TW201602733A - 包含用於影像尺寸控制之投影系統的光微影裝置 - Google Patents

Abstract

本揭示案係關於光微影裝置及用於控制經投影基板圖案之相對影像尺寸之方法。投影系統經配置用於將遮罩圖案之影像作為該基板圖案投影至基板上，其中該投影系統包含調整透鏡，該調整透鏡可在包含中心位置之範圍中移動以便控制相對影像尺寸。該投影系統經配置來將該遮罩圖案投影至該調整透鏡上，以使得當該調整透鏡位於該中心位置時，從該調整透鏡之視角來看的視遮罩圖案出現之處離該調整透鏡的距離係該調整透鏡之焦距之兩倍。

Description

包含用於影像尺寸控制之投影系統的光微影裝置

本揭示案係關於一種包含投影系統之光微影裝置及一種用於控制經投影基板圖案之影像尺寸的方法。

光微影術係在微米或奈米製造技術中用來圖案化基板之各部分的製程。通常，光微影術使用光來將遮罩圖案自遮罩轉印至基板上之光敏化學品(「光阻劑」)。例如，光微影裝置包含或耦合至照射系統，該照射系統具有用於向遮罩提供光之光源及/或光束整形器。藉由投影系統將遮罩圖案成像至基板上。投影系統包含用來控制投影影像之放大率、位置及/或聚焦之光學元件，諸如曲面鏡及/或透鏡。

如顯微微影術(microlithography)業內所使用，此類光學元件通常達成高解析度來解析遮罩中之結構，例如，接近理論繞射極限。當將連續層應用於基板上時，影像通常需要被疊加至一準確度，該準確度係該解析度之分數。然而，當諸如溫度或空氣壓力之環境條件改變時，可能會影響影像之尺度及/或聚焦。當藉由不同的機器來應用各層時，可進一步使其複雜化。因此，需要準確地控制經 投影基板圖案之相對影像尺寸。

在典型投影系統中，可藉由使透鏡沿著光軸移動以便調整放大率來達成影像尺寸之控制。然而，此通常亦可影響影像平面之位置，從而引起經投影基板圖案之模糊。可藉由同時移動第二調整透鏡或甚至基板本身之位置來補償影像平面之偏移。然而，此需要通常不相等且難以協調(例如，非線性)的兩個調整。

美國專利第6,816,236號揭示一種投影光學系統，其包括六個透鏡群組，其中四個成對地在一阻擋件周圍對稱地定位。第二及第五透鏡群組(按自物件側開始的次序)可在一阻擋件周圍對稱地定位，但亦可在一阻擋件周圍不對稱地調整以便調整投影光學系統之放大率。第一及第六透鏡群組(按自物件側開始的次序)分別用來使投影光學系統在物件側及影像側均為實質上遠心的。投影及曝光裝置自動偵測影像放大率，且基於偵測結果來調整作為一個單元的第二及第五透鏡群組之位置以維持規定的放大率。

遺憾的是，先前技術的解決方案僅限於成對地在一阻擋件周圍對稱地定位之透鏡群組。此外，因為先前技術依賴藉助於多個透鏡群組來控制放大率，所以該等群組之相對定位可能會影響成像。例如，由於系統中之溫度波動，第二透鏡群組可相對於第五透鏡群組及/或相對於其間的第三或第四透鏡群組偏移。此外，當第二及第五透鏡群組製造為不相同的時，影像可能會劣變。

因此，需要一種包含更為通用且穩健的投影系統 之光微影裝置，該投影系統用於控制經投影基板圖案之相對影像尺寸。

本揭示案之第一態樣提供一種光微影裝置。該裝置包含一遮罩台，其經配置用以定位一遮罩。該遮罩包含一遮罩圖案以便根據該遮罩圖案來圖案化一照射光束。該裝置進一步包含一基板台，其經配置用以定位一基板以便將一基板圖案接收至該基板上。該裝置進一步包含一投影系統，其經配置用以將該遮罩圖案之一影像作為該基板圖案投影至該基板上。該投影系統包含一調整透鏡，該調整透鏡可在包含一中心位置之一範圍中移動以便藉由該調整透鏡之相對位置來控制該經投影基板圖案之相對影像尺寸。該投影系統經配置來將該遮罩圖案投影至該調整透鏡上，以使得當該調整透鏡定位於該中心位置時，從該調整透鏡之視角來看的一視遮罩圖案出現之處離該調整透鏡的距離係該調整透鏡之焦距之兩倍。

