光刻装置和器件制造方法

专利名称：光刻装置和器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻装置和器件制造方法。
背景技术：
光刻装置是一种将所需图案应用于基底的目标部分上的装置。光刻装置可以用于 例如集成电路(IC)的制造，平板显示器以及包括精细结构的其它器件。在常规的光刻装置 中，构图部件，可替换地称作掩模或分划板，可用于产生对应于IC(或其它器件) 一个单独 层的电路图案，该图案可以成像在具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(例如硅晶片或 玻璃板)的目标部分(例如包括部分，一个或者多个管芯)上。代替掩模，该构图部件可以 包括产生电路图案的单独可控元件的阵列。 —般地，单一的基底将包含依次曝光的相邻目标部分的网格。已公知的光刻装置 包括步进器，其中通过将全部图案一次曝光在目标部分上而辐射每一目标部分，还包括扫 描器，其中通过投射光束沿给定方向("扫描"方向)扫描图案、并同时沿与该方向平行或 者反平行的方向同步扫描基底来辐射每一目标部分。 —些光刻系统包括具有一个或多个光学元件列(例如光路)的扫描器。常规的扫 描器在单次扫描过程中不能使大面积基底曝光。其原因之一是难于产生能够使较大目标部 分曝光的单个光学元件列。例如，所希望的是能够在尺寸大小为2米的面板上沿面板各边 缘制造出平板显示器(FPD' s)，但是产生能够使延伸穿过大致这种图案的整个宽度的目 标部分曝光的单一光学元件列是非常困难的。 解决这一问题的一种方法是利用一系列被布置成使得每一光学元件列扫描基底 上的相应轨迹的分开的光学元件列使整个长度的面板曝光。在这种情况下，相邻的轨迹相 邻接，从而使整个长度的面板曝光。不幸的是，难以将分开的光学元件列相互间保持处于适 当的位置，从而避免在相邻轨迹之间产生小的间隙或避免相邻轨迹之间产生小的重叠。这 种错位能够影响到所生产的器件的功能，并且在生产FPD的情况下，能够在显示器单上出 现清晰可见的线条。 因此，需要能够被用以在单次扫描过程中扫描大面积基底的光刻系统和及其使用 方法。

发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种包括照射系统、构图系统、投影系统、和位移 系统的光刻装置。所述照射系统提供辐射投射光束。所述构图系统对光束进行构图。所述 投影系统将带图案的光束投射到基底的目标部分上。所述位移系统引起基底和投影系统之 间的相对位移，以使得光束沿预定方向在基底上进行扫描。每一个投影系统包括一个透镜阵列，排列使得所述阵列中的每一个透镜朝向基底引导相应光束的相应部分。每一个构图
系统包括一个受控以向相应光束传递所需图案的单独可控元件的阵列。设置所述投影系
统，使得每一条投射光束在基底上沿一系列轨迹中的相应一条轨迹进行扫描。所述轨迹重
叠，使得每一条轨迹包括一个仅被一条投射光束扫描的第一部分和至少一个与相邻轨迹重
叠的且被两条投射光束扫描的第二部分。朝向轨迹的第一部分引导的每一条投射光束的第
一部分的最大强度大于朝向轨迹的第二部分引导的投射光束的第二部分的最大强度，使得
轨迹的第一部分和第二部分曝光于具有大体上相同的最大强度的辐射中。 与非重叠区相比，通过在相邻的扫描轨迹之间提供重叠部分并且调节投射到所述
重叠区上的辐射强度，能够避免使单一轨道边缘区域的曝光强度产生大的阶跃变化。由此，
由不同光学引擎扫描的轨迹可以使相邻轨迹的相对位置之间的错位的不利影响最小化的
方式接合在一起。 根据本发明的另一实施例，提供一种器件制造方法，包括以下步骤对辐射投射光 束进行构图。将带图案的光束投射到支撑在基底台上的基底的目标部分上。致使基底和投 射光束之间产生相对位移，以使得光束沿预定扫描方向在基底上进行扫描。每一条光束朝 向基底被引导通过一个透镜阵列。所述阵列中的每一个透镜引导相应部分的光束，以使得 图案通过一个单独可控元件的阵列传递给所述光束。每一条投射光束在基底上沿一系列轨 迹中的相应一条轨迹进行扫描。所述轨迹重叠，使得每一条轨迹包括一个仅被一条投射光 束扫描的第一部分和至少一个与相邻轨迹重叠的且被两条投射光束扫描的第二部分。朝向 轨迹的第一部分引导的每一条投射光束的第一部分的最大强度大于朝向轨迹的第二部分 引导的投射光束的第二部分的最大强度，使得轨迹的第一部分和第二部分曝光于具有大体 上相同的最大强度的辐射中。 在一个实例中，每一条光束可由在沿垂直于扫描方向的方向分布在基底台上的光 学元件阵列中的相应的光学元件列产生。相邻的光学元件列沿扫描方向可产生偏移。可替 换的是，至少两条重叠光束可朝向基底通过共同透镜阵列中的相邻透镜列被引导。所述相 邻透镜列沿倾斜于扫描方向的方向延伸，并且沿垂直于扫描方向的方向隔开。利用单独可 控元件的阵列对所述光束进行构图。在一个实例中，在基底的连续扫描过程中，传递给所述 光束的图案可被连续更新。 可通过提供传送光束的减弱装置确定单一光束不同部分的最大强度。例如，吸收 一部分光束的吸收装置。在一个实例中，所述吸收装置的至少一个周边部分可吸收一部分 光束并且被设置以使得传送通过该周边部分的辐射光束朝向相应轨迹的第二部分进行投 射。在不同实例中，所述吸收装置可被设置在照射系统和构图系统之间，或者可被设置在构 图系统和基底之间。 在一个实例中，每一条光束被一个能够传递投射光束中的最小、最大或至少一个 中间强度分量的单独可控元件的阵列构图。在一个实例中，控制装置被用以控制所述元件 以减小朝向所述轨迹的第二部分引导的光束的强度分量。 在一个实例中，每一条光束通过一个透镜阵列被传送至基底，所述透镜阵列进行 布置，使得所述阵列中的每一个透镜朝向基底的相应区域引导相应光束的相应部分。与朝 向轨迹的第一部分引导部分光束的透镜阵列相比，朝向轨迹的第二部分引导部分光束的透 镜阵列被布置以例如通过部分反射，吸收，或者要不然减弱更多条光束。
