CN106462077A - 包括用于影像尺寸控制的投影系统的光刻装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及光刻装置(100)及用于控制经投影的基板图案(W)的相对影像尺寸(S1/S0)的方法。投影系统(10)被配置用于将掩膜图案(M)的影像作为基板图案(W)投影到基板(6)上，其中该投影系统(10)包括调整透镜(13)，该调整透镜(13)可在包含中心位置(X0)的范围(Xmin、Xmax)中移动以便控制相对影像尺寸(S1/S0)。该投影系统(10)被配置来将掩膜图案(M)投影至调整透镜(13)上，以使得当调整透镜(13)位于中心位置(X0)时，从调整透镜(13)的视角来看的视掩膜图案(M’)出现之处离调整透镜(13)的距离(2*F)是调整透镜(13)的焦距(F)的两倍。

Description

包括用于影像尺寸控制的投影系统的光刻装置

技术领域

本公开涉及一种包括投影系统的光刻装置以及一种用于控制经投影的基板图案的影像尺寸的方法。

背景技术

光刻是在微米或奈米制造中用来图案化基板各部分的工艺。通常，光刻使用光来将掩膜图案从掩膜转印至基板上的光敏化学品(“光阻剂”)。例如，光刻装置包括或耦合至照射系统，该照射系统具有用于向掩膜提供光的光源和/或光束整形器。通过投影系统将掩膜图案成像至基板上。投影系统包括用来控制投影影像的放大率、位置和/或聚焦的光学组件，诸如曲面镜和/或透镜。

如显微光刻(microlithography)业内所使用的，此类光学组件通常实现高分辨率来解析掩膜中的结构，例如，接近理论绕射极限。当将连续层应用于基板上时，影像通常需要被迭加至一准确度，该准确度是该分辨率的分数。然而，当诸如温度或空气压力的环境条件改变时，可能会影响影像的尺度和/或聚焦。当通过不同的机器来应用各层时，可进一步使其复杂化。因此，需要准确地控制经投影的基板图案的相对影像尺寸。

在典型投影系统中，可通过使透镜沿着光轴移动以便调整放大率来实现对影像尺寸的控制。然而，这通常也可影响像平面的位置，从而引起经投影的基板图案的模糊。可通过同时移动第二调整透镜或甚至基板本身的位置来补偿像平面的偏移。然而，这需要通常不相等且难以协调(例如，非线性)的两个调整。

美国专利第6,816,236号公开了一种投影光学系统，其包括六个透镜群组，其中四个成对地在阻挡件周围对称地放置。第二及第五透镜群组(按照从对象侧开始的次序)可在阻挡件周围对称地放置，但也可在阻挡件周围不对称地调整以便调整投影光学系统的放大率。第一及第六透镜群组(按照从对象侧开始的次序)分别用来使投影光学系统在对象侧及影像侧均为实质上远心的。投影及曝光装置自动检测影像放大率，且基于检测结果来调整作为单元的第二及第五透镜群组的位置以维持规定的放大率。

遗憾的是，现有技术的解决方案仅限于成对地在阻挡件周围对称地放置的透镜群组。此外，因为现有技术依赖借助于多个透镜群组来控制放大率，所以这些群组的相对放置可能会影响成像。例如，由于系统中的温度波动，第二透镜群组可相对于第五透镜群组和/或相对于其间的第三或第四透镜群组偏移。此外，当第二及第五透镜群组制造为不相同的时，影像可能会劣变。

因此，需要一种包括更加通用且稳健的投影系统的光刻装置，该投影系统用于控制经投影的基板图案的相对影像尺寸。

发明内容

本公开的第一方面提供一种光刻装置。该装置包括掩膜台，其配置用于放置掩膜。该掩膜包括掩膜图案以便根据掩膜图案来图案化照射光束。该装置进一步包括基板台，其配置用于放置基板以便将基板图案接收至基板上。该装置进一步包括投影系统，其配置用以将掩膜图案的影像作为基板图案投影到基板上。该投影系统包括调整透镜，该调整透镜可在包含中心位置的范围中移动以便通过调整透镜的相对位置来控制经投影的基板图案的相对影像尺寸。投影系统被配置来将掩膜图案投影至调整透镜上，以使得当调整透镜位于中心位置时，从调整透镜的视角来看的视掩膜图案出现之处离调整透镜的距离是调整透镜的焦距的两倍。

已发现，当从该调整透镜的视角来看的掩膜图案出现之处离调整透镜的距离是调整透镜的焦距的两倍时，可移动透镜来调整投影影像的相对尺寸，而对像平面的位置的影响极小。因此，可以以简单的方式控制经投影的基板图案的影像尺寸，而不必补偿影像焦点的偏移。该投影系统可更为通用，因为其不限于另外的条件。该投影系统可更为稳健，因为其并不依赖用以控制影像尺寸的多个相关的光学组件。

