專利名稱：光刻設(shè)備和器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻設(shè)備及器件制造方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種把預(yù)期圖形應(yīng)用到襯底目標(biāo)部分上的機(jī)器。光刻設(shè)備可以用于制造，例如集成電路(IC)、平板顯示器、以及涉及精細(xì)結(jié)構(gòu)的其它器件。在傳統(tǒng)的光刻設(shè)備中，可以使用圖形化工具，或者稱為掩?；蚬饪贪?，以產(chǎn)生與IC(或其它器件)的單個(gè)層相應(yīng)的電路圖形，這個(gè)圖形可以被成像到具有輻射敏感材料層(例如抗蝕劑)的襯底(例如硅晶片、玻璃板等)上的目標(biāo)部分(例如包含一個(gè)芯片或幾個(gè)管芯的部分)。代替掩模，圖形化工具可包括用于產(chǎn)生電路圖形的、單獨(dú)可控元件的陣列。
通常，單個(gè)襯底會(huì)包括連續(xù)曝光的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻設(shè)備包括分步投影光刻機(jī)(stepper)，其中通過一次將整個(gè)圖形曝光到目標(biāo)部分上來輻射每個(gè)目標(biāo)部分，以及掃描器(scanner)，其中通過沿特定方向的射束(“掃描”方向)掃描圖形，同時(shí)平行或反平行于這個(gè)方向同步掃描襯底，來輻射每個(gè)目標(biāo)部分。
光刻設(shè)備的產(chǎn)量尤其受該設(shè)備每次曝光所曝光的襯底面積控制。在傳統(tǒng)光刻設(shè)備中，產(chǎn)量由單位時(shí)間內(nèi)襯底上分步-掃描的曝光場(chǎng)的數(shù)目決定。曝光場(chǎng)尺寸由光刻版場(chǎng)尺寸除以投影系統(tǒng)的放大倍數(shù)決定，投影系統(tǒng)的放大倍數(shù)典型地為4倍，但也可以為例如5倍或6倍。
包含單獨(dú)可控制元件陣列而非掩模的設(shè)備(例如無掩模光刻設(shè)備)的產(chǎn)量由該場(chǎng)內(nèi)的像素?cái)?shù)目乘以每像素的曝光面積再除以印刷各個(gè)圖形使用的通過數(shù)目(典型為2，但也使用3次或4次通過)決定。更大數(shù)目的通過增強(qiáng)劑量控制并平滑由像素光柵引起的不均勻。為了有效曝光襯底，該像素尺寸必須約為最小特征尺寸的一半。因此，對(duì)于最小特征尺寸大于總體的最小特征尺寸的襯底區(qū)域(即分辨率較低)，該設(shè)備未以最大效率工作。產(chǎn)量低于可能值，導(dǎo)致收益降低。
因此，需要能增大無掩模光刻系統(tǒng)的效率以提高生產(chǎn)量的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種光刻設(shè)備，該設(shè)備包含照明系統(tǒng)、單獨(dú)可控元件陣列、以及投影系統(tǒng)。該照明系統(tǒng)調(diào)節(jié)輻射束。單獨(dú)可控元件陣列圖形化射束。投影系統(tǒng)將圖形化的射束投影到襯底的目標(biāo)部分上。
在一個(gè)實(shí)例中，該投影系統(tǒng)以多個(gè)顯著不同的放大倍數(shù)投影該輻射束。
在一個(gè)實(shí)例中，光刻設(shè)備將圖形從圖形化工具傳遞到襯底上。該光刻設(shè)備可以以多個(gè)顯著不同的放大倍數(shù)投影輻射束。
在一個(gè)實(shí)例中，該照明系統(tǒng)工作于多個(gè)放大倍數(shù)。在一個(gè)實(shí)例中，當(dāng)投影系統(tǒng)的放大倍數(shù)改變時(shí)，相應(yīng)地改變?cè)撜彰飨到y(tǒng)的角度放大倍數(shù)，以確保獲得所需的數(shù)值孔徑。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種光刻設(shè)備，該設(shè)備包含照明系統(tǒng)、單獨(dú)可控元件陣列、以及投影系統(tǒng)。該照明系統(tǒng)調(diào)節(jié)輻射束。該單獨(dú)可控元件陣列圖形化該射束。該投影系統(tǒng)以第一放大倍數(shù)將圖形化的輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上。在一個(gè)實(shí)例中，該投影系統(tǒng)以第二放大倍數(shù)將圖形化的輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上。該第二放大倍數(shù)基本上為1/n，其中n為任意正整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了包含下述步驟的器件制造方法。使用單獨(dú)可控元件陣列向輻射束界面?zhèn)鬟f圖形。以第一放大倍數(shù)將該圖形化輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上。以第二放大倍數(shù)將該圖形化輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上。該第二放大倍數(shù)和該第一放大倍數(shù)差別很大。