在一个实例中，从邻近所述轨迹第一部分的所述轨迹第二部分的一个边缘到所述 轨迹第二部分的另一边缘，光束第二部分的强度可逐渐减小。由此，一条光束传送的强度朝 向光束扫描区域的边缘逐渐减小。 下面参照附图详细地描述本发明的其它实施例、特征和优点，以及本发明各个实 施例的结构和操作。


在这里结合并构成说明书一部分的附图用于说明本发明，并且连同描述一起用于
进一步解释本发明的原理，使相关领域的普通技术人员能够实现和使用本发明。
图1示出了根据本发明的一个实施例的光刻装置； 图2示出了根据本发明的一个实施例的包括微透镜阵列的光学投影系统； 图3示出了根据本发明的一个实施例的包括可移动的基底台的如技术方案2所述
的光学投影系统； 图4是根据本发明的一个实施例的投射到图3所示系统中的基底上的光点取向的 示意图； 图5是根据本发明的一个实施例的光学元件列阵列排列的示意图； 图6示意性地示出了根据本发明的一个实施例的相对于由图5所示的光学元件列
扫描的轨迹基底的位置； 图7示意性地示出了根据本发明的一个实施例的在图6所示轨迹之一和两条相邻 轨迹之间的重叠部分； 图8A、8B和8C示意性地示出了根据本发明的不同实施例的，当在两条轨迹之间重 叠区域的宽度上存在强度的连续变化时，相邻轨迹的重叠区域中的投射光束的强度；
图9示出了根据本发明的一个实施例的在两条轨迹之间重叠区域中强度的可替 换的步进变化； 图10示意性地示出了根据本发明的一个实施例的能够产生图8和图9所示强度 变化的吸收装置的四个可替换的位置； 图ll和12示意性地示出了根据本发明的实施例的反射型可控元件用以调节一部 分投射光束强度的方式； 图13示意性地示出了根据本发明的一个实施例的分别包括设置以使基底上的重 叠轨迹曝光的微透镜阵列的三个光学元件列的排列； 图14示意性地示出了根据本发明的一个实施例的排列以使基底上的重叠轨迹曝 光的两个微透镜阵列中的单个透镜的布置； 图15是根据本发明的一个实施例的由不同的光学元件列产生的重叠轨迹的视 图；和 图16是根据本发明的一个实施例的由一个透镜阵列中的相邻透镜列产生的重叠 轨迹的视图。 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的或功能上 相似的元件。
具体实施方式

综述和术语 在本申请中，本发明的光刻装置具体用于制造集成电路(IC)，但是应该理解，这里 描述的光刻装置可能具有其它应用，例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的 引导和检测图案、平板显示器、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的 用途范围中，任何术语"晶片"或者"管芯"的使用应认为分别可以与更普通的术语"基底" 或者"目标部分"同义。在曝光之前或之后，可以利用例如轨迹器(一种通常将抗蚀剂层涂 敷于基底并将已曝光的抗蚀剂显影的工具)或者计量工具或检验工具对这里提到的基底 进行处理。在可应用的地方，这里公开的内容可应用于这种和其它基底处理工具。另外，例 如为了形成多层IC，可以对基底进行多于一次的处理，因此这里所用的术语基底也可以指 的是已经包含多个已处理层的基底。 如这里使用的术语"单独可控元件的阵列"应广义地解释为能够给入射的辐射光 束赋予带图案的截面的任何装置，从而将所需图案形成在基底的目标部分上。本文中也使 用术语"光阀"和"空间光调制器"(SLM)。下面讨论这种构图部件的例子。
可编程反射镜阵列可包括具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。 这种装置的基本原理是，例如反射表面的寻址区域将入射光作为衍射光反射，而非寻址区 域将入射光作为非衍射光反射。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，只保留衍射光到达基底。按照这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的定址图案而产生 图案。 应该理解，可选地，滤光器可以滤除衍射光，保留非衍射光到达基底。也可以按照
相应的方式使用衍射光学微机电系统(MEMS)的阵列。每个衍射光学MEMS器件可包括多个
反射带，这些反射带可以相对于彼此变形，以形成将入射光反射为衍射光的光栅。 另一个可替换的实施例可包括利用微小反射镜的矩阵排列的可编程反射镜阵列，
通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置，使得每个反射镜能够独立地关
于一轴倾斜。再者，反射镜是矩阵可寻址的，由此已寻址反射镜以与未寻址反射镜不同的方
向将入射的辐射光束反射；按照这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的定址图案对反射光束
