专利名称：平版印刷装置和器件制造方法
技术领域：
本发明涉及平版印刷装置和器件制造方法。
背景技术：
平版印刷装置是一种将所期望图案施加到基板靶部上的机器。例如，平版印刷装置能够用于制造集成电路(IC)、平板显示器和其它涉及精细结构的器件。在传统的平版印刷装置中，可选择地称为掩模或刻线的构图器件可以用于产生对应于IC(或其它器件)各层的电路图案，这个图案能够成像到具有一层辐射敏感材料(例如，光致抗蚀剂或抗蚀剂)的基板(例如，硅晶片或玻璃片)的靶部(例如，包括一个或多个电路小片(dies)的部分)上。代替掩模，构图器件可以包括用于产生电路图案的单独可控制元件阵列。
通常，单基板(single substrate)包含相继被曝光的相邻靶部的网络。已知的平版印刷装置包括分档器(stepper)，其中通过一次将整个图案曝光到每个靶部上而照射每个靶部，以及包括扫描器，其中通过在投影光束下沿给定的方向(“扫描”方向)扫描该图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基板来照射每一靶部。
当在基板上形成图案时，必需保证辐射的构图光束正确地对准将要形成图案的基板表面。这可能必需保证分别产生的图案部分相对彼此正确地对准，使得形成的整个图案正确并在各部分之间的边界处不中断。另外，还可能必需保证在基板上形成的图案与事先在基板上形成的图案正确对准，例如，与具有多层的器件的另一层对准。通常，这通过将基板安装在基板台来实现，精确地测量基板相对基板台的位置，随后，仔细控制基板台的位置，直到基板处在期望的位置。
发明内容
本发明的实施例提供了一种能够准确定位在基板上形成的图案的系统。
在本发明的一个实施例中，提供了一种平版印刷装置，包括用于供应辐射投影光束的照明系统，用于在横截面上赋予投影光束一图案的单独可控制元件阵列，用于支撑基板的基板台，和用于将构图光束投影到基板靶部上的投影系统。投影系统包括聚焦元件阵列，每个聚焦元件都用于将部分构图光束投影到基板的部分靶部上。该装置还包括致动系统，用于相对于单独可控制元件阵列移动聚焦元件阵列。
因此，在不移动基板的情况下就能调整在基板上曝光的图案的位置。例如，在制造平板显示器时这很有用。在这种情况下，基板可以非常大，例如两米乘两米。这种尺寸的基板使它难以精确地定位基板。而且，特别是大基板，尽管它可能从整体上精确定位基板，但可能不能产生其上将要被投影构图光束的基板靶部的精确定位。例如，基板的热膨胀可能造成基板靶部相对边缘的明显移动，而边缘可用于从整体上设定基板的位置。在这种情况下，移动聚焦元件阵列来调整构图光束位置可以被用作为一种精细的定位方法，以补偿基板或其部分的定位中的这种不准确。
致动系统可以至少沿下列方向之一，相对单独可控制元件阵列而移动聚焦元件阵列(1)沿基本上平行于构图光束入射的基板正面的第一方向；(2)沿垂直于第一方向并基本上平行于构图光束入射的基板正面的第二方向；(3)沿基本上垂直于构图光束入射的基板正面的第三方向；和(4)绕一个或多个基本上平行于第一、第二和第三方向的轴旋转。
适当使用这些调整，例如，不仅可能补偿基板的靶部相对基板台的定位误差，而且还可能补偿基板的任何局部变形。这种变形例如可导致基板的靶部超出基板其余部位的平面(即，转移到沿垂直于基板平面的方向上)或与它成角度。因此，如果基板不是完全平的话，在不需要移动基板本身的情况下，用本发明可以实现被构图到基板的改善的成像。
聚焦元件阵列可以包括辐射阻挡层，其设置在聚焦元件之间并防止在不入射到任何一个聚焦元件构图光束内的辐射到达基板。因此，当聚焦元件阵列相对单独可控制元件阵列移动时，来自与聚焦元件阵列中的第一聚焦元件相关的一个或多个单独可控制元件的辐射不会入射到另一个聚焦元件，从而，不会投射到与打算的基板靶部不同的部分上。因此，将减少或防止所谓的“幻影”。而且，引导到与每个聚焦元件相关的孔径的辐射可以充满所述孔径。因此，当聚焦元件阵列移动时，在辐射阻挡层中的每个孔径保持充满。因此，引导到基板的辐射强度并不由于聚焦元件阵列的移动而改变。辐射阻挡层例如可以由铬形成。
该装置可以包括第二单独可控制元件阵列，用于在其横截面中赋予第二投影光束图案，且第二投影系统，包括第二聚焦元件阵列，用于将第二构图光束投影到基板的第二靶部上。在这种情况下，用于移动第一聚焦元件阵列的致动系统可以设置成相对第二聚焦元件阵列移动第一聚焦元件阵列。因此，它可能同时使用两个分离的构图系统，所谓的“光引擎”(light engines)，每个都包括用于构图投影光束的单独可控制元件阵列和相关的投影系统，并能够调整入射到基板上的两束构图光束的相对位置。因此，可能保证由每个单独可控制元件阵列产生的曝光正确地彼此对准，这样在整个图案中例如在边界处没有中断。
可以提供第二致动系统用于相对于第二单独可控制元件阵列移动第二聚焦元件阵列。因此，可能保证两个构图光束与它们入射的基板的各个部分正确对准，以及相对彼此对准。
如果需要，则可以使用更多的单独可控制元件阵列，每个都具有包括聚焦元件阵列的相关投影系统和用于控制聚焦元件阵列相对单独可控制元件阵列位置的相关致动系统。因此，当控制构图光束的相对位置时，有可能同时将多束构图光束投影到基板上。优选每个致动系统都能够以与上述第一致动器相同的方式(即，高达六个自由度)调整相关的聚焦元件阵列的位置。