下面將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的另外實(shí)施例、特征、和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作。


在此結(jié)合并形成了本說明書的一部分的附圖闡述了本發(fā)明，并和相關(guān)描述一起進(jìn)一步用于解釋本發(fā)明的原理并使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制作和使用本發(fā)明。
圖1描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光刻設(shè)備。
圖2a和2b描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影系統(tǒng)。
圖3a至3c描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影系統(tǒng)。
圖4a和4b描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影系統(tǒng)。
圖5a和5b描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影系統(tǒng)。
圖6a和6b描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影系統(tǒng)。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，和描述投影系統(tǒng)的可變放大倍數(shù)的投影系統(tǒng)一起使用的照明的布置。
現(xiàn)在將結(jié)合附圖描述本發(fā)明。在附圖中，相同的數(shù)字表示相同的元件或功能相近的元件。
具體實(shí)施例方式
概述和術(shù)語盡管在本說明書中會(huì)具體地參考在集成電路(IC)制作中光刻設(shè)備的使用，但應(yīng)該理解，這里描述的光刻設(shè)備可以具有其它用途，例如集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖形、平板顯示器、薄膜磁頭、微觀/宏觀射流元件等的制作。技術(shù)人員將理解，在這些可選應(yīng)用的范圍內(nèi)，這里使用術(shù)語“晶片”或“管芯”可以分別看作與更一般的術(shù)語“襯底”或“目標(biāo)部分”同義。這里所指的襯底在曝光之前或曝光之后可以在例如涂膠顯影機(jī)(track)(例如，通常把抗蝕劑層涂敷到襯底上并對(duì)曝光后的抗蝕劑進(jìn)行顯影的一種工具)或測(cè)量或檢查工具內(nèi)進(jìn)行處理。在本發(fā)明可應(yīng)用的場(chǎng)合中，這里所公開的內(nèi)容可應(yīng)用于這些以及其它襯底處理工具。此外，例如，為了制造多層IC，可以不止一次地處理襯底，因此這里使用的襯底這個(gè)術(shù)語也可指已經(jīng)包括多個(gè)已處理過的層的襯底。
這里所使用的術(shù)語“單獨(dú)可控元件陣列”應(yīng)廣義地理解為是指，可以用來向入射的輻射束賦予圖形化的截面，使得可以在襯底的目標(biāo)部分創(chuàng)建所需圖形的任何裝置。在這里的上下文中也可以使用術(shù)語“光閥”及“空間光調(diào)制器(SLM)”。下面討論了這些圖形化工具的例子。
可編程反射鏡陣列可包括具有粘彈性控制層的矩陣可尋址表面以及反射表面。該設(shè)備的基本原理為，例如，反射表面的已尋址區(qū)域把入射光反射為衍射光，而未尋址區(qū)域把入射光反射為非衍射光。使用適當(dāng)?shù)目臻g濾波器，可以把非衍射光從反射束中過濾出來，只留下衍射光到達(dá)襯底。按照這個(gè)方式，射束依照矩陣可尋址表面的尋址圖形被圖形化。
應(yīng)當(dāng)理解，作為備選，濾波器可以過濾出衍射光，留下非衍射光到達(dá)襯底。也可以按照相應(yīng)的方式使用衍射光學(xué)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件的陣列。每個(gè)衍射光學(xué)MEMS器件包括多個(gè)反射帶，這些反射帶可相對(duì)于彼此發(fā)生變形并形成把入射光反射為衍射光的光柵。
另一個(gè)備選實(shí)施例可包括采用微小反射鏡矩陣排列的可編程反射鏡陣列，通過施加合適的局部電場(chǎng)或采用壓電致動(dòng)裝置可使每個(gè)反射鏡獨(dú)立地繞一個(gè)軸傾斜。再一次地，反射鏡為矩陣可尋址的，使得被尋址的反射鏡把入射光反射到與未被尋址反射鏡不同的方向；按照這個(gè)方式，反射束依照矩陣可尋址反射鏡的尋址圖形被圖形化。使用適當(dāng)?shù)碾娮友b置可以執(zhí)行所需的矩陣尋址。