已發現，當從該調整透鏡之視角來看的一遮罩圖案出現之處離該調整透鏡的距離係該調整透鏡之焦距之兩倍時，可移動該透鏡來調整投影影像之相對尺寸，而對影像平面之位置的影響極小。因此，可以簡單的方式控制經投影基板圖案之影像尺寸，而不必補償影像焦點之偏移。該投影系統可更為通用，因為其不限於另外的條件。該投影系統可更為穩健，因為其並不依賴用以控制影像尺寸之多個相關的光學元件。

不再深入探討理論，如下可為可能的解釋。通常注意到，若將物件置放成離透鏡之距離等於透鏡之焦距的兩倍，則透鏡被設置來將物件之對應影像在透鏡之另一側上投影在相同距離處，其中橫向放大率為一，即，影像與物件為相同尺寸。此外注意到，透鏡之縱向放大率通常與其橫向放大率之平方成比例。因此，當透鏡經配置來以單位橫向放大率操作時，物件朝向或遠離透鏡之小距離位移導致對應的影像位置在相同方向中之類似位移。類似地，若透鏡本身沿著光軸移動了小的距離，則影像平面之位置在一階上保持不變，而透鏡與物件之間的距離及透鏡與影像之間的距離改變。橫向放大率係該等後兩個距離之比率，因此可在焦點位置的變化可忽略之情況下改變橫向放大率。

應注意，從調整透鏡之視角來看的遮罩出現之處的距離可不同於透鏡與遮罩之間的實際距離。例如，當另外的光學元件配置於遮罩與調整透鏡之間時，從調整透鏡之視角來看的視距離可改變。取決於調整透鏡係正透鏡還是負透鏡，遮罩出現的位置可在透鏡前方(與遮罩在同一側上)或在透鏡後方。在負透鏡的情況下，焦距可由負數描述，且離視遮罩圖案之距離由負距離描述(當其出現在透鏡之與光源頭不同的一側時)。

處於中心位置之調整透鏡較佳地經配置用以提供介於從調整透鏡之視角來看的視遮罩圖案之尺寸與視基板圖案之尺寸之間的放大因數1：1。然而，投影系統作為整 體可在另一放大因數下操作。例如，若調焦元件位於投影系統之一部分中，在此部分中光大致上準直，則遠端物件及影像在該元件看來只要出現在相等距離處即可滿足以上條件。一般而言，較佳的是，進入處於中心位置之調整透鏡之光的準直度等於離開調整透鏡之光的準直度。其餘元件可提供透鏡設計者所需的任何放大率。因此，投影系統可更為通用。

藉由使調整透鏡作為單個單元移動而在其間沒有光學元件，投影系統可進一步簡化且更為穩健。例如，可藉由單個機構使調整透鏡移動。因為沒有其他(固定的)光學元件配置於調整透鏡之間，所以此等光學元件不會因其相對位置及/或角度而影響成像。

藉由使用單個透鏡元件作為調整透鏡，投影系統可進一步簡化且更為穩健。例如，不需要使多個透鏡元件移動以便調整影像尺寸。此外，單個透鏡元件可比透鏡元件集合更穩健，透鏡元件集合之相對位置可例如由受溫度影響，進而影響影像尺寸及/或聚焦條件。此外，不需要製造一對完全相同的透鏡元件。此外，調整透鏡之寬度(即，調整透鏡之第一表面與最後表面之間的光軸之長度)可更小。更薄的調整透鏡受機械問題或透射問題的影響可更少。因此，可能需要調整透鏡之厚度小於10cm，較佳地小於5cm，更佳地小於1cm。應注意，若透鏡具有更大的焦距，則其亦可更薄。

