專利名稱：光刻裝置以及器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻投射裝置，它包括-用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；-可編程的構(gòu)圖裝置，包括多個可尋址元件并且能夠依照所需圖案進(jìn)行設(shè)置；-用于保持基底的基底臺；和-用于將所需圖案傳送到基底靶部的投射系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光刻投射裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。這種情況下，構(gòu)圖裝置可產(chǎn)生對應(yīng)于IC一個單獨(dú)層的電路圖案，該圖案可以在已涂敷輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)的靶部(例如包括一個或者多個電路小片(die))上成像。一般的，單一的晶片包含一整個網(wǎng)絡(luò)的相鄰靶部，該相鄰靶部由投射系統(tǒng)逐個相繼輻射。在目前采用掩模臺上的掩模進(jìn)行構(gòu)圖的裝置中，有兩種不同類型的機(jī)器。一類光刻投射裝置是，通過將全部掩模圖案一次曝光在靶部上而輻射每一靶部；這種裝置通常稱作晶片分檔器。另一種裝置(通常稱作分步掃描裝置)通過在投射光束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩模圖案、并同時沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺來輻射每一靶部；因?yàn)橐话銇碚f，投射系統(tǒng)有一個放大系數(shù)M(通常＜1)，因此對基底臺的掃描速度V是對掩模臺掃描速度的M倍。關(guān)于如這里描述的光刻設(shè)備的更多信息可以從例如美國專利US6,046,792中獲得，該文獻(xiàn)這里作為參考引入。
在使用光刻投射裝置的制造方法中，(例如在掩模中的)圖案在至少部分由一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基底上成像。在這種成像步驟之前，可以對基底進(jìn)行各種處理，如涂底漆、涂敷抗蝕劑和軟烘烤。在曝光后，可以對基底進(jìn)行其它的處理，如曝光后烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤和測量/檢查成像特征。以這一系列工藝為基礎(chǔ)，對例如IC的器件的單層形成圖案。然后可以對這種圖案層進(jìn)行任何不同的處理，如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學(xué)-機(jī)械拋光等實(shí)現(xiàn)一單層所需的所有處理。如果需要多層，那么對每一新層重復(fù)全部或者由其變化的步驟。最終，在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后采用例如切割或者鋸斷的技術(shù)將這些器件彼此分開，單個器件可以安裝在載體上，與管腳等連接。關(guān)于這些步驟的進(jìn)一步信息可從例如Peter van Zant的“微型集成電路片制造半導(dǎo)體加工實(shí)踐入門(Microchip FabricationA PracticalGuide to Semiconductor Processing)”一書(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中獲得，這里作為參考引入。
US6,133,986中記載了一種采用微透鏡陣列的顯微鏡和/或光刻系統(tǒng)。附圖中的圖1示出了這種光刻裝置的基本設(shè)計(jì)。分光器BS將光源LA發(fā)出的光準(zhǔn)直并引導(dǎo)到由數(shù)字微鏡陣列構(gòu)成的空間光調(diào)制器上?？梢詫﹃嚵兄懈鱾€鏡進(jìn)行設(shè)置，使得由其將光或者導(dǎo)出系統(tǒng)，或者經(jīng)由分光器BS返回進(jìn)入將空間光調(diào)制器的圖象投射到微透鏡陣列MLA上的投射透鏡系統(tǒng)PL，該微透鏡陣列MLA具有和空間光調(diào)制器每個反射鏡成1∶1關(guān)系的微透鏡。微透鏡陣列中的每個透鏡將投射孔徑成像在基底W的相應(yīng)的點(diǎn)上。因而，能夠由空間光調(diào)制器上所對應(yīng)的鏡子的設(shè)置將基底上的點(diǎn)陣選擇性地曝光，并且通過掃描基底，能夠?qū)⒒椎恼麄€表面選擇性地曝光。
