CN101910950B - 折叠光学编码器及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种系统和方法被用于确定装置的参数(例如角度、位置、取向等)。第一部分包括辐射源，所述辐射源配置用以产生辐射束，所述辐射束被引导成从装置的反射部分反射。第二部分耦合到所述第一部分，并包括测量装置和可选的探测器，使得所述被反射的束透射通过所述测量装置到所述探测器上。基于所述被反射的束与所述测量装置的相互作用确定所述装置的参数。在一个示例中，第一和第二部分可以形成折叠光学编码器，其测量光刻设备内的扫描反射镜的角度或台的位置或取向。

Description

折叠光学编码器及其应用
技术领域
本发明涉及一种光学编码器，并且涉及该编码器在一种光刻设备和器件制造方法中的示例性的应用。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底或衬底的一部分上的机器。例如，可以将光刻设备用于制造平板显示、集成电路(ICs)以及其他包括精细结构的器件。在常规设备中，可以将通常称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成与平板显示器(或其他器件)的单个层一致的电路图案。可以通过成像到提供在衬底上的辐射敏感材料(例如光致抗蚀剂)层上而将该图案转移到衬底(例如玻璃板)的全部或一部分上。
代替电路图案，图案形成装置可以用于产生其他图案，例如滤色片图案或点阵。代替掩模，图案形成装置可以是图案形成阵列，其包括单个可控元件的阵列。与基于掩模的系统相比，在这种系统中可以更迅速地并且用更少的成本更换图案。
平板显示器衬底通常是矩形形状。设计用以曝光这种类型衬底的光刻设备可以提供覆盖矩形衬底整个宽度、或覆盖该宽度的一部分(例如宽度的一半)的曝光区域。可以在曝光区域下面扫描衬底，同时同步地将掩模或掩模版扫描通过辐射束。在这种方式中，图案被转移到衬底。如果曝光区域覆盖衬底的整个宽度，则可以用单次扫描完成曝光。如果曝光区域例如覆盖衬底宽度的一半，则衬底可以在第一次扫描之后横向移动，并且通常实施另一次扫描以曝光衬底的剩余部分。
在无掩模光刻术中，图案形成装置保持静止，同时扫描反射镜用于将图案化的束扫描到扫描衬底上。这与基于掩模的工具不同，在基于掩模的工具中图案形成装置和衬底都移动。因此，对于无掩模系统，扫描反射镜的位置和/或取向需要位于预定的公差内，以确保该图案化的束扫描到扫描衬底的目标部分上。为了将扫描反射镜保持在正确的位置和/或取向，通常使用可以包括线性编码器的量测系统。束反射离开线性编码器的标尺(scale)，其中该标尺耦合或形成到所述扫描反射镜上。被反射的束被接收在标尺上什么位置处能够用于确定扫描反射镜的位置和/或取向。能够自动地(例如通过使用探测器)或手动地(例如通过操作者的观察)确定被反射的束被接收在标尺上什么位置处。然而，如果扫描反射镜例如由于温度改变或类似原因而变形，则可能标尺会变形，或标尺从扫描反射镜脱离。这些情况中任一个都可以引起测量的错误。
发明内容
因此，需要一种使用编码器的系统和方法，其中测量标尺不直接与被测量的器件相关。
在本发明的一个实施例中，提供一种包括第一和第二部分的系统。第一部分包括辐射源，所述辐射源配置用以产生辐射束，所述辐射束被引导成从装置的反射部分反射。第二部分耦合到所述第一部分，并且包括测量装置和可选的探测器，使得所述被反射的束透射通过所述测量装置到所述探测器上。基于所述被反射的束与所述测量装置的相互作用确定所述装置的参数。
在一个示例中，第一和第二部分可以形成折叠的光学编码器，其测量光刻设备内的扫描反射镜的角度或台的取向。
在另一实施例中，提供一种器件制造方法，包括以下步骤。由辐射源产生的辐射束被反射离开装置的反射部分。在所述被反射的束已经透射通过测量装置之后探测所述被反射的束。基于探测步骤确定所述装置的参数。
本发明其他实施例、特征和有益效果，以及本发明的不同实施例的结构和操作在下文中参照附图进行详细描述。
附图说明
这里附图并入说明书并且形成说明书的一部分，用于示出本发明的一个或多个实施例，并且和说明书一起进一步用来说明本发明的原理，以允许本领域技术人员能够实施和使用本发明。
图1和2示出根据本发明多个实施例的光刻设备；
图3示出根据图2中示出的本发明的一个实施例的将图案转移到衬底的模式。
图4示出根据本发明一个实施例的光引擎的布置。
图5示出根据本发明一个实施例的替换的光刻设备。
图6示出根据本发明一个实施例的线性编码器。
图7示出根据本发明一个实施例的折叠线性编码器。
图8示出根据本发明一个实施例的使用图7中的折叠线性编码器的光刻设备的一部分。
图9示出根据本发明一个实施例的示出方法的流程图。
图10和11示出根据本发明不同实施例的用来使用图7中系统的一部分测量其参数的示例器件。
将参照附图描述本发明的一个或多个实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。此外，附图标记的最左边的数字表示附图标记首先出现的附图。
具体实施方式
本说明书公开一个或更多个包含或合并本发明特征的实施例。所公开的实施例仅给出本发明的示例。本发明的范围不限于所公开的实施例。本发明由这里的权利要求限定。
