光学变焦组件中光学元件的离轴平移校正的制作方法

专利名称：光学变焦组件中光学元件的离轴平移校正的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学元件的对准，具体涉及光学光刻系统。
背景技术：
光刻设备是一种将想要的图案施加到衬底或村底的一部分上的
机器。光刻设备可用于例如平板显示器、集成电路(IC)和涉及精
细结构的其他装置的制造。在常规设备中，可利用被称为掩模或分 划板的图案化装置生成对应于单层平板显示器(或其他装置)的电 路图案。通过在设于衬底上的辐射敏感材料层(光刻胶)上成像， 可将该图案转移到整个衬底或衬底的一部分(如玻璃板)上。
代替电路图案，可将图案化装置用于生成其他图案，例如滤色 片图案或点阵。代替掩模，图案化装置可包括图案化阵列，所述图 案化阵列包括单独可控元件阵列。与基于掩模的系统相比，在这种 系统中可以更快速并以更低的成本改变该图案。
平板显示器衬底通常为矩形形状。被设计成使这类衬底曝光的 光刻设备可提供覆盖矩形衬底的全宽度或者覆盖宽度的一部分(例 如宽度的一半)的曝光区域。可在曝光区域下面扫描衬底，同时射 束同步扫过掩模或分划板。这样，图案被转移至衬底。如果曝光区 域覆盖衬底的全宽度，则可以在单次扫描中完成曝光。如果曝光区 域覆盖了例如衬底宽度的一半，则可使衬底在第一扫描之后反向移 动，并且通常实施进一步的扫描以使衬底的其余部分曝光。
典型的变焦组件中，两个或多个透镜通过螺杆传动或其他布置上的 电动机和/或致动器来驱动。透镜连接到透镜支架组件上的电动机驱
动。使透镜沿着光轴平移以使透镜之间的距离可以按照光刻平台的 所期望的变焦特征来操纵。这个实际应用支持连续变焦功能。用于
基于掩模的光刻系统的示例的光学变焦組件在美国专利No. 6,900,946 中进行了描述，其全部内容通过引用而被结合在此。
在当前的基于掩模的系统中，当需要在系统上改变变焦设置时， 透镜位置沿着光轴(例如Z)平移。这改变了每个透镜相对于彼此的 位置。在当前的变焦设计中，透镜滑座或螺杆传动布置为离轴透镜 位置提供了固定或静止基准。在平移期间，单独的透镜元件的离轴 位置(例如X、 Y、 Rz)由于透镜滑座或螺杆传动的行程平面度中的 缺陷而受到改变。针对X和Y轴的示例的离轴位置改变范围大约为 3至50微米，其中针对Rz的示例的离轴位置范围大约为+ /-12角秒。
对于当前基于掩模的系统来说，这些相对较小的离轴运动很容 易在系统的误差预算中得到解决。然而，对于光学无掩模光刻设备 来说，投影光学放大要比基于掩模的系统要大大约100倍。因此， 照明器中透镜位置的这些较小平移对于该系统来说是不容许的。所 需要的是用于将离轴位置运动减少到光学无掩模光刻系统可以容许 的值的系统。

发明内容
机械稳定的激光束可用于为变焦操作期间将要进行定位的变焦 组件中透镜运动的轴内方向提供行程的虚基准轴。虚基准轴沿着光 轴投射，其平行于现有的机械透镜滑座。虚基准轴通过每一个透镜 组件上的孔径，并且通过每一个透镜组件上的一组光学部件和检测 器进行采样。
光学部件和检测器被布置，以使利用到位置控制电动机的反馈 信号来感测和校正透镜组件内镜框相对于虚基准轴的位置的任何变 化。因为相同虚基准轴用于变焦组件中的每个透镜，所以每个透镜 可以独立地进行离轴位置误差校正达到非常高的精度。因此，保持
了透镜元件之间正确的光学关系。
下面参考附图对本发明另外的实施例、特征和优点以及本发明 的各个实施例的结构和操作进行详细描述。


结合其中并构成了说明书一部分的附图例示了本发明，并且连 同描述一起进一步用于解释本发明的原理以及使相关领域的技术人 员能够制造和使用本发明。
图1和2例示了根据本发明各种实施例的光刻设备。
图3例示了根据图2所示的本发明一个实施例的、将图案转移
至衬底的模型。
图4例示了根据本发明一个实施例的光学引擎的布置。
图5例示了示例的光学变焦组件。
图6例示了具有虚基准轴射束的示例性光学变焦组件。
图7例示了用于图6的示例性光学变焦组件中的示例性透lfe和 安装组件。
图8例示了根据本发明一个实施例的示例性检测系统。 图9例示了用于图8的检测系统中的示例性检测器。 图10例示了图9的检测器的示例性输出。 图11例示了用于图8的检测系统中的另一个示例性检测器。 图12例示了用于图8的检测系统中的又一个示例性;险测器。 将参考附图对本发明进行描述。其中元件首次出现的附图通常 用相应的附图标记中最左侧的数字表示。
具体实施方式
I.介绍
虽然讨论了具体配置和布置，但是应当了解，这样做仅仅是出 于例示的目的。相关领域的技术人员将会意识到，在没有背离本发
明精神和范围的情况下，可使用其他的配置和布置。对相关领域的 技术人员来说将显而易见的是，本发明还可用于各种其他应用。
注意到，说明书中提到的"一个实施例，，、"实施例"、"示 例性实施例"等表示所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性， 但是每一个实施例不必包括特定特征、结构或特性。此外，这样的 短语不必指相同的实施例。另外，在结合实施例对特定特征、结构 或特性进行描述时，结合无论是否明确描述的其他实施例来实现这 种特征、结构或特性将属于本领域技术人员的知识范围。
II.光刻系统4既述
图1示意性地描述了本发明一个实施例的光刻设备。该设备包