不再深入探讨理论，如下是可能的解释。通常注意到，若将对象置放成离透镜的距离等于透镜的焦距的两倍，则透镜被设置来将对象的对应影像在透镜的另一侧上投影在相同距离处，其中横向放大率为一，即，影像与对象为相同尺寸。此外注意到，透镜的纵向放大率通常与其横向放大率的平方成比例。因此，当透镜被配置为以单位横向放大率操作时，对象朝向或远离透镜的小距离位移导致对应的影像位置在相同方向中的类似位移。类似地，若透镜本身沿着光轴移动了小的距离，则像平面的位置在一阶上保持不变，而透镜与对象之间的距离及透镜与影像之间的距离改变。横向放大率是该后两个距离的比值，因此可在焦点位置的变化可忽略的情况下改变横向放大率。

应注意，从调整透镜的视角来看的掩膜出现之处的距离可不同于透镜与掩膜之间的实际距离。例如，当另外的光学组件布置于掩膜与调整透镜之间时，从调整透镜的视角来看的视距离可改变。取决于调整透镜是正透镜还是负透镜，掩膜出现的位置可在透镜前方(与掩膜在同一侧上)或在透镜后方。在负透镜的情况下，焦距可由负数描述，且离视掩膜图案的距离由负距离描述(当其出现在透镜的与光源头不同的一侧时(虚拟对象))。

处于中心位置的调整透镜优选地被配置用于提供介于从调整透镜的视角来看的视掩膜图案的尺寸与视基板图案的尺寸之间的放大因子1:1。然而，投影系统作为整体可在另一放大因子下操作。例如，若调焦组件位于投影系统的一部分中，在此部分中光大致上准直，则远程对象及影像在该组件看来只要出现在相等距离处即可满足以上条件。一般而言，优选的是，进入处于中心位置的调整透镜的光的准直度等于离开调整透镜的光的准直度。其余组件可提供透镜设计者所需的任何放大率。因此，投影系统可更为通用。

通过使调整透镜作为单个单元移动而在其间没有光学组件，投影系统可进一步简化且更为稳健。例如，可通过单个机构使调整透镜移动。因为没有其他(固定的)光学组件布置于调整透镜之间，所以这些光学组件不会因其相对位置和/或角度而影响成像。

通过使用单个透镜组件作为调整透镜，投影系统可进一步简化且更为稳健。例如，不需要使多个透镜组件移动以便调整影像尺寸。此外，单个透镜组件可比透镜组件集合更稳健，透镜组件集合的相对位置可例如受温度影响，进而影响影像尺寸和/或聚焦条件。此外，不需要制造一对完全相同的透镜组件。此外，调整透镜的宽度(即，调整透镜的第一表面与最后表面之间的光轴的长度)可更小。更薄的调整透镜受机械问题或透射问题的影响可更少。因此，期望调整透镜具有小于10cm的厚度，优选地小于5cm，更优选地小于1cm。应注意，若透镜具有更大的焦距，则其也可更薄。

通过使用具有大焦距的调整透镜，可在所需范围内更准确地控制放大率。将了解，对于更大的焦距，可使调整透镜移动相当大的距离以调整放大率，而对像平面的位置的影响极小。例如，可能需要提供焦距大于5米，优选地大于10米，更优选地大于20米或甚至大于40米的调整透镜。焦距越大，对放大率的控制可越准确。另一方面，若焦距太大，则透镜可能需要过多的移动来调整放大率。因此，通常需要焦距小于1000米，优选地小于100米，例如，约为50米。

通过在调整透镜的影像侧添加另外的透镜，投影系统作为整体的像平面可处于与调整透镜独自的像平面不同的位置。例如，实际基板图案可投影成比从透镜的视角来看的(虚拟)基板图案的视距离更靠近透镜。通过将基板图案投影在投影系统的离调整透镜的距离更小的像平面处(例如，其中该距离是调整透镜的焦距的分数)，而从调整透镜的视角来看的视像平面大致上是调整透镜的焦距的两倍，可对像平面位置的维持进一步改进，同时提供对相对影像尺寸的准确调整，尤其在使用相对弱的调整透镜时。

通过配置投影系统来增加从调整透镜的视角来看的视掩膜图案的距离，装置可更为紧凑。例如，当焦距较大时，不需要实际上将掩膜置放成离调整透镜的距离较大。相反，例如可将准直光学组件置放于调整透镜与掩膜图案之间。通过将准直度有所增加(即，光径更为平行)的图案化光线投影至调整透镜上，从调整透镜的视角来看，可增加掩膜图案的视距离。类似地，通过配置投影系统来减小像平面与调整透镜之间的实际距离，装置可更为紧凑。例如，不需要将基板置放成离调整透镜的距离较大。通过将调整透镜配置于投影系统的中心处，可在任一侧使用相同或类似的光学组件，从而可能减小生产成本。

