CN1251026C - 平版印刷投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种平版印刷装置，尤其是使用空间光调制器(5)的平版印刷装置，其中投射系统(PL)包括一个装置(10)用于将图案光束(4)分离成图案光束部分(12，15)并将其投射到基片(27)的各个靶部(25，26)上。

Description

平版印刷投影装置

技术领域

本发明涉及一种平版印刷投影装置包括：

一个用于提供投射光束的辐射系统；

根据理想图案用于投射光束形成图案的程控图案形成装置；

用于支撑基片的基片台；

用于将图案光束投射到基片靶部上的投射系统。

背景技术

这里使用的术语“程控图案形成装置”应广意地解释为能够用于与图案的横截面一起授与入射的辐射光束的装置，所述图案与在基片的靶部上形成的图案一致；术语“光阀”和“空间光调制器”(SLM)也在上下文中使用。一般地，所述图案与形成在靶部中器件的特殊功能层相应，如集成电路或者其它器件(如下文)。这种图案形成装置的例子包括：

程控透镜阵列，这种设备的例子是一个具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置后面的理论基础是(例如)反射表面的可寻址区域反射入射光作为衍射光，而非可寻址区域反射入射光作为非衍射光。用一个适当的滤光器，从反射的光束中过滤所述非衍射光，仅保留衍射光；以这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的可寻址图案产生图案。程控透镜阵列的另一实施例利用细小透镜的一个矩阵排列，其中每个透镜通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置能够独立地关于一轴倾斜。再者，透镜是矩阵可寻址的，以使可寻址的透镜以不同的方向将入射的辐射光束反射到非可寻址透镜上；以这种方式，根据矩阵可寻址透镜的可寻址图案将反射光束形成图案。该所需的可寻址矩阵可以用适当的电子装置形成。在上述两种理想情况中，程控图案形成装置包括一个或者多个程控透镜阵列。收集这里作为参考的透镜阵列的多个信息，例如美国专利US5,296,891和美国专利US5,523,193，和PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096，它们在这里引入作为参照。在程控透镜阵列的情况中，所述支撑结构可以由框架或者工作台具体实现，例如，所述结构根据需要可以是固定的或者移动的。

程控LCD阵列。美国专利US 5,229,872给出这种结构的一个例子，在此引入作为参照。如上所述，支撑结构可以由框架或者工作台具体实现，例如，所述结构根据需要可以是固定的或者移动的。

为了简化的目的，本文的其余部分可以在确定位置具体地说明其自身的包括掩膜和掩膜台的实例；可是，在这样的例子中所讨论的一般原理应被看作在较宽的如上所述程控图案形成装置的范围中。

平版印刷投影装置可以用于例如集成电路(ICs)的制造。在这种情况下，程控图案形成装置可产生相当于单层IC的电路图案，该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基片(硅薄膜)的靶部上(例如包括一个或者多个模具)。一般的，单一的薄膜将包含在相邻靶部的整个网格上，该靶部由投影系统逐次辐射一次。在目前的装置中，通过掩膜台上的掩膜应用的图案形成，可以区分两种不同类型的机器。平版印刷装置的一种类型是，通过一次曝光靶部上的全部掩膜图案辐射每一靶部；这种装置通常称作圆片分档器。另一种装置——通常称作分布扫描装置——通过在投射光束下，以给定的参考方向(“扫描”方向)依次扫描掩膜图案辐射每一靶部，而以平行或者非平行该方向同步扫描基片台；一般的，因为投影系统有一个放大系数M(通常M＜1)，所以在所扫描的基片台处速度V是在此所扫描掩膜台速度的系数的M倍。收集如这里描述的关于平版印刷器件的多个信息，例如，美国专利US6,046,792，这里作为参考引入。