含照明系统IL、图案化装置PD、衬底工作台WT和投影系统PS。 照明系统(照明器)IL被配置成可调节辐射束B (如UV辐射)。
图案化装置PD (例如，分划板或掩模或单独可控元件阵列)调 制射束。 一般地，单独可控元件阵列的位置将相对于投影系统PS而 固定。然而，相反，可将它与被配置成可依照某些参数精确定位单 独可控元件阵列的定位装置相连。
衬底工作台WT被构造成可支持衬底(如涂有光刻胶的晶片) W，并且与被配置成可依照某些参数将衬底精确定位的定位装置PW 相连。
投影系统(如折射式投影透镜系统)PS被配置成可将由单独可 控元件阵列调制的辐射束投射到衬底W的目标部分C (例如包含一 个或多个管芯)上。
照明系统可包括对辐射进行定向、成形或控制的各种类型的光 学部件，例如折射光学部件、反射光学部件、磁光学部件、电磁光 学部件、静电光学部件或其它类型的光学部件或者其任何组合。
这里所使用的术语"图案化装置"或"对比装置"应当被广义地 解释为指可用来调制辐射束的横截面，从而在衬底的目标部分中产 生图案的任何装置。这些装置可以是静态图案化装置(例如掩模或
分划板)或者是动态图案化装置(例如可编程元件阵列)。为简便 起见，大部分描述将根据动态图案化装置来进行，然而可以意识到， 在没有背离本发明范围的情况下同样可使用静态图案化装置。
应当注意的是比如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征， 则被传递给辐射束的图案可以不精确对应于村底的目标部分中期望 的图案。同样，最终在衬底上形成的图案可能未与任何一刻在单独 可控元件阵列上形成的图案相对应。这可能是其中在每一部分衬底 上形成的最终图案是在给定的时段或给定的曝光次数期间被构建的 布置中的情形，在所述的时间期间单独可控元件阵列上的图案和/或 衬底的相对位置改变。
一般地，在衬底的目标部分上生成的图案将与正在目标部分中 生成的、装置中的特定功能层相对应，例如集成电路或平板显示器 (例如平板显示器中的滤色层或平板显示器中的薄膜晶体管层)。 这样的图案化装置的示例性包括例如分划板、可编程反射镜阵列、 激光二极管阵列、发光二极管阵列、光栅光阀、以及LCD阵列。
借助于电子机构(例如计算机)其图案是可编程的图案化装置， 例如包含多个可编程元件的图案化装置(如在前一句中提到的除分 划板以外的所有装置)，在这里被总称为"对比装置，，。在一个实 例中，图案化装置包含至少IO个可编程元件，例如至少100个、至 少1,000个、至少10,000个、至少100,000个、至少l，OOO,OOO或至 少IO，OOO，OOO个可编程元件。
可编程反射镜阵列可包含具有粘弹性控制层和反射表面的矩阵 可寻址表面。这种设备背后的基本原理是，例如反射表面的编址区 域将入射光反射为衍射光，而未编址区域将入射光反射为非衍射光。 利用适当的空间滤光片，可将非衍射光从反射射束中过滤掉，只留 下衍射光到达衬底。如此，根据矩阵可寻址表面的寻址图案使射束 图案化。
将会意识到，作为备选，滤光片可过滤掉衍射光，留下非衍射
光到达衬底。
还可以相应的方式使用衍射光学MEMS装置(微型机电系统装 置)阵列。在一个实例中，衍射光学MEMS装置由相对于彼此可变 形以形成将入射光反射为衍射光的光栅的多个反射条带组成。
可编程反射镜阵列的另 一个备选的实例使用小反射镜的矩阵布 置，通过施加适当局域电场或者通过使用压电致动机构，其中的每 个反射镜可以各自绕轴倾斜。再次，反射镜是矩阵可寻址的，以使 编址反射镜在不同方向上将入射辐射束反射到未编址反射镜；如此， 可以根据矩阵可寻址反射镜的寻址图案使反射束图案化。可利用适 当的电子机构实施所需的矩阵寻址。
另 一个实例的PD是可编程LCD阵列。
光刻设备可包括一个或多个对比装置。例如，它可具有多个单 独可控元件阵列，每一个彼此独立地受控。在这种布置中，某些或 所有单独可控元件阵列可具有公共照明系统(或照明系统的一部
分)、用于单独可控元件阵列的公共支持结构、和/或公共投影系统 (或投影系统的一部分)的至少其中之一。
在一个实例中，例如图l描述的实施例，衬底W具有基本上圓 形的形状，可选地沿其圆周的一部分具有凹口和/或扁平的边缘。在 一个实例中，衬底具有多边形形状，例如矩形。
其中衬底具有基本圓形形状的实例包括其中衬底具有至少 25mm、例如至少50mm、至75mm、至少100mm、至少125mm、至 少150mm、至少175mm、至少200mm、至少250mm或至少300mm 直径的示例。在一个实施例中，衬底具有最多500mm、最多400mm、 最多350mm、最多300mm、最多250mm、最多200mm、最多150mm、 最多100mm或最多75mm的直径。
其中衬底是多边形的(例如矩形)的实例包括其中衬底的至少 一侧边、例如至少2个侧边或至少3个侧边具有至少5cm、例如至 少25cm、至少50cm、至少100cm、至少150cm、至少200cm或至
少250cm的长度的示例。
在一个实例中，衬底的至少一侧具有最多1000cm、例如最多 750cm、最多500cm、最多350cm、最多250cm、最多150cm或最多 75cm的长度。
在一个示例中，衬底W是晶片，例如半导体晶片。在一个示例 中，晶片材料选自Si、 SiGe、 SiGeC、 SiC、 Ge、 GaAs、 InP和InAs。