应注意，若使调整透镜自中心位置移动的距离与透镜的焦距相比而言过多，则可遇到二阶焦点偏移。因此，在维持影像聚焦的同时调整放大率的方法尤其适合于小影像尺寸调整。有利地，可用的范围对应于对显微光刻业内所需的相对影像尺寸的典型调整。为限制焦点偏移，可选择将调整透镜的移动限制为处于离中心位置的最大距离内。优选地，此最大距离小于焦距的十分之一(1/10)，更优选地小于焦距的一百分之一(1/100)，甚至更优选地小于焦距的一千分之一(1/1,000)。调整透镜的相对移动与焦距相比而言越小，像平面的位移越小。另一方面，需要某种相对移动来充分调整相对影像尺寸。因此，优选的是，最大距离至少为焦距的十万分之一(1/100,000)，更优选地大于焦距的一万分之一(1/10,000)，例如，约为焦距的三千分之一(1/3,000)。

通过提供控制器，可准确地和/或自动地控制调整透镜的相对位置以便调整经投影的基板图案的相对影像尺寸。例如，控制器可响应于所测量的温度变化来控制调整透镜的相对位置。替代地或另外，通过提供影像传感器，可自动检测经投影的基板图案的影像尺寸。控制器可依据检测到的影像尺寸来调整该调整透镜的位置以便获得或维持所需影像尺寸。

本公开的第二方面提供一种用于在光刻装置中控制经投影的基板图案的相对影像尺寸的方法。该方法包括使用投影系统按照掩膜图案的影像来投影基板图案。投影系统包括用于调整经投影的基板图案的相对影像尺寸的调整透镜。该方法进一步包括控制该调整透镜在中心位置附近的相对位置，进而控制经投影的基板图案的相对影像尺寸。投影系统被配置为将掩膜图案投影至调整透镜上，以使得当调整透镜位于中心位置时，从调整透镜的视角来看的视掩膜图案出现之处离调整透镜的距离是调整透镜的焦距的两倍。

将了解，由于与上述原因类似的原因，可有利地应用此方法来提供更为通用且稳健的投影系统。

附图说明

从以下的描述、随附的权利要求书以及附图中将更好地理解本公开的装置、系统及方法的这些及其他特征、方面和优点，在附图中：

图1A示出光刻装置的实施例的示意图；

图1B示出例如供图1A的装置中使用的投影系统的实施例的示意图；

图2A示出投影系统的另一实施例的示意图；

图2B示出移动图2A的实施例的调整透镜的效果；

图3A示出投影系统的另一实施例的示意图；

图3B示出移动图3A的实施例的调整透镜的效果；

图4A示出投影系统的另一实施例的示意图；

图4B示出移动图4A的实施例的调整透镜的效果；

图5示出包括负调整透镜的投影系统的实施例的示意图。

具体实施方式

除非另外定义，否则本文中使用的所有用词(包括技术用词及科学用词)在描述及图式的情境下来读时具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。将进一步理解，用词(诸如常用字典中所定义的用词)应理解为具有与其在相关技术的情境下的含义一致的含义，并且将不在理想化或过于正式的意义上加以理解，除非本文中明确地如此定义。在一些情况下，可省略对熟知的设备及方法的详细描述，以便不混淆本发明的系统及方法的描述。用以描述特定实施例的术语不欲限制本发明。如本文中所使用，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”及“该”意欲也包括复数形式，除非上下文明确地另外指示。“和/或”一词包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何及所有组合。将理解，“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”一词规定所陈述特征的存在，但不排除一个或多个其他特征的存在或添加。将进一步理解，当将方法的特定步骤称为在另一步骤之后时，该特定步骤可直接接在该另一步骤之后，或可在执行该特定步骤之前执行一或多个中间步骤，除非另外规定。同样将理解，在描述结构或组件之间的连接时，该连接可直接建立或经由中间结构或组件来建立，除非另外规定。本文中所提及的所有公开案、专利申请案、专利及其他参考文献以全文引用的方式并入本文中。在发生冲突的情况下，本说明书(包括定义)将起控制作用。

下文中参考附图更全面地描述本发明，其中示出了本发明的实施例。然而，本发明可体现为许多不同形式并且不应被理解为受限于本文中陈述的实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开将透彻且完整，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。对示例性实施例的描述意欲结合附图来读，这些附图被视为完整的书面描述的一部分。在附图中，为了清晰度，可夸大系统、组件、层及区的绝对尺寸及相对尺寸。可参考对本发明的可能理想化的实施例及中间结构的示意性说明和/或横截面说明来描述实施例。在描述及附图中，相同数字始终指代相同组件。相对用词及其衍生词应被理解为指代如随后所描述或如所论述的附图中所示出的定向。这些相对用词是为了便于描述且不要求以特定定向来对系统进行建构或操作，除非另外陈述。

图1A示出光刻装置100的实施例的示意图。

装置100包括或耦合至照射系统，该照射系统被配置用于提供照射光束R1。例如，通过光学组件2引导来自光源1的辐射R0，以提供照射光束R1。优选地，照射光束R1包括均匀和/或准直的光束，例如，用来照射掩膜4。光源1和/或光学组件2可包括于装置中或与装置分开。