在用平版印刷投影装置制造方法中，图案(例如在掩膜中)成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基片上。现有的这种成像步骤，基片可进行各种工艺，如涂底漆，涂敷抗蚀剂和软烘烤。在曝光后，基片可进行其它的工艺，如后曝光烘烤(PEB)，显影，硬烘烤和测量/检查成像特征。这一系列工艺用作器件单层图案的基础，例如一IC。这种图案层然后可进行不同的处理如蚀刻，离子注入(掺杂)，镀金属，氧化，化学-机械抛光等，完成所有预计处理形成一单层。如果需要多层，那么每一新层将重复全部步骤，或者它们的变化。最终，器件阵列在基片(薄膜)上出现。这些器件被其它技术分离如切割或者锯断，单个器件可以安装在载体上，以管脚连接等。关于这些步骤的进一步信息可从例如“微型集成电路片制造：半导体加工实践入门(Microchip Fabrication：A Practical Guide to Semiconductor Processing)”第三版一书中获得，该书的作者为Peter van Zant，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN 0-07-067250-4，这里作为参考引入。

为了简单的缘故，投影系统在下文称为“镜头”；可是，该术语应广意地解释为包含各种类型的投影系统，包括例如折射光学装置，反射光学装置，和反折射系统。辐射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件，该操作部件用于操纵，整形或者控制辐射的投射光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。另外，平版印刷装置可以具有两个或者多个基片台(和/或两个或者多个掩膜台)。在这种“多级式”器件中，附加台可以是平行的，或者准备步骤可以在一个或者多个台上进行，而一个或者多个其它台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO 98/40791中描述的二级平版印刷装置，这里作为参考引入。

在使用程控图案形成装置(作为公知的如空间光调制器)的装置中，一个重要的问题是保证装置具有足够的产量(在给定时间内处理的薄膜的数量)。该产量由空间光调制器重新组合的速度决定，该产量反过来限制空间光调制器能够处理设定数据的速度。数据处理速度的限制起因于数据传输速度的限制，数据解压缩速度的限制和数据必须包含冗余项以便保证空间光调制器正确地重新组合的程度。数据测量速度的限制还限制能够使用的空间光调制器的尺寸。因此，为了在基片的表面上曝光所需的全部图像，被投射到基片上的图像分成部分，并且反过来空间光调制器对每一部分进行组合。该空间光调制器装置必须经常重新组合，进一步降低产量。

发明内容

本发明的目的是提供一种平版印刷投射装置，尤其是使用程控图案形成装置的平版印刷投射装置，该装置能够在较高产量下工作。

根据本发明如开始段落限定的平版印刷装置可实现上述和其它目的，其特征在于投射系统包括：

用于将图案光束分离形成多个图案光束部分的分离装置；

第一装置，用于在基片的第一靶部上投射图案光束的第一部分；和

第二装置，用于在基片的第二靶部上投射图案光束的第二部分；

其特征在于，在所述分离装置中，图案光束通过第一光束分离器首先分离为第一和第二图案光束部分，第一图案光束部分通过一反射镜反射并且最终投射到基片上，而第二图案光束部分至少部分地通过第二光束分离器反射到另一反射镜上并且最终投射到基片上。

本装置的改进之处特别在于每一基片一般需要在其上曝光多个复制的相同图像(以形成形成都个复制的相同器件)。因此，通过同时在基片上投射比一个相同图像多的副本，可降低在基片上曝光所有图像所花费的时间，因此提高了产量。本装置另一个改进之处在于因为能够在基片上仅用单个空间光调制器或者其它图案形成装置投射多个图像，因此可降低装置的总的成本。

在本发明的另一优选实施例中，该装置另外包括一个分离图案光束部分中一个的装置，以便产生进一步的图案光束部分。该改进之处在于因为到达基片上的图像的数量较大，所以装置的产量较高。

根据本发明的还一优选实施例，投射系统包括用于调节图案光束部分光束强度的装置。该改进之处在于它允许图案光束部分被调节，以使它们每一都具有基本上相同的光束强度，因此每一图案光束部分达到基片的部分曝光将是相等的。

根据本发明的还一优选实施例，投射系统还包括用于减小由图案形成装置提供的图案的图像的装置。该改进之处在于由于空间光调制器的像素尺寸大于基片上所需主要图案的尺寸。因此需要减小图像的尺寸。从而，通过减小已分离的每一图案光束部分的图像尺寸，每一图案可以调节到正确的尺寸。

根据本发明的还一优选实施例，投射系统还包括用于分别调节每一图案光束部分的图像的焦距和/或横向位置的装置。该改进之处在于因为它能够保证每一图案光束部分的图像正确投射在基片上。

