光刻设备、器件制造方法

光刻设备、器件制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种曝光设备(1)，包括：投射系统(12，14)，配置成将多个辐射束投射到目标上；可移动框架(8)，其至少能够围绕轴线(10)旋转；以及致动器系统(11)，配置成将可移动框架位移至远离与可移动框架的几何中心对应的轴线的轴线并引起框架围绕通过框架的质心的轴线旋转。
【专利说明】光刻设备、器件制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2011年12月27日递交的美国临时申请第61/580，417号、于2012年2月21日递交的美国临时申请第61/605,022号以及于2012年5月4日递交的美国临时申请第61/642，939号的权益，这些临时申请以引用的方式整体并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及光刻或曝光设备和用于制造器件的方法。
【背景技术】
[0004]光刻设备是一种将期望的图案应用到衬底上或衬底的一部分上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(1C)、平板显示器以及具有精细特征的其它装置或结构的制造中。在传统的光刻设备中，可以将称为掩模或掩模版的图案形成装置用于产生对应于1C、平板显示器或其它装置的单层的电路图案。可以将这一图案转移到衬底(例如硅晶片或玻璃板)(的一部分)上，例如经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。在类似的情况下，曝光设备是使用辐射束在衬底(或衬底的一部分)上或衬底(或衬底的一部分)中形成想要的图案的机器。
[0005]除了电路图案，图案形成装置还可以用于产生其它图案，例如滤色片图案或点矩阵。替代传统的掩模，图案形成装置可以包括图案形成阵列，该图案形成阵列包括产生电路或其它可应用图案的独立可控元件的阵列。与传统的基于掩模的系统相比，这样的“无掩模”系统的优点是:可以更加快速地设置和/或更换图案，且成本较小。
[0006]因此，无掩模系统包括可编程图案形成装置(例如空间光调制器、对比度装置等)。使用独立可控元件的阵列对可编程图案形成装置进行(例如电子或光学地)编程，用于形成期望的图案化的束。可编程图案形成装置的类型包括微反射镜阵列、液晶显示器(LCD)阵列、光栅光阀阵列、自发射式对比度装置阵列等。可编程图案形成装置还可以由光电偏转器形成，其配置成例如移动投射到衬底上的辐射的斑点或间歇地将辐射束从衬底引导离开，例如引导至辐射束吸收器。在任一这样的布置中，辐射束可以是连续的。

【发明内容】

[0007]在曝光设备中，具有高速度/加速度并且还具有高精确度的特定部件的移动对于提高产出和图案曝光精确度是至关重要的因素。通常，对于提高产出和图案曝光精确度的两种需求彼此冲突；较高的加速度/速度可以引起较高的内在的动力学振动(或变形)，这可以导致图案曝光精确度的下降。
[0008]因此，期望例如提供一种系统，其可以提供可移动部件的较高的速度/加速度，并仍然保持图案曝光的精确度。
[0009]根据本发明的实施例，提供一种曝光设备，包括:投射系统，配置成将多个辐射束投射到目标上；可移动框架，其至少能够围绕轴线旋转；致动器系统，配置成将可移动框架位移至远离与可移动框架的几何中心对应的轴线的轴线并引起框架围绕通过框架的质心的轴线旋转。
[0010]根据本发明一个实施例，提供一种曝光设备，包括:投射系统，配置成将多个辐射束投射到目标上；可移动框架，其至少能够围绕轴线旋转；致动器系统，用以引起该框架旋转；以及致动器系统的控制器，配置成前馈回转补偿。
[0011]根据本发明的一个实施例，提供一种曝光设备，包括:投射系统，配置成将多个辐射束投射到目标上；可移动框架，其至少能够围绕轴线旋转；和致动器系统，用以引起框架相对于相对于框架基本上静止的一部分旋转，并且具有致动器用以引起框架相对于所述一部分的位移；和可移动地连接至所述一部分的反作用质量，所述反作用质量具有致动器的一部分。
[0012]根据本发明的一个实施例，提供一种曝光设备，包括:投射系统，配置成将多个辐射束投射到目标上；可移动框架，其至少能够围绕轴线旋转；和致动器系统，用以引起框架旋转，致动器系统包括围绕所述轴线的至少两个电动机；多个传感器，多个传感器中的每一个设置在将两个相邻电动机的角位置基本上二等分的角位置处。
[0013]根据本发明的一个实施例，提供一种曝光设备，包括:投射系统，配置成将多个辐射束投射到目标上；可移动框架，其至少能够围绕轴线旋转；和致动器系统，用以引起框架旋转，致动器系统包括围绕所述轴线的第一组至少两个电动机和围绕所述轴线并且在第一组之下的第二组至少两个电动机，其中第二组围绕轴线相对于第一组旋转。
[0014]根据本发明的一个实施例，提供一种曝光设备，包括:投射系统，配置成将多个辐射束投射到目标上；可移动框架，其至少能够围绕轴线旋转；和致动器系统，用以引起框架旋转；和传感器系统，用以在大体切向方向上测量框架。