装置100包括掩膜台3，所述掩膜台3被配置用于放置掩膜4。该放置可为静态的或动态的。掩膜4包括掩膜图案M，以便根据掩膜图案M来图案化照射光束R1。掩膜可例如在透射模式或反射模式下操作(未示出)。掩膜可包括用来图案化(即，遮蔽)照射光束R1的任何构件，诸如可单独控制的组件的分划板(reticle)或阵列，以确定所需电路图案的影像。因此，掩膜图案M例如可由具有可变透射率和/或反射率的组件的阵列形成以图案化入射光。掩膜台3和掩膜4可为分开的组件或整合的组件。

装置100包括基板台5，所述基板台5配置用于放置基板6。该放置可为静态的或动态的。基板6经放置以便将基板图案W接收至基板6上。‘基板’可包括可在上面形成所需电路图案的任何物品，例如，通常为晶圆或膜。基板台5可为用以将基板6提供于所需位置的平台或其他构件，例如滚筒。在一个实施例中，基板台5包括用于固持基板6的夹子(未图示)。

装置100包括投影系统10，所述投影系统10被配置用于将掩膜图案M的影像作为基板图案W投影到基板6上。投影系统10包括可在一范围(Xmin至Xmax)中移动的调整透镜13。该范围包括中心位置X0，以便控制经投影的基板图案W的相对影像尺寸S。优选地，但并非必须，中心位置X0大致上在范围的最小值Xmin与范围的最大值Xmax之间的一半处。以此方式，提供最大范围的调整以便改变影像尺寸，而对投影影像的聚焦位置的影响极小。如本文中所使用，位置X可对应于沿着光轴(“OA”)所测量的相对于中心位置X0的距离，除非另外陈述。例如，通过调整透镜13沿着光轴OA相对于中心位置X0的位置X来控制影像尺寸S。

在一个实施例中，调整透镜13被配置成可从中心位置X0移动最大距离Xmax。在一个实施例中，投影系统10包括沿着投影系统10的光轴OA的轨道(未图示)，以便使调整透镜13沿着该轨道移动。该轨道可例如在一端或两端处包括止动件，用来限制调整透镜13在其间的移动。例如，最大距离Xmax可表达为调整透镜13的焦距F(此处未图标)的分数。在一个实施例中，最大距离小于焦距的一百分之一，即|Xmax-X0|<0.01*F。对于调整透镜13的与焦距F相比而言相对小的移动，对像平面的偏移的效果可受到限制。

在一个实施例中，调整透镜13是相对弱的透镜，例如，具有大于10米的焦距。在负透镜的情况下，在焦度的评估中可考虑(负)焦距的绝对值。

在一个实施例中，装置自动检测影像放大率，且基于检测结果来调整该调整透镜13的位置以便维持规定的放大率。其可允许校正例如由组件中的生产误差导致的影像放大率偏差，并且允许根据由温度变化引起的基板和/或光学组件的膨胀或收缩来调整影像放大率。

在一个实施例中，装置包括控制器20，其被配置用于调整调整透镜13的相对位置X。可通过调整相对位置X来控制经投影的基板图案W的相对影像尺寸S。本公开提供一种通过简单地使单个弱组件沿着其单元的轴线移动来调整影像尺度的方式。考虑此方案来设计的透镜能够瞄准光，以使得主射线足够准确地平行于轴线(远心条件)以致于影像可再次聚焦而放大率没有明显的变化(在需要再次聚焦的情况下)。且可用更少的时间及花费来完成影像尺度与先前应用的图案的尺度的所需匹配。机械透镜设计可提供旋钮，使用者可转动该旋钮来获得任何所需的放大率变化，而不需要再次聚焦。

在一个实施例中，装置包括影像传感器7，其被配置用于检测经投影的基板图案W的影像尺寸S。控制器20被配置用于依据检测到的影像尺寸S来调整该调整透镜13的位置X以便获得所需影像尺寸。

在所示出的实施例中，从光源1发射光R0，通过光束整形器2收集光，从而产生照射光束R1。照射光束R1照射于掩膜4上，从而产生图案化的光束R2。图案化的光束R2穿过投影系统10，从而产生影像光束R5。在穿过投影系统10时，光束R2由光学组件11整形，从而产生照射于调整透镜13上的光束R3。在穿过调整透镜13之后，所得光束R4穿过投影系统10的第二光学组件12。当所得影像光束R5照射基板6的表面时，基板图案W形成于其上。

根据本公开的一个方面，提供一种用于在光刻装置100中控制投影影像(例如，基板图案W)的相对影像尺寸S的方法。方法包括使用投影系统10来投影对象(例如基板图案M)的影像W。投影系统10包括用于调整投影影像W的相对影像尺寸S1/S0的调整透镜13。方法进一步包括控制调整透镜13在中心位置X0附近的相对位置X，进而控制投影影像W的相对影像尺寸S1/S0。投影系统10被配置为将对象M投影至调整透镜13上，以使得当调整透镜13位于中心位置X0处时，从调整透镜13的视角来看的视对象M’出现之处离调整透镜13的距离是调整透镜13的焦距F的两倍，即P＝2*F。