进行构图。可以用适当的电子装置进行该所需的矩阵定址。 在上述两种情况中，单独可控元件的阵列可包括一个或者多个可编程反射镜 阵列。关于如这里提到的反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5，296，891， US5， 523， 193、 PCT专利申请W0 98/38597和W0 98/33096中获得，这些文献在这里整体引 入作为参照。 还可以使用可编程LCD阵列。例如由美国专利US 5， 229， 872中给出的这种结构 的一个实例，该文献在这里整体引入作为参照。 应该理解，例如在使用预偏置特性，光学近似修正特性，相位变化技术以及多次曝 光技术的地方，单独可控元件的阵列上"显示"的图案可以基本上不同于最终传递到基底的 一层或基底上的图案。类似地，最终在基底上产生的图案可以不与单独可控元件的阵列上 任何一个瞬间所形成的图案一致。这可能是在某种布置下出现的情况，其中基底每一部分 上形成的最终图案在给定的时间段或者给定次数的曝光中形成，在这一过程中单独可控元 件的阵列上的图案和/或基底的相对位置会发生变化。发明的光刻装置具体用于制造IC，但是应该理解，这里描述的光刻 装置可能具有其它应用，例如，它可用于制造DNA芯片、MEMS、MOEMS、集成光学系统、用于磁 畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这 种可替换的用途范围中，任何术语"晶片"或者"管芯"的使用应认为分别可以与更普通的 术语"基底"或者"目标部分"同义。在曝光之前或之后，可以利用例如轨迹器(一种通常 将抗蚀剂层涂敷于基底并将已曝光的抗蚀剂显影的工具)或者计量工具或检验工具对这 里提到的基底进行处理。在可应用的地方，这里公开的内容可应用于这种和其它基底处理 工具。另外，例如为了形成多层IC，可以对基底进行多于一次的处理，因此这里所用的术语 基底也可以指的是已经包含多个已处理层的基底。 这里使用的术语"辐射"和"光束"包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射 (例如具有365， 248， 193， 157或者126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm 的波长范围)以及粒子束，如离子束或者电子束。 这里使用的术语"投影系统"应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括折射 光学系统，反射光学系统，和反折射光学系统，如适合于所用的曝光辐射，或者适合于其它 方面，如使用浸泡流体或使用真空。这里任何术语"透镜"的使用可以认为与更普通的术语 "投影系统"同义。 照射系统还可以包括各种类型的光学部件，包括用于引导、整形或者控制辐射光 束的折射，反射和反折射光学部件，这些部件在下文还可共同地或者单独地称作"透镜"。
光刻装置可以具有两个(例如，双台)或者多个基底台(和/或两个或多个掩模 台)。在这种"多台式"器件中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进 行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。 光刻装置也可以是这样一种类型，其中基底浸入具有相对较高折射率的液体中 (如水)，从而填充投影系统的最后一个元件与基底之间的空间。浸液也可以应用于光刻装 置中的其它空间，例如，掩模与投影系统的第一个元件之间。湿浸法在本领域是公知的，用 于提高投影系统的数值孔径。 此外，该装置可以设有流体处理单元，以允许流体和基底的被照射部分之间的相 互作用(例如，使化合物选择性地附着于基底上或者选择性地改变基底的表面结构)。
光刻投影装置 图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的光刻投影装置100。该装置100 包括至少一个辐射系统102、单独可控元件104的阵列、物件台106(例如基底台)，和投影 系统("透镜")108。 辐射系统102可用于提供辐射的投射光束IIO(例如，UV辐射)，在这种具体的情 况下还包括辐射源112。 单独可控元件104的阵列(例如，可编程反射镜阵列)能用于将图案应用于投射 光束IIO。 一般来说，单独可控元件104的阵列的位置可相对于投影系统108固定。但是， 在可替换的布置中，单独可控元件104的阵列也可以连接到用于使其相对于投影系统108 精确定位的定位装置(未示出)上。如这里所示，单独可控元件104属于反射型(例如，具 有单独可控元件的反射阵列)。 物件台106可以设有用于保持基底114(例如涂敷抗蚀剂的硅晶片或玻璃基底)
8的基底保持器(没有明确示出)，物件台106可以连接到用于使基底114相对于投影系统 108精确定位的定位装置116上。 投影系统108 (例如石英和/或CaF2透镜系统或包括由这些材料制成的透镜元件 的反折射系统，或反射镜系统)能够用于将从分束器118接收到的带图案的光束投射到基 底114的目标部分120(例如包括一个或多个管芯)上。投影系统108可以将单独可控元 件104的阵列的像投射到基底114上。可替换的是，投影系统108可以投射二次光源的像， 单独可控元件104的阵列中的多个元件为其充当快门。投影系统108还可以包括微透镜阵 列(MLA)以形成二次光源并将微光点(microspot)投射到基底114上。