改进的装置用于使分离的图案光束可以部分反射或者折射的装置。

根据本发明的另一方面，提供一种器件的制造方法，包括步骤：

提供一至少部分覆盖一层辐射敏感材料的基片；

利用辐射系统提供辐射的投射光束；

利用程控图案形成装置来给出在第一投射光束的横截面上具有图案的第一投射光束；

在具有一层辐射敏感材料的靶部上投射辐射的图案投射光束；

其特征在于在投射图案光束到基片上之前，分离辐射的图案光束形成多个图案光束部分；并且在基片的分开的靶部上分别投射图案部分。

在ICs的制造，尽管依照本发明装置的使用在本说明书可进行具体参考，但是应该明确理解这些装置可能具有其它应用。例如，它可用于集成光学系统的制造，为磁畴存储器，液晶显示板，薄膜磁头引导和检测图案等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换申请的范围中，说明书中任何术语“光环”，“薄膜”或者“模具”的使用应认为分别可以由更普通的术语“掩膜”，“基片”和“靶部”代替。

在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包含电磁辐射的所有类型，包括紫外辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm波长)和EUV(远紫外辐射，例如具有5-20nm的波长范围)。

附图说明

现在仅提供举例的方式，参照附图描述本发明的实施例，其中：

图1表示根据本发明实施例的平版印刷投射装置；

图2是表示根据本发明优选实施例装置的示意图；

图3表示根据本发明另一优选实施例用于分离图案光束的装置；和

图4表示本发明的另一实施例。

在图中相同的参照标记表示相同的部分。

具体实施方式

实施例1

图1是根据本发明具体实施例示意地表示平版印刷投射装置。该装置包括：

一个辐射系统Ex，IL，用于投射辐射光束PB(例如UV辐射)，在这种具体例子中，还包括一辐射源LA；

第一目标台(掩膜台)MT提供一个掩膜支撑器用于支撑掩膜MA(例如SLM)，和与用于将掩膜相应信息单位PL精确定位的第一定位装置连接。

第二目标台(基片台)WT提供一个基片支撑器为了支撑基片W(例如涂敷抗蚀剂的硅薄膜)，和与用于将基片相应信息单位PL精确定位的第二定位装置连接。

投射系统(“镜头”)PL(例如石英和/或CaF₂透镜系统或包括由此类材料制成透镜元件的反折射系统，或反射镜系统)，用于将掩膜MA的辐射部分成像在基片W的靶部C(例如包括一个或多个模具)上。

如这里指出的，该装置属于反射型(例如带有反射程控图案形成装置)。但是，一般地，它还可以是例如透射型(例如具有透射掩膜)。另外，该装置可以利用其它种类的图案形成装置，如上述涉及的程控LCD阵列型。

源LA(例如准分子激光器)产生反射光束。该光束入射到照射系统(照射器)IL，或者直接或在横向调节装置后，如扩束器Ex，再照射到照射系统上。照射器IL包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的靶环外和/或靶内的辐射量(通常分别称为σ靶环外和σ靶内)。另外，一般包括各种其它部件，如集成IN和聚光器CO。在本方式中，照射到掩膜MA上的光束PB在其横截面具有理想的均匀和强度分布。

应该注意关于图1中的源LA可以置于平版印刷投射装置的壳体中(例如当源是贡灯时经常是这种情况)，但可以从平版印刷投射装置遥控该源，由其产生的辐射光束被引导向该装置(用适当引导调节的辅助装置)；当源LA是准分子滤光器时通常是后面的方案。本发明和权利要求包含这两种方案。

光束PB然后与支撑在掩膜台MT上的掩膜MA相交。由掩膜MA选择反射的光束PB通过透镜PL，将光束PB聚焦在基片W的靶部C上。在第二定位装置(和干射测量装置IF)的辅助下，基片台WT可以精确地移动，例如将不同的靶部C位于光束PB的光路中。类似的，第一定位装置可以用于相对光束PB的光路精确定位掩膜MA，例如在扫描期间，从掩膜库机械补偿掩膜MA后。一般地，目标台MT的移动，用长行程模块(行程定位)和短行程模块(精确定位)的辅助识别WT，它们没有明确表示在图1中。可是，在圆片分档器中(相对分步扫描装置)掩膜台MT刚好于短行程执行装置连接，或者固定。