[0015]根据本发明的一个实施例，提供一种曝光设备，包括:投射系统，配置成将多个辐射束投射到目标上；可移动框架，其至少能够围绕轴线旋转；和致动器系统，用以引起框架旋转；和控制器，用以调节可移动框架的位置以至少部分补偿可移动框架的不平衡或另一可移动框架的不平衡。
[0016]根据本发明的一个实施例，提供一种曝光设备，包括:投射系统，配置成将多个辐射束投射到目标上；可移动框架，其至少能够围绕轴线旋转；和致动器系统，用以引起框架旋转；和控制器，用以调节至少一个辐射束的特性，以至少部分补偿框架的不平衡或施加至框架的不平衡。
[0017]根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，包括步骤:将多个辐射束投射到目标上；围绕轴线旋转包括透镜的可移动框架；以及将可移动框架位移至远离与可移动框架的几何中心对应的轴线的轴线，并引起框架围绕通过框架的质心的轴线旋转。
[0018]根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，包括步骤:将多个辐射束投射到目标上；围绕轴线旋转包括透镜的可移动框架；以及使用具有回转补偿前馈的控制回路控制可移动框架的倾斜。
[0019]根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，包括步骤:将多个辐射束投射到目标上；围绕轴线并相对于相对于框架基本上静止的一部分旋转包括透镜的可移动框架；以及吸收可移动地连接至所述一部分的反作用质量中的致动器反作用力，所述反作用质量具有用于定位框架的致动器的一部分。[0020]根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，包括步骤:将多个辐射束投射到目标上；使用致动器系统围绕轴线旋转包括透镜的可移动框架，该致动器系统包括围绕所述轴线的至少两个电动机；和使用多个传感器测量框架，多个传感器中的每一个位于将两个相邻电动机的角位置基本上二等分的角位置处。
[0021]根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，包括步骤:将多个辐射束投射到目标上；使用致动器系统围绕轴线旋转包括透镜的可移动框架，该致动器系统包括围绕所述轴线的第一组至少两个电动机和围绕所述轴线并且在第一组之下的第二组至少两个电动机，其中第二组围绕轴线相对于第一组旋转。
[0022]根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，包括步骤:将多个辐射束投射到目标上；使用致动器系统围绕轴线旋转包括透镜的可移动框架；以及使用传感器系统在基本上切向方向上测量框架。
[0023]根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，包括步骤:将多个辐射束投射到目标上；使用致动器系统围绕轴线旋转可移动框架；以及调节框架的位置以至少部分地补偿框架的不平衡或另一可移动框架的不平衡。
[0024]根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，包括步骤:将多个辐射束投射到目标上；使用致动器系统围绕轴线旋转可移动框架；以及调节至少一个辐射束的特性，以至少部分补偿框架的不平衡或施加至框架的不平衡。
【专利附图】

【附图说明】
[0025]将参照示意的附图仅通过示例描述本发明的实施例，在附图中相同的参考标记表示相同的元件，并且在附图中:
[0026]图1显示根据本发明的实施例的光刻或曝光设备的一部分；
[0027]图2显示根据本发明的实施例的图1的光刻或曝光设备的一部分的俯视图；
[0028]图3显示根据本发明的实施例的光刻或曝光设备的一部分的高度示意透视图；
[0029]图4显示根据本发明实施例的通过根据图3的光刻或曝光设备投射到衬底上的投射的不意俯视图；
[0030]图5示出本发明一个实施例的一部分的横截面视图；
[0031]图6示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的示意俯视图；
[0032]图7示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的示意侧视图；
[0033]图8示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的示意俯视图；
[0034]图9示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的控制回路；
[0035]图10示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的控制回路；
[0036]图11示出光刻或曝光设备中可移动框架的控制回路；