在上述兩個(gè)情況中，單獨(dú)可控元件陣列可包括一個(gè)或多個(gè)可編程反射鏡陣列。例如，在美國(guó)專利US5,296,891與US5,523,193以及PCT專利申請(qǐng)WO98/38597與WO98/33096中可以找到關(guān)于這里提到的反射鏡陣列的更多信息，這些專利在此引用作為參考。
也可以使用可編程的LCD陣列。美國(guó)專利US 5,229,872給出了采用這種結(jié)構(gòu)的實(shí)例，該專利在此引用作為參考。
應(yīng)該理解，在預(yù)偏置特征、光學(xué)鄰近校正特征時(shí)，使用相位變化技術(shù)以及多次曝光技術(shù)。單獨(dú)可控元件陣列上“顯示”的圖形可能遠(yuǎn)不同于最終轉(zhuǎn)移到襯底層或襯底上一層的圖形。類似地，最終形成在襯底上的圖形可能不對(duì)應(yīng)于任一時(shí)刻在單獨(dú)可控元件陣列上形成的圖形。在如下配置中情況可能如此形成在襯底各個(gè)部分上的最終圖形是經(jīng)過特定的時(shí)間段或由特定次數(shù)的曝光而逐步形成，而期間單獨(dú)可控元件陣列上的圖形和/或襯底的相對(duì)位置發(fā)生變化。
盡管在本說明書中會(huì)具體地參考在IC制作中光刻設(shè)備的使用，但應(yīng)該理解，這里描述的光刻設(shè)備可以具有其它應(yīng)用，例如，諸如DNA芯片、MEMS、MOEMS、集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖形、平板顯示器、薄膜磁頭等的制作。技術(shù)人員應(yīng)理解，在這些備選應(yīng)用的情況中，使用術(shù)語“晶片”或“芯片”可以分別看作與更普通的術(shù)語“襯底”或“目標(biāo)部分”同義。這里所指的襯底在曝光之前或曝光之后可以在例如涂膠顯影機(jī)(通常把抗蝕劑層涂敷到襯底上并對(duì)曝光后抗蝕劑進(jìn)行顯影的一種工具)或測(cè)量或檢查工具內(nèi)進(jìn)行處理。在本發(fā)明可應(yīng)用的場(chǎng)合中，本說明書內(nèi)容可應(yīng)用于這些以及其它襯底處理工具。此外，例如，為了創(chuàng)建多層IC，可以不止一次地處理襯底，因此這里使用的襯底這個(gè)術(shù)語也可指已經(jīng)包括多個(gè)已處理過的層的襯底。
這里使用的術(shù)語“輻射”及“射束”包括所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如，波長(zhǎng)為365、248、193、157、或126nm)與極紫外(EUV)輻射(例如，波長(zhǎng)范圍為5至20nm)，以及例如離子束或電子束的粒子束。
這里使用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”應(yīng)廣泛地理解成包括各種類型的投影系統(tǒng)，例如由于所使用的曝光輻射或者諸如使用浸沒液或使用真空的其它因素，包括折射光學(xué)系統(tǒng)、反射光學(xué)系統(tǒng)、以及反射折射光學(xué)系統(tǒng)。可以認(rèn)為，這里使用的術(shù)語“透鏡”與更為普通的術(shù)語“投影系統(tǒng)”同義。
照明系統(tǒng)也可包括各種類型的光學(xué)元件，包括用于引導(dǎo)、整形、或控制輻射束的折射、反射、及反射折射光學(xué)元件，下文中也統(tǒng)一地或個(gè)別地將該元件稱為“透鏡”。
光刻設(shè)備可以具有兩個(gè)襯底平臺(tái)(雙工作臺(tái))或更多襯底平臺(tái)(和/或兩個(gè)或更多個(gè)掩模平臺(tái))。在這些具有“多個(gè)工作臺(tái)”的機(jī)器中，可以并行地使用附加的平臺(tái)，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)用于曝光時(shí)，可以在一個(gè)或多個(gè)其它平臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟。
光刻設(shè)備也可以是這樣的類型其中襯底浸沒在具有相對(duì)較高折射率的液體(例如水)中，從而填充投影系統(tǒng)最終元件與襯底之間的間隙。浸沒液體也可用于光刻設(shè)備中的其它間隙，例如掩模與投影系統(tǒng)第一元件之間的間隙。在本技術(shù)領(lǐng)域中，用于提高投影系統(tǒng)數(shù)值孔徑的浸沒技術(shù)是眾所周知的。
另外，可以為該設(shè)備提供流體處理單元以允許流體和襯底的被輻照部分之間的相互作用(例如選擇性地在襯底上附著化學(xué)制劑或選擇性地修改襯底表面的結(jié)構(gòu))。