该装置可包括一个安装有致动系统的基准框(reference frame)，以致它们能相对基准框移动相关的聚焦元件阵列。因此，通过了解基板或部分基板相对于基准框的位置，有可能控制每个聚焦元件阵列相对于基板的位置。
除了聚焦元件阵列之外的单独可控制元件阵列和/或投影系统元件也可以固定到基准框上，以致聚焦元件阵列相对于基准框的移动与聚焦元件阵列相对于单独可控制元件阵列的移动相同。
本发明的另一实施例提供了一种器件的制造方法，包括步骤提供基板，用照明系统提供辐射投影光束，使用单独可控制元件阵列来在其横截面赋予投影光束一图案，并使用投影系统将辐射投影光束投影到基板的靶部上，该投影系统包括聚焦元件阵列，每个聚焦元件都用于将部分构图光束投影到基板的部分靶部上。聚焦元件阵列的位置相对于单独可控制元件阵列来调整。
本发明的另一实施例提供了一种平版印刷装置，包括用于供应辐射投影光束的照明系统，用于在其横截面赋予投影光束一图案的单独可控制元件阵列，用于支撑基板的基板台，用于将构图光束投影到基板靶部上的投影系统，用于在其横截面赋予第二投影光束图案的第二单独可控制元件阵列，和用于将第二构图光束投影到基板第二靶部上的第二投影系统。第一单独可控制元件阵列的位置相对于第一投影系统的位置固定，第二单独可控制元件阵列的位置相对于第二投影系统的位置固定，且该装置包括致动系统，其用于相对于第二单独可控制元件阵列和第二投影系统移动第一单独可控制元件和第一投影系统。
因此，可以使用多个光引擎，每个都包括单独可控制元件阵列和相关的投影系统，以投影多束构图光束来曝光基板，并能调整构图光束的相对位置。特别地，这种结构也能用于其中投影系统不包括如第一实施例中的聚焦元件阵列的装置。
优选地，致动系统可设置成至少沿下列方向之一相对于第二光引擎移动第一光引擎(1)沿基本上平行于构图光束入射的基板正面的第一方向；(2)沿垂直于第一方向并基本上平行于构图光束入射的基板正面的第二方向；(3)沿基本上垂直于构图光束入射的基板正面的第三方向；和(4)绕一个或多个基本上平行于第一、第二和第三方向的轴旋转。因此，即使在基板上有局部变形，也可能保证构图光束每个的正确定位和与它们入射的基板的相应部位对准。
各个光引擎(即，单独可控制元件阵列和相关的投影系统)可包括其上安装有光引擎的组件的基准框，以使它们的相对位置固定。在这种情况下，可以安装致动系统，以在这些基准框之间起作用，以便控制光引擎的相对位置。
该装置可包括安装有基板台的附加基准框。然后可将与各个光引擎相关的基准框安装到附加基准框上，以使光引擎基准框相对于附加基准框的位置被相关致动系统控制。因此，光引擎相对于基板台的位置和相对于其上的基板的位置能够被相关致动系统控制。
本发明的又一实施例提供了一种方法，包括步骤提供基板，用照明系统提供辐射投影光束，使用单独可控制元件阵列在其横截面赋予投影光束一图案，将辐射构图光束投影到基板的靶部上，提供第二辐射投影光束，使用第二单独可控制元件阵列在其横截面上赋予第二投影光束图案，将第二构图光束投影到基板的第二靶部上，使用致动系统来控制第一单独可控制元件阵列和投影系统相对于第二单独可控制元件阵列和第二投影系统的位置，其中所述第一投影系统用于将第一构图光束投影到基板上，所述第二投影系统用于将第二构图光束投影到基板上。
在此结合形成说明书一部分的附解本发明，且与描述一起进一步用来解释本发明的原理并能使本领域的技术人员实现和利用本发明。
图1描述了根据本发明实施例的平版印刷装置。
图2更详细地描述了用于照明部分基板的部分平版印刷装置。
图3更详细地描述了图2所示的部分装置。
图4描述了图3所示的部分装置的平面图。
图5a和5b描述了在使用时图3所示的部分装置的不同的可能位置。
图6描述了本发明另外的方面。
图7描述了本发明的第二实施例。
图8描述了本发明的另一个方面。
图9描述了图8所示装置的替换，其在采用清洗气系统的装置中特别有益。
图10描述了本发明的另一个实施例。
现在将参照附图描述本发明。在附图中，相同的附图标记可表示相同或功能相似的元件。另外，附图标记最左边的数字可以标识附图标记首次出现的附图。
具体实施例方式
概要和术语这里采用的术语“单独可控制元件阵列”应该广义解释为是指能够用于给入射的辐射光束赋予构图的截面、以便能在基板的靶部中创建期望的图案的任何部件。术语“光阀”和“空间光调制器”(SLM)也能够用于本文中。例如，这样的构图部件可以包括下列各项。
可编程反射镜阵列。它可包括具有粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的理论基础是，例如，反射表面的寻址区将入射光反射成衍射光，而非寻址区将入射光反射成非衍射光。用一个适当的空间滤光器，从反射的光束中滤除所述非衍射光，仅留下衍射光到达基板。用这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的寻址图案而构图。
应该理解，作为替换，滤光器可以滤除衍射光，留下非衍射光到达基板。衍射光学阵列微型电机系统(Micro Electro-Mechanical Systems(MEMS))器件也能以相应的方式使用。各个衍射光学MEMS器件由多个反射带组成，反射带能够相互相对变形而形成将入射光反射成衍射光的光栅。