所述实施例和在说明书提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是，每个实施例可以不必包括特定的特征、结构或特性。而且，这些段落不必指的是同一个实施例。此外，当特定特征、结构或特性与实施例结合进行描述时，应该理解，无论是否明确描述，均在本领域技术人员所知的知识中，从而可以实现将这些特征、结构或特性与其他实施例结合。
图1示意地示出根据本发明一个实施例的光刻设备1。所述光刻设备包括：照射系统IL、图案形成装置PD、衬底台WT以及投影系统PS。照射系统(照射器)IL配置成调节辐射束B(例如UV辐射)。
图案形成装置PD(例如掩模版或掩模或独立可控元件阵列)调制所述束。通常，独立可控元件阵列的位置相对于投影系统PS将是固定的。然而，其也可以替代地连接到配置成根据特定参数精确地定位独立可控元件阵列的定位装置。
衬底台WT构造成支撑衬底(例如，涂覆抗蚀剂的衬底)W并连接到配置成根据特定参数精确地定位衬底的定位装置PW。
投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS配置成将由独立可控元件阵列调制的辐射束投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。
照射系统可以包括多种类型的光学部件，例如折射、反射、磁性、电磁的、静电型的或其他类型的光学部件，或其任意组合，用于引导、成形或控制辐射。
这里所使用的术语“图案形成装置”或“对比度装置”应该被广义地理解为表示能够用于调制辐射束的横截面、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。所述装置可以是静止的图案形成装置(例如掩模或掩模版)或动态的(例如可编程元件阵列)图案形成装置。为了简明，本说明书的大部分将针对动态的图案形成装置，然而，应该认识到，在不脱离本发明的范围的情况下静止的图案形成装置也可以使用。
应该注意，赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上所需的图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。类似地，最终在衬底上产生的图案可能与在任意时刻在独立可控元件阵列上形成的图案不一致。在下面的布置中可以是这样，即在给定时间段上或在独立可控元件阵列的图案和/或衬底的相对位置改变期间的给定次数的曝光过程中、完成形成在衬底的每个部分上的最终图案的布置中。
通常，形成在衬底的目标部分上的图案将与在目标部分上形成的器件内的特定功能层对应，例如集成电路或平板显示器(例如平板显示器中的滤色片层或平板显示器中的薄膜晶体管)。这种图案形成装置的示例包括例如掩模版、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。
借助电子装置(例如计算机)图案是可编程的图案形成装置，例如包括多个可编程元件的图案形成装置(例如在前面提到的除掩模版之外的所有装置)，这里被统称为“对比度装置”。在不同的示例中，图案形成装置包括至少10个可编程元件，例如至少100个，至少1000个，至少10000个，至少100000个，至少1000000个或至少10000000个可编程元件。
可编程反射镜阵列可以包括具有粘弹性(viscoelastic)控制层和反射表面的可矩阵寻址表面。这种装置所依据的基本原理在于：例如反射表面的被寻址区域将入射光反射成衍射光，而未被寻址区域将入射光反射成非衍射光。使用适当的空间滤光片，从被反射的束中能够过滤掉所述非衍射光，仅留下衍射光到达衬底。以这种方式，辐射束根据所述可矩阵寻址表面的所述寻址图案被图案化。
将会认识到，作为替换，滤光片可以滤除衍射光，留下非衍射光到达衬底。
衍射光学MEMS装置阵列(微电子机械系统装置)也可以以相同的方式使用。在一个示例中，衍射光学MEMS装置由多个可以相对于彼此变形的反射带构成，以形成将入射光反射成衍射光的光栅。
可编程反射镜阵列的另一替换的示例采用微反射镜矩阵布置，通过应用合适的局部电场或通过使用压电致动装置使得每个微反射镜可以围绕一轴线独立地倾斜。再一次地，反射镜是可矩阵寻址的，使得被寻址反射镜以与未被寻址的反射镜不同的方向反射入射辐射束；以这种方式，被反射的束可以根据可矩阵寻址的反射镜的寻址图案进行图案化。所需的阵列寻址可以使用合适的电子装置执行。
另一示例PD是可编程LCD阵列。
光刻设备可以包括一个或更多个对比度装置。例如，其可以具有多个独立可控元件阵列，每一个彼此独立地被控制。在这种布置中，独立可控元件的阵列的部分或全部具有至少一个共同的照射系统(或照射系统的一部分)、共同的用于独立可控元件的阵列的支撑结构和/或共同的投影系统(或投影系统的一部分)。
在一个示例中，例如在图1中示出的实施例中，衬底W具有基本上圆形形状，可选地沿其外周的一部分具有凹口和/或平的边缘。在一个示例中，衬底具有多边形形状，例如矩形形状。
衬底具有基本上圆形形状的示例包括衬底具有至少25mm直径、例如至少50mm直径、至少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，衬底具有至多500mm直径、至多400mm直径、至多350mm直径、至多300mm直径、至多250mm直径、至多200mm直径、至多150mm直径、至多100mm直径、至多75mm直径。