当然，本文中关于光刻装置所描述的实施例可应用于用来控制投影影像的相对影像尺寸S的方法的相应实施例中。例如，一个实施例包括依据检测到的影像尺寸S来自动调整该调整透镜13的位置X以便获得和/或维持所需影像尺寸。一个实施例包括仅移动单个透镜来调整影像尺寸。在一个实施例中，使调整透镜13作为单个单元移动而在其间没有光学组件。

将了解，本文中所公开的方法尤其适合于在光刻装置中对晶圆图案进行成像，因为所需的影像尺寸调整是相对小的，同时维持像平面位置是关键的。因此，在一个实施例中，对象是掩膜图案，其影像被作为基板图案投影到基板上。

图1B示出供装置100中使用的投影系统10的实施例的示意图。

在所示出的实施例中，透镜13非常弱，焦距约为48米，且其沿着轴线移动(调焦)的总距离(Xmin至Xmax)约为16mm，进而实现约为0.010mm的影像尺度变化，此影像尺度变化在本申请所需的尺度变化的预期范围内。

在一个实施例中，调整透镜13包括单个透镜组件。单个透镜组件具有两个光学界面，这些光学界面之间具有透镜材料的整体式体积。透镜组件可包括不同层，例如抗反射层。在一个实施例中，调整透镜13是薄透镜。优选地，透镜的厚度(例如，光学界面之间的沿着光轴的距离)小于10cm，优选地更小。在替代或额外的实施例中，一个或多个透镜组件(未图标)可作为单个单元移动而在其间没有光学组件。例如，两个或两个以上透镜可保持在一起以有效地充当单个可移动透镜。

在一个实施例中，调整透镜13配置于投影系统10的中心处。在一个实施例中，投影系统10包括围绕放置于中心处的调整透镜13的光学组件11、12的对称配置。替代地，例如在掩膜图案M与基板图案W之间具有其他放大因子的其他配置也是可能的。

在一个实施例中，投影系统10包括配置于掩膜台与调整透镜13之间的准直系统11，其用以增加来自掩膜图案M的图案化光线R2的准直度，进而将准直度有所增加的图案化光线R3投影至调整透镜13上。应注意，通过增加准直度，使来自光束R3的光线更为平行。将了解，此增加了从调整透镜13的视角来看的掩膜图案M的视距离。因此，在一个实施例中，投影系统10被配置为提供从调整透镜13的视角来看的视掩膜图案，该视掩膜图案出现之处离调整透镜13的距离比离掩膜图案的实际距离更远。

视距离可例如通过回溯来自光束R3的光线直至其彼此相交(在本图的外很远处)来确定。为了回溯从调整透镜13的视角来看的光线的视源头，省略准直系统11。因此，可认为离掩膜图案的视距离是如下距离：为了在没有介于掩膜图案M与调整透镜13之间的任何光学组件的情况下(尤其在没有准直系统11的情况下)实现来自照射于调整透镜13上的光束R3的相同光线或相前，需要将掩膜图案M(具有不同的尺寸)置放于该距离处。

在一个实施例中，投影系统10包括配置于调整透镜13与基板台5之间的聚焦系统12，其用于减小调整透镜13与基板6上的经投影的基板图案W之间的距离。换言的，投影系统10的像平面Q比调整透镜13独自的像平面(未示出)更靠近调整透镜13。

在一个实施例中，投影系统10相对于调整透镜13被配置，以使得进入处于中心位置X0的调整透镜13的光R3的准直度等于离开调整透镜13的光R4的准直度。换言的，在调整透镜13任一侧上的光线具有大约相等的准直度。例如，对于正调整透镜13，进入调整透镜13的光束R3的光线可略微发散，且离开调整透镜13的光束R4的光线可略微会聚，其中发散光线相对于光轴具有与会聚光线相同的角度。对于负调整透镜13，会聚光线及发散光线的次序可颠倒。

有利地，投影系统10和/或调整透镜13被配置来以特定方式将掩膜图案M投影至调整透镜13上。具体而言，投影系统10和/或调整透镜13被配置，以使得当调整透镜13位于调整透镜的移动范围中的中心位置X0时，从调整透镜13的视角来看的掩膜图案M出现之处离调整透镜13的距离是调整透镜13的焦距的两倍。以下将参考图2至图6进一步阐释此原理。

图2A示出投影系统10的实施例的示意图，其中调整透镜13位于中心位置X0处。

如本文中所使用的，附图标记F指示调整透镜13的焦点平面的位置。相应地，该附图标记也可指示调整透镜13的焦距F，该焦距是调整透镜13与其焦点平面之间的距离。通常，焦距F是沿着光轴OA，例如从调整透镜13的中心测量的。光学系统的焦距是该系统使光会聚或发散的剧烈程度的度量，例如，使最初准直的光线聚焦所历经的距离。通过使调整透镜13相对于中心位置X0移动至位置X，焦点平面F的位置可移动，而焦距F的量值仍然是调整透镜13的恒定性质。