藉由使用具有大焦距之調整透鏡，可在所需範圍 內更準確地控制放大率。將瞭解，對於更大的焦距，可使調整透鏡移動相當大的距離以調整放大率，而對影像平面之位置的影響極小。例如，可能需要提供焦距大於5公尺，較佳地大於10公尺，更佳地大於20公尺或甚至大於40公尺之調整透鏡。焦距越大，對放大率之控制可越準確。另一方面，若焦距太大，則透鏡可能需要過多的移動來調整放大率。因此，通常需要焦距小於1000公尺，較佳地小於100公尺，例如，約為50公尺。

藉由在調整透鏡之影像側添加另外的透鏡，投影系統作為整體的影像平面可處於與調整透鏡獨自的影像平面不同的位置。例如，實際基板圖案可投影成比從透鏡的視角來看之(虛擬)基板圖案之視距離更靠近透鏡。藉由將基板圖案投影在投影系統之離調整透鏡之距離更小的影像平面處(例如，其中該距離係調整透鏡之焦距之分數)，而從調整透鏡的視角來看之視影像平面大致上係調整透鏡之焦距的兩倍，可進一步改良影像平面位置之維持，同時提供相對影像尺寸之準確調整，尤其在使用相對弱的調整透鏡時。

藉由配置投影系統來增加從調整透鏡的視角來看之視遮罩圖案之距離，裝置可更為緊湊。例如，當焦距較大時，需要實際上將遮罩置放成離調整透鏡之距離較大。相反，例如可將準直光學元件置放於調整透鏡與遮罩圖案之間。藉由將準直度有所增加(即，光徑更為平行)的圖案化光線投影至調整透鏡上，從調整透鏡的視角來看，可增加遮罩圖案之視距離。類似地，藉由配置投影系統來減 小影像平面與調整透鏡之間的實際距離，裝置可更為緊湊。例如，不需要將基板置放成離調整透鏡之距離較大。藉由將調整透鏡配置於投影系統的中心處，可在任一側使用相同或類似之光學組件，從而可能減小生產成本。

應注意，若使調整透鏡自中心位置移動的距離與透鏡之焦距相比而言過多，則可能遇到二階焦點偏移。因此，在維持影像聚焦的同時調整放大率之方法尤其適合於小影像尺寸調整。有利地，可用的範圍對應於顯微微影術業內所需的相對影像尺寸之典型調整。為限制焦點偏移，可選擇將調整透鏡之移動限制為處於離中心位置之最大距離內。較佳地，此最短距離小於焦距之十分之一(1/10)，更佳地小於焦距之一百分之一(1/100)，甚至更佳地小於焦距之一千分之一(1/1,000)。調整透鏡之相對移動與焦距相比而言越小，影像平面的位移越小。另一方面，可能需要某種相對移動來充分調整相對影像尺寸。因此，較佳的是，最大距離至少為焦距之十萬分之一(1/100,000)，更佳地大於焦距之一萬分之一(1/10,000)，例如，約為焦距之三千分之一(1/3,000)。

藉由提供控制器，可準確地及/或自動地控制調整透鏡之相對位置以便調整經投影基板圖案之相對影像尺寸。例如，控制器可回應於量測得之溫度變化來控制調整透鏡之相對位置。或者，或另外，藉由提供影像感測器，可自動偵測經投影基板圖案之影像尺寸。控制器可依據偵測到之影像尺寸來調整該調整透鏡之位置以便獲得或維持 所需影像尺寸。

本揭示案之第二態樣提供一種用以在一光微影裝置中控制一經投影基板圖案之相對影像尺寸之方法。該方法包含使用一投影系統來將該基板圖案投影為一遮罩圖案之影像。該投影系統包含一用以調整該經投影基板圖案之相對影像尺寸之調整透鏡。該方法進一步包含控制該調整透鏡在一中心位置附近的相對位置，進而控制該經投影基板圖案之相對影像尺寸。該投影系統經配置來將該遮罩圖案投影至該調整透鏡上，以使得當該調整透鏡定位於該中心位置時，從該調整透鏡之視角來看的一視遮罩圖案出現之處離該調整透鏡的距離係該調整透鏡之焦距之兩倍。