上述系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是有個缺點(diǎn)就是位于微透鏡陣列和基底之間的工作距離小，所述工作距離由微透鏡焦距確定，并可以小于1mm。這帶來一些問題，例如增加了微透鏡陣列污染的可能性以及基底和微透鏡陣列之間碰撞的可能性。對于級別控制所需的傳感器如高度和傾角傳感器，在掃描曝光期間同樣可得到小的空間。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種采用可編程構(gòu)圖裝置和微透鏡陣列而具有更長工作距離的光刻投射裝置。
依照本發(fā)明，在開頭的段落中所具體描述的光刻裝置中能獲得上述目標(biāo)和其它目標(biāo)，其特征在于，所述投射系統(tǒng)包括微透鏡陣列，它具有與所述可編程構(gòu)圖裝置的所述可尋址元件對應(yīng)的多個微透鏡并用于形成源象陣列；和用于將所述圖象源陣列的圖象投射到所述基底上的投射子系統(tǒng)。
在這種設(shè)置下，工作距離不再受微透鏡陣列的焦距限制，而是以更大的自由度由投射系統(tǒng)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)確定。投射子系統(tǒng)可以是已知類型的(折射)透鏡系統(tǒng)，并可投射1∶1或者縮小的源象陣列的圖象。
在本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例中，輻射系統(tǒng)將基本上準(zhǔn)直的輻射光束發(fā)送到形成源象陣列的微透鏡陣列。可編程構(gòu)圖裝置是一個選擇性透射的器件(例如LCD陣列)，它位于最接近微透鏡陣列之處，由此可以設(shè)置可編程構(gòu)圖裝置的可尋址元件，阻擋相應(yīng)的源象。這提供了一個簡單的而穩(wěn)健的系統(tǒng)。為了用可編程構(gòu)圖裝置不活動部件最小化吸收，優(yōu)選地將其放在接近所述源象的平面處，以使每束光和可編程構(gòu)圖裝置的每個可尋址元件的透射部分相符。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例中，投射系統(tǒng)還包括第二投射子系統(tǒng)，其用于將所述可編程構(gòu)圖裝置的圖象投射到所述微透鏡陣列上。
第二投射子系統(tǒng)可以是已知類型(折射型)的透鏡系統(tǒng)并具有所述裝置設(shè)計(jì)的其他靈活度。例如，以適合的放大率或者縮小率設(shè)計(jì)第二投射子系統(tǒng)，使得運(yùn)用具有不同比例的構(gòu)圖裝置和微透鏡陣列成為可能。
有利的是，能夠設(shè)置微透鏡陣列，將所述源象投射到球面上。這使得構(gòu)成投射子系統(tǒng)元件的尺寸被減小。
另一方面，本發(fā)明提供一種器件制造方法，包括以下步驟-提供一個至少部分涂覆有輻射敏感材料層的基底；-提供由輻射系統(tǒng)產(chǎn)生的一個輻射投射光束；-依照所需圖案設(shè)置可編程構(gòu)圖裝置的多個可尋址元件；-使用投射系統(tǒng)將所需圖案轉(zhuǎn)移到輻射敏感材料層的靶部，其特征在于所述的投射系統(tǒng)包括微透鏡陣列，它具有對應(yīng)于所述構(gòu)圖裝置的可尋址元件的多個微透鏡并用于形成源象陣列；和用于將所述源象陣列的像投射到所述基底上的投射子系統(tǒng)。