晶片可以是m/v复合半导体晶片、硅晶片、陶瓷衬底、玻璃衬底或 塑料衬底。衬底可以是透明的(对于人类的肉眼来说)、有色的或 者是无色的。
衬底的厚度可改变并且在某种程度上可依赖于例如衬底材料和/
或衬底尺寸。在一个实例中，厚度至少是50pim、例如至少100(im、 至少200,、至少300(im、至少400|im、至少500|im或至少600拜。 衬底的厚度可以是最多5000^im、例如最多3500pm、最多2500|im、 最多1750pm、最多1250,、最多1000|im、最多800jim、最多600(im、 最多500|im、最多400(om或最多300pm。
这里提到的衬底可在曝光以前或之后在例如涂胶显影机(track) (一种通常将光刻胶层施加于衬底并显影已曝光的光刻胶的工具)、 测量工具和/或检视工具中处理。在一个实例中，光刻胶层设于衬底 上。
这里所使用的术语"投影系统"应当被广义地解释为包含任何类 型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统、反折射光学系 统、磁光学系统、电磁光学系统和静电光学系统或者其任何组合， 适于正被使用的曝光辐射或者适于其它因素，例如使用浸液或使用 真空。本文中术语"投影透镜"的任何用法可被认为与更通用的术语"投 影系统"同义。
投影系统可使图案在单独可控元件阵列上成像，以使图案相干 地形成于衬底上。另一方面，投影系统还可使二次光源成像，为此 单独可控元件阵列的元件充当了遮光器。在这一点上，投影系统可
包含聚焦元件阵列，例如显微透镜阵列(称为MLA)或菲涅耳透镜 阵列，以便例如形成第二光源并且使光点成像于衬底上。在一个实 例中，聚焦元件阵列(如MLA)包含至少IO个聚焦元件、如至少100 个聚焦元件、至少l，OOO个聚焦元件、至少10,000个聚焦元件、至 少100,000个聚焦元件或至少1,000,000个聚焦元件。在一个实例中， 图案化装置中单独可控元件阵列的数目等于或大于聚焦元件阵列中 聚焦元件的数目。在一个实例中，聚焦元件阵列中的一个或多个(如 1,000个或以上，大多数或大约每一个)聚焦元件可以可选地与单独
可控元件阵列中的一个或多个单独可控元件相关联，例如与单独可
控元件阵列中的2个或以上的单独可控元件相关联、例如3个或以 上、5个或以上、IO个或以上、20个或以上、25个或以上、35个或 以上或者50个或以上。在一个实例中，至少在移进和移离衬底的方 向上，MLA是可移动的(例如借助于一个或多个致动器)。能够使 MLA移进和移离村底考虑了例如焦距调整而不必移动衬底。
正如本文在图1和2中所描述的，该设备属于反射型设备(例 如使用单独可控元件的反射阵列)。作为备选，该设备还可以是透 射型设备(例如使用单独可控元件的透射阵列)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或多个衬底工作台的类型的 设备。在这种"多个台"的机器中，附加的工作台可被并行使用，或者 可以在一个或多个工作台上实施预备步骤而一个或多个另外的工作 台用于曝光。
光刻设备还可以是下列类型的设备其中至少部分衬底可被具 有相对较高折射率的液体(例如水)所覆盖，以便填充投影系统和 村底之间的空间。浸液还可以用于光刻设备中的其它空间(例如图 案化装置和投影系统之间的空间)。浸没技术在增加投影系统的数 值孔径的领域中是公知的。这里所使用的术语"浸没"不意味着结构(例 如衬底)必须被浸没在液体中而是仅4又意味着在曝光期间液体位于 投影系统和衬底之间。
再次参考图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射束。在一 个实例中，辐射源提供具有波长为至少5nm、例如至少10nm、至少 11-13nm、至少50nm、至少100nm、至少150nm、至少175nm、至 少200nm、至少250nm、至少275nm、至少300nm、至少325nm、 至少350nm或至少360nm的辐射。在一个实例中，由辐射源SO提 供的辐射具有最多为450nm、例如最多为425nm、最多为375nm、 最多为360nm、最多为325nm、最多为275nm、最多为250nm、最 多为225nm、最多为200nm或最多为175nm的波长。在一个实例中， 辐射具有的波长包括436nm、 405nm、 365nm、 355nm、 248nm、 193nm、 157nm和/或126nm。在一个实例中，辐射包括大约365nm或大约 355nm的波长。在一个实例中，辐射包括宽波带波长，例如包含365 nm、 405 nm和436nm。可4吏用355nm 、激光源。源和光刻i殳备可以是 独立的实体，例如，当辐射源是一个受激准分子激光器时。在这样
的情形下，不认为源是构成光刻设备的一部分，并且借助于包括有 例如适当的定向反射镜和/或光束扩展器的光束输送系统BD,将辐射
束从源SO传递至照明器IL。在其它情形下，源可以是光刻设备的 整体部分，例如，当辐射源是7jc4艮灯时。源SO和照明器IL(如果 需要的话，可连同光束输送系统BD—起)可^皮称为辐射系统。