源112 (例如受激准分子激光器)可以产生辐射光束122。光束122例如直接或在 横穿如扩束器的调整装置126之后馈送到照射系统(照射器)124中。照射器124可包括 调节装置128，用于设定光束122中的强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为o-外 和o-内)。另外，照射器124—般包括各种其它部件，如积分器130和聚光器132。按照 这种方式，入射到单独可控元件104的阵列上的投射光束110其横截面具有所需的均匀度 和强度分布。 应该注意，关于图l，源112可以位于光刻投影装置100的外壳内(如当源112是 汞灯时经常是这种情况)。在可替换的实施例中，源112也可以远离光刻投影装置100。在 这种情况下，(例如借助于适当的定向反射镜)将辐射光束122引导至装置100中。当源 112是受激准分子激光器时经常是后面这种情况。应该理解，这两种情况都落在本发明的范 围内。 利用分束器118引导光束IIO之后，该光束随后与单独可控元件104的阵列相交。 光束100由单独可控元件104的阵列反射后，通过投影系统108，该系统将光束110聚焦在 基底114的目标部分120上。 在定位装置116 (和底板136上的任选的干涉测量装置134，该装置接收经过分束 器140的干涉测量光束138)的辅助下，可以精确地移动基底台106，以便在光束110的光路 中定位不同的目标部分120。在使用时，单独可控元件104的阵列的定位装置可用于精确校 正例如在扫描期间单独可控元件104的阵列相对于光束110的光路的位置。 一般来说，借 助于图1中未明确显示的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可以实现物 件台106的移动。也可以使用类似的系统来定位单独可控元件104的阵列。应该理解，可 替换地/另外，投射光束110可以是可移动的，而物件台106和/或单独可控元件104的阵 列可以具有固定的位置，从而提供所需的相对移动。 在该实施例的可替换的结构中，基底台106可以是固定的，基底114在基底台106 上可移动。这样做时，基底台106设有在平坦的最上表面上的多个开口，馈送气体通过这些 开口以提供能够支撑基底114的气垫。这通常称作空气轴承装置。利用一个或多个致动器 (未示出)在基底台106上移动基底114，这样能够使基底114相对于光束110的光路精确 定位。可替换的是，通过选择性地启动和中止通过开口的气体通路可以在基底台106上移 动基底114。 尽管这里将本发明的光刻装置100描述为用于曝光基底上的抗蚀剂，但是应该理 解，本发明不限于这种用途，装置IOO可以用在无抗蚀剂光刻中用于投射带图案的投射光 束110。
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所示的装置100可以在四种优选模式中使用 1.步进模式将单独可控元件104的阵列上的整个图案一次投射到目标部分120 上(即单"闪")。然后基底台106沿x和/或y方向移动到由带图案的投射光束110照射 的不同的目标部分120的不同位置。 2.扫描模式基本上与步进模式相同，除了不在单"闪"中曝光给定的目标部分 120。取而代之的是，单独可控元件104的阵列沿给定的方向(所谓的"扫描方向"，例如y 方向)以速度v移动，以使带图案的投射光束110扫遍单独可控元件104的阵列。同时，基 底台106沿相同或者相反的方向以速度V = Mv同时移动，其中M是投影系统108的放大率。 按照这种方式，可以曝光相对较大的目标部分120，而不会牺牲分辨率。
3.脉冲模式单独可控元件104的阵列基本保持不动，利用脉冲辐射系统102将 整个图案投射到基底114的目标部分120上。基底台106以基本上恒定的速度移动，以使带 图案的投射光束110扫描基底106上的一条线。根据需要在辐射系统102的脉冲之间更新 单独可控元件104的阵列上的图案，设定脉冲的时间，从而在基底114上的所需位置曝光连 续的目标部分120。因此，带图案的投射光束IIO可以在基底114上扫描，从而为基底114 的一条曝光全部图案。重复该过程，直到一条线一条线地曝光全部基底。
4.连续扫描模式与脉冲模式基本相同，除了使用基本上不变的辐射系统102，并 且当带图案的投射光束110在基底上扫描并使其曝光时更新单独可控元件104的阵列上的 图案。 可以使用上述模式的组合和/或变化，也可以使用与上述模式完全不同的模式。
示范性投影系统 图2示出了根据本发明一个实施例的包括微透镜阵列的光学投影系统。图2中所 示出的装置包括对比度装置l，所述对比度装置1具有支撑二维元件阵列2的下表面。可选 择性地控制元件阵列2中每个元件的角位置。分束器3置于对比度装置1的下面。照射源 4朝分束器3引导辐射光束5。辐射光束5反射到对比度装置1的下表面。图中示出对比 度装置1中的元件之一将光束5的一部分向后反射通过分束器3和透镜6、7和8限定的投 影光学系统。在该实例中，最低的透镜8是场镜，所述场镜产生导向微透镜阵列9的基本上 远心的光束。在一个实例中，微透镜阵列9包括小透镜的二维阵列，每个小透镜排列为将入 射到其上的光聚焦到基底10的上表面上。 在该实例中，对于充当反射镜的对比度装置1中阵列2的每个元件来说，其中所述 反射镜将光反射到微透镜阵列9，照射微透镜阵列9中相应的一个透镜。通过微透镜阵列9 中的该照射透镜将各自的光点投射到基底10的上表面上。应该意识到，尽管在本排列中， 对比度装置1被成像到基底10上，但是其它排列也是可能的。例如，投影系统的光瞳6、7、 8能够被成像到基底10上。 图3示出了根据本发明的一个实施例的包括可移动的基底台的如技术方案2所述 的光学投影系统。在图3中，图中示出基底10在微透镜阵列9下面的基底台11上受到支 撑。矩形框12表示投影光学系统。图中示出在投影光学系统12上面存在三个图2所示的 对比度装置1中的对比度元件2。在所示排列中，基底台11以线性方式在微透镜阵列9下 面沿箭头13所示的方向移动。 图4是根据本发明的一个实施例的投射到图3所示系统中的基底上的光点取向的示意图。图4示出了图2和图3所示的微透镜阵列9中个体透镜的布置与图3中基底台11的位移方向之间的相互关系。