衬底是多边形的示例，例如矩形，包括衬底的至少一个边、例如至少两个边或至少3个边具有至少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。
在一个示例中，衬底的至少一个边具有至多1000cm、例如至多750cm、至多500cm、至多350cm、至多250cm、至多150cm、或至多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，晶片材料选自由下列材料组成的组：Si、SiGe、SiGeC、SiC、Ge、GaAs、InP以及InAs。晶片可以是：III/V化合物半导体晶片、硅晶片、陶瓷衬底、玻璃衬底、或塑料衬底。衬底可以是透明的(对于人裸眼)、彩色的或无色的。
衬底的厚度是可变的并且在一定程度上是可以依赖于例如衬底的材料和/或衬底的尺寸的。在一个示例中，厚度是至少50μm，例如至少100μm、至少200μm、至少300μm、至少400μm、至少500μm、或至少600μm。衬底的厚度可以是至多5000μm、例如至多3500μm、至多2500μm、至多1750μm、至多1250μm、至多1000μm、至多800μm、至多600μm、至多500μm、至多400μm或至多300μm。
这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在一个示例中，抗蚀剂层被施加在衬底上。
这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
投影系统可以成像独立可控元件阵列上的图案，使得该图案相干地形成在衬底上。替换地，投影系统可以成像二次源，对于所述二次源独立可控元件阵列的元件用作遮蔽件。在这种情形中，投影系统可以包括例如微透镜阵列(已知为MLA)或菲涅耳透镜阵列等聚焦元件阵列，以例如形成二次源并将点成像到衬底上。在一个示例中，聚焦元件阵列(例如MLA)包括至少10个聚焦元件，例如至少100个聚焦元件、至少1000个聚焦元件、至少10000个聚焦元件、至少100000个聚焦元件、或至少1000000个聚焦元件。在一个示例中，图案形成装置中的独立可控元件的数目等于或大于在聚焦元件阵列中的聚焦元件的数目。在一个示例中，聚焦元件阵列中的聚焦元件的一个或更多个(例如1000或更多、主要部分或大约每一个)可以与独立可控元件阵列中的独立可控元件的一个或更多个光学相关，例如与独立可控元件阵列中的独立可控元件的2个或更多个、例如3个或更多个、5个或更多个、10个或更多个、20个或更多个、25个或更多个、35个或更多个、50个或更多个相关。在一个示例中，MLA至少沿朝向和离开衬底的方向是可移动(例如在使用一个或更多个致动器的情况下)。能够移动MLA到衬底和离开衬底允许例如在不移动衬底的情况下进行焦距调节。
正如这里在图1和2中示出的，设备是反射类型的(例如采用独立可控元件反射阵列)。替换地，设备可以是透射类型的(例如采用独立可控元件透射阵列)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个衬底台的类型。在这种“多台”的机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。
光刻设备也可以是以下类型的，其中衬底的至少一部分被具有相对高折射率的“浸没液体”(例如水)所覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以施加到光刻设备中的其它空间，例如施加到图案形成装置和投影系统之间。浸没技术可用于增加投影系统的数值孔径在本领域是公知的。本文中所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底等结构必须浸没在液体中，而仅仅意味着在曝光期间液体处于投影系统和衬底之间。
再参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。在一个示例中，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。在一个示例中，由辐射源SO提供的辐射具有至多450纳米、例如至多425nm、至多375nm、至多360nm、至多325nm、至多275nm、至多250nm、至多225nm、至多200nm或至多175nm的波长。在一个示例中，辐射具有包括436nm、405nm、365nm、355nm、248nm、193nm、157nm和/或126nm的波长。在一个示例中，辐射包括大约365nm或大约355nm的波长。在一个示例中，辐射包括波长的宽带，例如包含365nm、405nm和436nm。可以使用355nm激光源。源与光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
照射器IL可以包括调整器AD，用于调整辐射束的角度强度分布。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。照射器IL，或附加的与其相关的部件，还可以布置成将辐射束分成多个例如能够每一个与独立可控元件阵列的独立可控元件的一个或多个相关的多个子束。二维衍射光栅可以例如被用于将辐射束分成子束。在本说明书中，术语“辐射的束”和“辐射束”包括但不限于束由多个这种子辐射束构成的情况。