照明器IL可包括调节装置AD，用于调节辐射束的角强度分布。 一般地，在照明器的光瞳平面内强度分布的至少外部和/或内部径向 范围(通常分别被称为cj-外部和cj-内部)可被调节。另外，照明器IL 可包括各种其它的部件，如积分器IN和聚光器CO。照明器可用来 调节辐射束，在其横截面内拥有期望的均一性和强度分布。照明器IL 或与其相关联的附加部件还可以被布置成可将辐射束分成多个子射 束，例如，所述多个子射束可以各自与单独可控元件阵列的一个或 多个单独可控元件相关联。二维衍射光栅可例如用来将辐射束分成 子射束。在本说明书中，术语"辐射的射束"和"辐射束"包含但不限于 其中射束由多个子辐射束组成的情形。
辐射束B入射到图案化装置PD (如单独可控元件阵列)上并且 通过图案化装置调制。已经被图案化装置PD反射的辐射束B穿过将 辐射束聚焦到衬底W的目标部分C上的投影系统PS。借助于定位 装置PW和位置传感器IF2 (如干涉装置、线性编码器或电容传感器 等)，衬底工作台WT可被精确地移动，例如以便将不同的目标部 分C定位在辐射束B的路径中。在使用之处，用于单独可控元件阵 列的定位机构可用来在例如扫描期间精确校正图案化装置PD相对于 射束B路径的位置。
在一个实例中，衬底工作台WT的移动借助于长行程模块(粗糙 定位)和短行程模块(精确定位)来实现，所述长行程模块和短行 程模块未在图1中明确描述。在另一个实例中，可能不提供短行程 台。类似系统还可用来定位单独可控元件阵列。将会意识到，射束B 可选地/作为备选是可移动的，而物体工作台和/或单独可控元件阵列 可具有固定位置以提供所需的相对移动。这样的布置可有助于限制 设备的尺寸。作为可能例如适用于平板显示器的制造的另外的备选 方案，可以固定衬底工作台WT和投影系统PS的位置并且衬底W 可以被布置成可相对于衬底工作台WT移动。例如，衬底工作台WT 可以装配有用于以基本恒定的速度扫描整个衬底W的系统。
如图1所示，借助于所配置的分束器BS可使辐射束B射向图 案化装置PD以使辐射最初被分束器反射并且射向图案化装置PD。 应当认识到，在没有使用分束器的情况下也可使辐射束B射向图案 化装置。在一个实例中，辐射束以介于0和90。、例如介于5。和85。、 介于15°和75°、介于25。和65。或介于35。和55。的角度射向图案化装 置(图1所示的实施例是90。角)。图案化装置PD调制辐射束B并 且将其反射回分束器BS，分束器BS将调制射束传输至投影系统PS。 然而，将会意识到，备选布置可用来使辐射束B射向图案化装置PD 并且随后射向投影系统PS。尤其是，如果使用透射式图案化装置， 则可能不需要如图1所示的布置。
所描述的设备可用于下面若干模式
1. 在分步模式中，单独可控元件阵列和衬底基本上保持不动， 而被传递给辐射束的整个图案被一次投射在目标部分C上(即单次 静态曝光)。接着，使衬底工作台WT在X和/或Y方向上移动，以 使不同的目标部分C曝光。在分档模式中，曝光场的最大尺寸限制 了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。
2. 在扫描^^莫式中，单独可控元件阵列和衬底^L同步扫描，而净皮 传递给辐射束的图案被投射在目标部分C上(即单次动态曝光)。 衬底相对于单独可控元件阵列的速度和方向可通过投影系统PS的(缩 小)放大和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺 寸限制了在单次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)， 而扫描移动的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。
3. 在脉冲模式中，单独可控元件阵列基本上保持不动并且利用 脉冲辐射源使整个图案投射到衬底W的目标部分C上。衬底工作台 WT以基本恒定的速度移动以使导致射束B在衬底W上扫过一条线。 单独可控元件阵列上的图案根据需要在辐射系统的脉冲之间被更新 并且脉冲被计时以使连续目标部分C在衬底W上要求的部位处曝 光。因此，射束B可扫过衬底W以此使整个图案针对衬底的条带而 曝光。过程被重复直至整个衬底W被逐行曝光。
4. 除了衬底W相对于调制辐射束B以基本恒定的速度被扫描并 且当射束B扫过衬底W并4吏之曝光时单独可控元件阵列上的图案3皮 更新之外，连续扫描模式基本上与脉冲模式相同。可使用同步更新 单独可控元件阵列上的图案的基本恒定辐射源或脉沖辐射源。
5. 在可以利用图2的光刻设备实施的像素栅格成像模式中，在 衬底W上形成的图案通过被引导到图案化装置PD上的、光点发生 器形成的光点的随后曝光来实现。曝光的光点基本上具有相同的形 状。在衬底W上，光点基本上印在栅格内。在一个实例中，光点的 大小大于所印的像素栅格的间距，但是比曝光光点栅格小得多。通
过改变所印的光点强度，图案得以实现。在曝光闪光之间，光点上 的强度分布改变。
还可使用上述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变更。