[0037]图12A示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的控制回路；
[0038]图12B示出图12A中的控制回路的变形形式；
[0039]图13A示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的示意侧视图；
[0040]图13B示出图13A中的局部视图；
[0041]图13C示出图13B中通过线A-A’的示意俯视图；
[0042]图13D示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的示意侧视图；[0043]图14示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的示意侧视图；
[0044]图15示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架在没有反作用质量情况下的Bode曲线；
[0045]图16示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架在具有反作用质量情况下的Bode曲线；
[0046]图17示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的一部分的示意侧视图；
[0047]图18示出光刻或曝光设备中可移动框架的示意俯视图；
[0048]图19示出光刻或曝光设备中可移动框架的示意俯视图；
[0049]图20示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的一部分的示意俯视图；
[0050]图21㈧-21⑶示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的一部分的示意俯视图；以及
[0051]图22示出光刻或曝光设备中可移动框架的Bode曲线，将根据本发明的实施例的传感器布置与另一传感器布置对比；
[0052]图23示出光刻或曝光设备中可移动框架的一部分的示意侧视图；
[0053]图24示出根据本发明的实施例的光刻或曝光设备中可移动框架的一部分的示意侧视图；
[0054]图25示出光刻或曝光设备中可移动框架的一部分的示意侧视图；
[0055]图26 (A)和26 (B)分别示出光刻或曝光设备中可移动框架的一部分的示意侧视图和俯视图；
[0056]图27 (A)和27 (B)分别示出光刻或曝光设备中可移动框架的一部分的示意侧视图和俯视图；
[0057]图28示出不平衡力的示意表示以及与框架8相关的相关偏离；
[0058]图29示出光刻或曝光设备中多个可移动框架和基本上静止的框架的一部分的示意俯视图；
[0059]图30(A)_(D)是示出如何测量框架的不平衡的曲线图；
[0060]图31示出图29的光刻或曝光设备中多个可移动框架和基本上静止的框架的一部分，其中可移动框架中的一个的角位置改变；
[0061]图32示出用于将想要的器件图案的基于矢量的表示转换为控制信号的数据路径的一部分；
[0062]图33示出斑点曝光栅格的一部分；以及
[0063]图34不出光栅化栅格的一部分。
【具体实施方式】
[0064]本发明的一个实施例涉及一种设备，其可以包括可编程图案形成装置，该可编程图案形成装置可以例如由自发射式对比度装置的阵列或多个阵列构成。关于这样的设备的进一步信息可以在PCT专利申请出版物第W02010/032224A2号、US专利申请出版物第US2011-0188016号、US专利申请出版物第US61/473636号和US专利申请出版物第US61/524190号中找出，这些专利文献以引用方式整体并入本文。然而，本发明的实施例可以与包括例如上面讨论的那些的任何形式的可编程图案形成装置一起使用。
[0065]图1示意地示出光刻或曝光设备的一部分的示意的横截面侧视图。在该实施例中，该设备具有在X-Y平面内基本上静止的独立可控元件，如下面进一步讨论的，但是这不是必须的。该设备I包括用以保持衬底的衬底台2和用以在达到6个自由度上移动衬底台2的定位装置3。衬底可以是涂覆有抗蚀剂的衬底。在一个实施例中，衬底是晶片。在一个实施例中，衬底是多边形(例如矩形)衬底。在一个实施例中，衬底是玻璃板。在一个实施例中，衬底是塑料衬底。在一个实施例中，衬底是薄片(foil)。在一个实施例中，光刻设备适于卷到卷(roll-to-roll)制造。