這里使用的術(shù)語“可編程構(gòu)圖裝置”應(yīng)廣義地解釋為能夠給入射的輻射光束賦予帶圖案的截面的部件，其中所述圖案與要在基底的靶部上形成的圖案一致；本文中也使用術(shù)語“光閥”和“空間光調(diào)制器(Spatial Light Modulator，簡稱SLM)”。一般地，所述圖案與在靶部中形成的器件如集成電路或者其它器件的特殊功能層相對應(yīng)(如下文)。這種構(gòu)圖部件的示例包括-可編程反射鏡陣列。這種設(shè)備的一個例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的理論基礎(chǔ)是(例如)反射表面的尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔?，而非尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇榉茄苌涔?。用一個適當(dāng)?shù)臑V光器，從反射的光束中濾除所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式，光束根據(jù)矩陣可尋址矩陣表面的定址圖案而產(chǎn)生圖案。光柵光閥(GLV)陣列也能以相應(yīng)的方式來使用。每個GLV由多個反射帶構(gòu)成，反射帶能夠相對各自形變，從而形成一個將入射光反射為衍射光的光柵?？删幊谭瓷溏R陣列的另一實(shí)施例利用微反射鏡的矩陣排列，通過使用適當(dāng)?shù)木植侩妶龌蛘咄ㄟ^使用壓電致動器裝置，使得每個微反射鏡能夠關(guān)于軸獨(dú)立傾斜。再者，反射鏡是矩陣可尋址的，由此尋址反射鏡以不同的方向?qū)⑷肷涞妮椛涔馐瓷涞椒菍ぶ贩瓷溏R上；按照這種方式，根據(jù)矩陣可尋址反射鏡的定址圖案對反射光束進(jìn)行構(gòu)圖。可以用適當(dāng)?shù)碾娮友b置進(jìn)行該所需的矩陣定址。在上述兩種情況中，構(gòu)圖部件可包括一個或者多個可編程反射鏡陣列。反射鏡陣列的更多信息可以從例如美國專利US5,296,891、美國專利US5,523,193、PCT專利申請WO 98/38597和WO 98/33096中獲得，這些文獻(xiàn)在這里引入作為參照。
-可編程LCD陣列，例如由美國專利US 5,229,872給出的這種結(jié)構(gòu)，它在這里引入作為參照。
為了簡單起見，投影系統(tǒng)在下文稱為“鏡頭”；可是，該術(shù)語應(yīng)廣義地解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng)，包括例如折射光學(xué)裝置，反射光學(xué)裝置，和反折射系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計(jì)類型中任一設(shè)計(jì)的操作部件，該操作部件用于引導(dǎo)、整形或者控制輻射投射光束，這種部件在下文還可共同地或者單獨(dú)地稱作“鏡頭”。另外，光刻裝置可以具有兩個或者多個基底臺(和/或兩個或者多個掩模臺)。在這種“多級式”器件中，可以并行使用這些附加臺，或者可以在一個或者多個臺上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個或者多個其它臺用于曝光。例如在美國專利US5,969,441和WO98/40791中描述的二級光刻裝置，這里作為參考引入。
盡管在本申請中，本發(fā)明的裝置具體用于制造IC，但是應(yīng)該明確理解這些裝置可能具有其它應(yīng)用。例如，它可用于制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，在說明書中任何術(shù)語“劃線板”，“晶片”或者“電路小片(die)”的使用應(yīng)認(rèn)為分別可以由更普通的術(shù)語“掩?！?，“基底”和“靶部”代替。
在本文件中，使用的術(shù)語“輻射”和“光束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外輻射(例如具有365、248、193、157或者126nm的波長)和極遠(yuǎn)紫外輻射(EUV)(例如具有5-20nm的波長范圍)，和粒子束，如離子束或者電子束。
下面僅通過實(shí)例的方式對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中圖1示出一個現(xiàn)有技術(shù)中光刻投射裝置的光學(xué)系統(tǒng)；圖2示出一個依照本發(fā)明第一實(shí)施例的光刻投射裝置；和圖3示出一個依照本發(fā)明第二實(shí)施例的光刻投射裝置。
在這些圖中，相同的部件采用相同的參考標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖2示意性地示出一種依照本發(fā)明一個具體實(shí)施例的光刻投射裝置10。