辐射束B入射到图案形成装置PD(例如独立可控元件阵列)上并且通过图案形成装置进行调制。已经被图案形成装置PD反射之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述PS将束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过定位装置PW和位置传感器IF2(例如，干涉仪器件、线性编码器、电容传感器或类似装置)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。在使用的情形中，用于独立可控元件阵列的定位装置可以用于，例如在扫描期间，精确地校正图案形成装置PD相对于束B的路径的位置。
在一个示例中，可以通过图1中未明确示出的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现衬底台MT的移动。在另一示例中，短行程台可以不存在。类似的系统还可以用于定位独立可控元件阵列。应该认识到，束B可以替换地/附加地是可移动的，同时物体台和/或独立可控元件阵列可以具有固定的位置以便提供所需的相对移动。这种布置可以有助于限制设备的尺寸。作为另一可以例如应用于制造平板显示器的替换方案，衬底W的位置和投影系统PS可以是固定的并且衬底W可以布置成相对于衬底台WT移动。例如，衬底台WT可以设置有用于以基本上恒定速度跨过衬底扫描衬底W的系统。
如图1所示，通过配置使得辐射开始由分束器反射并被引导到图案形成装置PD的分束器BS，可以引导辐射束B到图案形成装置PD。应该认识到，辐射束B还可以在不使用分束器的情况下被引导到图案形成装置。在一个示例中，辐射束以0到90°之间、例如5到85之间、15到75°之间、25到65°之间或35到55°之间的角度被引导到图案形成装置(图1中示出的实施例是90°角度)。图案形成装置PD调制辐射束B并将其反射回到分束器BS，分束器将调制的束传递到投影系统PS。然而，应该认识到，替换的布置可以被用于引导辐射束B到图案形成装置PD并随后引导到投影系统PS。具体地，如果使用透射型图案形成装置，可以不需要例如在图1中示出的布置。
可以将所述设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将独立可控元件阵列和衬底W保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对独立可控元件阵列和衬底W同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底W相对于独立可控元件阵列的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率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单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
3.在脉冲模式中，将独立可控元件阵列保持为基本静止，并且采用脉冲辐射源将整个图案投影到衬底W的目标部分C上。衬底台WT以基本上恒定的速度移动，使得束B被驱使扫描跨过衬底W的线。在辐射系统的脉冲之间根据需要更新所述独立可控元件阵列上的图案，并且脉冲被定时使得在衬底W上的所需位置处曝光连续的目标部分C。因此，束B可以扫描经过衬底W以曝光衬底的带的整个图案。重复这种工艺，直到整个衬底W已经一条线接着一条线地被曝光。
4.连续扫描模式与脉冲模式基本上相同，除了相对于调制的辐射束B以基本上恒定的速度扫描衬底W和在束B扫描经过衬底W并曝光衬底时更新独立可控元件阵列上的图案。可以使用基本上恒定的辐射源或与独立可控元件阵列上的图案的更新同步的脉冲辐射源。
5.在可以使用图2中的光刻设备执行的像素栅格成像模式中，形成在衬底W上的图案通过被引导到图案形成装置PD上的由点产生装置形成的点的随后的曝光来实现。被曝光点具有基本上相同的形状。在衬底W上，点被印刷在基本上一个栅格中。在一个示例中，点的尺寸大于印刷的像素栅格的节距，但是远小于曝光点栅格。通过改变印刷的点的强度，实现图案。在曝光闪光之间点上的强度分布被改变。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
图5示出根据本发明另一实施例的光刻设备。与上面图1和2类似，图5的设备包括照射系统IL、支撑结构MT、衬底台MT以及投影系统。
照射系统IL配置成调节辐射束B(例如由汞弧灯提供的UV辐射束、或由KrF准分子激光器或ArF准分子激光器产生的DUV辐射束)。
支撑结构(例如掩模台)MT构造成支撑具有掩模图案MP的图案形成装置(例如掩模)MA并与配置成根据特定参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM连接。
衬底台(例如晶片台)WT构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底W的第二定位装置PW相连。
投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS配置用于将由图案形成装置MA的图案MP赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。