图4所示的位移方向由箭头13表示。该方向平行于线14，所述线14倾斜于平行于微透镜阵列9中的透镜列延伸的另一条线15。相邻列中的透镜对齐以限定出垂直于透镜15延伸的行。每个透镜将光线投射到光点矩阵中的一个不同的光点上，在图中附图标记16表示其中一个光点。所述透镜被排列成规则的二维阵列，所述二维阵列略微朝向基底台移动的方向13倾斜，使得基底10的整个表面可通过适当地控制由对比度装置1中的相应元件传送至相应透镜的照射光束5而被曝光。 在一个实例中，每一透镜实际上可以在基底10的表面上"书写"一条连续的线。这些线相互间足够近从而产生相互交叠。 在一个实例中，为了使基底10上的两个尺寸选定的区域曝光，基底10在微透镜阵列9和个体透镜下面被送进，在其下方，在任一时刻要进行曝光的区域通过适当控制对比度装置1中的相关元件而受到照射。
包括光学元件列的示范性投影系统 图5是根据本发明的一个实施例的光学元件列阵列排列的示意图。在这一实例中，所述装置以连续扫描模式进行操作。基底17被设置在基底台18上并且可沿箭头19所示的方向位移通过基底台18。支撑例如六个光学元件列21的桥接件20被设置在基底台18上面，每个光学元件列包括占据由圆圈所表示的一定空间并且传送投射光束使其具有由矩形22所示印记的部件。 在这一实例中，当基底17沿箭头19所示的方向送进通过基底台18时，每一个光学印记22被扫过基底17。每个光学元件列21可被用以使基底17表面上的相应轨迹曝光。所述轨迹平行于箭头19所示的方向延伸，并且沿垂直于箭头19所示的方向具有与光学印记22的尺寸相对应的宽度。 在这一实例中，图5中所示出的六个光学元件列21被排列成与箭头19所示的方向垂直的两行。所述六个光学元件列21沿与箭头19所示方向垂直的方向分布，但是沿垂直于箭头19的方向相邻的光学元件列沿箭头19所示的方向也是偏移的。在这一实例中，一般来说这是必要的，是因为补偿每一光学元件列21的仪器必须占据一个具有大于例如由矩形22所表示的光学印记面积的印记。因此，若图5中所示出的六个光学元件列21要在基底17上使一条垂直于箭头19延伸的线曝光，那么当基底17相对于桥接件20处于第一位置时，该线的三个第一部分将由三个光学元件列21中最左边的那行曝光，并且在进一步位移基底17之后，该线的另外三个部分将由光学元件列21中最右边的那行曝光。
图6示意性地示出了根据本发明的一个实施例的相对于由图5所示的光学元件列扫描的轨迹23基底的位置。图6示出了可在设置在基底台18上的基底17上由光学元件列21曝光的轨迹23。每条轨迹23具有由虚线表示的边界。 图7示意性地示出了根据本发明的一个实施例的在图6所示轨迹23之一和两条相邻轨迹23之间的重叠部分。中央轨迹23在由线24和25所示出的边缘之间延伸。相邻轨迹23 —侧延伸至由线26示出的位置，且另一侧延伸至由线27示出的位置。在由一侧阴影区28和另一侧阴影区29表示的相邻轨迹23之间存在一个重叠区域。
在一个实例中，除重叠区域28和29之外，负责使线24和25之间的区域曝光的投射光束的强度是均匀的。与之相似，除重叠区域28和29之外，相邻轨迹23具有均匀的强
11度。 在一个实例中，调节有助于区域28曝光的两条投射光束的强度，以使得达到该区域28的总体辐射强度与达到重叠区域28和29之间的区域的辐射强度大体上相同。例如，如果所示全部三条轨迹23在任意特定瞬间旨在接收精确相同的照射强度，那么包括重叠区域28和29的所有区域将接收到大体上相同的辐射强度。 在这一实施例中，考虑到图5所示光学元件列21沿箭头19所示方向的偏移，而当基底17在光学元件列21下面进行扫描时，每条轨迹23的中心部分被单个光学主体21曝光，区域28和29将会在两个连续阶段曝光。如图5所示，在基底17的相关部分在光学元件列21的一个左手行下面通过时，进行第一曝光步骤。如图5所示，在基底17的同一部分在光学元件列21的右手行下面通过时，进行第二步骤。
示范性强度特征及其产生系统 图8A、8B和8C示意性地示出了根据本发明的不同实施例的，当在两条轨迹之间重叠区域的宽度上存在强度的连续变化时，相邻轨迹23的重叠区域中的投射光束的强度。例如，这些曲线图示出了传送至包括重叠部分28和29区域的图7中三条轨迹23的透射光束的强度。 图8A中的曲线图示出了被传送至如图7中央所示轨迹23的单一投射光束的强度，假定由该投射光束传送的所需图案具有均匀的100%的强度。应该注意到在每个区域28和29中所述强度从100%逐渐减小至0。当然，若投影光束被构图，以使得包括强度为0的构图区域和强度为100%的构图区域，那么图8A中的曲线图中所示出的整个图案就不会是如该图中所示是均匀的，但是为了解释说明本发明，假定在下面的基底所要求的曝光是均匀的。 图8B中的曲线图示出了被使如图7所示两个重叠部分区域28和29曝光的两条投射光束传送的投射光束的强度。这些光束中的每一条还具有从区域28和29的一个极限位置处的100%逐渐减小至另一极限位置处0的强度。 图8C中的曲线图示出了有助于如图7所示三条轨迹23的三条投射光束传送的强度总和。所述强度在整个区域28和29中是恒定的。应该意识到若在有助于如图7所示中心轨迹23曝光的三条投射光束之间存在一定的错位，例如存在10%的错位，那么总体强度分布会发生一定程度的改变，但是最大在名义100%强度值的±10%之间。因此，曝光轨迹23之间发生错位的作用大大降低。 图9示出了根据本发明的一个实施例的在两条轨迹23之间重叠区域中强度的可替换的步进变化。由此，图9示出了可代替图8中所示出的另一种强度分布。与传送强度朝向任意给定轨迹23的边缘连续减小不同的是，所述强度可按照步进方式逐渐减小，如图9所示。在图9所示的情况下，每一单一步阶代表整个名义100%强度值的20%。假定错位值不超过这五个步阶中的一个，那么总体强度的量将不会偏离所述名义值超过±20%。