該裝置包括-一個用于提供輻射(例如UV輻射)投射光束的輻射系統(tǒng)LA、Ex、IL；-一個微透鏡陣列11，用于以二維陣列方式形成多個源象；-一個可編程構(gòu)圖裝置12(例如SLM)，它具有對應(yīng)于由微透鏡陣列形成的多個源象的多個可尋址元件；-一個基底臺WT，它具有用于容納基底W(例如，涂覆了光刻膠的玻璃片，在其上面構(gòu)成一個平板顯示器)的基底座，并連接到用于將基底精確定位的定位裝置；-用于將這些源象成像到基底W的靶部C(例如包括一個或者多個電路小片(die))上的投射子系統(tǒng)(“透鏡”)13(例如石英和/或CaF2透鏡系統(tǒng)或者包括由這些材料制成的透鏡元件的兼反折射系統(tǒng)，或者反射鏡系統(tǒng))。
光源LA(例如汞燈)產(chǎn)生輻射光束。該光束直接或者橫穿過例如擴(kuò)束器Ex這樣的調(diào)整裝置之后，再照射到照明系統(tǒng)(照明器)IL。照明器IL可以包括用于設(shè)置光束強(qiáng)度分布的外徑和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))的調(diào)整裝置。另外，它一般還包括其它不同的組件，例如積分器和聚光器。通過這種方式，入射到透鏡陣列上的光束具有所要的均勻性、強(qiáng)度分布和角度分布。
微透鏡陣列11形成多個源象，與陣列中每個微透鏡一一對應(yīng)的源象顯然比微透鏡橫截面小。也可以認(rèn)為它將光束分成許多子光束，因此可以用具有該功能的其它組件來代替它。隨后這些源象由投射子系統(tǒng)13投射到基底W上，以便在基底上曝光出一個小的、空間分離的點(diǎn)陣。投射子系統(tǒng)13優(yōu)選具有等于或者小于1的放大率M，這使得基底上的點(diǎn)陣與源象陣列等大或更小。
可編程構(gòu)圖裝置的可尋址元件對源象起到獨(dú)立可控光閥的作用，使得基底上的這些點(diǎn)可以按照需要打開或者關(guān)閉。為此目的，可編程構(gòu)圖裝置12可以放置在微透鏡陣列前面或者后面，但一般放在接近源象平面處，在此構(gòu)成子光束的筆形光束狹窄，從而可以避免可編程構(gòu)圖裝置的不活動部件例如像素邊緣對光束的吸收。
借助于定位裝置(和干涉儀測量裝置IF)，精確地移動基底臺WT，以使由投射子系統(tǒng)13沿掃描方向例如y方向掃描基底W?；着_WT的移動可以借助于長沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精確定位)來實(shí)現(xiàn)，這在圖2中沒有明確示出。
微透鏡陣列，以及由此所得的源象陣列和投射到基底上的點(diǎn)陣相對掃描方向構(gòu)成銳角。選擇陣列的角度、它的間距、行數(shù)和點(diǎn)的大小，使得投射子系統(tǒng)13掃描基底時，所投射的點(diǎn)可以掃描整個區(qū)域。以這種方式，可以在不需要非常高的縮小率的投射子系統(tǒng)的情況下，以一個比微透鏡陣列產(chǎn)生的源象的間距高得多的分辨率將基底選擇性地曝光。
設(shè)置投射子系統(tǒng)13，使之具有相對長的焦距，其允許基底和最終透鏡元件之間所需的工作距離一樣長。為了保證投射子系統(tǒng)的元件尺寸能夠減小，可以設(shè)置微透鏡陣列以將源象投射到球面上。
應(yīng)該注意，圖1中的光源LA可以位于光刻投射裝置框架之內(nèi)(例如往往是光源LA為汞燈的情況)，但是它也可以遠(yuǎn)離光刻投射裝置，將它產(chǎn)生的輻射光束輸入該裝置(例如借助于合適的導(dǎo)向反射鏡)；后一種情形往往是光源LA為受激準(zhǔn)分子激光器的情形。本發(fā)明和權(quán)利要求包括這兩種情形。
如這里所述，該裝置是透射型(也即具有透射的可編程構(gòu)圖裝置)。但是，一般地，它還可以是例如反射型(即具有反射的可編程構(gòu)圖裝置)。同樣，可編程構(gòu)圖裝置可以不僅僅是開-關(guān)光閥，它還可以使得通過每個可尋址元件的光量能夠在多個級別內(nèi)、或甚至在一個連續(xù)集內(nèi)得到控制，從而允許灰度色標(biāo)的曝光。
實(shí)施例2如下所述，圖3中示出了一種依照本發(fā)明第二實(shí)施例的光刻投射裝置20，并且除以下描述外，和第一實(shí)施例的相同。