可编程反射镜阵列的另一个可替换实施例采用微小反射镜的矩阵结构，各个微小反射镜通过施加合适的局部电场或通过采用压电致动装置能够单独地绕轴倾斜。反射镜再一次是矩阵可寻址的，使得被寻址的反射镜将以不同的方向将进入的辐射光束反射到未被寻址的反射镜；以这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的寻址图案来构图反射光束。使用合适的电子装置能进行所需要的矩阵寻址。
在上述两种情形中，单独可控制元件阵列可以包括一个或多个可编程反射镜阵列。关于这里涉及的反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利No.5,296,891和5,523,193及PCT专利申请WO98/38597和WO 98/33096搜集，它们的全部内容在此结合作为参考。
可编程LCD阵列。在美国专利No.5,229,872中给出这种结构的示例，其全部内容在此结合作为参考。
应该明白，在例如使用特征预偏、光学近似校正特性、相位变化技术和多重曝光技术的情况下，在单独可控制元件阵列上“显示”的图案实际上不同于最终传递到基板或基板的层上的图案。同样，最终在基板上产生的图案可能不对应于在任一时刻形成在单独可控制元件阵列上的图案。在基板每个部分上形成的最终图案是在给定时间周期上或在给定曝光数上而建立的安排中情况可能也是如此，在该过程中，在单独可控制元件阵列上的图案和/或基板的相对位置改变。
尽管在本文中具体参考制造IC中的平版印刷装置的使用，但应该理解在此描述的平版印刷装置可能有其它应用，例如，集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的导向和检测(detection)图案、平板显示器、薄膜磁头等。本领域的技术人员知道，在这个可替换应用中，这里使用的术语“晶片”或“电路小片”被认为是分别与更常用的“基板”或“靶部”同义。这里所指的基板可在曝光前或曝光后，例如是在追踪(track)(一般施加抗蚀剂层到基板并显影和曝光的抗蚀剂的工具)或计量或检查工具中被处理。在可应用之处，在此的公开可以应用到这种和其它的基板处理工具。另外，例如基板可以处理不止一次，以便创建多层IC，这里使用的术语基板也指已经包含多个被处理层的基板。
这里使用的术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(例如，波长为365，248，193，157或126nm)和远紫外线(EUV)辐射(例如，波长在5-20nm范围内)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统和折反射光学系统，例如，适于所使用的曝光辐射或适于其它因素例如浸液的使用或真空的使用。这里术语“透镜”的任何使用被认为与更常用的术语“投影系统”同义。
照明系统也包括各种光学组件，包括折射、反射和折反射光学组件，用于引导、整形或控制辐射的投影光束，这种组件在下面总地或单独地也称为“透镜”。
该平版印刷装置可以是具有两个(双级)或多个基板台(和/或两个或多个掩模台)的类型。在这种“多级”机器中可以并行使用这些附加台，或者当一个或多个其它台用于曝光时，可在一个或多个台上进行预备步骤。
平版印刷装置还可以是这种类型，其中基板浸入具有相对高折射率的液体例如水中，以便充满投影系统的末级元件与基板之间的空间。浸入液体还可以施加到平版印刷装置的其它空间，例如在掩模和投影系统的第一元件之间。浸入技术在本领域公知地用于增加投影系统的数值孔径。
平版印刷投影装置图1示意性地描述了根据发明实施例的平版印刷投影装置100。装置100至少包括辐射系统102(例如，EX，IL(例如，AM，IN，CO等)等)、单独可控制元件阵列PPM 104、载物台WT106(例如，基板台)，和投影系统(“镜头”)PL108。
辐射系统102可用于供应辐射(例如，UV辐射)的投影光束PB110，其在此特定情况下还包括辐射源LA112。
单独可控制元件阵列114(例如，可编程反射镜阵列)用于给投影光束110施加图案。通常，单独可控制元件阵列114的位置可相对于投影系统108固定。但是，在可替换的结构中，单独可控制元件阵列114可以连接到用于相对于投影系统108对其精确定位的定位装置(未示出)。如这里所描述，单独可控制元件114为反射型的(例如，具有单独可控制元件的反射阵列)载物台106设置有基板支架(没有具体示出)，用于固定基板W114(例如，涂敷抗蚀剂的硅晶片或玻璃基板)，载物台106可连接到用于相对于投影系统108精确定位基板114的定位器件PW116。
投影系统(例如，镜头)108(例如，石英和/或CaF2镜头系统或包括由这种材料制成的镜头元件的折反射系统，或反射镜系统)能够用于将从分束器118接收的构图光束投影到基板114的靶部C120(例如，一个或多个电路小片)上。投影系统108可以将单独可控制元件阵列114的图像投影到基板114上。可选择地，投影系统108可以投影辅助光源的图像，对于该辅助光源，单独可控制元件阵列114的元件起快门作用。投影系统108还可包括微透镜阵列(MLA)，以形成该辅助光源并将微黑子(microspot)投影到基板114上。