在光刻术中，图案在衬底上的光刻胶层上曝光。接着，使光刻 胶显影。随后，在村底上实施附加的处理步骤。在每一部分衬底上 的这些后续处理步骤的作用取决于光刻胶的曝光。具体地，调整过 程以使接受了超过给定剂量阈值的辐射剂量的衬底的若干部分与接 受了低于剂量阈值的辐射剂量的衬底的若干部分具有不同的响应。 例如，在蚀刻过程中，接受超过阈值的辐射剂量的衬底的若干区域 通过显影的光刻胶层而免于蚀刻。然而，在后曝光的显影中，接受 低于阈值的辐射剂量的光刻胶的若干部分被移去并且因此这些区域 未能免于蚀刻。因此，可以蚀刻期望的图案。具体地，图案化装置 中的单独可控元件被设置以使被传输至图案特征内衬底上区域的辐 射具有足够高的强度从而在曝光期间使该区域接受了超过剂量阈值 的辐射剂量。通过设置相应的单独可控元件而使衬底上的其余区域 接受了低于剂量阈值的辐射剂量以便提供零或明显更低的辐射强 度。
实际上，图案特征边缘处的辐射剂量不会突然从给定的最大剂 量变化至零剂量，即使单独可控元件被设置成可在特征边缘的一侧 上提供最大辐射强度而在特征边缘的另外一侧上提供最小辐射强 度。相反，由于衍射效应，辐射剂量的水平在整个过渡区域逐渐减 小。最终由显影的光刻胶形成的图案特征边缘的位置由所接受剂量 下降到辐射剂量阈值以下所在的位置来确定。整个过渡区域的辐射 剂量逐渐减小的轮廓以及因此图案特征边缘的精确位置可以通过设 置单独可控元件而被更精确地确定，所述的单独可控元件为衬底上 位于图案特征边缘上或附近的点提供辐射。这些不仅可达到最大或 最小强度级，而且可达到介于最大或最小强度级之间的强度级。其
通常被称为"灰度级"。
灰度级提供了比光刻系统中可能的对图案特征边缘位置的更强 控制，其中通过给定的单独可控元件提供给村底的辐射强度可以仅 仅被设置成两个值(如仅仅是最大值和最小值)。在一个实施例中，
可将至少三个不同的辐射强度值、例如至少4个辐射强度值、至少8 个辐射强度值、至少16个辐射强度值、至少32个辐射强度值、至 少64个辐射强度值、至少128个辐射强度值或至少256个辐射强度 值投射到衬底上。
应当意识到，灰度级可用于上述附加的或备选的目的。例如， 可以调整曝光之后的衬底处理，以使取决于接受辐射剂量水平，存 在有衬底的若干区域的两个以上的潜在响应。例如，接受了低于第 一阈值的辐射剂量的衬底的部分以第一方式响应；接受了高于第一 阈值但是低于第二阈值的辐射剂量的衬底的部分以第二方式响应； 以及接受了高于第二阈值的辐射剂量的衬底的部分以第三方式响 应。因此，灰度级可用来提供具有两个以上期望剂量水平的整个衬 底的辐射剂量轮廓。在一个实施例中，辐射剂量轮廓具有至少2个 所期望的剂量水平、例如至少3个所期望的剂量水平、至少4个所 期望的剂量水平、至少6个所期望的剂量水平或至少8个所期望的 剂量水平。
还应当意识到，如上所述，辐射剂量轮廓可以通过除仅仅控制 衬底上每个点处接受的辐射强度之外的方法来控制。例如，衬底上 每个点所接受的辐射剂量可以可选地或作为备选通过控制点曝光的 持续时间来控制。作为另外的实例，衬底上的每个点可潜在地在多 次连续曝光中接受辐射。每个点接受的辐射剂量可因此通过利用所 选择的多次连续曝光的子集曝光该点而^f皮可选地或另外地控制。
为了在衬底上形成所需要的图案，有必要在曝光过程期间将图 案化装置中的每一个单独可控元件设置为每一级处的必需状态。因 此，必须将表示必需状态的控制信号传输到每一个单独可控元件。
在一个实例中，光刻设备包括生成控制信号的控制器。可以把将要
在衬底上形成的图案以矢量定义的格式(例如GDSn)提供给光刻设
备。为了将设计信息转换成用于每个单独可控元件的控制信号，控 制器包括一个或多个数据处理装置，每个数据处理装置被配置成可 在代表图案的数据流上实施处理步骤。数据处理装置可以被总称为 "数据通路"。
数据通路的数据处理装置可以配置成实施一项或多项下列功
能将基于矢量的设计信息转换成位案数据；将位案数据 转换成所需要的辐射剂量图(如整个衬底上所需要的辐射剂量轮 廓)；将所需要的辐射剂量图转换成用于每个单独可控元件的所需 要的辐射强度值；以及将用于每个单独可控元件的所需要的辐射强 度值转换成相应的控制信号。
图2描述了根据本发明的、可用于例如平板显示器的制造的设备 的布置。与图1中所示相对应的部件利用相同的附图标记来描述。 此外，各种实施例的上面的描述，例如^)"底、对比装置、MLA、辐 射束等的各种配置保持可适用性。
如图2所示，投影系统PS包括光束扩展器，所述光束扩展器包 含两个透镜L1、 L2。第一透镜L1被布置成可接收调制辐射束B并 使之通过隔膜AS中的孔径而聚焦。另外的透镜AL可以位于孔径中。 辐射束B接着发散并且通过第二透镜L2 (如场透境)聚焦。
投影系统PS还包含透镜阵列MLA,所述透镜阵列MLA被布置 成可接收扩展的调制辐射B。与图案化装置PD中的一个或多个单独 可控元件相对应的调制辐射束B的不同部分穿过透镜阵列MLA中各 自不同的透镜。每个透镜使调制辐射束B的相应部分聚焦至位于衬 底W上的点。以这种方式，使辐射光点阵列S在村底W上曝光。将 会意识到，尽管所例示的透镜阵列14中只有八个透镜被示出，但是 透镜阵列可包含几千个透镜(同样适用于用作图案化装置PD的单独 可控元件阵列)。
图3示意性例示了4艮据本发明的一个实施例、如何利用图2的系 统生成衬底W上的图案。填满的圆圈代表通过投影系统PS中的透 镜阵列MLA投射到衬底W上的光点阵列S。当一系列曝光在村底 W上进行曝光时，衬底W相对于投影系统PS在Y方向上移动。开 圆代表以前已经在衬底W上经过曝光的光点曝光SE。如图所示，通 过投影系统PS内透镜阵列投射到衬底上的每个光点曝光衬底W上 行R的光点曝光。衬底的整个图案由通过每个光点S曝光的所有行 R的光点曝光SE的总和产生。如上面讨论的，这种布置通常称为"像 素栅格成像"。
