zhuǎn)速度，由此可以減小由于高的旋轉(zhuǎn)速度帶來(lái)的諸如可旋轉(zhuǎn)框架的變形、磨損、振動(dòng)、紊流等效應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)束布置成與透鏡14、18 的旋轉(zhuǎn)切線(xiàn)成一角度，如圖4所示。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)束布置成使得每個(gè)束覆蓋或鄰接相鄰的束的掃描路徑?？梢园l(fā)現(xiàn)通過(guò)相同的透鏡同時(shí)投影多個(gè)束的方案在放寬容差方面的另一效果。由于透鏡的容差(定位、光學(xué)投影等)，連續(xù)區(qū)域A11、A12、A13、A14 (和/或區(qū)域A21、A22、A23和A24和/或區(qū)域A31、A32、A33和A34)的位置會(huì)呈現(xiàn)出一定程度的相對(duì)于彼此定位不精確。因此，連續(xù)區(qū)域A11、A12、A13、A14之間需要一定程度的重疊。在例如一個(gè)束的10%重疊的情形中，則在單個(gè)束一次通過(guò)一個(gè)相同透鏡的情形中處理速度將減小10%的相同倍數(shù)。在5個(gè)或更多個(gè)束一次投影通過(guò)一個(gè)相同的透鏡的情形中，對(duì)于每個(gè)5個(gè)或更多個(gè)投影線(xiàn)，將提供10%的相同的重疊(類(lèi)似地參考以上一個(gè)束的示例)，因而總的重疊減小大約5倍或更多，至2%或更小，由此對(duì)于總的處理速度具有明顯更小的影響。類(lèi)似地，投影至少10個(gè)束可以減小總的重疊大約10倍。因此，可以通過(guò)多個(gè)束同一時(shí)間通過(guò)相同透鏡投影的特征來(lái)減小容差對(duì)襯底處理時(shí)間的影響。附加地或可選地，可以允許更多的重疊(因而允許更大的容差帶)，因?yàn)榧俣ǘ鄠€(gè)束在同一時(shí)間通過(guò)相同的透鏡投影，重疊對(duì)處理的影響低?？蛇x地或附加地通過(guò)相同透鏡同一時(shí)間投影多個(gè)束，可以使用隔行技術(shù)，但是隔行技術(shù)要求透鏡之間相比較更加嚴(yán)格的匹配。因此，同一時(shí)間通過(guò)多個(gè)透鏡中的同一個(gè)透鏡投影到襯底上的至少兩個(gè)束具有相互的間隔，并且光刻設(shè)備可以布置成操作第二致動(dòng)器以便相對(duì)于光學(xué)柱移動(dòng)襯底，從而具有束的隨后的投影將被投影到間隔中。為了減小組中 連續(xù)的束之間在方向D上的距離(由此，例如實(shí)現(xiàn)在方向D上的較高的分辨率)，多個(gè)束可以相對(duì)于方向D、相對(duì)于彼此對(duì)角地布置。通過(guò)在光學(xué)路徑中設(shè)置分段反射鏡30可以進(jìn)一步減小該間隔，每一段用以反射束中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)束，這些段布置成以便相對(duì)于入射到反射鏡上時(shí)多個(gè)束之間的間隔，減小在被反射鏡反射時(shí)多個(gè)束之間的間隔。這種效果也可以通過(guò)多個(gè)光纖實(shí)現(xiàn)，多個(gè)束中的每一個(gè)入射到多個(gè)光纖中相應(yīng)的一個(gè)上，這些光纖布置成沿光學(xué)路徑相對(duì)于光纖上游的束之間的間隔減小光纖下游的束之間的間隔。進(jìn)一步，通過(guò)使用具有多個(gè)輸入的集成的光導(dǎo)波回路可以實(shí)現(xiàn)這種效果，每個(gè)輸入用于接收多個(gè)束中的相應(yīng)的一個(gè)束。集成的光導(dǎo)波回路布置成沿光學(xué)路徑相對(duì)于集成的光波導(dǎo)回路上游的束之間的間隔減小集成的光波導(dǎo)回路下游的束之間的間隔。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種系統(tǒng)用于控制投影到襯底上的圖像的聚焦。該布置可以設(shè)置成調(diào)節(jié)通過(guò)如上所述布置中的光學(xué)柱的一部分或全部所投影的圖像的聚焦。