光刻投影設(shè)備圖1示意性描述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光刻投影設(shè)備100。設(shè)備100至少包括輻射系統(tǒng)102、單獨(dú)可控元件陣列104、載物臺(tái)106(例如襯底平臺(tái))、以及投影系統(tǒng)(“透鏡”)108。
輻射系統(tǒng)102可以用于提供輻射(例如UV輻射)束110，在該特殊情形中其還包括輻射源112。
單獨(dú)可控元件陣列104(例如可編程反射鏡陣列)可以用于把圖形應(yīng)用到射束110。通常，單獨(dú)可控元件陣列104相對(duì)于投影系統(tǒng)108的位置可以是固定的。然而，在可供選擇的配置中，單獨(dú)可控元件陣列104可以連接到定位裝置(未示出)以精確確定其相對(duì)于投影系統(tǒng)108的位置。正如這里所描述的，單獨(dú)可控元件104屬于反射類型(例如，具有單獨(dú)可控元件的反射陣列)。
載物臺(tái)106可設(shè)有用于支撐襯底114(例如涂敷了抗蝕劑的硅晶片或玻璃襯底)的襯底支架(未明確示出)，載物臺(tái)106可以連接到定位裝置116以精確定位襯底114相對(duì)于投影系統(tǒng)108的位置。
投影系統(tǒng)108(例如石英和/或CaF2透鏡系統(tǒng)或包括由這些材料制成的透鏡元件的反射折射系統(tǒng)或者反射鏡系統(tǒng))可以用于把從分束器118接收的圖形化射束投影到襯底114的目標(biāo)部分120(例如一個(gè)或多個(gè)管芯)上。投影系統(tǒng)108可以把單獨(dú)可控元件陣列104的圖像投影到襯底114上?；蛘撸队跋到y(tǒng)108可以投影二次源的圖像，對(duì)于該二次源單獨(dú)可控元件陣列104的元件作為光閥。投影系統(tǒng)108還可包括形成二次光源并把微斑點(diǎn)投影到襯底114上的微透鏡陣列(MLA)。
輻射源112(例如準(zhǔn)分子激光器)可以產(chǎn)生輻射束122。輻射束122直接地或者穿過例如諸如擴(kuò)束器的調(diào)節(jié)裝置126饋入照明系統(tǒng)(照明器)124。照明器124可包括用于設(shè)定射束122強(qiáng)度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別稱為σ-外部及σ-內(nèi)部)的調(diào)整裝置128。此外，照明器124通常包括各種其它元件，例如積分器130與聚光器132。按照這種方式，照射到單獨(dú)可控元件陣列104上的射束110的截面具有所需的均勻性和強(qiáng)度分布。
應(yīng)該注意，對(duì)于圖1，源112可以在光刻投影設(shè)備100的外殼內(nèi)(例如，當(dāng)輻射源112是汞燈時(shí)經(jīng)常如此)。在可供選擇的實(shí)施例中，輻射源112也可能與光刻投影設(shè)備100距離甚遠(yuǎn)。在這種情況下，輻射束122將被引導(dǎo)至設(shè)備100中(例如借助合適的導(dǎo)向反射鏡)。當(dāng)輻射源112為準(zhǔn)分子激光器時(shí)，實(shí)際情況通常為后一種情形。應(yīng)當(dāng)理解，這兩種情況都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
使用分束器118引導(dǎo)射束110之后，射束110隨后與單獨(dú)可控元件陣列104相交。被單獨(dú)可控元件陣列104反射后，射束110穿過投影系統(tǒng)108，投影系統(tǒng)108把射束110聚焦到襯底114的目標(biāo)部分120上。
借助定位裝置116(與可選擇的干涉測(cè)量裝置134，該測(cè)量裝置位于底座136上并通過分束器140接收干涉束138)，可以精確移動(dòng)襯底平臺(tái)106，從而在射束110的路徑內(nèi)定位不同的目標(biāo)部分120。使用時(shí)，例如在掃描期間，可以使用單獨(dú)可控元件陣列104的定位裝置，精確地校準(zhǔn)單獨(dú)可控元件陣列104相對(duì)于射束110的路徑的位置。通常，可以借助未在圖1中明確示出的長(zhǎng)沖程模塊(粗略定位)及短沖程模塊(精細(xì)定位)，實(shí)現(xiàn)載物臺(tái)106的移動(dòng)?？梢允褂妙愃葡到y(tǒng)定位單獨(dú)可控元件陣列104。應(yīng)當(dāng)理解，或者射束110可移動(dòng)/另外射束110可移動(dòng)，而載物臺(tái)106和/或單獨(dú)可控元件陣列104位置可固定，以提供所需要的相對(duì)移動(dòng)。