所表示的装置可以三种不同方式使用：

1.同步方式，掩膜台MT保持不动，整个掩膜图像被一次投射(即单“闪”)到靶部C上。基片台WT然后以x和/或y方向移动，以使不同的靶部C能够由光束PB照射。

2.扫描方式，保持使用相同方式，除了所给的靶部C不以单“闪”来曝光。由在给定的方向(所谓的“扫描方向，例如y方向”)以速度v移动掩膜台MT来代替，以使投射光束PB扫描整个掩膜图像；一致的，基片台WT同时移动在相同或者相反的方向以速度V＝Mv，其中M是透镜PL的放大率(典型地M＝1/4或1/5)。在这种方式中，可以曝光相较大的靶部C，而没有牵连分辨率。

3.脉冲方式，掩膜台MT保持不动，程控图案形成装置的整个图像同时到基底的靶部C上。基底台MT保持恒定速度移动，使投射图像PB扫描基底W一横行。调节辐射系统的脉冲，使连续的靶部C在基底上一个接着一个地曝光。因此，一旦投射光束扫描基底W的一整行，该行的所有图案在基底上曝光。重复该步骤直到基底上所有行都曝光为止。

图2表示根据本发明优选实施例部分装置的示意图。如图所示，辐射光束2入射到分光器3上。该辐射从分光器3反射到空间光调制器5上。该辐射从空间光调制器5反射成图案光束4，图案由空间光调制器确定。图案光束4进入光束分离单元10。

在光束分离单元10中，由分光器11将图案光束4分离成第一和第二图案光束部分12，15。第一图案光束部分12由镜13反射，然后通过光学元件22，24和光阑23投射到基片27上。第二图案光束部分15由镜16，18反射，然后类似通过元件22，23，24投射到基片27上。

与第一图案光束部分12一致的，投射在基片27上的第一图像25是一个空间光调制器5的虚像20的实像。类似的，与第二图案光束部分15一致的，投射在基片27上的第二图像26是一个空间光调制器5的虚像21的实像。在这种方式中，空间光调制器的两个图像同时投射在基片上，因此减少了在基片上投射所有图像所花的时间。

尽管图2表示了一个用于分离图案光束的优选光束分离单元10，但是也可以使用分离图案光束的其它装置，并且落入本发明的范围中。另外，本发明可以使用并不是所示的空间光调制器的图案形成装置。

图3所示另一个光束分离单元40用于分离图案光束4。在这种情况下，图案光束4由分光器41分离，产生两个图案光束部分42，45。第一图案光束部分42由镜43反射，以产生图案光束部分的输出。第二图案光束部分45由另一分光器46反射，以产生第二输出图案光束部分47，和第三图案光束部分48在由镜49反射后输出。它产生三个图案光束部分能够投射在基片上以便形成三个图像。

在本发明的实施例中，每个所使用的分光器可以是例如部分反射分光器如立方分光器，平面分光器或者薄膜或者折射分光器如产生具有垂直偏振状态的两个光束的双折射晶体中的其中一个。

图4表示根据本发明装置60的另一实施例。反射光束2通过分光器3远离空间光调制器5反射以形成图案光束4。图案光束由光束分离单元40分离，以产生三个图案光束办法吧63，64，65。第一和第二图案光束部分63，64通过投射光学元件61投射，以在基片上分别形成第一图像71和第二图像72。第三图案光束部分65用光束分离单元10分离，以产生第三和第四图案光束部分66，67。图案光束部分66，67通过投射光学元件61投射，以在基片上分别形成第三图像73和第四图像74。通过这种方式，使用单一图案形成装置5在基片上同时产生四个图像71，72，73，74，减小了在基片上曝光所有图像大约4倍的时间。

可以理解可使用图案光束分离单元10，40的任何结合，以从单一图案光束中产生任何数量的图案光束部分。优选的可以产生和图案光束部分一样多的光束，它们强度的减小不低于所给定使用的阈值。在产生图案光束部分的数量上主要的限制因素是初始辐射2的必须使用的强度，该辐射2的强度是为了保证图案光束部分的强度不太低以使需要的曝光时间变得过长的强度。