[0066]设备I还包括多个独立可控自发射式对比度装置4，所述多个独立可控自发射式对比度装置4配置成发射多个束。在一个实施例中，自发射式对比度装置4是发射辐射的二极管，例如发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、聚合物LED(PLED)或激光二极管(例如，固态激光二极管)。在一实施例中，每一独立可控元件4是蓝紫激光二极管(例如Sanyo型号DL-3146-151)。这样的二极管可以由诸如Sanyo、Nichia、0sram和Nitride等公司供应。在一实施例中，二极管发射例如具有约365nm或约405nm的波长的UV辐射。在一实施例中，二极管可以提供从0.5-200mW的范围选出的输出功率。在一实施例中，激光二极管(裸管芯)的尺寸是从100-800微米的范围选出的。在一实施例中，激光二极管具有从0.5-5微米2的范围选出的发射面积。在一实施例中，激光二极管具有选自5-44度的范围的发散角。在一实施例中，二极管具有用以提供大于或等于大约6.4X 18W/(m2.sr)的总的亮度的配置(例如，发射面积、发散角、输出功率等)。
[0067]自发射式对比度装置4布置在框架5上并且可以沿Y方向和/或X方向延伸。虽然示出了一个框架5，但是光刻设备可以具有多个框架5，如图2所示。在框架5上还布置有透镜12。框架5以及因此自发射式对比度装置4和透镜12在X-Y平面中是大致静止的。可以通过致动器7沿着Z方向移动框架5、自发射式对比度装置4以及透镜12。可替代地，或附加地，可以通过与该特定的透镜12相关的致动器沿着Z方向移动透镜12。可选地，每个透镜12可以设置有致动器。
[0068]自发射式对比度装置4可以配置成发射束，投射系统12、14和18可以配置成将束投射到衬底的目标部分上。自发射式对比度装置4和投射系统形成光学装置列。光刻设备I可以包括用于相对于衬底移动光学装置列或其一部分的致动器(例如电机)11。在其上布置有场透镜14和成像透镜18的框架8可以随着致动器旋转。场透镜14和成像透镜18的组合形成了可移动的光学装置9。在使用中，框架8围绕其自身的轴线10旋转，例如沿着由图2中的箭头显示的方向。通过使用致动器(例如电机)11使框架8围绕轴线10旋转。另外，可以通过电机7使框架8沿着Z方向移动，使得可移动的光学装置9可以相对于衬底台2移位。
[0069]孔结构13其中具有孔，孔结构13可以定位在透镜12的上方且在透镜12和自发射式对比度装置4之间。孔结构13可以限制透镜12、相关的自发射式对比度装置4的衍射效应、和/或邻近的透镜12/自发射式对比度装置4的衍射效应。
[0070]可以通过旋转框架8和同时在光学装置列下面的衬底台2上移动衬底而使用所示出的设备。在透镜12、14和18彼此大致对准时，自发射式对比度装置4可以发射束穿过这些透镜12、14和18。通过移动透镜14和18，束在衬底上且在衬底的一部分之上进行扫描。通过同时在光学装置列下的衬底台2上移动衬底，经受自发射式对比度装置4的束的衬底部分也移动。通过在控制器的控制之下高速地接通和关断自发射式对比度装置4(例如，在其被关断时，没有输出或具有低于阈值的输出；在其被接通时，具有高于阈值的输出)，控制光学装置列或其一部分的旋转，控制自发射式对比度装置4的强度以及控制衬底的速度，而在衬底上的抗蚀剂层中设置期望的图案。
[0071]图2示出具有自发射式对比度装置4的图1的光刻或曝光设备的示意性俯视图。如同图1中显示的光刻设备I那样，光刻设备I包括用于保持衬底17的衬底台2、用于在高达6个自由度上移动衬底台2的定位装置3、用于确定自发射式对比度装置4和衬底17之间的对准以及用于确定衬底17是否相对于自发射式对比度装置4的投射处于水平的对准/调平传感器19。如图所示，衬底17具有矩形形状，然而，另外或可替代地，可以处理圆形的衬底。
[0072]自发射式对比度装置4布置在框架15上。自发射式对比度装置4可以是发射辐射的二极管，例如激光二极管，诸如蓝紫色激光二极管。如图2所示，自发射式对比度装置4可以布置到在X-Y平面中延伸的阵列21中。
[0073]所述阵列21可以是细长的线。在一实施例中，所述阵列21可以是自发射式对比度装置4的一维阵列。在一实施例中，所述阵列21可以是自发射式对比度装置4的两维阵列。
[0074]可以提供旋转框架8，其可以沿着由所述箭头显示的方向旋转。旋转框架可以设置有透镜14、18 (如在图1中所示)，以投射每个自发射式独立对比度装置4的束。所述设备可以设置有致动器，用于相对于衬底旋转包括框架8和透镜14、18的光学装置列。
[0075]图3示出在其周界上设置有透镜14、18的旋转框架8的高度示意的透视图。多个束(在本示例中是10个束)入射到透镜之一上并被投射到通过衬底台2保持的衬底17的目标部分上。在一个实施例中，多个束沿直线布置。借助于致动器(未示出)可以围绕轴线10旋转可旋转框架。由于可旋转框架8的旋转，束将入射到相继的透镜14、18 (场透镜14和成像透镜18)上，并且将入射到每一个相继的透镜上，被偏转，由此以便沿衬底17的表面的一部分行进，如参照图4更详细地介绍的。在一个实施例中，通过相应的源，即自发射式对比度装置，例如激光二极管(图3中未示出)产生每个束。在如图3所示的布置中，通过分段式反射镜30偏转束并使得束聚拢一起，以便减小束之间的距离，由此允许更大量的束被投射通过同一透镜并实现下面将要讨论的分辨率要求。