如圖5所示，聚焦調(diào)節(jié)布置可以包括輻射束擴(kuò)束器40，其布置成使得投影到場(chǎng)透鏡14上的可編程圖案形成裝置4的圖像(如上所述)經(jīng)由輻射束擴(kuò)束器40投影。場(chǎng)透鏡14和成像透鏡18，如上所述，布置成使得投影到場(chǎng)透鏡14上的圖像被投影到支撐在襯底臺(tái)2上的襯底上。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)被投影到場(chǎng)透鏡14上的圖像在平行于投影系統(tǒng)的光軸46的方向上的位置，可以調(diào)節(jié)形成在襯底水平面處的圖像的聚焦。正如下面進(jìn)一步討論的，輻射束擴(kuò)束器40被用于提供投影到場(chǎng)透鏡14上的圖像的位置的這種調(diào)節(jié)。這可以是有利的，因?yàn)檫@意味著，可以在不相對(duì)于投影系統(tǒng)調(diào)節(jié)襯底位置的情況下執(zhí)行聚焦調(diào)節(jié)。這可以使得能夠?qū)ξ挥谝r底上的照射場(chǎng)的整個(gè)寬度上的不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)精確的獨(dú)立的聚焦控制。例如，每個(gè)光學(xué)柱或其一部分具有在圖像投影到襯底上的時(shí)候能夠調(diào)節(jié)圖像的聚焦的獨(dú)立的能力。此外，這種布置不需要調(diào)節(jié)場(chǎng)透鏡14或成像透鏡18在平行于投影系統(tǒng)的光軸46的方向上的位置。如上所述，在場(chǎng)透鏡14和成像透鏡18布置成沿垂直于投影系統(tǒng)的光軸46的方向移動(dòng)的布置中，這種控制可以是不同的。例如，如圖5所示，與上述的布置一致，場(chǎng)透鏡14和成像透鏡18可以安裝至通過(guò)第一致動(dòng)器系統(tǒng)11驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)框架8。輻射束擴(kuò)束器40可以由一對(duì)軸向?qū)?zhǔn)的正透鏡41、42形成。透鏡41、42可以相對(duì)于彼此固定地定位，例如通過(guò)使用剛性的支撐框架43。在一個(gè)實(shí)施例中，輻射束擴(kuò)束器40可以配置成使得它是物空間遠(yuǎn)心的和像空間遠(yuǎn)心的。應(yīng)該理解，通過(guò)物空間遠(yuǎn)心，表示入射光瞳位于無(wú)限遠(yuǎn)，并且通過(guò)像空間遠(yuǎn)心，表示出射光瞳位于無(wú)限遠(yuǎn)。第二致動(dòng)器系統(tǒng)44可以設(shè)置并布置成以便控制輻射束擴(kuò)束器40在平行于投影系統(tǒng)的光軸46的方向上的位置。具體地，第二致動(dòng)器系統(tǒng)44可以配置成作用在支撐框架43上以便調(diào)節(jié)第一和第二透鏡41、42相對(duì)于場(chǎng)透鏡14的位置，同時(shí)保持第一和第二透鏡41、42的相對(duì)位置。具體地，第二致動(dòng)器系統(tǒng)44可以配置成以便確保輻射束擴(kuò)束器40僅在平行于光軸46的方向上移動(dòng)，并且使得在垂直于投影系統(tǒng)的光軸46的方向上基本上不存在福射束擴(kuò)束器40的移動(dòng)。輻射束擴(kuò)束器40在平行于投影系統(tǒng)的光軸46的方向上的移動(dòng)用于調(diào)節(jié)可編程圖案形成裝 置4被投影到場(chǎng)透鏡14上的圖像的位置。可以設(shè)置控制器45，其適于控制第二致動(dòng)器44，以便以適當(dāng)?shù)姆绞揭苿?dòng)輻射束擴(kuò)束器40，從而提供投影到襯底上的圖像的期望的聚焦控制。具體地，輻射束擴(kuò)束器40沿投影系統(tǒng)的光軸46的移動(dòng)與襯底處隨之發(fā)生的聚焦偏移成比例。因此，控制器可以存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的預(yù)定倍數(shù)并使用它將襯底處的期望的聚焦偏移轉(zhuǎn)換為輻射束擴(kuò)束器40的期望的移動(dòng)。隨后，控制器45可以控制第二致動(dòng)器系統(tǒng)44以便提供期望的移動(dòng)。襯底水平面處的所需聚焦偏移可以例如通過(guò)襯底和/或襯底臺(tái)2的位置的測(cè)量并且結(jié)合在圖像將要投影所在的目標(biāo)部分處的襯底上表面的變形的測(cè)量來(lái)確定?？