可以看出，辐射光点阵列S被布置成相对于衬底W (衬底的边缘 平行于X和Y方向)呈角度e。这样做以使当衬底在扫描方向(Y 方向)上移动时，每个辐射光点将通过衬底的不同区域，从而允许
整个衬底被辐射光点阵列15所覆盖。在一个实例中，角度e最多为
20°、 10°、例如最多为5。、最多为3°、最多为l。、最多为0.5。、最 多为0.25°、最多为O.IO。、最多为0.05。或最多为0.01。。在一个实例
中，角度e至少为o.ooi。。
图4示意性示出了根据本发明一个实施例、如何可以利用多个光
学引擎在单次扫描中使整个平板显示器衬底w曝光。在所示出的实
例中，辐射光点S的八个阵列SA由被布置成"棋盘"配置中的两行 Rl、 R2的八个光学引擎(图中未示出)产生，以使一个辐射光点(如 图3中的光点)阵列的边缘与相邻的辐射光点阵列的边缘(在扫描 Y方向上)稍微重叠。在一个实例中，光学引擎被布置成至少3行、 例如4行或5行。以这种方式，辐射带在衬底W的宽度上伸展，从 而允许整个衬底的曝光将在单次扫描中实施。将会意识到，可以使 用任何适当数量的光学引擎。在一个实例中，光学引擎数量至少为l 个、例如至少为2个、至少为4个、至少为8个、至少为10个、至 少为12个、至少为14个或至少为17个。在一个实例中，光学引擎 的数目少于40个、例如少于30个或少于20个。
每个光学引擎可包含如上所述的分立的照明系统IL、图案化装 置PD和投影系统PS。然而，将会意识到，两个或多个光学引擎至 少可共用 一个或多个照明系统、图案化装置和投影系统的一部分。 III.示例性光学变焦组件
图5例示了当前现有技术的光学变焦组件500。变焦组件500包 括透镜组件502、 504和506。每个透镜组件包括透镜508、镜框510 和透镜支架512。透镜508在其周边处与镜框510相连。镜框510又 与透镜支架512相连。在变焦组件500中，每个透镜组件安装到平 坦的安装表面上，例如安装表面514。安装表面514可耦接至致动器 516，例如排气杆、滑座、辊轴承、螺杆传动等，以使透镜组件可以 沿着致动器516的长度移动。可接着使透镜移动以促使达到所期望 的变焦。如果致动器的表面不完全平坦，当透镜组件沿着致动器改 变位置时，它可能会平移或旋转出其平面(离轴)。利用传统的、 基于掩模的系统，这些离轴移动不会影响输出射束，因为基于掩模 的系统所要求的精度通常为大约25至50微米离轴移动的容限。
例如，当前系统允许X和Y轴上的透镜平移误差为大约3pm。 当前系统还允许透镜绕Z轴旋转(例如Rz )误差为大约+/-12角秒。 然而，利用可编程图案化装置的光学无掩模光刻("OML，，)系统 的容限更严格。例如，OML通常要求X和Y轴上的透镜平移误差为 仅仅O.lpm和透镜旋转误差为+/-5角秒。正如所看到的，具有传统 容限的传统安装技术对于敏感OML系统来说是不足的。由于OML 系统中透镜到透镜位移的行程(距离)要求增加了六倍而使问题进 一步变复杂。
图6例示了4艮据本发明一个实施例的光学变焦组件600。通过在 整个变焦范围内校正离轴平移(包括X和Y轴上的透镜平移和Rz 轴上的透镜旋转)，组件600允许OML变焦根据图5列示的要求发 生。
在组件600中， 一个或多个激光束用于提供沿着轴内行程的方
向(例如沿着变焦透镜的光轴或Z轴)延伸的虚基准轴602。轴内行 程的方向指在变焦操作期间将要进行定位的透镜运动的总方向。虚 基准射束602沿着光轴Z投射，其平行于现有的机械透镜滑动致动 器516。
虚基准轴602通过透镜支架512上每个镜框510上的孔径604。 图7例示了根据本发明实施例修改的来自变焦组件500的代表性透 镜组件502。镜框510可移动地连接到透镜支架512，以使镜框510 (以及因此透镜508 )可在X、 Y和Rz轴上移动(图7只例示了 X 和Y轴)。虛基准轴602通过镜框510上的孔径604。射束采样光 学部件702对产生虚基准轴602的激光进行采样，>^人而产生采样射 束704。接着将采样射束704发送至检测系统706。
当透镜组件502沿着光轴Z移动时，检测系统706可检测X、 Y 和Rz上的离轴运动。通过向一个或多个位置控制电动机708 (例如 伺服电动机)发送反馈信号，检测系统706对离轴运动作出响应。 一个或多个位置控制电动机708接着改变镜框510的位置以便以对 本领域普通的技术人员来说将是显而易见的方式使透镜508与虚基 准轴602对准。
图8例示了根据本发明实施例的孔径604、采样光学部件702和 检测系统706。孔径604直接位于镜框510上，并且采样光学部件702 耦接至镜框510的结构。在这个实施例中，采样光学部件702是分 束器。检测系统706可包括传感器800和误差放大器802。传感器800 可以直接安装到透镜支架512上。如上所述，当透镜支架512沿着Z 轴移动以便操纵照明射束的变焦特征时，透镜组件502相对于虚基 准轴602的任何离轴运动将表现为采样光学部件702上的激光平移。 在图8中，在离轴运动之前虚基准轴602相对于镜框510的位置被 称为射束A。同样，在离轴运动发生之后，虚基准轴602相对于镜 框510的位置称为平移射束A'。