[0076]当可旋转框架旋转时，束入射到相继的透镜上，并且每一次通过束照射透镜，束入射到透镜表面上的位置移动。因为束根据束入射到透镜上的位置而被不同地(例如具有不同的偏转)投射到衬底上，因此束(当到达衬底时)将随着下面的透镜的每一次通过而执行扫描运动。参照图4进一步解释这个原理。图4示出可旋转框架8的一部分的高度示意俯视图。第一组束用BI表示，第二组束用B2表示，第三组束用B3表示。每组束被投射通过可旋转框架8的相应的透镜组14、18。当可旋转框架8旋转时，束BI在扫描移动中被投射到衬底17上，由此是扫描区域A14。类似地，束B2扫描区域A24，束B3扫描区域A34。在通过相应的致动器旋转可旋转框架8的同时，衬底17和衬底台沿方向D移动，这在图2中表示为沿X轴线，由此在区域A14、A24、A34中基本上垂直于束的扫描方向。由于通过第二致动器沿方向D移动(例如，衬底台通过相应的衬底台电动机的移动)，在通过可旋转框架8的相继的透镜投射束时束的相继扫描被投射，从而基本上彼此邻接，由此得到对于束BI的每个相继扫描的基本上邻接的区域八11、412、413、414(如图4所示，区域411、412、413之前被扫描，区域A14当前正被扫描)，得到对于束B2的区域A21、A22、A23、A24(如图4所示，区域A21、A22、A23之前被扫描，区域A24当前正被扫描)，得到对于束B3的区域A31、A32、A33、A34(如图4所示，区域A31、A32、A33之前被扫描，区域A34当前正被扫描)。由此，在旋转可旋转框架8的同时，借助衬底沿方向D的移动可以覆盖衬底表面的区域Al、A2以及A3。多个束投射通过同一透镜允许在较短的时间范围内处理整个衬底(在可旋转框架8的相同的旋转速度条件下)，因为对于透镜的每一次通过，多个束使用每个透镜扫描衬底，由此允许对于相继的扫描沿方向D的位移增加。从不同角度看，对于给定的处理时间，当通过同一透镜将多个束投射到衬底上时，可旋转框架的旋转速度可以减小，由此可以减小由于高的旋转速度带来的例如可旋转框架的变形、磨损、振动、扰动等效应。在一个实施例中，多个束与透镜14、18的旋转切线布置为成一角度，如图4所示。在一个实施例中，多个束布置成使得每个束重叠或邻接相邻的束的扫描路径。
[0077]可以在容差的张弛(relaxat1n)中发现通过同一透镜一次投射多个束的方面的进一步效果。由于透镜的容差(定位、光学投射等)，相继的区域A11、A12、A13、A14(和/或区域A21、A22、A23和A24和/或区域A31、A32、A33和A34)的位置可以显示相对于彼此的某种程度的定位不准确性。因此，相继的区域A11、A12、A13、A14之间的一定程度的重叠可能是需要的。在例如一个束的10%重叠的情况下，处理速度可以因此比单个束一次通过同一透镜的情形同样减小10%。在一次有5个或更多个束被投射通过同一透镜的情形中，对于每5个或更多个投射线来说将提供同样10%的重叠(类似地参照上面的一个束的示例)，因此以大约5%或更多至2%或更少的比例减小总的重叠，由此对总的处理速度具有显著更低的影响。类似地，投射至少10个束可以减小总的重叠大约10倍。因而，可以通过将多个束一次通过同一透镜投射的特征减小容差对衬底的处理时间的影响。附加地或替换地，假定将多个束一次投射通过同一透镜，可以允许更多的重叠(因而允许更大的容差带)，因为其对处理的影响低。
[0078]替代一次通过同一透镜投射多个束或除一次通过同一透镜投射多个束之外附加地，可以使用隔行扫描技术，但是这种技术可能需要在透镜之间的相当的更严格的匹配。因此，通过多个透镜中的同一个透镜一次投射到衬底上的至少两个束具有相互的间隔，并且光刻设备可以布置成操作第二致动器以便相对于光学装置列移动衬底，从而进行随后的投射，将束投射在所述间隔中。
[0079]为了减小在方向D上在组中的相继的束之间的距离(由此，例如实现方向D上较高的分辨率)，这些束可以在方向D上相对于彼此对角地布置。通过在光学路径上设置分段式反射镜30可以进一步减小所述间隔，每个段用以反射这些束中的相应的一个，这些段布置成相对于多个束入射到反射镜上时束之间的间隔减小多个束被反射镜反射时束之间的间隔。这样的效果也可以通过多个光纤实现，每个束入射到多个光纤中的对应的一个，光纤布置成沿光学路径相对于光纤上游的束之间的间隔减小光纤下游的束之间的间隔。
[0080]此外，这样的效果可以通过使用具有多个输入的集成的光波导回路实现，每个输入用于接收多个束中的相应的一个。集成的光波导回路被布置成沿光学路径相对于集成的光波导回路上游的束之间的间隔减小集成的光波导回路下游的束之间的间隔。
[0081]可以提供系统用于控制被投射到衬底上的束的聚焦。可以设置该布置，以调节通过如上所述的在一种布置中的光学装置列的一部分或全部来投射的束的聚焦。
[0082]在一个实施例中，投射系统将至少一个辐射束投射到由其上将要形成器件的衬底17之上的材料层形成的衬底上，以便通过激光诱发的材料转移引起材料(例如金属)的液滴的局部淀积。辐射束投射于其上的衬底可以称为目标。