如本文中所使用的，附图标记P和Q分别指示投影系统10的对象平面及像平面的位置。相应地，这些附图标记也可指示相对于投影系统10的对象距离及影像距离。通过白色垂直箭头示出掩膜图案M及晶圆图案W。将掩膜图案M置放于投影系统10的对象平面P中，从而在投影系统10的像平面Q中产生掩膜图案M的影像，该影像是基板图案W。

如本文中所使用的，附图标记P’及Q’(带有单引号)分别指示调整透镜13的对象平面及像平面的位置。在该实施例中，投影系统10仅包括调整透镜13且不包括另外的光学组件。因此，投影系统10的对象平面P与调整透镜13的对象平面P’重合。类似地，投影系统10的像平面Q与调整透镜13的像平面Q’重合。因此，在该实施例中，从调整透镜13的视角来看的视掩膜图案M’(带有单引号)与实际掩膜图案M相同。类似地，视基板图案W’(带有单引号)与实际基板图案W相同。然而，一般而言，当投影系统10包括另外的光学组件时，视掩膜图案M’和/或视基板图案W’的位置无需一定分别与实际掩膜图案M和基板图案W重合，如参考图2至图5所示的。

在实施例中，将掩膜图案M置放成离调整透镜13的距离等于调整透镜13的焦距F的两倍，即P＝2*F。使用透镜公式(1/F＝1/P+1/Q)，可推断出影像W形成于距离Q＝2*F处，即，离调整透镜13的距离与对象平面P相同。可将放大率计算为对象距离P与影像距离Q之间的比值，即，在此情况下为一。这也可从在掩膜图案M与基板图案W之间的画出的三条光线的几何分析推断出。第一(顶部)光线平行于光轴OA进入调整透镜13，且调整透镜13使其弯曲以在透镜的影像侧上的焦点位置F处与光轴OA相交。第二(中间)光线笔直穿过调整透镜13的中心。第三(底部)光线穿过透镜的对象侧上的焦点位置F，且调整透镜13使其弯曲以平行于光轴OA。所有光线在像平面Q处会聚以形成象征影像W的箭头的尖端。

图2B示出将调整透镜13移动至新位置X的效果。与通过灰色线指示的图2A的原始情形相比，新情形是通过黑色线来指示的。

如所示，调整透镜13的移动导致焦点位置F的相应移动。黑色光线已根据新情形重新画出。应注意，透镜相对于对象的相对位移通常意味着相应的影像的位置及尺寸可受到影响。然而，将了解，在目前的情况下，虽然基板图案W的尺寸确实已经实质上从S0变成S1，但另一方面，经投影的基板图案W的位置从原始位置d0至新位置d1几乎没有位移。可因此有利地使用此特性来调整基板图案W的相对尺寸S1/S0而对像平面Q的位移d1-d0的影响极小，基板图案W被投影在该像平面Q中。

图3A示出投影系统10的另一实施例的示意图。

与图2的实施例相比，已在调整透镜13的影像侧上添加另外的透镜12。如所示，这可导致投影系统10的像平面Q与调整透镜13的像平面Q’相比的位移。类似地，基板图案W与视基板图案W’相比已位移，该视基板图案W’从调整透镜13的视角来看保留在相同位置，如虚线所指示。

应注意，额外透镜12可导致基板图案W的尺寸与掩膜图案M相比的改变。具体地，应注意，放大因子不再为一。

图3B示出将调整透镜13移动至新位置X的效果。如同前文，与通过灰色线指示的图3A的原始情形相比，新情形是通过黑色线来指示的。

应注意，该位移对从调整透镜13的视角来看的视基板图案或虚拟基板图案W’上的效果与图2B中相同，即，虚线箭头W’的影像尺寸明显改变，而对影像位置Q’的影响极小。然而，投影系统10包括光学组件12，其被配置为将基板图案W投影在调整透镜13与调整透镜13的像平面Q’之间。换言的，光学组件12使经投影的基板图案W更靠近调整透镜13。应注意，由于将基板图案W的坐标映射成更靠近调整透镜13，基板图案W的位移与图2B的实施例相比可更小，即，|d1-d0|<|d1’-d0’|。另一方面，虽然经投影的基板图案W的绝对影像尺寸可比之前更小，但相对影像尺寸保持相同，即，S1/S0＝S1’/S0’。将了解，通过将基板图案W投影在调整透镜13与调整透镜13的像平面Q’之间，可改进控制相对影像尺寸的所需效果，同时维持投影影像的焦点位置。

在一个实施例中，投影系统10被配置用于将基板图案W投影在离调整透镜13有一距离的像平面Q处，该距离是焦距F的分数。优选地，该距离小于焦距F的0.5倍，更优选地，该距离小于焦距F的0.3倍，甚至更优选地小于焦距F的0.1倍，甚至更优选地小于焦距F的0.05倍，甚至更优选地小于焦距F的0.01倍。该距离与焦距相比而言越小，像平面位置的维持越好，同时提供对相对影像尺寸的准确调整，尤其在使用相对弱的调整透镜13(例如，具有大于10米的焦距)时。