光源112(例如，激基激光器)能够形成辐射光束122。这个光束122直接或在穿过调节装置126例如扩束器Ex之后馈送到照明系统(照明器)IL124中。照明器124可包括调节装置AM 128，用于设定光束122中强度分布的外和/或内径向度(radial extent)(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，它一般包括各种其它组件，例如积分器IN130和聚光器CO132。这样，照射到单独可控制元件阵列114上的光束110在其横截面上具有期望的均匀性和强度分布。
应该注意，关于图1，光源112可以在平版印刷投影装置100的壳体内(例如，当光源112是汞灯时经常是这种情况)。在可选择的实施例中，光源112也可以远离平版印刷投影装置100。在这种情况下，辐射光束122被引导至装置100(例如，借助于合适的定向反射镜)。后面的情况经常是源112为激基激光器的情况。应该知道这两种情况都被在本发明范围内考虑。
在使用分束器118定向后，光束110随后与单独可控制元件阵列114相交。被单独可控制元件阵列114反射后，光束110通过投影系统108，该投影系统将光束110聚焦到基板114的靶部120上。
借助于定位器件116(和可选地借助于在基片BP136上的干涉测量器件IF134，其经过分束器140接收干涉光束138)，基板台106可精确地移动，以便沿光束110的路径定位不同的靶部120。在使用中，用于单独可控制元件阵列114的定位器件能够用于精确地校正单独可控制元件阵列114相对于光束110的路径的位置，例如在扫描的时候。通常，借助于长冲程模块(粗定位)和短冲程模块(精细定位)实现载物台106的移动，其在图1中没有明确地描述。类似的系统也可以用于定位单独可控制元件阵列114。应该知道，投影光束110可以替换地/附加地是可移动的，而载物台106和/或单独可控制元件阵列114可有固定的位置，以提供所需的相对移动。
在本实施例可替换的结构中，基板台106可以是固定的，基板114在基板台106上可移动。这样做的话，基板台106在平的最上面的表面上设置有多个开口，通过开口输送气体，以提供能够支撑基板114的气垫。这传统地称为空气轴承装置。基板114利用一个或多个致动器(未示出)在基板台106上移动，其能够相对光束110的路径精确地定位基板114。另外，通过选择性启动和停止通过开口的气体通道，基板114可以在基板台106上移动。
尽管根据本发明的平版印刷装置100在此描述为曝光基板上的抗蚀剂，但应该知道本发明不限于这种使用，装置100可以用于投影构图的投影光束110用于无抗蚀剂的平版印刷。
描述的装置100能够以四种优选模式使用1.步进模式在单独可控制元件阵列114上的整个图案一次被投影(即，单“闪”)到靶部120上。然后，基板台106沿x和/或y方向移动到不同靶部120的不同位置，以使其被光束110照射。
2.扫描模式除了给定靶部120不是以单“闪”曝光之外，基本上与步进模式相同。取而代之的是，单独可控制元件阵列114沿给定方向(所谓的“扫描方向”，例如，y方向)以速度v移动，以使投影光束110在单独可控制元件阵列114上扫描。并行地，基板台106同时沿相同或相反方向以速度V＝Mv移动，其中M是投影系统108的放大率。以这种方式，不必损害分辨率就能够曝光相当大的靶部120。
3.脉冲模式单独可控制元件阵列114基本保持稳定，利用脉冲辐射系统102将整个图案投影到基板114的靶部120上。基板台106以基本恒定的速度移动，以使投影光束110扫描跨越基板106的线。在辐射系统102的脉冲之间，在单独可控制元件阵列114上的图案按需要更新，且对脉冲定时，以使在基板114上的要求的位置处曝光连续的靶部120。因此，投影光束110能够跨越基板114扫描，以曝光基板114条纹的整个图案。重复这个过程，直到整个基板114已经逐行地被曝光。
4.连续扫描模式基本上与脉冲模式相同，只是使用基本恒定的辐射系统102，且随着投影光束110跨越基板114扫描并将其曝光，更新在单独可控制元件阵列114上的图案。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变化或完全不同的使用模式。
示范光引擎图2示出了根据本发明实施例的“光引擎”200。光引擎200能用于构图辐射光束5并将它投影到基板13上。辐射光束5入射到单独可控制元件阵列6上。随后辐射光束5具有被赋予到其横截面的图案，然后被导向投影系统，该投影系统能够将构图的光束投影到基板13上。在本发明的这个实施例中，投影系统包括聚焦元件11的阵列10。在阵列10中的每个聚焦元件11将部分构图光束投影到基板13的点12上。聚焦元件11可以是透镜。
例如，可以使用1024×768透镜阵列。透镜11一般相对较小，因此聚焦元件11的阵列10经常称为微型透镜阵列(MLA)。实际上，微型透镜11可以形成在微型透镜阵列10的基板侧。这就提供了自由工作距离，一般是从大约儿百微米到大约几毫米的自由工作距离。
投影系统还可以包括附加元件，例如，透镜7、8和9，用于放大、整形和聚焦或另外控制构图光束。
图3更详细地示出了根据本发明实施例的聚焦元件11的阵列10的一部分。阵列10优选包括排列在每个相邻聚焦元件11之间的辐射阻挡层15。因此，只有入射到聚焦元件11上的构图光束的部分14才能通过阵列10而聚焦到基板13的相关点12上。入射到辐射阻挡层15的、该辐射的剩余部分被阻止到达基板。辐射阻挡层15中的孔径可以被过充满(overfill)。换言之，被导引到每个聚焦元件11的构图辐射不仅可以入射到聚焦元件11，而且还可以入射到围绕它的辐射阻挡层15上。因此，当聚焦元件11的阵列10移动时，整个聚焦元件11仍被照明。反过来，作为聚焦元件11的阵列10移动的结果，这保证了在基板13上辐射被聚焦的点12处的辐射强度不变。