在本實(shí)施例的一個(gè)可供選擇的配置中，襯底平臺(tái)106可固定，而襯底114可以在襯底平臺(tái)106上移動(dòng)。采用這種配置時(shí)，在平坦的最上表面上為襯底平臺(tái)106提供許多開孔，通過這些開孔注入氣體以提供可支持襯底114的氣墊。該配置傳統(tǒng)上稱為氣浮配置。通過使用一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器(未示出)，可以在襯底平臺(tái)106上移動(dòng)襯底114，其中該致動(dòng)器可以精確定位襯底114相對(duì)于射束110路徑的位置?；蛘?，可以通過選擇性地開啟或停止通過開孔的氣路，在襯底平臺(tái)106上移動(dòng)襯底114。
盡管這里把根據(jù)本發(fā)明的光刻設(shè)備100描述為用于曝光襯底上的抗蝕劑，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這個(gè)用途，設(shè)備100可以用于投影無抗蝕劑光刻中使用的圖形化射束110。
所描述的設(shè)備100可以用于四種優(yōu)選模式1.步進(jìn)模式單獨(dú)可控元件陣列104上的完整圖形在一次掃描(即單次“閃光”)內(nèi)被投影到目標(biāo)部分120上。隨后沿x與/或y方向把襯底平臺(tái)106移動(dòng)到不同位置，使圖形化射束110輻照不同的目標(biāo)部分120。
2。掃描模式基本上與步進(jìn)模式相同，其不同之處在于，不是在單次“閃光”內(nèi)曝光指定的目標(biāo)部分120。相反地，單獨(dú)可控元件陣列104可以以速度v沿特定方向(所謂“掃描方向”，例如y方向)移動(dòng)，使圖形化射束110掃描過單獨(dú)可控元件陣列104。同時(shí)，沿相同或相反的方向以速度V＝Mv同時(shí)移動(dòng)襯底平臺(tái)106，其中M為投影系統(tǒng)108的放大倍率。按照這種方式，可以曝光相對(duì)大的目標(biāo)部分120而無需降低分辨率。
3.脈沖模式單獨(dú)可控元件陣列104基本上保持靜止，使用脈沖輻射系統(tǒng)102把整個(gè)圖形投影到襯底114的目標(biāo)部分120上。襯底平臺(tái)106以基本上恒定的速度移動(dòng)，使得圖形化射束110掃過襯底106的一行。在輻射系統(tǒng)102的脈沖之間，根據(jù)需要更新單獨(dú)可控元件陣列104上的圖形，并對(duì)脈沖定時(shí)，使得在襯底114的要求位置上曝光連續(xù)的目標(biāo)部分120。因此，圖形化射束110可掃過襯底114以把完整圖像曝光在襯底114的一個(gè)條上。重復(fù)該過程直到整個(gè)襯底114被逐行曝光。
4.連續(xù)掃描模式基本上與脈沖模式相同，不同之處在于，其使用基本上不變的輻射系統(tǒng)102，以及在圖形化射束110掃過并曝光襯底114時(shí)更新單獨(dú)可控元件陣列104上的圖形。
可以采用上述使用模式的組合與/或變形，或者可以采用與上述使用模式完全不同的模式。
示例性投影系統(tǒng)圖2a、2b、3a、3b、3c、4a、4b、5a、5b、6a、及6b示出了根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的投影系統(tǒng)。
從圖2a和2b可以看出，投影系統(tǒng)PS包含多個(gè)光學(xué)元件11、21、12。特別地，投影系統(tǒng)PS包含可移動(dòng)透鏡，該透鏡可以置于輻射束B的路徑之內(nèi)或之外。在本實(shí)例中，這些光學(xué)元件為透鏡，特別是凸透鏡，但也可以為凹透鏡、反射鏡、或任何其它光學(xué)元件。
在圖2a中，輻射束B投影穿過所有光學(xué)元件11、21、12。投影系統(tǒng)PS例如可將輻射束B縮小成1/8。
圖2b示出了襯底的另一部分何時(shí)被曝光，該部分具有較大的最小特征尺寸。例如，其可以是原始曝光的最小特征尺寸的兩倍。這種情況下，圖像中所需的分辨率略低，從投影束的路徑中除去光學(xué)元件21。投影系統(tǒng)PS將輻射束B縮小成1/4。在本實(shí)例中，光學(xué)元件21使放大倍數(shù)改變2倍。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用將放大倍數(shù)改變不同倍數(shù)的光學(xué)元件。
在一個(gè)實(shí)例中，投影系統(tǒng)中透鏡排列的變化導(dǎo)致輻射束B的放大倍數(shù)的顯著改變。例如，可2倍、3倍、4倍、5倍或更大倍數(shù)地變化放大倍數(shù)。
在一個(gè)實(shí)例中，在從輻射束B的路徑中除去光學(xué)元件21的情況下，每個(gè)像素曝光的面積高達(dá)4倍。因此，單次曝光中曝光的總面積。該光刻設(shè)備的產(chǎn)量因此更大。由于對(duì)于襯底的該部分使用最小特征的最大像素尺寸，該光刻設(shè)備工作于該最小特征尺寸的最大效率。因此根據(jù)所需要的分辨率改變投影系統(tǒng)PS的放大倍數(shù)。
當(dāng)要求更高的分辨率時(shí)，例如對(duì)于DRAM應(yīng)用，光學(xué)元件21可重新插入到輻射束B的路徑中。分辨率越高，需要越多的曝光步驟。在各種實(shí)例中，可以在襯底之間、管芯之間或者在任何需要的時(shí)刻改變放大倍數(shù)。