[0083]参照图5，示出激光诱发的材料转移的物理机制。在一个实施例中，辐射束200通过基本上透明的材料202 (例如玻璃)在低于材料202的等离子体崩塌的强度下被聚焦。在由覆盖材料202的施主材料层204 (例如金属膜)形成的衬底上发生表面热吸收。热吸收引起施主材料204的融化。进一步，加热引起在向前的方向上的诱发的压力梯度，这导致施主材料液滴206离开施主材料层204并因此离开施主结构(例如，板)208的向前加速。因而,施主材料液滴206从施主材料层204被释放并朝向其上将要形成器件的衬底17移动并移动(在重力帮助下或没有重力帮助情况下)到衬底17上。通过将束200瞄准施主板208上合适的位置，可以在衬底17上淀积施主材料图案。在一个实施例中，该束被聚焦在施主材料层204上。
[0084]在一个实施例中，一个或多个短脉冲被用于引起施主材料的转移。在一个实施例中，这些脉冲可以是几个皮秒或几个飞秒长，以获得熔融材料的准一维向前的热量和质量转移。这种短脉冲便于在材料层204内的极少侧向热量流动、甚至无侧向热量流动，因而对施主结构208的极少或没有热负载。短脉冲使得材料的迅速融化和向前加速(例如蒸发或汽化的材料，例如金属，将失去其向前定向性，这导致飞溅的淀积)。短脉冲使得材料的加热或升温至恰好在加热温度之上并且在汽化温度之下。例如，对于铝，期望是大约900至1000摄氏度的温度。
[0085]在一实施例中，通过使用激光脉冲，一定量的材料(例如金属)以10-1OOOnm液滴的形式从施主结构208被转移至衬底17。在一实施例中，施主材料包括或基本上由金属构成。在一实施例中，金属是招。在一实施例中，材料层204是膜的形式。在一实施例中，膜被附接至另一实体或层。如上所述，该实体或层可以是玻璃。
[0086]曝光设备可以具有多个移动物体。下面的讨论集中在例如用以提高一个或多个这样的物体的加速度、提高这样的物体的速度、减小这样的物体的振动、改善对这样的物体的控制等的方法。在曝光设备中的示例可移动物体是如上讨论的框架8。框架8具有例如场透镜14和/或成像透镜18，框架8可以在曝光设备中旋转并且可以以高速旋转。致动器11用于驱动框架8的运动。此处的讨论集中在可旋转框架8(其可以附加地以线性方式移动)，但是此处描述的构思、原理以及实施例在适当的情况下可以应用于线性移动的物体(例如，线性移动的框架8)。此外，虽然此处讨论将集中在框架8上，但是此处描述的构思、原理以及实施例在适当的情况下可以应用于例如在曝光设备中的一个或多个附加的或不同的移动物体。
[0087]参照图6，与致动器11 一起示出框架8的一个实施例的高度示意俯视图。致动器11包括多个电动机300，每个电动机的一部分围绕框架8的一部分间隔开且安装在静止部分上，所述静止部分相对于框架是基本上静止的(但是在一个实施例中，静止部分在特定情形中可以相对于框架8移动)。在一个实施例中，静止部分可以是支撑框架5、15 (其上可选地可以安装一个或多个测量标记或传感器)。在一个实施例中，有围绕框架8的所述一部分均匀间隔的至少四个电动机300。每个电动机300可以包括线圈和磁体。在一个实施例中，电动机300的磁体安装在框架8上并且电动机300的线圈安装在静止部分上。在一个实施例中，电动机300的线圈安装在框架8上并且电动机300的磁体安装在静止部分上。此外，虽然电动机300的所述多个部分在图中示出为在框架8的外部或外面，但是如果静止部分是在框架8的内部，则这不是必要的。例如，参见图13，描述了一个实施例，其中静止部分在框架8的内部。
[0088]在一个实施例中，电动机300中的一个或多个可以是磁阻电动机。磁阻电动机可以如2011年7月9日美国专利申请第13/156.924号描述的那样，其在此通过参考全文并入。当以转子-定子布置(例如可移动框架8及其静止部分)形式应用时，磁阻电动机可
以相对于定子施加其力。转子相对于定子的位置测量使得能够通过关系式F =ki2/82,计算导


致应用至转子的正确的力F的电流，其中i是磁阻电动机中的电流，g是磁阻电动机的定子和转子部分之间的间隙，以及k是磁阻电动机设计限定的常数。
[0089]电动机300可以引起框架8沿X方向和/或Y方向移动以及可选地围绕X和/或Y方向旋转。此外，在一个实施例中，电动机300的一个或多个可以引起框架8围绕几何中心轴线10旋转和/或沿Z轴线移动框架8。附加地或替换地，可以设置一个或更多电动机301以引起框架8围绕几何中心轴线10旋转和/或沿Z轴线移动框架8。此外，示出框架8的质心302，并且电动机300、301可以引起框架8围绕通过质心302的轴线旋转，如下文所述。
[0090]此外，在一个实施例中，电动机300中的一个或多个可以包括与其相关的轴承。在一个实施例中，轴承包括主动磁轴承(AMB)。在一个实施例中，轴承包括气体轴承(例如，空气轴承)。在一个实施例中，轴承与电动机300位于基本上相同的位置。在一个实施例中，轴承可以替换地位于不同的位置，或可以具有一个或多个附加的轴承用于电动机300处的一个或多个轴承。轴承可以设置使得可移动框架8在5个自由度上是刚性的并且在另一个自由度上是相对自由的，例如围绕Z轴线旋转。