图4示出了根据本发明实施例的聚焦元件11的部分阵列10的平面图。示出了辐射阻挡层15和多个聚焦元件11。辐射阻挡层15可优选地由铬形成。
辐射阻挡层15的尺寸与聚焦元件11的阵列10的面积成比例，其优选保持为尽可能小，以将由聚焦元件11的阵列10吸收的辐射量最小化。可以在聚焦元件11和/或辐射阻挡层15上使用抗反射层，以便降低在装置内辐射的杂散反射。入射的辐射可以造成聚焦元件11的阵列10发热。因此，可以提供冷却系统(未示出)，以保证任何随后的温度升高都不会由于热膨胀而导致聚焦元件11的阵列10或部分聚焦元件11的阵列10的位置精度降低。优选地冷却系统可以是温度控制的。
如图5a和5b所示，阵列10能连接到控制其位置的致动系统20。
如图5a所示，聚焦元件11的阵列10可以在平行于基板13表面的平面内移动，构图光束入射到该基板13的表面上。当每个聚焦元件11移动到新位置11′时，其上聚焦有相应部分的构图光束的基板13的点12也移到新位置12′。因此，通过偏移聚焦元件11的阵列10，在不移动基板13或单独可控制元件6的阵列的情况下，有可能移动构图光束相对基板13的位置。
如图5b所示，聚焦元件11的阵列10也能沿垂直于构图光束入射的基板13正面的方向移动。可这样做以补偿在这个方向上基板13表面位置的变化。
应该知道，通过旋转聚焦元件11的阵列10，入射到基板13的构图光束可以相应地旋转，例如，以补偿基板13表面上的畸变。因此，通常致动系统20可以设置成在高达6个自由度上控制阵列10的位置，即，线性地在平行于构图光束要入射的基板的两个正交方向，和在垂直于构图光束入射的基板表面的第三线性方向，以及旋转地绕平行于三个线性方向的三个轴。但是，还应该知道，在有些情况下，它可以在更少的自由度上充分地控制阵列10的位置，例如，仅在平行于基板表面的两个线性方向。
致动系统20可以经过联接装置21连接阵列10，如图5a和5b所示。因此，致动器20能物理地从装置中照明基板13的部分上分离，以防止任何来自致动系统20的污染物到达基板13。
可选择地，致动系统20可以直接安装到阵列10上。致动系统20可以包括多个致动器，例如，声音线圈致动器、洛伦兹致动器、压电致动器、或其它公知的致动器。而且，一个或多个致动器可以致力于在给定方向调整阵列10的位置，或单个致动器可以包括在多个方向上阵列10移动的控制中。
第一示范环境图6示出了装置可包括多个光引擎的实施例。在这个实施例中，装置可具有第一和第二光引擎，其包括第一和第二单独可控制元件阵列31，41、第一和第二透镜系统32，42、第一和第二聚焦元件阵列33，43、和用联接装置35，45连接到聚焦元件阵列的第一和第二致动系统34，44。装置可包括安装有两个致动系统34，44的基准框40。因此，每个致动系统34，44都设置成相对基准框40而控制它相关的聚焦元件阵列33，43的位置。因此，每个阵列33，43的位置都可以相对彼此容易地控制，因而，能够控制投影到基板13的相关构图光束的相对位置。
应该知道，基准框40可以具有除了如图6所示结构之外的结构。例如，基准框40可以是其上安装有阵列33，43和它们相关的致动系统34，44的片(plate)。例如，这种片可以是投影系统的一部分。
基准框40可以优选地由具有低的热膨胀系数的材料制成，例如Zerodure，以保证阵列33，43的位置在使用中不会由于装置的任何发热而相对彼此移动。可替换地/另外地，在基准框中可以包括冷却系统(未示出)，以便减小/消除这种热效应。优选地，该冷却系统是温度控制的。
根据基准框40的结构，附加的组件可以安装到基准框40上，因此，它们的位置相对阵列33，43的位置也是已知的。所述组件包括用于支撑基板13的基板台、用于测量基板13位置或测量部分基板13位置的测量系统、用于确定聚焦元件阵列33，43位置的测量系统、除了聚焦元件阵列33，43和/或单独可控制元件阵列之外的投影系统组件。应该知道，这些元件安装到基准框40时可以调整安装，以致如果需要的话，安装位置能够测量和调整。
对准特征(也称为参考标记)可以位于阵列33，43上和/或基准框40上，以辅助测量装置组件的位置。
其上安装有阵列33，43的基准框40可以进而安装在装置的基座框(未示出)上。在这个结构中，可以提供附加致动系统(未示出)来控制支撑阵列33，43的基准框40相对于基座框的位置。这样，利用附加致动系统可以控制所有阵列33，43相对于装置对其它组件的一般位置，利用与每个阵列33，43相关的致动系统34，44可以控制单个聚焦元件阵列33，43相对彼此的位置。
如上所述，可以响应基板13的表面变形和/或基板13的热膨胀来调整阵列33，43的位置，并由此来调整构图光束。因此，可以响应在曝光过程开始前进行的基板13的测量来控制致动系统34，44。例如，在曝光之前，可以绘制基板13的表面构形，并且这个数据在曝光过程期间用于控制阵列33，43的位置。可替换地或另外地，装置可以包括传感器(未示出)，用于在曝光过程期间检查基板13。例如，紧接在基板13的部分在构图光束下通过之前，可用传感器测量基板13的局部位置和/或在基板13给定位置上的局部对准标记。这允许动态地进行校正，因而有可能补偿基板13的任何变化或在曝光过程期间产生的变形。