此外，隨著單獨(dú)可控元件的技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，單獨(dú)可控元件的像素尺寸可減小，因?yàn)槭褂镁哂胁煌糯蟊稊?shù)的投影系統(tǒng)的能力將改善光刻設(shè)備的多功能性。
在一個(gè)實(shí)例中，當(dāng)需要曝光具有更小的最小特征尺寸的襯底另一個(gè)區(qū)域時(shí)，再次將光學(xué)元件21移動(dòng)到輻射束PB的路徑內(nèi)?？梢詫⒐鈱W(xué)元件21移動(dòng)到該投影束使其靠著硬的機(jī)械終點(diǎn)擋板，從而確保其被正確地置于該輻射束中，或者可以對(duì)X、Y、Z、rotX、rotY、與/或rotZ方向中的至少一個(gè)進(jìn)行閉環(huán)伺服控制。
在一個(gè)實(shí)例中，可以使用干涉儀校驗(yàn)透鏡的位置以優(yōu)化調(diào)整，也用其校驗(yàn)小的像差。在一個(gè)實(shí)例中，可以使用控制環(huán)路精細(xì)調(diào)整透鏡的位置。
圖3a、3b、和3c示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中存在多個(gè)可移動(dòng)的透鏡，每個(gè)均可置于該輻射束的路徑之內(nèi)或之外。如圖3a、3b、及3c所示，可存在多個(gè)可移動(dòng)透鏡21、22、23。每個(gè)可移動(dòng)透鏡21、22、23具有不同的放大倍數(shù)，因此當(dāng)將各個(gè)透鏡置于輻射束B的路徑內(nèi)時(shí)，該投影系統(tǒng)具有不同的縮小倍數(shù)。圖3a示出了位于輻射束B的路徑內(nèi)的透鏡22，圖3b示出了位于輻射束B的路徑內(nèi)的透鏡23。此外，可將可移動(dòng)透鏡的組合置于輻射束B的路徑內(nèi)，如圖3c所示，其中透鏡21和23同時(shí)置于輻射束B的路徑內(nèi)。在這些情形的每一個(gè)中，投影系統(tǒng)PS具有不同的放大倍數(shù)。
這么多個(gè)不同放大倍數(shù)的透鏡意味著投影系統(tǒng)PS具有大量不同放大倍數(shù)。
圖4a和4b所示的實(shí)施例，投影系統(tǒng)包括多個(gè)透鏡組，每組都能移入輻射束B的路徑內(nèi)。
圖4a示出了包含透鏡31及32的第一組可移動(dòng)透鏡30和包含透鏡36、37及38的第二組可移動(dòng)透鏡35。每組透鏡可包含任意數(shù)目的透鏡，甚至可以只包含一個(gè)透鏡。透鏡組內(nèi)的透鏡相對(duì)于彼此可位于任意位置，但相對(duì)于透鏡組中其它透鏡固定在該位置。
圖4b示出了投影束路徑內(nèi)的第二透鏡組35。在一個(gè)實(shí)例中，當(dāng)曝光需要不同放大倍數(shù)的襯底的不同部分時(shí)，將第二透鏡組35移出投影束路徑，將第一透鏡組30移入該投影束路徑。通過例如滑動(dòng)機(jī)制、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)制、滾珠-凹槽(ball and groove)機(jī)制的機(jī)械終點(diǎn)擋板機(jī)制，或者在對(duì)X、Y、Z、rotX、rotY、與/或rotZ方向中的至少一個(gè)進(jìn)行伺服控制下，可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)例中，可以使用干涉儀校驗(yàn)透鏡組的位置。尤其重要的是要確保正確地將透鏡組放置在投影束的路徑內(nèi)。
盡管本實(shí)例的描述中只有兩個(gè)透鏡組30、35，但可以有任意數(shù)目的透鏡組。
在圖5a和5b所示的實(shí)施例中，該投影系統(tǒng)可包含輻射束B的多個(gè)可能路線，每個(gè)路線具有不同的放大倍數(shù)。在一個(gè)實(shí)例中，該投影系統(tǒng)進(jìn)一步包含用于改變?cè)撦椛涫鴮⒉捎貌煌€路中的哪一個(gè)的多個(gè)反射鏡。
圖5a示出了投影穿過透鏡11、41、42、及12的輻射束B。在圖5b中，反射鏡46和48置于該投影束的路徑內(nèi)，以將輻射束B投影穿過投影系統(tǒng)PS內(nèi)的第二透鏡組。該第二路線包含投影44和45，這兩個(gè)透鏡的放大倍數(shù)不同于透鏡41和42的放大倍數(shù)。透鏡41、42、44及45的位置和強(qiáng)度使得該投影系統(tǒng)的焦點(diǎn)保持不變。反射鏡47和49將輻射束B投影回到透鏡12，使其投影穿過該投影系統(tǒng)的其余部分。根據(jù)投影系統(tǒng)PS內(nèi)輻射束B所采用的路線，投影系統(tǒng)PS具有不同的放大倍數(shù)。
盡管本實(shí)例中使用了反射鏡46、47、48及49，還可以使用諸如棱鏡的其它偏轉(zhuǎn)元件。可將這些反射鏡移動(dòng)到該投影系統(tǒng)的路徑之內(nèi)或之外，可使用機(jī)械終點(diǎn)擋板或使用伺服控制精確地控制它們的位置。