將瞭解，由於與上述原因類似的原因，可有利地應用此方法來提供更為通用且穩健的投影系統。

1‧‧‧光源/裝置

2‧‧‧光學元件

3‧‧‧遮罩台

4‧‧‧遮罩

5‧‧‧基板台

6‧‧‧基板

7‧‧‧影像感測器

10‧‧‧投影系統

11‧‧‧光學元件/準直系統

12‧‧‧光學元件/聚焦系統

13‧‧‧調整透鏡/透鏡

20‧‧‧控制器

100‧‧‧光微影裝置

F‧‧‧焦距

OA‧‧‧光軸

P、P’‧‧‧物件平面

Q、Q’‧‧‧影像平面

R0‧‧‧輻射/光

R1‧‧‧照射光束

R2~R5‧‧‧光束/光線

S‧‧‧(相對)影像尺寸

S1/S0‧‧‧相對影像尺寸

M、M’‧‧‧遮罩圖案/物件

W、W’‧‧‧基板圖案

X‧‧‧相對位置

X0‧‧‧(中心)位置

Xmax‧‧‧最大值

Xmin‧‧‧最小值

本揭示案之裝置、系統及方法之此等及其他特徵、態樣及優點將自以下描述、所附申請專利範圍及隨附圖式得以更好地理解，在圖式中：圖1A展示光微影裝置之實施例之示意圖；圖1B展示例如供圖1A之裝置中使用的投影系統之實施例之示意圖；圖2A展示投影系統之另一實施例之示意圖；圖2B例示出移動圖2A之實施例之調整透鏡的效果；圖3A展示投影系統之另一實施例之示意圖；圖3B例示出移動圖3A之實施例之調整透鏡的效果； 圖4A展示投影系統之另一實施例之示意圖；圖4B例示出移動圖4A之實施例之調整透鏡的效果；圖5展示包含負調整透鏡之投影系統之實施例的示意圖。

除非另外定義，否則本文中使用之所有用詞(包括技術用詞及科學用詞)在描述及圖式的情境下來讀時具有一般熟習本發明所屬技術者通常所理解的相同含義。將進一步理解，用詞(諸如常用字典中所定義之用詞)應理解為具有與其在相關技術之情境下的含義一致之含義，並且將不在理想化或過於正式的意義上加以理解，除非本文中明確地如此定義。在一些情況下，可省略熟知的設備及方法之詳細描述，以便不混淆本發明之系統及方法之描述。用以描述特定實施例之術語不欲限制本發明。如本文中所使用，單數形式「一」及「該」意欲亦包括複數形式，除非上下文明確地另外指示。「及/或」一詞包括相關聯的所列項目中之一或多者之任何及所有組合。將理解，「包含」一詞規定所陳述特徵之存在，但不排除一或多個其他特徵之存在或添加。將進一步理解，當將方法之特定步驟稱為在另一步驟之後時，該特定步驟可直接接在該另一步驟之後，或可在執行該特定步驟之前執行一或多個中間步驟，除非另外規定。同樣將理解，在描述結構或組件之間的連接時，此連接可直接建立或經由中間結構或組件來建立，除非另外規定。本文中所提及之所有公開案、專利申請案、 專利及其他參考文獻以全文引用的方式併入本文中。在發生衝突的情況下，本說明書(包括定義)將起控制作用。

下文中參考隨附圖式更全面地描述本發明，其中展示了本發明之實施例。然而，本發明可體現為許多不同形式並且不應被理解為限於本文中陳述之實施例。相反，提供此等實施例以使得本揭示案將透徹且完整，並且將向熟習此項技術者全面地傳達本發明之範疇。示範性實施例之描述意欲結合隨附圖式來讀，該等圖式被視為完整的書面描述之部分。在圖式中，為了清晰度，可誇示系統、組件、層及區之絕對尺寸及相對尺寸。可參考本發明之可能理想化的實施例及中間結構之示意性說明及/或橫截面說明來描述實施例。在描述及圖式中，相同數字始終指代相同元件。相對用詞以及其衍生詞應被理解為指代如隨後所描述或如所論述之圖式中所展示的定向。此等相對用詞係為了便於描述且不要求以特定定向來建構或操作系統，除非另外陳述。