[0091]参照图7，框架8的高度示意侧视图与致动器11 一起示出。在该视图中可以看到，电动机300可以包括上面的一组电动机300和下面的一组电动机300 (例如，它们可以位于框架8的端部处或附近)。因此，除了电动机300能够控制框架8沿X和/或Y方向移动之外，电动机300可以附加地引起框架8沿Rx和/或Ry方向移动。在一个实施例中，电动机300和/或电动机301可以引起框架8沿Z方向的移动。在一个实施例中，如上所述，框架8可以通过位于电动机300位置中的一个或多个处的一个或多个主动磁轴承支撑。主动磁轴承允许框架8围绕Z方向自由地旋转并且主动地控制框架8在X和Y方向上的位置。在图7中，可以设置上部和下部主动磁轴承(分别位于该组上部和该组下部电动机300处)，其允许沿Rx和/或Ry方向(除了 X和Y方向还附加地)控制框架8。用于Z方向和Rz方向的轴承没有示出，但是例如可以在Z方向上通过任何合适的例如位于电动机301位置中的一个或多个处的被动或主动轴承支撑框架8。
[0092]图8示出如在图7中通过箭头A’指示的横截面视图，其示出以磁悬浮原理在框架8和静止部分304之间工作的主动磁轴承，框架8和静止部分304具有电动机300的相应部分。主动磁轴承包括电磁组件306和308、用以提供电流至电磁体306的一组功率放大器(未示出)以及用以控制框架8在框架8的一部分和静止部分304之间的间隙310内的位置的控制器(未示出)。在如图8所示的示例中，示出四对主动磁轴承，但是例如1、2、3或多于4对的其他数量的主动磁轴承也是可以的。在一个实施例中，可以设置传感器312以测量框架8相对于静止部分304的相对位置和/或确定应用至框架8的力。传感器连接至相关的电子器件以提供反馈至控制器，以便使得能够控制应用至框架的力和/或框架的位置。在一个实施例中，传感器可以包括测量线圈312，用于测量磁通量并由此测量力。测量线圈可以是如2011年7月9日递交的美国专利申请第13/156，924号描述的那样，该专利通过参考全文并入此。测量线圈312可以生成信号，例如由于主动磁轴承A的磁回路中生成的磁通量而在测量线圈312中诱发的电压。表示通过磁回路的磁通量的测量信号能够实现所生成的力的精确的预测。积分器(未示出)可以通过测量信号(例如诱发的电压)获得表示通过磁回路的磁通量的信号。用以控制提供给电磁体组件306、308的电流的幅度或幅值的控制信号因而可以通过测量线圈312信号得出。
[0093]在一个实施例中，功率放大器供给基本上相等的偏流至围绕框架8的所述一部分布置的主动磁体轴承的电磁体。框架8的位置通过控制器控制，控制器可以在框架8偏离其中心位置时抵消该偏流(bias current)。主动磁轴承优于常规轴承的优点在于,例如其不会遭受同样多的磨损，具有低的摩擦并且通常可以自动地适应质量分布的不规则性，由此允许转子以低的振动围绕通过其质心的轴线自旋。
[0094]在高精确度和/或高速应用中，高的刚度(例如，通过气体轴承提供或通过主动磁轴承的控制器的高带宽提供)被用于提供移动物体和/或支撑移动物体的框架的充分的跟踪。例如，可移动框架8和/或支撑框架5、15中的位置和/或振动应该被良好地控制，以便使得束可以被精确地投射到可应用的目标上。
[0095]由于例如可移动框架8中的不平衡，高刚性轴承可以在可移动框架8和/或支撑框架5、15中引入力。即使在极为平衡的可移动框架8中，例如可以出现140Hz的旋转频率条件下IN的力，这可以导致例如框架8的多于150nm的定位误差。在一个实施例中，仅可以允许1nm的定位误差以实现足够精确的束投射。
[0096]因此，在一实施例中，参照图6，框架8围绕通过其质心302的轴线旋转，而不是如传统上完成的那样围绕框架8的几何中心旋转。为此，通过主动磁轴承应用“零力”，这导致框架8围绕通过其质心302的轴线旋转(而不是围绕几何中心10)。也就是说，用于主动磁轴承的控制器C不应该对作用在测量位置上的相应的主动磁轴承致动器P产生抵消的力，和/或如果通过框架8的不平衡引起该测量的位置/力偏离，不应该产生力。有效地，将没有“刚性”轴承，使得可移动框架8除了想要的旋转之外还可以沿一个或多个其他方向移动，使得可移动框架8可以到达关于致动器11使得它可以围绕通过质心302的轴线旋转的位置。
[0097]参照图9，用于X方向主动磁轴承致动器Px的控制器C应该接受作为旋转的函数的正弦曲线响应，并且用于Y方向主动磁轴承致动器Py的控制器C应该接受作为位置的函数的余弦曲线响应。然而，为了不对这些做出反应，参照图10，正弦/余弦信号应该被用于补偿测量的位置/力，或用作控制器C设定点。生成正弦曲线设定点使得它补偿由于不平衡带来的测量的位置/力，并因此响应于该测量的位置/力，控制器C的输入保持为零。在一个实施例中，不使用前馈，因为不应该激励任何力。这种“零力”布置的结果是几乎没有反作用力、甚至没有反作用力，由此得到可接受的低的位置误差。