采样光学部件702对来自产生虛基准轴602的激光束的某些能
量进行采样以产生采样射束704。采样射束704相对于采样光学部件 702和传感器706的位置同样由于透镜组件502的离轴运动而改变。 当虚基准轴602相对于镜框510被定位在射束A处时，采样射束B 对应于采样射束704的位置。当虚基准轴602相对于镜框510被定 位在平移射束A'处时，平移采样射束B'对应于采样射束704的位置。
使采样射束704射向检测系统706,其检测传感器800上的采样 射束B和平移采样射束B'之间的位置差异。可接着将检测的位置差 异输入误差放大器802。误差放大器802发送包含对一个或多个位置 控制电动机708相应的校正的反馈信号。 一个或多个位置控制电动 机708利用反馈信号校正镜框510 (以及因此透镜508 )相对于虚基 准轴602的位置。
图9例示了示例性的检测系统，该检测系统可用于检测镜框510 相对于虚基准轴602的平移。在这个实施例中，采样光学部件702 是耦合至光栅904的分束器902。第二光栅906耦合至光强传感器 908。光栅904和906具有相同的栅距并且对准。每一个对准光栅904 和906可以例如并且无限制地为具有清楚的分划板和大约50%的透 射的简单的铬光栅。
在变焦设置变化期间，当来自虚基准光轴602的光与分束器902 相互配合并且由于透镜运动而将位置从A平移至A'时，分束器902 的输出将使位置从B平移至B'。光栅904和906使光入射到传感器 908上以便如图10所示的那样以正弦方式从最小强度变到最大强度。 传感器908检测的强度变化直接与镜框510 (并且因此与透镜508) 相对于虚基准轴602的离轴运动量相关。
光栅904和906的栅距可以^皮设计成在单个周期内保持整个预 期的平移范围，从而简化了检测电子部件。利用易于得到的部件和 简单的余弦拟合函数，可获得千分之一的运动检测。因此，对于透 镜滑动致动器516的100微米的非平面度引起的离轴运动(数量级 比现有技术的排气杆或当前可用的滑座更糟)，将得到O.lpm的定
位精度。
尽管图9例示了光栅检测系统，但是本领域的技术人员之一将 会认识到，其他类型的检测器也可用于当透镜组件移动时检测采样
射束704的从位置B至位置B'的平移。图ll例示了另一个可使用的 示例性检测器。与基于光栅的检测系统相反，图11的实施例使用了 四单元检测器(quad cell detector) 1102。四单元检测器1102可包括
四个或多个单独的检测器，它们被布置在中心点周围(类似于馅饼 块)。当代表性的透镜组件502与虛基准射束602对准时，每个单 独的检测器检测到的光量(例如以电压作为证据)等于(B)。当透 镜组件502移动时，使采样射束704相对于检测器移动，每个检测 器检测到的光量变为(B')。致动器可接着用于重新定位镜框510， 以使每个检测器检测到的光量返回到等于(B)。
图12示出了另一个可使用的示例性检测器。图12的实施例使 用双三角检测器1202。双三角检测器1202的形状类似于矩形4企测器， 但是被平分为两个三角。当透镜组件502正确地与虚基准射束602 对准时，可以使位置B处的采样射束704在两个三角之间集中。当 采样射束704移至位置B'时，可以检测和校正两个三角^r测器之间 的电压变化。
射束采样光学部件702和检测器704被布置，以使可以感测和 校正镜框510相对于虚基准轴602的位置的任何离轴变化。因为相 同虚基准轴602用于变焦组件500中的每个透4竟组件，所以每个透
镜组件可以独立地进行离轴位置误差校正达到非常高的精度。
这种布置还可用于消除透镜元件、镜框和透镜支架硬件以及透
镜滑座中固有的制造差异。在安装期间，初始对准和镜框偏移确定
可以通过分析变焦光学元件的端到端像差设置来完成，并且可以才交
正由于电子部件、制造差异导致的偏移以及漂移。 IV结论
尽管在本文中具体提到了在特定装置(如集成电路或平板显示
器)的制造中使用光刻设备，但是应当理解本文所描述的光刻设 备还可具有其它的应用。应用包括但不限于集成电路、集成光学系 统、磁畴存储器的制导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD) 和薄膜磁头、微型机电系统(MEMS)、发光二极管(LED)等的制
造。同样，例如在平板显示器中，本设备可以用于帮助产生各种层， 如薄膜晶体管层和/或滤色片层。
另外，如本文所描述的、用于使光学变焦组件中的光学元件对 准的虚基准轴为测量和校正离轴误差提供了极高的精度基准。虽然 该对准系统与常规方法相比具有使光学装置安装的位置精度改进了 两个或更高数量级的可能性，但是本领域的技术人员将会认识到， 这种对准技术可用于对准任何类型的物体。例如，该方法可用于其
中在两个或多个部件(不一定是光学部件)之间要求高精度的相对 移动的任何应用。
虽然在上面已经对本发明的各种实施例进行了描述，但是应当理
对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，在没有背离本发明精 神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种变化。因 此，本发明的广度和范围不应当受限于任何上述示例性实施例，而 是应当仅仅依照下面的权利要求和它们的等同物来限定。
