光刻设备、器件制造方法以及用于光刻设备的投影元件技术

公开了一种光刻设备、器件制造方法、以及用于光刻设备的投影元件。该光刻设备含有：用于提供脉冲辐射束的辐射系统、用于给该辐射束赋予一图形以形成图形化的辐射束的构图装置、以及具有用于将该图形化的辐射束投影到衬底目标部分的投影元件的投影系统。该设备进一步包括一个致动器，所述致动器用于在该辐射系统的至少一个脉冲期间移动该投影元件，以平移被投影到衬底上的图形化的辐射束。完成该操作的目的为补偿支撑衬底的衬底平台和该投影系统的空间像之间的位置误差。由于该光刻设备的框架系统中的机械振动，会出现该位置误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光刻设备及器件制造方法。
技术介绍
光刻设备是一种把预期图形应用到衬底目标部分的机器。光刻设备可以用于制作例如集成电路(IC)、平板显示器、以及涉及精细结构的其它器件。在传统的光刻设备中，可以使用备选地称为掩模或分划板的构图装置，以产生与IC(或其它器件)的单个层相应的电路图形，这个图形可以被成像到具有一辐射敏感材料层(例如抗蚀剂)的衬底(例如硅晶片、玻璃板等)上的目标部分(例如包括一个芯片或多个芯片的部分)。不使用掩模，该构图装置可包括用于产生电路图形的、单个可控制元件阵列。通常，单个衬底包括连续曝光的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括步进式曝光机，其中通过在一个进程中将整个图形曝光到目标部分以辐射每个目标部分；以及扫描器，其中通过投影束沿特定方向(“扫描”方向)扫描图形，同时平行或反平行于这个方向同步扫描衬底，从而辐射每个目标部分。在光学无掩模扫描器中，存在称为微交叠的问题。该问题与下述事实相关在无掩模光刻中，通常使用投影束的两次闪光将整个图形或图像投影到衬底上。相反，在基于掩模的光刻中，使用三十至四十个脉冲将该图形或图像投影到衬底上，由此产生无光刻掩模中不存在的平均效应。因此，在基于掩模的光刻中会出现微交叠，但由于这种平均效应而使该微交叠并不成为严重的问题。如前所述，无掩模光刻中投影该图形或图像通常需要两个脉冲。例如激光器或其它适当光源的投影束的第一脉冲或闪光基本上将代表构图装置上图形的一半图像冻结到衬底的抗蚀剂(例如印模1)上。在稍后的时间里进行该抗蚀剂(例如印模2)上相同部分的第二次曝光，从而在该抗蚀剂内获得整个图像。应该了解到，印模1和2共同足以曝光该抗蚀剂以获得完整图像，这两个印模被取决于整个晶片上曝光路径的任何时间量分割。由于框架系统中的小幅振动，第二脉冲将不会把该图像投影到抗蚀剂上和投影束第一脉冲相同的部分上，这意味着由于该第一脉冲和第二脉冲之间的绝对错位而使该图像扭曲。因此，抗蚀剂内的第一和第二印模将相互错位，导致在该抗蚀剂上形成扭曲的图像。投影束的每个脉冲或闪光承载特定的空间像(aerial image)，从而将该空间像投影到衬底上的特定部分。由于上述框架系统中的振动，抗蚀剂将被错位。因此，框架系统中的振动导致空间像和晶片(例如晶片工作台)真实位置之间的不匹配。在该文本中，框架系统中的振动是源于当光刻设备抬高和工作时光刻设备的整个机械系统的微小机械振动，例如基座框架、中间框架、晶片工作台、透镜框架结构、光学透镜元件、工作台定位装置(短冲程模块和长冲程模块)、干涉测量装置等的振动。因此，需要能减小主要由振动引起的空间像相对于衬底的位置误差的系统和方法。
技术实现思路
根据本专利技术实施例，提供了一种光刻设备，该光刻设备具有产生脉冲辐射束的辐射系统；用一图形对该辐射束进行构图以形成图形化的辐射束的构图装置；具有投影元件的投影系统，该投影系统将该图形化的辐射束投影到衬底的目标部分。该设备包括致动器，在该辐射系统的至少一个脉冲期间相对于光学系统的光轴移动该投影元件，以平移被投影到衬底上的图形化的辐射束，以校正衬底和投影系统之间的位置误差。在一个示例中，该光刻设备还包括致动器控制器，用于监视关于位置误差的信息并将该信息提供给致动器。该致动器将所提供的信息转变成投影元件的移动，从而补偿该位置误差。在一个示例中，该致动器控制器基于该位置误差信号的先前值和相位延迟ρ，预计将被前馈至该致动器以移动投影元件的值。在一个示例中，该投影元件被附着到诸如平衡质量或抑制质量的重力质量。在该示例中，由移动的投影元件所产生的加速度力作用于该重力质量。在另一个示例中，该致动器为重力质量的一部分。在一个示例中，可以使用透镜元件或反射镜元件或透镜元件和反射镜元件的组合作为投影元件。对于使用透镜元件的情形，该元件可绕z轴旋转。对于使用反射镜元件的情形，该元件可沿x轴移动。在一个示例中，光刻设备为无掩模设备，构图装置为可控制元件阵列，例如SLM或可编程反射镜阵列。在一个示例中，预计该位置误差信号的未来特性并将其前馈给该致动器，该致动器将所预计的位置误差信号的未来特性转换成该投影元件的移动。根据本专利技术的另一个实施例，采用了一种方法，基于位置误差信号的先前采样值以及连续的后续采样值之间的相位延迟ρ预计位置误差信号的未来特性。根据本专利技术的又一个实施例，在用于光刻设备的投影系统内布置有例如透镜元件或反射镜元件的投影元件。该光刻设备具有用于提供脉冲辐射束的辐射系统；以及构图装置，用于给该辐射束赋予一图形以形成图形化的辐射束。该投影元件可移动地布置在该投影系统内，从而在该辐射系统的至少一个脉冲期间平移被投影到衬底上的图形化的辐射束。