梢栽谝r底上的圖案曝光之前繪圖襯底上表面的變形和/或可以在圖案就要被投影到襯底的該部分之前測(cè)量襯底每個(gè)部分的襯底上表面的變形。將輻射束擴(kuò)束器40的移動(dòng)和襯底處的聚焦偏移相聯(lián)系的倍數(shù)可以通過(guò)下面的公式確定:(1/B2)/(A2-1)其中A是輻射束擴(kuò)束器40的放大率，B是基于透鏡14的光學(xué)系統(tǒng)的放大率，輻射束擴(kuò)束器將可編程圖案形成裝置的圖像投影到透鏡上，至襯底，即，場(chǎng)透鏡14和成像透鏡18的組合的放大率。在示例性實(shí)施例中，場(chǎng)透鏡14和成像透鏡18的組合系統(tǒng)的放大率可以是1/15 (即，縮小率)，并且輻射束擴(kuò)束器40的放大率可以是2。因此，使用上述的公式，應(yīng)該看到，對(duì)于在襯底水平面處的25 ii m聚焦偏移，輻射束擴(kuò)束器所需的移動(dòng)為1.875_。如上提到的，可以對(duì)光刻設(shè)備內(nèi)每個(gè)光學(xué)柱分立地提供本發(fā)明的聚焦布置。因此，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，每個(gè)光學(xué)柱可以包括各自的輻射束擴(kuò)束器40及其相關(guān)的致動(dòng)器系統(tǒng)44，致動(dòng)器系統(tǒng)布置用以沿平行于投影系統(tǒng)的光軸46的方向移動(dòng)相應(yīng)的輻射束擴(kuò)束器40。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，在光學(xué)柱的一部分移動(dòng)(在本示例中，可旋轉(zhuǎn)框架8和透鏡14、18的旋轉(zhuǎn))期間可以調(diào)制自發(fā)射對(duì)比裝置(例如，激光二極管)的每一個(gè)的強(qiáng)度，以便將期望的圖案照射到襯底上。要注意的是，所描述的光學(xué)柱的一部分(即框架8和透鏡
14、18)是可旋轉(zhuǎn)的方案允許透鏡14、18以高的精確度和高的移動(dòng)再現(xiàn)性高速地移動(dòng)。在所述的實(shí)施例中，一對(duì)透鏡14、18 —起形成投影實(shí)體以將至少兩個(gè)束投影到襯底上。應(yīng)該理解，這種投影實(shí)體可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可以以這種方式理解，即至少兩個(gè)束通過(guò)來(lái)自可旋轉(zhuǎn)框架的多個(gè)投影實(shí)體的投影實(shí)體中的相同的一個(gè)投影實(shí)體而被投影到襯底上，每個(gè)投影實(shí)體包括至少一個(gè)透鏡并且布置成將至少兩個(gè)束投影到襯底上。根據(jù)器件制造方法，可以通過(guò)圖案已經(jīng)被投影到其上的襯底制造器件，例如顯示器、集成電路或任何其他器件。雖然在本文中詳述了光刻設(shè)備用在制造ICs (集成電路)，但是應(yīng)該理解到這里所述的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用，例如制造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、平板顯示器、液晶顯示器(IXDs)、薄膜磁頭等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在這種替代應(yīng)用的情況中，可以將這里使用的任何術(shù)語(yǔ)“晶片”或“管芯”分別認(rèn)為是與更上位的術(shù)語(yǔ)“襯底”或“目標(biāo)部分”同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進(jìn)行處理，例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對(duì)已曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯影的工具)、量測(cè)工具和/或檢驗(yàn)工具中。在可應(yīng)用的情況下，可以將所述公開(kāi)內(nèi)容應(yīng)用于這種和其他襯底處理工具中。