照射系统IL可以包括多种类型的光学部件，例如折射型、反射型和衍射类型的光学部件，或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
支撑结构MT支撑，也就是承载图案形成装置MA的重量。支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。支撑结构MT可以确保图案形成装置MA位于所需的位置上(例如相对于投影系统PA)。这里任何术语“掩模版”或“掩模”的使用可以看成与更为上位的术语“图案形成装置”同义。
正如上面说明的，这里所用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底W的目标部分C上形成图案的任何装置。应该说明的是，被赋予辐射束B的图案可以不与衬底W的目标部分C中希望的图案精确地相同(例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束B的图案将与在目标部分C上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
参照图5，照射系统IL接受来自辐射源SO的辐射束(例如诸如用于提供g-线或i-线UV辐射的汞弧灯)，或用于提供波长小于大约270nm的DUV辐射(例如诸如248、193、157以及126nm)的准分子激光器。源SO和光刻设备可以是分立的实体(例如当该源SO为准分子激光器时)。在这种情况下，通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束装置的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束B从所述源SO传到所述照射系统IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源SO是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
照射系统IL可以包括用于调整在掩模水平位置处的所述辐射束B的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射系统IL的光瞳IPU中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射系统IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射系统IL用于调节所述辐射束B，以在掩模水平位置处使其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
辐射束B入射到保持在支撑结构(例如掩模台MT)上的图案形成装置(例如掩模MA)上，并且由图案形成装置MA根据图案MP形成图案。已经穿过掩模MA之后，辐射束B通过投影系统PS，投影系统PS将辐射束B聚焦到衬底W的目标部分C上。
投影系统具有与照射系统光瞳IPU共轭的光瞳PPU。辐射的一部分从照射系统光瞳IPU处的强度分布发射，并且在不被掩模图案处的衍射影响的情况下穿过掩模图案，产生在照射系统光瞳IPU处的强度分布的图像。
在第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉仪装置、线性编码器或电容传感器)的帮助下，可以精确地移动衬底台WT，以便例如将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库中机械获取之后或扫描期间，可以使用第一定位装置PM和另一位置传感器(未在图5中明确示出)相对于辐射束B的路径精确地定位掩模MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2对准掩模MA和衬底W。虽然所示的衬底对准标记P1、P2占据专门的目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记M1、M2可以位于所述管芯之间。
可以将图5的专用设备用于以下模式中的至少一个：
1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单个静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率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单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止，并且在对衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
在光刻技术中，图案被曝光到衬底上的抗蚀剂层上。然后显影抗蚀剂。随后，在衬底上执行附加的加工或处理步骤。这些随后的加工或处理步骤对衬底每个部分的影响依赖于抗蚀剂的曝光。具体地，这些处理被调整使得接收给定剂量阀值以上的辐射剂量的衬底部分不同地响应于接收剂量阀值以下的辐射剂量的衬底部分。例如，在蚀刻工艺中，接收阀值以上辐射剂量的衬底的区域通过显影的抗蚀剂层被防止被蚀刻。然而，在曝光后显影中，接收低于阀值的辐射剂量的抗蚀剂部分被去除并且因此这些区域不会被防止被蚀刻。因此，可以蚀刻想要的图案。具体地，图案形成装置中的独立可控元件被设定使得被传递给衬底上图案特征内的区域的辐射具有比在曝光期间该区域接收高于剂量阀值的辐射剂量充分高的强度。通过设定相应的独立可控元件以提供零或显著低的辐射强度，衬底上的剩余区域接收低于剂量阀值的辐射剂量。