图10示意性地示出了根据本发明的一个实施例的能够产生图8和图9所示强度变化的吸收装置30、31、32或33的可替换的位置。在一个实例中，减弱装置可以是吸收玻璃板，使得被透射的光束具有与图8中所示出的强度分布相似的强度分布。
在一个实例中，减弱装置可以是具有透明的中央部分且两个边缘部分经过表面处理的简单玻璃板，从而使得透射通过所述板的光束的强度朝向所述板的两个相对的边缘逐
12渐减小。 减弱装置另一种可替换的例子是具有部分反射边缘的玻璃板。 对于任何以上实例来说，所述吸收装置可被设置在源4和分束器3之间，如部件30
所示；可被设置在分束器3和可控对比度装置2之间，如器件31所示；可被设置在分束器
3的表面上，如器件32所示；或者可被设置在光学元件列中的任何其它位置处，如安置在场
镜8和微透镜阵列9之间的器件33所示。在所有情况下，器件30、31、32或33起到沿平行
于扫描方向延伸的投射光束边缘减小部分投射光束的相对强度的作用。 可控元件阵列中元件的示范性操作 图11和12示意性地示出了根据本发明的实施例的反射型可控元件用以调节一 部分投射光束强度的方式。在一个实例中，反射镜阵列可被用以传送最大强度(例如"白 色")、最小强度(例如"黑色")、和中间强度(例如"灰色")。通过设置单个反射镜2(表 示阵列)使其平行于对比度装置1的平面进行延伸而由对比度装置1将最大强度传送至微 透镜阵列9中的一个透镜34。利用这种反射镜布置，由该反射镜2所反射的光线的强度分 布，如曲线35所示，位于带孔板36中的孔隙中央。通过孔隙的光束具有由线37示出的中心 轴线并且被线38所表示的透镜所聚焦，以便形成小光束，所述小光束进而又被透镜34聚焦 到基底10上。通过透镜34传送的光束关于由线39表示的轴线对称。考虑到由线35所表 示的强度分布关于带孔板36中的孔隙中心对称，由该反射镜2所反射的大部分(例如"白 色")光线到达基底10且其对应于最大强度。 如果转动反射镜2使得基本上没有反射光线到达带孔板36中的孔隙，那么基本上 就没有光线(例如"黑色")到达透镜34，这将导致基底10发生最小强度的曝光。然而如 果使反射镜2转动相对较小的角度，那么经过反射的光线将相对于带孔板36中的孔隙产生 位移，但是一些经过反射的光线将通过所述孔隙。 图12中示出了强度分布35相对于孔隙中心产生偏移，但是部分覆盖了所述孔隙 的一些情况。由此，一些光线到达透镜34，但是与图11中所示的情况相比，传递至基底10 的光线的强度减小了。 根据本发明的实施例，光线被传递至具有位于微透镜阵列9边缘附近的透镜微透 镜阵列9中的透镜行处。平行于扫描方向延伸的透镜接收来自对比度装置1的灰色强度的 投射光束，使得能够获得在重叠光学元件列之间的强度关系。 图11和12示出了一种在基底10上每一像素具有单一反射镜2的投影系统。利 用这种布置，分辨率将是对比度装置1中的灰度值的函数，所述灰度值是通过倾斜反射镜2 而变化的。 在一种可替换的布置中，衍射光栅例如是由一系列多个反射镜2形成的。利用这 种布置，分辨率将不取决于灰度值。 图13示意性地示出了根据本发明的一个实施例的分别包括设置以使基底上的重 叠轨迹曝光的微透镜阵列的三个光学元件列的排列(例如光学印记)。三个光学元件列的 光学印记取决于那些重叠的列的部分光学印记的照射灰度等级。在图13中，扫描方向由箭 头40表示。第一光学元件列具有由矩形框41表示的光学印记。该光学印记延伸至由线42 表示的要进行曝光的基底区域的边缘。光学印记41还重叠线43和44之间限定出的区域， 所述区域还被由相邻光学元件列中的矩形框45所表示的光学印记的右手侧所重叠。光学印记45重叠线46和47之间限定出的区域，所述区域还被由矩形框48所表示的光学元件 列的右手侧所重叠。 由矩形框41表示的微透镜阵列的左手侧由一系列接收来自被设置以传送"灰度" 级强度的反射镜2(参见图11和12)的光线的透镜行构成。由于不存在与相邻光学元件列 的重叠部分，因此光学印记41的右手侧接收满强度辐射。然而在存在这种重叠部分的各种 情况下，强度减小的辐射光束被传送至所述光学印记的重叠部分。 图14示意性地示出了形成部分相邻的光学元件列且按照如图13所示的方式部分 重叠的两个微透镜阵列的边缘部分。换句话说，图14示意性地示出了被布置以使基底上的 重叠轨迹曝光的两个微透镜阵列中的单个透镜的布置。在图13中，所述重叠部分通过对反 射镜阵列进行适当控制而接收强度减小的辐射。然而，在如图14所示出的情况下，对有助 于光学印记的重叠部分的透镜进行处理，以便吸收或者要不然改变一部分入射辐射。由此， 在例如如图8所示的相邻光学印记之间的相互重叠的区域上能够保持大体上恒定的照度 级。 在一个实例中，图中示出了包括由圆圈50表示的多行和多列透镜的第一微透镜 阵列49的一角。这些透镜中的每一个在下面的基底上曝光一个光点。所述光点的位置由小 圆圈51表示。微透镜阵列49是固定的，但是相对于下面的基底沿箭头52所示方向移动。 这可基于基底在微透镜阵列49下面的位移。由此，微透镜阵列49可被表示为如图13所示 的微透镜阵列45的一角。 在一个实例中，图中示出了相邻光学元件列中的微透镜阵列53的一角。微透镜阵 列53对应于如图13所示的光学印记41的左上角。同样，单个透镜由圆圈50表示，而单个 照射光点由圆圈51表示。 在微透镜阵列49中位于顶行最右列的透镜54照射由平行于扫描方向52延伸的 两条线之间的空间55表示的轨迹。下一行中相邻的透镜照射空间57，而下一行中相邻的透 镜58照射轨迹59。这些轨迹略微相互重叠，使得若所有三个透镜54、56和58接收具有相 同强度的辐射光束，那么会导致被轨迹55、57和59重叠的区域得到大致均匀的曝光。