盡管在本實(shí)例中兩個(gè)光學(xué)路線都保包含兩個(gè)透鏡41和42以及44和45，但每個(gè)路線可包含任意數(shù)目的光學(xué)元件。實(shí)際上，在特定的路線中可以沒有附加的光學(xué)元件。
在圖6a和6b所示的實(shí)施例中，投影系統(tǒng)PS包含可移動(dòng)的透鏡。這些透鏡的位置在輻射束路徑內(nèi)是可變化的。
在圖6a中，將透鏡11、12、13、14示成位于第一位置。在圖6b中，將透鏡11、12、13、14示成位于第二位置。透鏡11和12朝單獨(dú)可控元件移動(dòng)，透鏡13和14朝襯底W移動(dòng)。然而，這些透鏡只是與輻射束路徑平行地移動(dòng)。透鏡11、12、12和14可位于軌道上以確保它們僅平行于輻射束B的路徑移動(dòng)。在本實(shí)例中，對(duì)X、Y、Z、rotX、rotY、與/或rotZ方向中的至少一個(gè)進(jìn)行伺服控制。在一個(gè)實(shí)例中，還對(duì)其它軸進(jìn)行伺服控制。
透鏡11、12、13、14的位置不同導(dǎo)致該投影系統(tǒng)具有不同的縮小倍數(shù)。
該配置會(huì)導(dǎo)致較高的像差，故更適用于分辨率較低的用途。
在一個(gè)實(shí)例中，投影系統(tǒng)可以排列成兩個(gè)部分一個(gè)部分具有固定的放大倍數(shù)并靠近襯底布置，另一個(gè)部分具有可變的放大倍數(shù)并離襯底較遠(yuǎn)布置?？偡糯蟊稊?shù)為50至1000倍。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的投影系統(tǒng)。改變投影系統(tǒng)PS的放大倍數(shù)會(huì)改變數(shù)值孔徑(NA)。然而，理想的是保持該NA近似不變，因此也必須改變照明輻射束的放大倍數(shù)。通過圖7所示的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其中該投影系統(tǒng)分成兩個(gè)部分PS1和PS2。PS1具有固定的放大倍數(shù)，PS2具有可變的放大倍數(shù)(如前所述)。該投影系統(tǒng)的可變部分PS2也用作照明系統(tǒng)的一部分。輻射束從照明器投影，被分束裝置反射，并穿過該投影系統(tǒng)的可變放大倍數(shù)部分PS2。被單獨(dú)可控元件反射之后，該輻射束被投射返回穿過該投影系統(tǒng)的可變部分PS2。因此，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)改變時(shí)，照明光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)相應(yīng)地改變。該輻射束隨后被投影返回穿過分束裝置、該投影系統(tǒng)的固定放大倍數(shù)部分PS1、并輻射到襯底上。當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)改變時(shí)，照明光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)由此相應(yīng)地改變?；蛘?，改變?cè)撜彰髌髯陨韮?nèi)的放大倍數(shù)。然而，這可能更為復(fù)雜，因?yàn)樯涫木劢惯h(yuǎn)心(telecentricity)必須保持不變。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，可以不按照所描述地實(shí)施本發(fā)明。例如，本發(fā)明可以采取計(jì)算機(jī)程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤、或光盤)形式，其中所述程序包含描述如前所述方法的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器可讀指令序列，其中所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)了這樣的計(jì)算機(jī)程序。
結(jié)論上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，應(yīng)該理解，僅僅是以例子的方式示出這些實(shí)施例，這些實(shí)施例并非用于限制本發(fā)明。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不離開本發(fā)明的精神和范圍下可以進(jìn)行各種形式或細(xì)節(jié)上的變化。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不受任何前述示例性實(shí)施例限制，而應(yīng)該只由所附權(quán)利要求書及其等效表述所定義。