图4A示出投影系统10的又一实施例的示意图。

与图3的实施例相比，已在调整透镜13的对象侧上添加另外的透镜11。如所示，这可导致从调整透镜13的视角来看的视对象平面P’及视掩膜图案M’(由虚线指示)，其不再与实际对象平面P及掩膜图案M重合。一般而言，在掩膜图案M的位置与调整透镜13之间添加光学组件可因此导致从调整透镜13的视角来看的掩膜图案M的视位置的改变。如上文所论述的，该视位置或视距离可例如通过将照射调整透镜13的光线回溯至其源头(即，照射调整透镜13的相前在没有诸如透镜11的其他光学组件的情况下进行建设性干涉的处所)来确定。

在所示实施例中，显然，处于中心位置X0的调整透镜13被配置用于提供从调整透镜13的视角来看的视掩膜图案M’的尺寸与视基板图案W’的尺寸之间的单位放大因子(1:1)。实际上，将了解，这也可适用于其他实施例，甚至图5的实施例。

图4B示出将调整透镜13移动至新位置X的效果。如同之前一样，与通过灰色线指示的图3A的原始情形相比，新情形是通过黑色线指示。

可注意到，在透镜的影像侧上的情形与图3B相同。因此，将调整透镜13移动至新位置的效果也相同，并且可实现相同的有利效果。这示出，无论何时从调整透镜13的视角来看的视掩膜图案M’出现之处离调整透镜13的距离是调整透镜13的焦距F的两倍，不管实际掩膜图案位于何处，本公开的原理均可适用。

在一个实施例中，调整透镜13被配置用于将相对影像尺寸S1/S0控制在至少0.99–1.01的范围之间，同时维持经投影的基板图案W从基板6的固定表面的偏移在一距离内，该距离小于调整透镜13的焦距F的0.001倍。

图5示出投影系统10的又一实施例的示意图。在该实施例中，调整透镜13是负透镜，即凹透镜。可注意到，对于负透镜，视掩膜图案M’可出现在透镜的影像侧上。然而，投影系统10仍可被配置以使得离视掩膜图案M’的距离是调整透镜13的焦距F的两倍。按照通过负值来描述负透镜的焦距的惯例，类似地，可使用如下惯例：通过负距离来描述在该透镜的影像侧的视(虚拟)对象。该实施例示出，本公开的原理可适用于正透镜及负透镜。

为了清晰且简洁的描述，应注意，本文中将特征描述为相同或单独的实施例的部分，然而，应了解，本发明的范围可包括具有所描述特征中的全部或一些的组合的实施例。例如，虽然针对投影系统示出了实例实施例，但得益于本公开的本领域技术人员也可设想替代性方式以用于实现类似的功能及结果。例如，一或多个透镜可由等效的光学组件(诸如曲面镜)替代。

如所论述且示出的实施例的各种组件提供某些优点，诸如简化却稳健的投影系统。当然，应了解，可将以上实施例或过程中的任一者与一或多个其他实施例或过程相组合来提供找到并匹配设计及优点的更进一步改良。例如，公开设备或系统被配置和/或被建构用于执行规定的方法或功能的实施例固有地本身和/或与方法或系统的其他所公开的实施例相结合来公开该方法或功能。此外，方法实施例被视为固有地与方法或系统的其他所公开实施例相结合来公开这些方法实施例在相应硬件中的实行方案(在可能的情况下)。此外，可例如在非暂时性计算机可读储存媒体上体现为程序指令的方法被视为固有地公开为此实施例。应了解，本公开对小尺度光学制造提供特别的优点，且一般而言可适用于需要影像尺寸的小变化同时维持关键影像焦点位置的任何应用。

最后，以上论述意欲仅示出本发明的系统和/或方法且不应被解释为将所附的权利要求限于任何特定实施例或实施例群组。说明书及图式因此应以例示性方式理解，且不欲限制所附的权利要求的范围。在理解所附的权利要求时，应理解，字词“包括”不排除除了给定权利要求中所列组件或动作之外的其他组件或动作的存在；组件前面的字词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个此类组件的存在；权利要求中的任何附图标记不限制其范围；若干“构件”可通过相同或不同的项目或所实施的结构或功能来表示；所揭示设备或其部分中的任一者可组合在一起或分成另外的部分，除非另外特别陈述。仅仅在互不相同的权利要求中叙述某些度量这一事实并不指示不能加以利用此等度量的组合。具体而言，权利要求的所有起作用的组合被视为已固有地公开。

Claims (15)