透镜54、56和58沿扫描方向与微透镜阵列53中的透镜60、61和62对齐。由此， 这些透镜60、61和62中的每一个能够照射相应的一条轨迹55、57和59。例如，若存在精确 的对齐并且与所述透镜阵列中传送100%的辐射光束的所有其它透镜相比，图14中所示的 两个微透镜阵列中的六个透镜54、56、58、60、61和62中的每一个透镜传送50%的辐射光 束，那么由所述两个微透镜阵列曝光的所有轨迹存在均匀的100%的曝光。
在一个实例中，每一微透镜阵列具有64行透镜，以使其能够曝光64条重叠轨迹。 所述行中的每一透镜经过表面处理，使得一部分任意接收的辐射得到吸收。例如，透镜60 可被制造以吸收1/64的入射光束，透镜61吸收2/64，透镜62吸收3/64等等，而透镜54被 布置以吸收63/64，透镜56吸收62/64，透镜58吸收61/64等等。由此，在这一实例中，如 果被两个微透镜阵列横移的轨迹差不多精确地对齐，那么每一条轨迹将刚好输送64/64的 入射光束。如果微透镜阵列错位了一条轨迹的宽度，例如由于一条轨迹减少了重叠部分的 面积，那么在任意两个光学元件列之间的边界上的最大强度的变化将减小所述重叠部分区 域上的所需强度的1/64。 在图14所示实施例的一个实例中，可假定在每一微透镜阵列中仅对一列透镜进行处理以吸收一部分入射光束。还假定所述透镜列相对于扫描方向52的倾斜角和透镜50 的间距，使得每一列透镜能够曝光64条轨迹，每一条轨迹的宽度为透镜间距的1/64。
应该意识到本实例仅用于说明目的，并且可替换的是，邻近所述光学元件列周边 的大量透镜列例如用辐射吸收材料层进行处理以在下层基底处传送适当的辐射强度。
在例如如图11和12所示的布置的一个实例中，例如每一个反射镜大小为16平方 微米，每一个反射镜照射微透镜阵列中相应的一个透镜阵列。每一个透镜能够传送直径为 1.25微米的光点到基底处。每一个微透镜阵列可具有一行(例如横向与扫描方向)例如 500个透镜，所述微透镜阵列的深度(例如沿扫描方向)例如容纳200行透镜。在这一实例 中，每一列200个透镜可曝光250微米(200X 1. 25微米)宽的轨迹。 在对以上一个或多个不同实施例和/或实例的说明中，假定每一条"光束"由包括 一列透镜的相应的光学元件列产生，所述透镜阵列中的全部透镜朝向基底引导部分单一光 束。 一个或多个以上实施例和/或实例适用于两个相邻光学元件列的光学印记的重叠部 分。然而，其它实例允许在单一光学元件列的透镜阵列中的相邻列透镜之间产生的成像误 差减少。在这一实例中，利用一个光学元件列内的单一透镜阵列中的相应列透镜产生每一 条"光束"。下面结合图15和图16对本发明的其它用途进行进一步地描述。
图15是根据本发明的一个实施例的由不同的光学元件列产生的重叠轨迹的视 图。该实施例与图13和图14所示出的实施例最相似，但是包括两个光学元件列，每个所述 光学元件列包括一个透镜阵列63、64，所述透镜阵列由四列透镜cl、c2、c3和c4构成，每列 透镜包括十个布置以限定出十排透镜rl-r10的透镜。扫描方向由箭头65表示，使得阵列 63中的透镜列对线66之间限定出的区域起作用，而阵列64中的透镜列对线67之间限定 出的区域起作用。因此，在阵列63中的右手列的前四行(列c4行rl-r4)中的透镜和阵列 64中的左手列的后四行(列cl行r7-rl0)中的透镜之间存在一个重叠区域。所述两个透 镜阵列的最大照射强度由线68和69表示。因此，在所述两个光学元件列的光学印记之间 的"接缝"处获得均匀的最大强度。 图16是根据本发明的一个实施例的由一个透镜阵列中的相邻透镜列产生的重叠 轨迹的视图。图中示出了一个实施例，其中重叠"接缝"被设置在单一透镜阵列中的不同透 镜列之间，而不是被设置在如图15所示实施例中的相邻透镜阵列之间。单一透镜阵列70 如图16所示，所述阵列具有布置成13行rl-rl3的四列透镜cl-c4。 在图16所示的实施例中，扫描方向由箭头71表示。因此可以看到在相邻列透镜 之间，例如在位于线72和73之间的区域中存在重叠部分。在每一重叠列内，最大强度由线 74表示。因此，列cl、c2、c3的rl-r 3行和列c2、 c3、 c4的rl0-rl3行最大强度减小。结 果是，被所示光学元件列扫描的基底上轨迹的全宽范围内的最大强度大体上是恒定的。通 过考察作为不同的"光束"的被传送至相邻透镜列的带图案的光束，应可看到沿其对相邻光 束进行扫描的轨迹相互重叠并且所述光束的重叠部分和不重叠部分的最大强度使得基底 的全部目标部分曝光于具有大体上相同的最大强度的辐射之下。
结论 尽管上面已经描述了本发明的各个实施例，但是应该理解，这些实施方式仅仅以 例子的方式存在而非限制性的。相关领域的普通技术人员将明白，在不背离本发明的精神 和范围的情况下可以在形式上和细节上做各种改变。因此，本发明的广度和范围不应该受任何上述示范性实施方式的限制，而仅仅应该依照下面的技术方案及其等效方案进行限
定o
权利要求