在第二實(shí)施例中，投射系統(tǒng)包括微透鏡陣列23和第一、第二投射子系統(tǒng)24、22，并且可編程構(gòu)圖裝置位于投射系統(tǒng)之前。第一投射子系統(tǒng)24對應(yīng)于第一實(shí)施例中的投射子系統(tǒng)，它將微透鏡陣列產(chǎn)生的源象投射到基底W上。第二投射子系統(tǒng)將可編程構(gòu)圖裝置21的象投射到微透鏡陣列上，使得，如果將可編程構(gòu)圖裝置的一個元件被關(guān)閉，不會有光線到達(dá)對應(yīng)的微透鏡陣列。
第二投射系統(tǒng)22可以具有與可編程構(gòu)圖裝置及具有不同節(jié)距的微透鏡陣列匹配的放大率或者縮小率。如果可編程構(gòu)圖裝置和微透鏡陣列的縱橫比不同，第二投射系統(tǒng)甚至可以具有不對稱的放大率或者縮小率雖然上面已經(jīng)描述了本發(fā)明具體的實(shí)施例，但可以理解，本發(fā)明可以以不同于上述的方式實(shí)施。所記載的內(nèi)容并不意味著對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種光刻投射裝置，包括-用于提供輻射投射光束的一個輻射系統(tǒng)；-可編程構(gòu)圖裝置，包括多個可尋址元件并且能夠依照一個所需圖案進(jìn)行設(shè)置；-保持一個基底的一個基底臺；和-將所需圖案轉(zhuǎn)移到基底的一個靶部的一個投射系統(tǒng)；其特征在于所述投射系統(tǒng)包括微透鏡陣列，它具有對應(yīng)于所述構(gòu)圖裝置的可尋址元件的多個微透鏡并用于形成源象陣列；和用于將所述源象陣列的像投射到所述基底上的一個投射子系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述輻射系統(tǒng)將基本上準(zhǔn)直的輻射光束發(fā)送到形成源象陣列的微透鏡陣列，并且所述可編程構(gòu)圖裝置是一個選擇性透射的器件，它位于最接近微透鏡陣列處，借此可編程構(gòu)圖裝置的可尋址元件可以被設(shè)置，以阻擋相應(yīng)的一個源象。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述可編程構(gòu)圖裝置優(yōu)選靠近所述源象的平面。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述投射系統(tǒng)還包括將所述可編程構(gòu)圖裝置的像投射到所述微透鏡陣列上的第二投射子系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述可編程構(gòu)圖裝置和所述微透鏡陣列具有不同的節(jié)距和/或縱橫比，并且所述第二投射子系統(tǒng)具有一個/多個使所述可編程構(gòu)圖裝置的所述可尋址元件匹配于所述微透鏡陣列的微透鏡的合適放大率或縮小率。
6.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中將所述微透鏡陣列設(shè)置成將所述源象投射到一個球面上。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中所述投射子系統(tǒng)投射將源象陣列投射成1∶1或者縮小的圖象。
8.一種器件制造方法，包括以下步驟-提供一個至少部分涂覆了一層輻射敏感材料的基底；-提供由輻射系統(tǒng)產(chǎn)生的一個輻射投射光束；-依照所需圖案設(shè)置可編程構(gòu)圖裝置的多個可尋址元件；-使用投射系統(tǒng)將所需圖案轉(zhuǎn)移到輻射敏感材料層的一個靶部，其特征在于所述的投射系統(tǒng)包括微透鏡陣列，它具有對應(yīng)于所述構(gòu)圖裝置的可尋址元件的多個微透鏡并形成源象陣列；和用于所述源象陣列的一個像投射到所述基底上的一個投射子系統(tǒng)。
全文摘要
一種光刻投射裝置，包括以二維陣列方式產(chǎn)生多個源象的微透鏡陣列，具有多個對源象起光閥作用的可尋址元件的可編程構(gòu)圖裝置，和用于將源象陣列投射到基底上的投射子系統(tǒng)。由此獲得更大的工作距離。
文檔編號G02B3/00GK1573573SQ20041006311
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者K·D·范德馬斯特, A·J·布里克, C·Q·古, J·C·G·霍納格斯 申請人:Asml荷蘭有限公司