另外，摘要的目的是使美国专利商标局和普通公众、以及特别 是不熟悉专利或法律条款或短语的科学家、工程师和专业人员能够 从粗略的查阅中快速确定本申请的技术公开内容的性质和实质。摘 要的意图并不在于以任何方式限制本发明的范围。
权利要求
1.一种用于校正在对准轴上对准的元件的离轴平移的系统，包含激光器，其被配置成可生成平行于所述对准轴的虚基准轴射束；射束采样装置，其位于所述元件上并且被配置成可指示所述元件相对于所述虚基准轴射束的位置；检测器，其与所述射束采样装置连通并且被配置成可检测如由所述射束采样装置指示的、所述元件相对于所述虚基准轴射束的位置变化；以及定位装置，其被配置成可基于所述检测器检测的位置变化使所述元件与所述虚基准轴射束对准。
2. 如权利要求l所述的系统，其中所述射束采样装置是分束器。
3. 如权利要求2所述的系统，其中所述检测器包含 光壽文元件；第一光栅，其耦合至所述分束器；以及 第二光栅，其耦合至所述光敏元件。
4. 如权利要求3所述的系统，其中所述光敏元件是光强传感器。
5. 如权利要求2所述的系统，其中所述检测器包含四单元检测器。
6. 如权利要求2所述的系统，其中所述检测器包含双三角^r测器。
7. 如权利要求l所述的系统，还包含误差放大器，其被配置成 可基于所述检测器检测的位置变化生成反馈信号，其中所述定位装 置被配置成可基于所述反馈信号使所述元件与所述虚基准轴射束对准。
8. —种具有变焦轴的光学变焦组件，包含 透镜组件，其被配置成可以沿着所述变焦轴移动； 透镜滑座，其被配置成可促使所述透镜組件沿着所述变焦轴移动；以及激光器，其被配置成可提供平行于所述变焦轴的虚基准轴射束； 其中所述透镜组件包含 镜框；冲企测器，其^皮配置成可^r测所述镜框相对于所述虚基准轴射 束的位置变化；以及定位装置，其被配置成可在所述检测器检测到所述镜框的位 置变化时使所述镜框与所述虚基准轴射束对准。
9. 如权利要求8所述的光学变焦组件，还包含 第二透镜组件，其被配置成可沿着所述变焦轴移动，其中所述第二透镜组件包含具有第二检测器的第二镜框，所述第二检测器被配置成可检测所述第二镜框相对于所述虚基准轴射束的位置变化；以及第二定位装置，其被配置成可在所述第二检测器检测到所述 第二镜框的位置变化时使所述第二镜框与所述虚基准轴射束对准。
10. 如权利要求8所述的光学变焦组件，其中所述检测器包含 射束采样装置，其位于所述镜框上并且被配置成可指示所述镇框相对于所述虛基准轴射束的位置；传感器，其被配置成可检测如由所述射束采样装置指示的、所 述镜框相对于所述虚基准轴射束的位置变化；以及误差放大器，其被配置成可基于所述传感器^r测到的位置变化 生成反馈信号，其中所述定位装置被配置成可基于所述反馈信号使所述镜框与 所述虚基准轴射束对准。
11. 如权利要求IO所述的光学变焦组件，其中所述射束采样装 置是分束器。
12. 如权利要求11所述的光学变焦组件，其中所述传感器包含: 光敏元件；第一光栅，其耦合至所述分束器；以及 第二光栅，其耦合至所述光敏元件。
13. 如权利要求12所述的光学变焦组件，其中所述光敏元件是 光强传感器。
14. 如权利要求8所述的光学变焦组件，其中所述检测器是四 单元检测器。
15. 如权利要求8所述的光学变焦组件，其中所述检测器是双 三角检测器。
16. —种用于校正在对准轴上对准的元件的离轴平移的方法，包含生成平行于所述对准轴的虛基准轴射束； 检测所述元件相对于所述虚基准轴射束的位置变化；以及 基于检测到的所述元件的位置变化，使所述元件与所述虚基准 轴射束对准。
17. 如权利要求16所述的方法，其中所述检测步骤包含 确定所述元件相对于所述虚基准轴射束的正确的对准位置； 沿着所述对准轴移动所述元件；以及确定所述元件相对于所述虚基准轴射束的第二位置，其中所述对准步骤包含使所述元件返回到正确的对准位置。
18. 如权利要求16所述的方法，其中 所述检测步骤包含对所述虚基准轴射束进行采样以确定所述元件相对于所述虚基 准轴射束的位置变化；基于采样的虛基准轴射束的变化，确定所述元件的位置变化；以及生成反馈信号以校正所述元件的位置变化，以及 所述对准步骤包含基于所述反馈信号使所述元件对准。
19. 如权利要求16所述的方法，其中所述4企测步骤包含检测所述虚基准轴射束的强度变化。
20. 如权利要求16所述的方法，还包含 检测第二元件相对于所述虚基准轴射束的位置变化；以及基于检测到的所述第二元件的位置变化，使所述第二元件与所 述虚基准轴射束对准。
全文摘要
激光束用于为变焦操作期间将要进行定位的变焦组件中透镜运动的轴内方向提供行程的虚基准轴。虚基准轴沿着光轴投射，其平行于现有的机械透镜滑座。虚基准轴通过每一个透镜组件上的孔径，并且通过每一个透镜组件上的一组光学部件和检测器对其进行采样。光学部件和检测器被布置，以使利用到位置控制电动机的反馈信号来感测和校正透镜组件内镜框相对于虚基准轴的位置的任何变化。因为相同虚基准轴用于变焦组件中的每个透镜，所以每个透镜可以独立地进行离轴位置误差校正达到非常高的精度。
文档编号G03F7/20GK101105641SQ20071012803
公开日2008年1月16日 申请日期2007年6月22日 优先权日2006年6月23日
发明者K·J·瓦奥莱特 申请人:Asml控股有限公司