在实际应用中，即使独立可控元件被设定成在特征边界的一边提供最大辐射强度并在另一边提供最小辐射强度，在图案特征的边缘处的辐射剂量也不会突然从给定最大剂量变成零剂量。相反，由于衍射效应，辐射剂量水平跨过过渡区域逐渐下降。最终由显影的抗蚀剂形成的图案特征的边界的位置由所接收的剂量下降到辐射剂量阀值以下的位置确定。可以通过设置独立可控元件使其提供辐射到衬底上的位于图案特征边界处或其附近的点，来更加精确地控制辐射剂量经过过渡区域下降的廓线以及由此的图案特征边界的精确位置。这些不仅可以针对最大或最小强度水平，而且可以针对在最大和最小强度水平之间的强度水平。这就是通常所谓的“灰度标度(grayscaling)”。
灰度标度比通过给定的独立可控元件提供给衬底的辐射强度仅可以设置成两个值(例如仅最大值和最小值)的光刻系统提供对图案特征边界的位置的更好的控制。在一个实施例中，至少三个不同的辐射强度值可以被投影到衬底上，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个辐射强度值可以被投影到衬底上。
应该认识到，灰度标度可以被用于上述的以外的其他用途或替换的用途。例如，在曝光之后衬底的处理被调整，使得有多于两个的衬底区域的潜在响应，依赖于所接收的辐射剂量水平。例如，衬底接收低于第一阀值的辐射剂量的部分以第一种方式响应；衬底接收高于第一阀值但低于第二阀值的辐射剂量的部分以第二种方式响应；而衬底接收高于第二阀值的辐射剂量的部分以第三种方式响应。由此，灰度标度可以被用于提供经过衬底的具有多于两个所需剂量水平的辐射剂量廓线。在一个实施例中，辐射剂量廓线具有至少2个想要的剂量水平、例如至少3个想要的辐射剂量水平、至少4个想要的辐射剂量水平、至少6个想要的辐射剂量水平、或至少8个想要的辐射剂量水平。
还应该认识的是，由通过如上所述的仅控制衬底上每个点处接收的辐射强度的方法以外的其他方法可以控制辐射剂量廓线。例如，通过控制点的曝光持续时间可以替换地或附加地控制衬底上每个点处接收的辐射剂量。作为另一示例，衬底上的每个点可以潜在地接收在多次连续的曝光中的辐射。因此，通过使用多次连续曝光的选定的子集曝光所述点可以替换地或附加地控制由每个点所接收的辐射剂量。
为了在衬底上形成所需的图案，在曝光过程中的每一个阶段必需将图案形成装置中的每一个独立可控元件设置成所需的状态。因此，表示所需状态的控制信号必须被发送到每一个独立可控元件。在一个示例中，光刻设备包括产生控制信号的控制器。将要形成到衬底上的图案可以以诸如GDSII等矢量限定形式提供给光刻设备。为了将设计信息转换成每个独立可控元件的控制信号，控制器包括一个或更多个数据处理装置，这些数据处理装置的每个配置成执行有关表示图案的数据流的处理步骤。数据处理装置可以被统称为“数据通路”。
数据通路的数据处理装置可以配置成执行以下用途或功能中的一个或更多个：将基于矢量的设计信息转换成位图图案数据；将位图图案数据转换成想要的辐射剂量图(例如想要的在整个衬底上的辐射剂量廓线)；将想要的辐射剂量图转换成想要的每个独立可控元件的辐射强度值；和将想要的每个独立可控元件的辐射强度值转换成对应的控制信号。
图2示出根据本发明的设备的布置，其可以用于诸如制造平板显示器。与图1和图5中示出的部件相对应的部件用相同的附图标记示出。此外，上述不同实施方式的描述，例如衬底、图案形成装置、MLA、辐射束等的不同结构仍然是可应用的
如图2所示，投影系统PS包括扩束装置，其包括两个透镜L1、L2。第一透镜L1布置成接收调制的辐射束B并通过孔径光阑AS中的孔径将其聚焦。另一透镜AL可以位于孔径内。然后辐射束B发散并通过第二透镜L2(例如场透镜)聚焦。
投影系统PS还包括布置成接收被扩展的调制的辐射B的透镜MLA阵列。调制的辐射束B与图案形成装置PD中的独立可控元件的一个或更多个相对应的不同部分通过透镜阵列MLA中的各个不同的透镜。每个透镜将调制的辐射束B的各个部分聚焦到位于衬底上的点上。以这种方式，辐射点S的阵列被曝光到衬底W上。将会认识到，虽然仅示出所示的透镜14阵列中的八个透镜，透镜的阵列可以包括几千个透镜(对于用作图案形成装置PD的独立可控元件阵列也是这样)。
图3示意地示出如何使用根据本发明一个实施例的图2中的系统在衬底W上产生图案。实心的圆圈表示通过投影系统PS中的透镜阵列MLA投影到衬底W上的点S的阵列。当一系列的曝光被曝光到衬底W上时，相对于投影系统PS沿Y方向移动衬底W。空心的圆圈表示之前已经曝光到衬底W上的点曝光SE。如图所示，通过投影系统PS内的透镜阵列投影到衬底上的每个点曝光衬底W上的点曝光行R。通过全部的由每个点S曝光的点曝光SE行R的总和形成衬底的整个图案。这种布置通常被称为“像素栅格成像”，如上面讨论的。
可以看到，辐射点S的阵列相对于衬底W(衬底的边缘平行于X和Y方向)以角度θ进行布置。实现这种布置使得当衬底沿扫描方向(Y方向)移动时，每个辐射点将通过衬底的不同区域上面，由此允许整个衬底被辐射点15的阵列覆盖。在一个示例中，角度θ是至多20°、至多10°、例如至多5°、至多3°、至多1°、至多0.5°、至多0.25°、至多0.10°、至多0.05°、至多0.01°。在一个示例中，角度θ是至少0.001°。