另外，所述襯底可以處理一次以上，例如為產(chǎn)生多層1C，使得這里使用的所述術(shù)語(yǔ)“襯底”也可以表示已經(jīng)包含多個(gè)已處理層的襯底。在允許的情況下，術(shù) 語(yǔ)“透鏡”可以表示不同類(lèi)型的光學(xué)構(gòu)件中的任何一種或其組合，包括折射式的、衍射的、反射式的、磁性的、電磁的以及靜電的光學(xué)構(gòu)件。上面的說(shuō)明書(shū)是為了圖示，而非限制。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求的范圍的情況下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個(gè)光學(xué)柱的光刻設(shè)備，包括: 可編程圖案形成裝置，所述可編程圖案形成裝置配置成提供多個(gè)輻射束；和 投影系統(tǒng)，所述投影系統(tǒng)配置成將多個(gè)輻射束投影到所述襯底上； 其中所述投影系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡；和 所述光學(xué)柱包括: 第一致動(dòng)器系統(tǒng)，所述第一致動(dòng)器系統(tǒng)配置成沿垂直于所述投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)所述多個(gè)透鏡中的至少一個(gè)透鏡，以在所述襯底的目標(biāo)部分之上使所述多個(gè)輻射束進(jìn)行掃描; 輻射束擴(kuò)束器，所述輻射束擴(kuò)束器配置成將所述可編程圖案形成裝置的圖像投影到所述至少一個(gè)透鏡上；和 第二致動(dòng)器系統(tǒng)，所述第二致動(dòng)器系統(tǒng)配置成沿平行于所述投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)所述輻射束擴(kuò)束器。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述輻射束擴(kuò)束器包括以固定間隔布置的一對(duì)軸向地對(duì)準(zhǔn)的正透鏡。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光刻設(shè)備，其中所述輻射束擴(kuò)束器配置成是物空間遠(yuǎn)心的和像空間遠(yuǎn)心的。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述輻射束擴(kuò)束器將所述可編程圖案形成裝置的圖像投影到其上的所述至少一個(gè)透鏡是場(chǎng)透鏡； 所述投影系統(tǒng)還包括成像透鏡，所述成像透鏡布置成使得投影到所述場(chǎng)透鏡上的圖像被投影到所述襯底上；和 所述場(chǎng)透鏡和所述成像透鏡的位置相對(duì)于彼此是固定的并且可以通過(guò)所述第一致動(dòng)器系統(tǒng)被移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的光刻設(shè)備，其中所述場(chǎng)透鏡和所述成像透鏡安裝至可旋轉(zhuǎn)框架；其中所述可旋轉(zhuǎn)框架配置成圍繞平行于所述投影系統(tǒng)的光軸的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述第二致動(dòng)器系統(tǒng)配置成在沿平行于所述投影系統(tǒng)的光軸的所述方向移動(dòng)所述輻射束擴(kuò)束器的同時(shí)阻止所述輻射束擴(kuò)束器在垂直于所述投影系統(tǒng)的光軸的方向上的移動(dòng)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，還包括控制器，所述控制器配置成至少控制第二致動(dòng)器系統(tǒng)； 其中，所述控制器配置成: 接收與所述襯底處的聚焦位移相關(guān)的信號(hào)； 基于所述襯底處的聚焦位移的預(yù)定倍數(shù)將所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述輻射束擴(kuò)束器的所需位移；和 輸出一信號(hào)給所述第二致動(dòng)器系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)所述輻射束擴(kuò)束器的所需移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述光刻設(shè)備，其中所述預(yù)定倍數(shù)是BV(A2-1)，其中A是所述輻射束擴(kuò)束器的放大率，B是基于所述透鏡的所述光學(xué)系統(tǒng)的放大率，其中所述輻射束擴(kuò)束器將所述可編程圖案形成裝置的圖像投影到所述透鏡上至所述襯底。