系统可以通过在每个聚焦元件阵列33，43相对于相关的单独可控制元件阵列31，41的多个位置处、在基板13上曝光一个称为焦点能量矩阵(FEM)的特征图案来校准。然后，基板13可被显影并检查，以识别构图光束的最终位置。
可选择地，可以在基板台上安装照相机(未示出)，并设置成当致动系统34，44调整阵列33，43的位置时直接测量构图光束的位置。这个信息可以用于校准致动系统，从而在曝光程序中它能对阵列34，44的位置作较小的调整，以补偿基板13的任何表面变形。如果需要，当阵列33，43相对单独可控制元件阵列31，41移动时，该系统也可以用于测量和补偿由于部分构图光束被辐射阻挡层(未示出)阻挡而造成的构图光束的强度变化。
可选择地，可以仅使用该校准来提供每个聚焦元件阵列33，43的足够精确的相对对准和/或定位，其然后在曝光程序期间被固定于应有位置中。例如，可以安装光引擎，使得由每个光引擎投影到基板13的点阵列(每个点是由一个聚焦元件33，43聚焦到单个位置上的构图光束的那部分)之间的距离是点矩阵间距的给定倍数(即，由单个光引擎产生的各个相邻点之间的距离)。
聚焦元件阵列33，43的位置设置精度一般如此要求，即由光引擎投影到基板13上的点阵列之间的距离精度是点矩阵间距的分数(fraction)。例如，它可以小于点矩阵间距的一半。
致动系统可能仅仅能够用相对于点矩阵间距的小距离来调整阵列33，43的位置。例如，它可能具有一个仅仅能够用等于几倍点矩阵间距的量来在基板上移动构图光束的冲程。在这种情况下，如果两个光引擎的相对位置需要用大于致动系统34，44的冲程的量进行校正，则通过电子地偏移在单独可控制元件阵列31，41上的图案，部分位置补偿就可以起作用。
应该知道，尽管上面的描述仅涉及两个光引擎，但实际上，平版印刷装置可以包含更多个结合使用的光引擎。例如，它可以包含20个或更多个光引擎。因此，每个光引擎可能都与它自己的致动系统相关，以便用对应于前面所述的方式，调整它的聚焦元件阵列的位置，且因此而调整它在基板上形成的、相对于其它光引擎和相对于所述基板的构图光束的位置。
第二示范环境图7示出了根据本发明另一实施例的系统。如图所示，该系统包括两个光引擎，每个光引擎都包括单独可控制元件阵列31，41、光束整形和控制单元32，42、和聚焦元件阵列33，43。但是，第二实施例的装置不同于图6实施例的装置，因为在每个光引擎内的聚焦元件阵列33，43的位置相对单独可控制元件阵列31，41的位置是固定的。特别是，如图所示，每个光引擎都可包括其上至少固定有聚焦元件阵列33，43和单独可控制元件31，41的连接框(associatedframe)51，52。
在这个结构中，调整光引擎基准框51，52的相对位置也能够调整由每个光引擎投影到基板13的构图光束36，37的相对位置。可以提供附加基准框50，每个光引擎基准框通过相关的致动系统53，55，如果需要还通过相关的链接54，56而安装到其上。
与参照附图6的上述描述相同，装置的附加组件例如用于支撑基板13的基板台和/或测量系统可以安装到附加基准框50上。可选择地，附加致动系统可以用于将附加基准框50安装到装置的基座框，使得所有光引擎相对于装置的其它部分的位置能通过附加致动系统同时调整，但是每个光引擎相对于其它部分的位置控制是通过与它们相关的致动系统起作用的。
第三示范环境图8示出了根据本发明另一实施例的系统。如上所述，根据本发明，聚焦元件阵列10的位置可以相对基准框来测量。通过测量平版印刷装置其它部分(例如基板台)相对于相同基准框的位置(直接或间接)，有可能确定聚焦元件阵列10相对于平版印刷装置其它部分的位置，因此，可按要求来校正聚焦元件阵列的位置。但是，为了保证在基板上图像的精确曝光，最重要的是保证聚焦元件阵列10的位置是在要求的容限内处于相对于基板的给定位置。因此，在图8所示的结构中，传感器61，62安装到聚焦元件阵列10上。
传感器61，62确定聚焦元件阵列10和基板13之间的间隔。然后，这些测量可以用于控制上述致动系统以达到期望的间隔。图8示出了采用两个位置传感器61，62的结构。因此，如图所示，有可能测量聚焦元件阵列10相对于基板线性地在Z方向(即，垂直于基板表面)和旋转地绕Y轴的位置。例如，应该知道，如果仅需要监控聚焦元件阵列在Z方向线性地相对于基板的间隔，则仅需要单个传感器61，62。同样，通过增加另外的传感器，便可能去测量其它自由度的间隔。例如，安装到聚焦元件阵列10上并沿Y轴方向远离图8所示的传感器61，62设置的附加传感器将使得能够确定阵列相对基板绕X轴的旋转。
聚焦元件阵列10相对基板的位置的直接测量可以用于简化阵列的致动系统控制和/或降低校准要求。
第四示范环境图9示出了根据图8所示实施例的变形的系统。如图9所示，裙边(skirt)65绕聚焦元件阵列10安装。聚焦元件阵列、裙边65和基板13限定了空间66。这个空间可以通过清洁气体的流动来清洗，清洁气体从清洁气体的供应处通过入口67、68注入空间66并通过裙边65和基板13之间的间隙69流出该空间。为了防止由于基板和裙边65之间的机械接触而造成对基板13的损伤，必须保持间隙69。