图4示意地示出根据本发明一个实施例的如何使用多个光引擎在单次扫描中曝光整个平板显示器衬底W。在所示的示例中，辐射点S的八个阵列SA由沿两个行R1、R2以“棋盘”结构的方式布置的八个光引擎(未示出)形成，使得辐射点的一个阵列的边缘(例如图3中点S)轻微地覆盖(沿扫描方向Y)辐射点的相邻阵列的边缘。在一个示例中，光引擎设置成至少3行，例如以4行或5行的方式布置。以这种方式，辐射带延伸经过衬底W的宽度，允许在单次扫描中执行整个衬底的曝光。将会认识到，可以使用任何合适数量的光引擎。在一个示例中，光引擎的数量是至少1、例如至少2、至少4、至少8、至少10、至少12、至少14、至少17.在一个示例中，光引擎的数量少于40、例如少于30或少于20。
每个光引擎可以包括分立的照射系统IL、图案形成装置PD以及投影系统PS，如上所述。然而，将要认识到，两个或更多个光引擎可以分享照射系统IL、图案形成装置以及投影系统中的一个或更多个的至少一部分。
图6示出线性编码器600，其包括第一部分602和第二部分604。第一部分602包括辐射源603并且第二部分604包括测量装置(未示出)，例如测量标尺。在这个示例中，第二部分604耦合到或形成在诸如沿箭头605方向旋转的扫描反射镜等装置606上。例如，见2006年6月23日申请的美国专利申请11/473,326以及美国公开的专利申请2007-0150778A1和2007-0150779A1，其以参考的方式全文并入，用作扫描反射镜的示例性说明。附加地，或替换地，装置606配置成扫描、旋转、枢转、倾斜或可以是静止的。
在运行过程中，由辐射源603产生的束608在第二部分604处被接收。基于束608与第二部分604相互作用的位置，可以确定有关装置606的参数，例如装置606的位置、取向、角度等。例如，可以通过手动地记录束608被第二部分604上的哪个部分接收来通过视觉测定装置606的参数。在另一示例中，被反射的束(未示出)可以被探测器(未示出)接收以确定装置606的参数。
在一个示例中，使用图1、2和5中所述的系统中的一个或更多个或在美国申请第11/473,326号中、美国已出版的专利申请2007-0150778A1和2007-0150779中所述的系统，将所确定的参数用于控制装置606的随后的移动和/或定位。
然而，尽管具有与装置606相关的第二部分604，如果装置606弯曲或变形，第二部分604会变形或从装置606移动或移去。因而，不能精确地确定装置606的参数。
图7示出折叠线性编码器700。折叠线性编码器700包括第一部分702和第二部分704。例如，第一和第二部分702和704可以例如以一角度耦合在一起，或可以形成为一个整体。在示出的示例中，第一部分702包括辐射源703，其产生辐射束708。此外，在该示例中，第二部分704包括测量装置710和可选的探测器712。在一个示例中，测量装置710可以是透射标尺，通过透射标尺被反射的束716在被可选的探测器712接收之前透射。在另一示例中，测量装置710可以是反射标尺，允许在束716从该标尺反射之后手动或自动地探测被反射的束。
图7中示出装置706，包括反射部分714。如上面参照装置606所述的那样，光学装置706可以是扫描反射镜。附加地，或替换地，装置706配置成扫描、旋转、枢转、倾斜或静止。如图7所示，当装置706沿箭头705的方向旋转时，被反射的束716被引导到测量装置710的不同部分(图中用虚线示出的不同位置)。因此，在一个示例中，基于测量装置710的接收被反射的束716的部分，可以确定装置706的参数，例如装置706的取向、位置、角度等。例如，通过处理在可选的探测器712上接收的信号可以执行这些确定步骤。
因此，通过使用编码器700，装置706的变形或改变对装置706的参数的确定的影响基本上被减小或消除，因为第二部分704不再直接与装置706相关。
附加地，或替换地，反射部分714可以形成在装置706上、或其中或与其耦合。此外，反射部分714可以布置在光学装置706上，使得其基本上总是被取向成反射束708。
图8示出光刻设备的另一示例性部分820，其可以使用图7中的折叠线性编码器700。例如，部分820可以是平台或台，例如图案形成装置台或平台、或晶片台、或衬底台，如上面参照图1、2和5所述的那样。因此，在这些示例中，部分820支撑图案形成装置PD或晶片/衬底W，与上面参照图1、2和5所述的元件一样。部分820包括反射部分814。与上面参照图7讨论的类似，束708从反射部分814反射，以形成被反射的束716。被反射的束716被测量装置710和可选的探测器712接收。因此，部分820的参数，例如部分820的角度、位置或取向可以被确定，与上面所述的类似。
可以认识到，使用系统700还可以探测其他光学系统或其他光刻设备内的其他元件。
图10和11示出根据本发明不同的实施例的示例性装置1006和1106，其参数使用图7中的系统700的部分进行测量。在图10中，凹面光学元件1006(例如反射镜或透镜)包括反射部分1014，其反射束1008以产生被反射的束1016。类似地，在图11中凸面光学元件1106(例如反射镜或透镜)包括反射部分1114，其反射束1108以产生被反射的束1116。