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，至少具有第二光學(xué)柱，所述光刻設(shè)備包括:第二可編程圖案形成裝置，所述第二可編程圖案形成裝置配置成提供第二多個(gè)輻射束；和 第二投影系統(tǒng)，所述第二投影系統(tǒng)配置成將所述第二多個(gè)輻射束投影到所述襯底上； 其中所述第二投影系統(tǒng)包括第二多個(gè)透鏡；和 所述第二光學(xué)柱包括: 第三致動(dòng)器系統(tǒng)，所述第三致動(dòng)器系統(tǒng)配置成沿垂直于所述第二投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)所述第二投影系統(tǒng)的所述第二多個(gè)透鏡中的至少一個(gè)透鏡，以在所述襯底的目標(biāo)部分之上使所述第二多個(gè)輻射束進(jìn)行掃描； 第二輻射束擴(kuò)束器，所述第二輻射束擴(kuò)束器配置成將所述第二可編程圖案形成裝置的圖像投影到所述第二投影系統(tǒng)的所述至少一個(gè)透鏡上；和 第四致動(dòng)器系統(tǒng)，所述第四致動(dòng)器系統(tǒng)配置成沿平行于所述第二投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)所述第二輻射束擴(kuò)束器。
10.一種器件制造方法，包括步驟: 使用至少一個(gè)光學(xué)柱在襯底的目標(biāo)部分上生成圖案，所述至少一個(gè)光學(xué)柱包括配置成提供多個(gè)輻射束的可編程圖案形成裝置和配置成將所述多個(gè)輻射束投影到所述襯底的所述目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，所述投影系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡； 沿垂直于所述投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)所述多個(gè)透鏡中的至少一個(gè)透鏡，以在所述襯底的目標(biāo)部分之上使所述多個(gè)輻射束進(jìn)行掃描； 使用輻射束擴(kuò)束器將所述可編程圖案形成裝置的圖像投影到所述至少一個(gè)透鏡上；和控制所述輻射束擴(kuò)束器在平行于所述投影系統(tǒng)的光軸的方向上的位置，以便調(diào)節(jié)所述襯底上形成的圖像 的聚焦。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光刻設(shè)備和一種器件制造方法，具體地提供一種用于控制無(wú)掩模光刻設(shè)備的聚焦的系統(tǒng)，其中提供將可編程圖案形成裝置的圖像投影到襯底上的投影系統(tǒng)。第一致動(dòng)器系統(tǒng)配置成沿垂直于投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)投影系統(tǒng)的多個(gè)透鏡中的至少一個(gè)。還設(shè)置輻射束擴(kuò)束器，配置成將可編程圖案形成裝置的圖像投影到所述透鏡上。此外，提供第二致動(dòng)器系統(tǒng)，配置成沿平行于投影系統(tǒng)的光軸的方向移動(dòng)輻射束擴(kuò)束器，以便控制投影到襯底上的圖像的聚焦。
文檔編號(hào)G03F7/20GK103238113SQ201180058558
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者埃爾溫·范茨韋特, 彼得·德亞格爾, 約翰內(nèi)斯·昂伍李, 漢瑞克·德曼 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司