應(yīng)當(dāng)理解，只由詳細(xì)描述部分，而不是由總結(jié)和摘要部分，解釋所附權(quán)利要求。該總結(jié)和摘要部分列舉了申請(qǐng)人員所想出一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例，但并非全部實(shí)施例，因此該總結(jié)和摘要部分不應(yīng)以任何方式限制本發(fā)明及所附權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種光刻設(shè)備，包括調(diào)節(jié)輻射束的照明系統(tǒng)；圖形化該射束的單獨(dú)可控元件陣列；以及將該圖形化射束投影到襯底的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，其中該投影系統(tǒng)可以以多種不同的放大倍數(shù)投影該輻射束。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該投影系統(tǒng)包含可置于該輻射束的路徑之內(nèi)或之外的可移動(dòng)透鏡。
3.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中該投影系統(tǒng)進(jìn)一步包含被移動(dòng)到該圖形化射束的路徑之內(nèi)或之外的多個(gè)可移動(dòng)透鏡。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該投影系統(tǒng)包含被移動(dòng)到該輻射束的路徑之內(nèi)或之外的多個(gè)透鏡組。
5.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該投影系統(tǒng)包含該圖形束的多個(gè)可選擇的光路，該多個(gè)可選擇光路中的每一個(gè)具有不同的放大倍數(shù)。
6.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中該投影系統(tǒng)包含多個(gè)反射鏡，用于改變?cè)搱D形化射束被導(dǎo)向穿過該多個(gè)可選擇的光路中的哪一個(gè)。
7.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該投影系統(tǒng)包含可移動(dòng)透鏡，其中該可移動(dòng)透鏡在圖形化射束路徑內(nèi)的相對(duì)位置是可以變化的。
8.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該照明系統(tǒng)工作于多個(gè)不同的放大倍數(shù)。
9.一種系統(tǒng)，包含圖形發(fā)生器，圖形化由照明系統(tǒng)產(chǎn)生的輻射束；以及傳遞裝置，將圖形化的射束傳遞到襯底上并以多個(gè)顯著不同的放大倍數(shù)投影該圖形化的射束。
10.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中該照明系統(tǒng)工作于多個(gè)不同的放大倍數(shù)。
11.一種光刻設(shè)備，包含調(diào)節(jié)輻射束的照明系統(tǒng)；圖形化該射束的單獨(dú)可控元件陣列；以及以第一放大倍數(shù)將該圖形化射束投影到襯底的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，其中該投影系統(tǒng)以第二放大倍數(shù)將該圖形化射束投影到襯底的另一個(gè)目標(biāo)部分，該第二放大倍數(shù)基本上為1/n，其中n為任意正整數(shù)。
12.一種器件制造方法，包含使用單獨(dú)可控元件陣列圖形化輻射束；以第一放大倍數(shù)將該圖形化的輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上；以及以第二放大倍數(shù)將該圖形化的輻射束投影到襯底的另一個(gè)目標(biāo)部分上，其中該第一放大倍數(shù)和該第一放大倍數(shù)顯著不同。
全文摘要
提供了一種系統(tǒng)和方法，在投影系統(tǒng)內(nèi)包含不同的可移動(dòng)透鏡，這些透鏡可置于輻射束路徑內(nèi)以改變?cè)撏队跋到y(tǒng)的放大倍數(shù)。通過改變?cè)撏队跋到y(tǒng)的放大倍數(shù)，可以調(diào)整每像素曝光的襯底面積，并優(yōu)化該系統(tǒng)的產(chǎn)量。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1790169SQ200510131768
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者K·D·范德馬斯特, K·Z·特魯斯特 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司