一种光刻装置，包括构图系统，每一个构图系统包括一个单独可控元件的阵列；投影系统，所述投影系统将来自图案化系统的一个或多个带图案的光束投射到基底的目标部分上，所述投影系统包括一个透镜阵列，使得该透镜阵列中的每个透镜都朝向基底引导相应一条带图案的光束的相应部分；和位移系统，所述位移系统引起基底和投影系统之间的相对位移，以使得光束沿预定扫描方向在基底上进行扫描；其中所述投影系统被设置以允许每条光束沿基底上的一系列重叠轨迹中的相应一条轨迹进行扫描，从而使得每条轨迹包括一个仅被一条带图案的光束扫描的第一部分，和至少一个与相邻轨迹重叠的且被两条带图案的光束扫描的第二部分。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中朝向相应一条轨迹的第一部分引导的相应的每一 条带图案的光束的第一部分的最大强度大于朝向所述轨迹的第二部分引导的所述光束的 第二部分的最大强度，使得所述轨迹的第一部分和第二部分曝光于具有大体上相同的最大 强度的辐射中。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中 相应的每一条带图案的光束由相应的光学元件列产生； 所述光学元件列沿垂直于扫描方向的方向分布在基底上；且 光学元件列中相邻的光学元件列沿扫描方向存在偏移。
4. 根据权利要求1所述的装置，其中所述带图案的光束中的至少两条重叠的带图案的光束通过公共透镜阵列中的相应列 透镜被引导朝向基底；所述列邻近公共透镜阵列；所述列沿相对于扫描方向倾斜的方向延伸；并且 所述列在垂直于扫描方向的方向上隔开。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中每一个投影系统包括 减弱装置，通过所述减弱装置传送相应一条带图案的光束；其中所述减弱装置的至少一个周边部分减弱一部分相应的带图案的光束；并且 其中所述减弱装置被设置以使得传送通过该周边部分的相应的带图案的光束朝向相 应一条轨迹的相应一个第二部分进行投射。
6. 根据权利要求5所述的装置，其中所述减弱装置被设置在照射系统和构图系统之间 或设置在构图系统和基底之间。
7. —种器件制造方法，包括以下步骤利用相应的单独可控元件的阵列提供图案化的辐射光束； 将带图案的光束投射到基底的目标部分上；致使基底和带图案的光束之间产生相对位移，以使得带图案的光束沿预定扫描方向在 基底上进行扫描；相应每一条带图案的光束朝向基底被引导通过一个透镜阵列，所述阵列中的每一个透 镜引导相应部分的带图案的光束；相应的每一条带图案的光束在基底上沿一系列轨迹中的相应一条轨迹进行扫描；以及 使所述轨迹重叠，使得每一条轨迹包括一个仅被一条带图案的光束扫描的第一部分和 至少一个与所述轨迹中的相邻轨迹重叠的且被两条带图案的光束扫描的第二部分。
8. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括朝向一条轨迹的第一部分引导的每一条带图案的光束的第一部分的最大强度大于朝向轨迹的第二部分引导的光束的第二部分的 最大强度，使得轨迹的第一部分和第二部分曝光于具有大体上相同的最大强度的辐射中。
9. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括利用沿垂直于扫描方向的方向分布在基 底上的相应的光学元件列产生所述带图案的光束，使得相邻的光学元件列沿扫描方向产生 偏移。
10. 根据权利要求7所述的方法，其中至少两条重叠带图案的光束朝向基底被共同透 镜阵列中的相应透镜列引导，共同透镜阵列中的所述相邻透镜列沿倾斜于扫描方向的方向 延伸，并且沿垂直于扫描方向的方向隔开。
11. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括将每一条带图案的光束传送通过减弱装置，其中每一条带图案的光束的至少一个周边 部分通过所述减弱装置的相对较大减弱程度的周边部分而使强度得到减小。
12. 根据权利要求11所述的方法，进一步包括将所述减弱装置设置在照射系统和构 图系统之间或者将所述减弱装置设置在构图系统和基底之间。
13. 根据权利要求7所述的方法，其中所述构图步骤包括控制所述单独可控元件的阵列中的单个元件以朝向一条轨迹中的一个第一部分或是 朝向所述轨迹的一个第二部分引导带图案光束的分量；并且控制单个元件使得朝向所述轨迹中的一个第二部分引导至多中等强度的分量并且朝 向所述轨迹的一个第一部分引导最大强度的分量。
14. 根据权利要求7所述的方法，其中所述引导步骤包括与朝向所述轨迹的一个第一部分引导部分带图案光束的透镜阵列相比，利用朝向一条 轨迹的一个第二部分引导部分带图案光束的透镜阵列对带图案光束减弱更多。
15. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括从邻近所述轨迹相应一个第一部分的相应一条轨迹的相应一个第二部分的一个边缘 到所述轨迹的相应一个第二部分的另一边缘逐渐减小相应一条带图案光束的第二部分的 强度。
全文摘要
公开了一种光刻装置和器件制造方法。照射系统提供辐射光束。带图案的光束被投射到基底的目标部分上。位移系统引起基底和光束之间的相对位移。设置所述投影系统，使得每条光束沿基底上的相应一条轨迹进行扫描。所述轨迹重叠，使得每条轨迹包括一个仅被一条光束稻苗的第一部分和至少一个与相邻轨迹重叠且被两条光束扫描的第二部分。朝向所述轨迹的第一部分引导的每一条光束的第一部分的最大强度大于朝向所述轨迹的第二部分引导的所述光束第二部分的最大强度，使得所述轨迹的第一部分和第二部分曝光于具有大体上相同的最大强度的辐射中。相邻光束的这种重叠和光束强度的调节允许光学印记接合在一起，从而能够在单次扫描中曝光较大面积的基底。
文档编号G03F7/20GK101794082SQ20101014475
公开日2010年8月4日 申请日期2005年11月7日 优先权日2004年11月8日
发明者C·-Q·桂, E·霍贝里奇特斯, J·F·F·克林哈梅, P·W·H·德贾格 申请人:Asml荷兰有限公司