投射光学元件61用于投射图案光束图像到具有不同功能的基片上。第一功能是在基片上投射一减小的由空间光调制器提供的图案的图像。这种与图案尺寸相应的图像尺寸的减小是大约的，因为空间光调制器的像素一般大于基片上所需主要图案的尺寸。第二功能，例如，被提供-为每个分离的图案光束部分-用于减小量的调节装置，和/或沿投射光学元件的光轴聚焦减小图像的位置，和/或在垂直于投射光学元件的光轴的平面内减小图像的横向位置。

每一图案光束部分优选还通过一个用于衰减相应光束部分强度的光学元件。因此能够调节每一光束的强度，以使每一图案光束部分具有基本上相同的强度，从而每一在基片上投射的图像需要相同的曝光时间。例如，用于衰减光束强度的所述光学元件可以是具有校准的光学衰减的滤光器。分光器3，11，41和46的任何一个可以包括偏振分光器。典型地，由于在分光器中辐射的吸收，偏振分光器的使用可减轻强度损失的问题。在设有一个或者多个所述偏振分光器中，图案光束部分(如，例如，在图2中的图案光束部分12或者在图4中的图案光束部分67)没有偏振度的渐弱。这种偏振状态能够用于辐射偏振元件作为光学元件用于衰减相应图案光束部分的强度。例如，图案光束部分可具有基本上线性的偏振度，所述辐射偏振元件可以是一个线性偏振器。这种实施例的改进之处在于用线性偏振器的旋转调节能够调节光束强度的衰减。该旋转调节包括线性偏振器关于平行于图案光束部分分布方向的轴的旋转，横移线性偏振器。为了衰减图案光束的线性偏振度的不利影响，同时装置可以具有分辨率(特别是对于相互垂直的延长的图案特性具有不同的分辨率)，在图2中光学元件22，23和24的每一组或者图4中每一投射光学元件61能够设置辐射偏振元件，所述辐射偏振元件能够将电磁辐射的线性偏振状态转换成圆偏振状态。

每一图案光束部分还优选通过调节光学元件投射，以调节焦距和/或每一图像的横向位置。这保证投射在基片上的每一图像能够产生所需的质量和在所需位置。在本发明的特殊实施例中，每一特殊光学元件61，如例如图4所示，包括传输图案光束部分的公共光学元件23，24，25组。所述公共组位于空间光调制器5和光束分离单元40之间的光路中，能够被使用例如用于减少调节对图案光束部分和相应图像通用。

尽管上述已描述了多个图案光束部分投射到单一的基片上，可以理解一些图案光束部分能够投射到其它基片上，允许两个或多个基片被同时曝光。

如上所述已经描述本发明的具体实施例，可以理解本发明除上述之外，可以在其它方面进行实践，本说明不作为本发明的限定。

Claims (8)

1.一种平版印刷投影装置，包括：

一个设置成用于提供投射光束的辐射系统；

设置成根据所需图案用于投射光束形成图案的程控图案形成装置；

用于支撑基片的基片台；

用于将图案的光束投射到基片靶部上的投射系统；

其中投射系统包括：

用于将图案光束分离形成多个图案光束部分的分离装置；

第一装置，用于在基片的第一靶部上投射图案光束的第一部分；和

第二装置，用于在基片的第二靶部上投射图案光束的第二部分；

其特征在于，在所述分离装置中，图案光束通过第一光束分离器首先分离为第一和第二图案光束部分，第一图案光束部分通过一反射镜反射并且最终投射到基片上，而第二图案光束部分至少部分地通过第二光束分离器反射到另一反射镜上并且最终投射到基片上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中由图案光束部分投射的图像基本上是相同的。

3.根据权利要求1所述的装置，其中投射系统还包括用于调节一个或多个图案光束部分强度的装置。

4.根据权利要求3所述的装置，其中用于调节图案光束部分强度的装置包括具有校准光学衰减的滤光器。

5.根据权利要求3所述的装置，其中用于调节图案光束部分强度的装置包括辐射偏振元件。

6.根据权利要求1所述的装置，其中投射系统还包括提供减小的图案图像的装置，该减小的图案图像是由图案形成装置所提供的。

7.根据权利要求1所述的装置，其中投射系统还包括用于分别调节由图案光束部分提供的每一图像其图像尺寸的装置。

8.根据权利要求1所述的装置，其中投射系统还包括用于分别调节每一图案光束部分的图像的焦距和/或横向位置的装置。

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