通过间隙69的气体流动由裙边65内的空间66与周围环境之间的压差和间隙69的尺寸来确定。间隙69的尺寸反过来取决于聚焦元件阵列10和基板13之间的间隔。因此，通过监控裙边内部和外部之间的压差和通过入口67、68流入裙边的气体，有可能确定间隙69的尺寸，从而确定聚焦元件阵列10和基板之间的间隔。如前面所述，通过适当的校准，可将这个数据供给控制聚焦元件阵列10的位置的致动系统，以提供反馈。
除了监控聚焦元件阵列10和基板在Z方向线性的间隔之外，还可能确定绕X和Y轴的相对角度位置。这可以通过分别监控流过每个气体入口67、68的气体来实现。聚焦元件阵列相对于基板的旋转将造成裙边和基板之间的间隙69在聚焦元件阵列的不同侧有不同尺寸。因此，通过间隙69流过的气体在裙边65的相对侧上将是不同的，从而导致通过入口67、68的不同气体流动等级(level)。例如，在图9所示的结构中，聚焦元件阵列10绕Y轴的顺时针旋转会导致增加的气体流动通过入口68。应该明白，通过适当的校准，监控通过附加气体入口的气体流动将使得能够测量单独可控制元件阵列绕X轴的旋转。
如上所述，该系统可以与供应气体以清除基板曝光而造成的污染物的清洁气系统组合。但是，应该明白上述系统可以单独地用于监控聚焦元件阵列10相对于基板的位置。
第五示范环境图10描述了本发明的另一实施例。在这种情况下，聚焦元件阵列10安装到支撑物70上，支撑物70设置成悬浮在基板13上面。特别地，如此设置支撑物70，使得它相对于它居于其上的基板的部分保持在基本固定的高度(在Z方向)。因此，一旦支撑物被校准以保持要求的高度，则聚焦元件阵列相对于基板13上辐射被曝光的部分的位置也可被固定。因此，有利地，不管基板的任何局部畸变，聚焦元件阵列相对于基板靶部的位置保持基本不变，从而防止了图象质量的损失。
用于控制聚焦元件阵列位置的致动系统可以配置成调整支撑物70和聚焦元件阵列10的位置，例如，在平行于基板表面的平面内移动。可选择地或附加地，致动系统可以设置成调整聚焦元件阵列相对于支撑物70的位置。例如，这可以用于在垂直于基板表面的线性方向(即，Z方向)上提供聚焦元件阵列相对于基板的位置的精细调整，和/或提供绕平行于基板表面的平面内的轴(即，绕X轴和Y轴)的旋转调整。
在优选结构中，支撑物70包括气体轴承，该气体轴承不需要机械接触而将支撑物维持在离基板固定的距离。在这种情况下，在垂直于基板表面的线性方向和绕平行于基板表面的轴的旋转方向上，通过控制到气体轴承的气体流动而可以调整支撑物相对于基板的位置。
结论尽管上面已经描述了本发明的各种实施例，但应该理解只是通过示例来说明，而没有限制。特别应该明白实施例的特征可以组合。很显然，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，相关领域的技术人员可以在形式上和细节上作出各种变化。因此，本发明的宽度和范围不应该被上述任何示例性实施例限制，而应该仅仅根据下列权利要求和它们的等同物来限定。
权利要求
1.一种平版印刷装置，包括照明系统，其提供辐射投影光束；单独可控制元件阵列，用于在其横截面上赋予投影光束一图案；支撑基板的基板台；投影系统，其将构图光束投影到基板的靶部上，所述投影系统包括聚焦元件阵列，每个聚焦元件都将部分构图光束投影到基板的部分靶部上；和致动系统，其相对于单独可控制元件阵列移动聚焦元件阵列。
2.如权利要求1所述的平版印刷装置，其中聚焦元件至少以以下方式之一来相对于单独可控制元件阵列移动，即沿基本上平行于构图光束入射的基板正面的第一方向移动，沿垂直于第一方向并基本上平行于构图光束入射的基板正面的第二方向移动，沿基本上垂直于构图光束入射的基板正面的第三方向移动，以及绕基本上平行于第一、第二和第三方向的一个或多个轴旋转地移动。
3.如权利要求1所述的平版印刷装置，其中聚焦元件阵列包括位于聚焦元件之间的辐射阻挡层，辐射阻挡层阻止构图光束中没有入射到聚焦元件上的辐射到达基板。
4.如权利要求1所述的平版印刷装置，其中该装置还包括第二单独可控制元件阵列，其用于在横截面上赋予第二投影光束一图案；和第二投影系统，其将第二构图光束投影到基板的第二靶部上，第二投影系统包括第二聚焦元件阵列；其中每个第二聚焦元件阵列都将部分第二构图光束投影到基板的部分第二靶部上，其中移动该第一聚焦元件阵列的致动系统也相对于第二聚焦元件阵列移动第一聚焦元件阵列。
5.如权利要求4所述的平版印刷装置，其中该装置还包括第二致动系统，用于相对于第二单独可控制元件阵列来移动第二聚焦元件阵列。
6.如权利要求5所述的平版印刷装置，其中第二聚焦元件阵列至少以以下方式之一来相对于单独可控制元件阵列移动，即沿基本上平行于第二构图光束入射的基板正面的第一方向移动，沿垂直于第一方向并基本上平行于第二构图光束入射的基板正面的第二方向移动，沿基本上垂直于第二构图光束入射的基板正面的第三方向移动，以及绕基本上平行于第一、第二和第三方向的一个或多个轴旋转地移动。
7.如权利要求5所述的平版印刷装置，其中该装置还包括基准框；和安装在基准框上的第一和第二致动系统，以使第一和第二致动系统分别相对于基准框移动第一和第二聚焦元件阵列。
8.如权利要求7所述的平版印刷装置，其中第一和第二单独可控制元件阵列被安装在基准框上。
9.如权利要求7所述的平版印刷装置，其中除了聚焦元件阵列之外的第一和第二投影系统的元件被安装到基准框上。
10.如权利要求1所述的平版印刷装置，还包括安装到聚焦元件阵列的传感器系统，该传感器系统测量聚焦元件阵列和基板的靶部之间的线性间隔；其中来自传感器系统的数据用于致动系统的控制。