1.一种光刻装置(100)，其包括：

掩膜台(3)，被配置用于放置掩膜(4)，所述掩膜(4)包括掩膜图案(M)，以便根据所述掩膜图案(M)来图案化照射光束(R1)；

基板台(5)，被配置用于放置基板(6)，以便将基板图案(W)接收至所述基板(6)上；以及

投影系统(10)，被配置用于将所述掩膜图案(M)的影像作为所述基板图案(W)投影至所述基板(6)上，其中所述投影系统(10)包括：

调整透镜(13)，能够在包含中心位置(X0)的范围(Xmin、Xmax)中移动，以便通过所述调整透镜(13)的相对位置(X)来控制经投影的基板图案(W)的相对影像尺寸(S1/S0)；以及

控制器(20)，被配置为通过控制所述调整透镜(13)的所述相对位置(X-X0)来调整所述经投影的基板图案(W)的所述相对影像尺寸(S1/S0)；

其中所述投影系统(10)被配置为将所述掩膜图案(M)投影至所述调整透镜(13)上，以使得当所述调整透镜(13)位于所述中心位置(X0)时，从所述调整透镜(13)的视角来看的视掩膜图案(M’)出现之处离所述调整透镜(13)的距离(2*F)是所述调整透镜(13)的焦距(F)的两倍。

2.如权利要求1所述的装置，其包括影像传感器(7)，所述影像传感器(7)被配置用于检测所述经投影的基板图案(W)的影像尺寸(S)，其中所述控制器(20)被配置来依据所述检测到的影像尺寸(S)来调整所述调整透镜(13)的所述位置(X)，以便获得所需影像尺寸。

3.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述调整透镜(13)能够作为单个单元移动，其间没有光学组件。

4.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述调整透镜(13)包括单个透镜组件。

5.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述调整透镜(13)的所述焦距(F)的绝对值(|F|)大于10米。

6.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述投影系统(10)被配置用于将所述基板图案(W)投影在所述投影系统(10)的像平面(Q)处，所述像平面(Q)离所述调整透镜(13)的距离是所述焦距(F)的分数，其中所述分数小于0.1。

7.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述投影系统(10)包括沿着所述投影系统(10)的光轴(OA)的轨道，以便使所述调整透镜(13)沿着所述轨道移动，其中所述调整透镜(13)被配置成能够在所述轨道上从所述中心位置(X0)移动一最大距离(Xmax)，其中所述最大距离(Xmax)小于所述焦距(F)的一百分之一(0.01)。

8.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述投影系统(10)相对于所述调整透镜(13)被配置，以使得当所述调整透镜(13)处于所述中心位置(X0)时，进入所述调整透镜(13)的光线(R3)的准直度等于离开所述调整透镜(13)的光线(R4)的准直度。

9.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述投影系统(10)包括配置于所述掩膜台(3)与所述调整透镜(13)之间的准直系统(11)，用以增加来自所述掩膜图案(M)的经图案化的光线(R2)的准直度，以便将准直度有所增加的所述经图案化光线(R3)投影至所述调整透镜(13)上，从而增加从所述调整透镜(13)的视角来看的所述视掩膜图案(M’)的视距离。

10.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述投影系统(10)包括配置于所述掩膜台(3)与所述调整透镜(13)之间的准直系统(11)，其用来提供从所述调整透镜(13)的视角来看的视掩膜图案(M’)，所述视掩膜图案(M’)出现之处离所述调整透镜(13)的距离(2*F)比离所述掩膜图案(M)的实际距离更远。

11.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述投影系统(10)包括配置于所述调整透镜(13)与所述基板台(5)之间的聚焦系统(12)，其用于减小所述调整透镜(13)与所述基板(6)上的所述经投影的基板图案(W)之间的距离。

12.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述调整透镜(13)具有小于10cm的厚度。

13.如前述任一权利要求所述的装置，其中所述调整透镜(13)被配置用于将所述相对影像尺寸(S1/S0)控制在至少0.99–1.01的范围之间，同时维持所述经投影的基板图案(W)从所述基板(6)的固定表面的偏移在一距离内，所述距离小于所述调整透镜(13)的焦距(F)的0.001倍。

14.一种用于在光刻装置(100)中控制经投影的基板图案(W)的相对影像尺寸(S1/S0)的方法，所述方法包括：

使用投影系统(10)来按照掩膜图案(M)的影像来投影所述基板图案(W)；其中所述投影系统(10)包括用以调整所述经投影的基板图案(W)的所述相对影像尺寸(S1/S0)的调整透镜(13)；

通过控制所述调整透镜(13)在中心位置(X0)附近的相对位置(X)来调整所述经投影的基板图案(W)的所述相对影像尺寸(S1/S0)；

其中所述投影系统(10)被配置为将所述掩膜图案(M)投影至所述调整透镜(13)上，使得当所述调整透镜(13)位于所述中心位置(X0)时，从所述调整透镜(13)的视角来看的视掩膜图案(M’)出现之处离所述调整透镜(13)的距离是所述调整透镜(13)的焦距(F)的两倍。

15.如权利要求14所述的方法，其包括：检测所述经投影的基板图案(W)的影像尺寸(S)，以及依据检测到的影像尺寸(S)来调整所述调整透镜(13)的所述位置(X)以便获得所需影像尺寸。