[0098]所应用的补偿应该被校准。在一个实施例中，可以通过使用低带宽控制器执行这种校准，同时以高速旋转。如果控制器带宽足够低，则其不会对正弦曲线干扰作出反应，并且使用该低带宽控制器在旋转期间的位置/力测量可以被用作不平衡校准。校准的值随后可以被应用作为设定点。并且进一步地，测量的位置/力可以迭代地使用以达到更好的估计或预测。可选地，可以在从控制器输出中过滤旋转频率的控制器中应用等级(notch)。此外，在这种情况下，测量的位置/力可以用作设定点，并且进一步地，测量的位置/力可以迭代地使用以达到更好的估计或预测。
[0099]在该实施例中，因为框架8不再围绕几何中心10旋转，因此可以引入束被预期入射目标情形中的偏离。例如，可以引入透镜14、18位置偏离。这些偏离可以使用在目标水平位置处(例如使用在衬底台中的传感器或其他台或框架中的传感器)的传感器(例如，CCD摄影机)记录。随后测量结果可以用于调节信号以控制束的调制(例如，控制辐射源4的“点火”)，以便入射在想要的位置处的目标。
[0100]此外，高速转子的(刚性体)动力学通过回转效应管理或控制，对于两个倾斜方向Rx、Ry，这产生术语“回转效应”，在下面的关系式I中确定:
[0101]
【权利要求】
1.一种曝光设备，包括: 投射系统，所述投射系统配置将多个辐射束投射到目标上； 可移动框架，所述可移动框架至少能够围绕轴线旋转； 致动器系统，用以使可移动框架旋转；和 控制器，用以调节可移动框架的位置，以至少部分地补偿可移动框架的不平衡或另一可移动框架的不平衡。
2.根据权利要求1所述的曝光设备，包括多个可移动框架，每一个所述可移动框架至少能够围绕轴线旋转并且被公共框架支撑，其中所述另一可移动框架是所述多个可移动框架中的一个。
3.根据权利要求2所述的曝光设备，其中所述控制器配置成调节可移动框架的位置，使得可移动框架施加在公共框架上的力与通过所述另一可移动框架作用在公共框架上的力结合而导致有效地抵消这些力。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的曝光设备，其中所述可移动框架的位置的调节包括所述可移动框架的相位角的改变。
5.根据权利要求4所述的曝光设备，其中相位角的改变包括相位角从所述可移动框架的多个透镜中的一个透镜的角位置至所述可移动框架的所述多个透镜中的另一个透镜的角位置的改变。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的曝光设备，还包括测量系统，所述测量系统配置成测量至少一个可移动框架的不平衡。
7.根据权利要求6所述的曝光设备，其中所述测量系统配置成获得所述至少一个可移动框架在被干扰时在与其旋转频率不同的频率下的第一测量信号，并且将所述第一测量信号与所述至少一个可移动框架在其旋转频率下的第二测量信号比较，以获得不平衡的位置。
8.根据权利要求7所述的曝光设备，其中所述测量系统配置成通过使用不平衡的位置以及对于所述第一和第二测量信号使用相同的频率来确定不平衡的幅度。
9.根据权利要求7或8所述的曝光设备，其中所述测量系统配置成在多个不同频率下获得所述第一测量信号。
10.根据权利要求6所述的曝光设备，其中所述测量系统配置成通过测量支撑所述至少一个可移动框架的框架的位置、振动和/或施加至支撑所述至少一个可移动框架的所述框架的力来确定不平衡。
11.根据权利要求6所述的曝光设备，其中所述测量系统配置成通过使用辐射传感器测量投射通过所述至少一个框架的透镜的辐射来确定所述不平衡。
12.—种曝光设备,包括: 投射系统，所述投射系统配置成将多个辐射束投射到目标上的各个部位； 可移动框架，所述可移动框架至少能够围绕轴线旋转； 致动器系统，用以使所述框架旋转；和 控制器，用以调节所述多个辐射束中的至少一个辐射束的特性，以至少部分地补偿所述框架的不平衡或施加至所述框架的不平衡。
13.根据权利要求12所述的曝光设备，其中所述控制器配置成计算所述多个辐射束中的每个辐射束的目标强度值、以将所述目标曝光至想要的图案，并且控制每个辐射束的对应的目标强度值，其中所述控制器配置成参考所述不平衡计算目标强度值，以至少部分地补偿所述框架的不平衡或施加至所述框架的不平衡。
14.根据权利要求13所述的曝光设备，其中所述控制器配置成使用对应每个辐射束的、用于模型化所述束与相邻束之间的交叉耦合的函数来计算目标强度值。
15.根据权利要求14所述的曝光设备，其中所述函数依赖于所述多个部位中的每个部位相对于投射系统的位置。
【文档编号】G03F7/20GK104040433SQ201280065095
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年12月5日 优先权日:2011年12月27日
【发明者】H·巴特勒, A·布里克, P·亨纳斯, M·胡克斯, S·A·J·霍尔, H·范德斯库特, B·斯拉格海克, P·蒂纳曼斯, M·范德威吉斯特, K·扎尔, T·P·M·卡迪, R·比尔恩斯, O·菲思克尔, W·安吉内恩特, N·J·M·博施 申请人:Asml荷兰有限公司