11.如权利要求1所述的平版印刷装置，还包括安装到聚焦元件阵列的传感器系统，该传感器系统测量聚焦元件阵列和基板靶部的相对角位置；其中来自传感器系统的数据用于致动系统的控制。
12.如权利要求1所述的平版印刷装置，还包括绕聚焦元件阵列设置的裙边，聚焦元件阵列和裙边限定了邻接基板的空间；给所述空间供应气体的气体供应系统；监控系统，其监视流到所述空间的气体和所述空间与裙边外部环境之间的压差；其中监控系统从气体流动和压力数据来确定聚焦元件阵列和基板的间隔，并且该间隔数据用于致动系统的控制。
13.如权利要求12所述的平版印刷投影装置，其中监控系统分别监视从多个入口流入裙边的气体，且控制器利用这个数据去确定聚焦元件阵列和基板的相对角位置。
14.如权利要求12所述的平版印刷投影装置，其中气体供应系统是清洗气系统的一部分。
15.一种平版印刷装置，包括照明系统，其提供辐射投影光束；单独可控制元件阵列，用于在其横截面上赋予投影光束一图案；支撑基板的基板台；投影系统，其将构图光束投影到基板的靶部上；第二单独可控制元件阵列，其用于在横截面上赋予第二投影光束一图案；第二投影系统，其将第二构图光束投影到基板的第二靶部上；和致动系统，用于相对于第二单独可控制元件阵列和第二投影系统来移动第一单独可控制元件阵列和第一投影系统，其中第一单独可控制元件阵列的位置相对于第一投影系统的位置固定，其中第二单独可控制元件阵列的位置相对于第二投影系统的位置固定。
16.如权利要求15所述的平版印刷装置，其中第一单独可控制元件阵列和第一投影系统至少以以下方式之一来相对于单独可控制元件阵列移动，即沿基本上平行于构图光束入射的基板正面的第一方向移动，沿垂直于第一方向并基本上平行于构图光束入射的基板正面的第二方向移动，沿基本上垂直于构图光束入射的基板正面的第三方向移动，以及绕基本上平行于第一、第二和第三方向的一个或多个轴旋转地移动。
17.如权利要求15所述的平版印刷装置，还包括第一基准框，其中第一单独可控制元件阵列和第一投影系统固定到第一基准框上；和第二基准框，其中第二单独可控制元件阵列和第二投影系统固定到第二基准框上；其中安装致动系统以在第一和第二基准框之间操作。
18.如权利要求17所述的平版印刷装置，还包括其上安装有基板台的第三基准框，其中第一基准框安装到第三基准框上，其中第一致动系统控制第一和第三基准框的相对位置；和第二致动系统，其中第二基准框安装到第三基准框上，其中第二致动系统控制第二和第三基准框的相对位置。
19.一种平版印刷装置，包括照明系统，其提供辐射投影光束；单独可控制元件阵列，用于在其横截面上赋予投影光束一图案；支撑基板的基板台；投影系统，其将构图光束投影到基板的靶部上，投影系统包括聚焦元件阵列，每个聚焦元件都将部分构图光束投影到基板的部分靶部上；其中聚焦元件阵列安装到支撑物上，该支撑物以离基板的靶部基本上固定的距离沿垂直于基板表面的方向将它本身支撑到基板上。
20.如权利要求19所述的平版印刷装置，其中支撑物至少包括一个以需要的固定距离在基板上维持所述支撑物的空气轴承。
21.一种器件的制造方法，包括提供基板；利用照明系统提供辐射投影光束；利用单独可控制元件阵列在其横截面上赋予投影光束一图案；利用投影系统将辐射构图光束投影到基板的靶部上，所述投影系统包括聚焦元件阵列；利用每个聚焦元件将部分构图光束投影到基板的部分靶部上；和相对单独可控制元件阵列来调整聚焦元件阵列的位置。
22.一种按照权利要求21所述的方法制造的平板显示器。
23.一种按照权利要求21所述的方法制造的集成电路器件。
24.一种器件的制造方法，包括提供基板；利用照明系统提供辐射投影光束；利用单独可控制元件阵列在其横截面上赋予投影光束一图案；将辐射构图光束投影到基板的靶部上；提供第二辐射投影光束；利用第二单独可控制元件阵列在其横截面上赋予第二投影光束一图案；将第二构图光束投影到基板的第二靶部上；利用致动系统控制第一单独可控制元件阵列和第一投影系统相对于第二单独可控制元件阵列和第二投影系统的位置；利用第一投影系统将第一构图光束投影到基板上；和利用第二投影系统将第二构图光束投影到基板上。
25.一种按照权利要求24所述的方法制造的平板显示器。
26.一种按照权利要求24所述的方法制造的集成电路器件。
27.一种器件的制造方法，包括提供基板；利用照明系统提供辐射投影光束；利用单独可控制元件阵列在其横截面上赋予投影光束一图案；利用投影系统将辐射构图光束投影到基板的靶部上，所述投影系统包括被安装到支撑物上的聚焦元件阵列；以及利用每个聚焦元件将部分构图光束投影到基板的部分靶部上；其中所述支撑物沿垂直于基板表面的方向、以相对基板靶部基本上固定的距离在基板上支撑它本身。
28.一种按照权利要求27所述的方法制造的平板显示器。
29.一种按照权利要求27所述的方法制造的集成电路器件。
全文摘要
一种用于调整由光引擎相对于基板而产生的构图光束在基板上位置的方案。该方案相对单独可控制元件阵列移动聚焦元件阵列，每个聚焦元件将部分构图光束聚焦到基板的点上，以赋予该构图光束图案。
文档编号G03F7/20GK1684002SQ20051006973
公开日2005年10月19日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月27日
发明者C·-Q·贵, A·J·A·布鲁因斯马, P·W·H·德亚格尔, W·J·韦内马 申请人:Asml荷兰有限公司