在一个示例中，该投影元件被附着到诸如平衡质量或抑制质量的重力质量，这意味着由移动的投影元件所产生的加速度力被作用于该重力质量。下面将参考附图详细地描述本专利技术的另外实施例、特征、和优点以及本专利技术各个实施例的结构和操作。附图说明这里使用附图(它构成本说明书的一部分并阐述了本专利技术)和相关描述一起进一步解释本专利技术的原理并使本领域技术人员能够制作和使用本专利技术。图1描述了根据本专利技术一个实施例的光刻设备。图2为根据本专利技术一个实施例的光刻设备的示意图。图3A和3B示出了根据本专利技术一个实施例的衬底上的位置图像误差(例如不匹配)。图4示出了根据本专利技术一个实施例，包括可移动投影透镜元件的光刻设备内的控制系统。图5a、5b、6a、6b、6c、7a、7b、8a、及8b示出了根据本专利技术各种实施例的控制系统的控制信号。图9A和9B示出了根据本专利技术一个实施例，表示重力质量和可移动投影元件之间关系的投影系统。图10示出了根据本专利技术一个实施例，具有可移动反射镜元件的投影系统。现在将结合附图描述本专利技术。在附图中，相同的数字表示相同的元件或功能相近的元件。具体实施例方式概述和术语尽管在本说明书中会具体地参考在集成电路(IC)制作中光刻设备的使用，但应该了解到，这里描述的光刻设备可以具有其它用途，例如集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和探测图形、平板显示器、薄膜磁头、微射流装置和宏射流装置等的制作。技术人员将了解到，在这些备选应用的情况中，使用术语“晶片”或“芯片”可以分别看作与更普通的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底在曝光之前或曝光之后可以在例如涂胶显影(例如，通常把抗蚀剂层涂敷到衬底上并对曝光后的抗蚀剂进行显影的一种装置)或一个测量或检查装置内进行处理。在本专利技术可应用的场合中，这里所公开的内容可应用于这些以及其它衬底处理装置。此外，例如，为了创建一个多层IC，可以不止一次地处理衬底，因此这里使用的衬底这个术语也可指已经包括多个已处理过的层的衬底。这里所使用的术语“单个可控制元件阵列”应广义地理解为是指，可以用来向入射的辐射束赋予一个图形化的截面，使得可以在衬底的目标部分创建一个预期图形的任何器件。在该文本中也可以使用术语“光阀”及“空间光调制器(SLM)”。下面讨论了这些构图装置的例子。可编程反射镜阵列包括一个具有粘弹性控制层的矩阵可寻址表面以及反射表面。该设备的基本原理为，例如反射表面的已寻址区域把入射光反射为衍射光，而未寻址区域把入射光反射为非衍射光。使用适当的空间滤光器，可以把所述非衍射光从反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻设备，包括：产生脉冲辐射束的辐射系统；用一图形对该辐射束进行构图以形成图形化的辐射束的构图装置；具有投影元件的投影系统，该投影系统将该图形化的辐射束投影到衬底平台上的衬底目标部分；以及致动器，在该辐射 系统的至少一个脉冲期间移动该投影元件以平移被投影到衬底上的图形化的辐射束，从而补偿衬底平台和投影系统的空间像之间的位置误差。

【技术特征摘要】
US 2004-11-22 10/9942011.一种光刻设备，包括产生脉冲辐射束的辐射系统；用一图形对该辐射束进行构图以形成图形化的辐射束的构图装置；具有投影元件的投影系统，该投影系统将该图形化的辐射束投影到衬底平台上的衬底目标部分；以及致动器，在该辐射系统的至少一个脉冲期间移动该投影元件以平移被投影到衬底上的图形化的辐射束，从而补偿衬底平台和投影系统的空间像之间的位置误差。2.权利要求1的光刻设备，进一步包括致动器控制器，监控和衬底平台与该投影系统的空间像之间的位置误差相关的信息，并将该信息作为位置误差信号提供给致动器，其中致动器响应于所提供的信息而移动投影元件。3.权利要求2的光刻设备，其中该致动器控制器确定随后的位置误差信号值并将这些值传递给致动器。4.权利要求3的光刻设备，其中该致动器控制器使用位置误差信号的先前值和延时确定随后的位置误差值，这些位置误差值被传递给致动器以移动该投影元件。5.权利要求1的光刻设备，其中该致动器包括压电装置或洛伦兹装置之一。6.权利要求1的光刻设备，进一步包括耦合到该投影元件的重力质量，其中由该投影元件的移动所产生的加速度力被该重力质量吸收。7.权利要求6的光刻设备，其中该重力质量形成该致动器的一部分8.权利要求6的光刻设备，其中该重力质量包括平衡质量或抑制质量。9.权利要求1的光刻设备，其中该投影元件为透镜元件。10.权利要求9的光刻设备，其中该透镜元件执行围绕Z轴的旋转移动。11.权利要求1的光刻设备，其中该投影元件为反射镜元件。12.权利要求11的光刻设备，其中该反射镜元件执行沿x轴的平移移动。13.权利要求1的光刻设备，其中使用了多个投影元件且其中投影元件包括透镜元件或反射镜元件或透镜元件与反射镜元件的组合。14.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ布里克，DJPA弗兰肯，ML内森，S劳西，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，ASML控股有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]