图9是示出方法930的流程图。在步骤932中，由辐射源产生的辐射束被装置的反射部分反射离开。在步骤934中，在被反射的束透射通过测量装置之后被探测。在步骤936中，基于探测步骤确定装置的参数。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造具体器件(例如集成电路或平板显示器)中的应用，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用。这些应用包括但不限于，制造集成电路、集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头、微电子机械装置(MEMS)、发光二极管(LEDs)等。此外，例如在平板显示器中，本设备可以用于帮助形成多个层，例如薄膜晶体管层和/或滤光片层。
虽然上面已经具体参考了本发明实施例用于光学光刻技术的情况，但是应该认识到，本发明可以用于其他应用中，例如用于压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
结论
虽然上面已经描述了本发明的多个实施方式，应该理解，这些实施方式仅以示例的方式给出，而不是限定性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对本发明作出形式和细节上的修改对本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明的宽度和范围不应该受到上述示例性实施例的限制，而应该根据权利要求及其等同进行限定。
可以认识到，不是“发明内容”和“摘要”部分而是用“具体实施例”部分解释权利要求。“发明内容”和“摘要”部分可以列举一个或更多个，但不是发明人想到的本发明的全部实施方式，并且并不以任何方式限制本发明和权利要求。

Claims (16)

1.一种使用折叠的光学编码器的系统，包括：
包括辐射源的第一部分，所述辐射源配置用以产生辐射束，所述辐射束被引导以从配置成支撑和移动物体的台的反射部分被反射；和
耦合到所述第一部分的第二部分，所述第二部分包括测量装置和探测器，使得被反射的所述束透射通过所述测量装置到所述探测器上，
由此，基于被反射的所述束与所述测量装置的相互作用来确定所述台的参数。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一部分以一角度耦合到所述第二部分。
3.如权利要求1所述的系统，其中：
所述台配置成扫描、旋转、枢转或倾斜；和
所述反射部分相对于所述台被取向成基本上总是被放置成反射所述束。
4.如权利要求1、2或3所述的系统，其中，所述反射部分形成在所述台中、形成在所述台上或耦合到所述台。
5.如权利要求1、2或3所述的系统，还包括：
照射系统，配置成调节从第二辐射源接收的第二辐射束；
图案形成装置，配置成图案化所述第二束；和
投影系统，包括所述第一和第二部分和所述台，所述台配置成引导所述图案化束到衬底的目标部分上。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述图案形成装置是独立可控元件阵列。
7.如权利要求1-3中任一项所述的系统，还包括：
照射系统，配置成调节从第二辐射源接收的第二辐射束；
图案形成装置，所述图案形成装置支撑在图案形成装置台上，所述图案形成装置台配置成支撑和扫描所述图案形成装置，所述图案形成装置配置成图案化所述第二束；
衬底台，配置成支撑和扫描衬底；和
投影系统，配置成将所述图案化束投影到所述衬底上，
其中所述台是所述图案形成装置台或所述衬底台中的一个。
8.如权利要求1、2或3所述的系统，其中，所述第一和第二部分配置成形成折叠光学编码器。
9.如权利要求1、2或3所述的系统，其中，所述测量装置是透射标尺。
10.一种使用折叠的光学编码器的方法，包括步骤：
(a)反射由辐射源产生的辐射束使其离开配置成支撑和移动物体的台的反射部分；
(b)在被反射的所述束已经透射通过测量装置之后探测被反射的所述束；和
(c)基于步骤(b)确定所述台的参数。
11.如权利要求10所述的方法，其中，步骤(a)包括扫描、旋转、枢转或倾斜所述台，使得所述反射部分相对于所述台被取向成基本上总是被放置成反射所述束。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，步骤(a)包括：将所述反射部分耦合到所述台。
13.如权利要求10或11所述的方法，其中，步骤(a)包括：在所述台中或在所述台上形成所述反射部分。
14.如权利要求10或11所述的方法，其中，步骤(b)包括：使用透射标尺作为所述测量装置。
15.如权利要求10或11所述的方法，其中步骤(c)包括：确定角度、位置或方向作为所述台的所述参数。
16.一种使用折叠的光学编码器的系统，包括：
第一辐射源，配置成产生第一辐射束；
独立可控元件阵列，配置成图案化所述第一辐射束；
投影系统，配置成将所述图案化束投影到衬底的目标部分上，所述投影系统包括：
第一部分，所述第一部分包括第二辐射源，所述第二辐射源配置成产生第二辐射束，所述第二辐射束被引导以从配置成支撑和移动衬底且配置成将所述图案化束投影到所述衬底的所述目标部分上的台的反射部分被反射；和
耦合到所述第一部分的第二部分，所述第二部分包括测量装置和探测器，使得所述被反射的第二束透射通过所述测量装置到所述探测器上，
其中，基于被反射的所述束和所述测量装置的相互作用来确定所述台的参数。
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