圖1A展示光微影裝置100之實施例之示意圖。

裝置100包含或耦合至照射系統，該照射系統經配置用以提供照射光束R1。例如，藉由光學元件2導引來自光源1之輻射R0，以提供照射光束R1。較佳地，照射光束R1包含均勻及/或準直的光束，例如，用來照射遮罩4。光源1及/或光學元件2可包含於裝置中或與裝置分開。

裝置100包含遮罩台3，其經配置用以定位遮罩4。定位可為靜態或動態的。遮罩4包含遮罩圖案M，以便 根據該遮罩圖案M來圖案化照射光束R1。遮罩可例如在透射模式或反射模式下操作(未圖示)。遮罩可包含用來圖案化(即，遮蔽)照射光束R1之任何構件，諸如可單獨控制之元件之分劃板(reticle)或陣列，以判定所需電路圖案之影像。因此，遮罩圖案M可由具有可變透射率及/或反射率之元件之陣列形成以圖案化入射光。遮罩台3及遮罩4可為分開的元件或整合的元件。

裝置100包含基板台5，其經配置用以定位基板6。定位可為靜態或動態的。基板6經定位以便將基板圖案W接收至基板6上。『基板』可包含可在上面形成所需電路圖案之任何物品，例如，通常為晶圓或膜。基板台5可為用以將基板6提供於所需位置之平台或其他構件，例如滾筒。在一個實施例中，基板台5包含用以固持基板6之夾子(未圖示)。

裝置100包含投影系統10，其經配置用以將遮罩圖案M之影像作為基板圖案W投影至基板6上。投影系統10包含可在一範圍(Xmin至Xmax)中移動之調整透鏡13。該範圍包含中心位置X0，以便控制經投影基板圖案W之相對影像尺寸S。較佳地，但並非必要，中心位置X0大致上在範圍之最小值Xmin與範圍之最大值Xmax之間的一半處。以此方式，提供最大範圍的調整以便改變影像尺寸，而對投影影像之聚焦位置的影響極小。如本文中所使用，位置X可對應於沿著光軸(「OA」)量測之相對於中心位置X0的距離，除非另外陳述。例如，藉由調整透鏡13沿著光軸OA相對於中 心位置X0的位置X來控制影像尺寸S。

在一個實施例中，調整透鏡13經配置成可自中心位置X0移動最大距離Xmax。在一個實施例中，投影系統10包含沿著投影系統10之光軸OA之軌道(未圖示)，以便使調整透鏡13沿著該軌道移動。該軌道可例如在一端或兩端包含止動件，用來限制調整透鏡13在其間的移動。例如，最大距離Xmax可表達為調整透鏡13之焦距F(此處未圖示)之分數。在一個實施例中，最大距離小於焦距之一百分之一，即|Xmax-X0|<0.01 * F。對於調整透鏡13之與焦距F相比而言相對小的移動，對影像平面之偏移的效果可受到限制。

在一個實施例中，調整透鏡13係相對弱的透鏡，例如，具有大於10公尺的焦距。在負透鏡的情況下，在焦度的評估中可考慮(負)焦距之絕對值。

在一個實施例中，裝置自動偵測影像放大率，且基於偵測結果來調整該調整透鏡13之位置以便維持規定的放大率。其可允許校正例如由組件中之生產誤差導致之影像放大率偏差，並且允許根據由溫度變化引起的基板及/或光學組件之膨脹或收縮來調整影像放大率。

在一個實施例中，裝置包含控制器20，其經配置用以調整該調整透鏡13之相對位置X。可藉由調整相對位置X來控制經投影基板圖案W之相對影像尺寸S。本揭示案提供一種藉由簡單地使單個弱元件沿著其單元之軸線移動來調整影像尺度的方式。考慮此方案來設計之透鏡可將光瞄準，以使得主射線足夠準確地平行於軸線(遠心條件)以致於 影像可再次聚焦而放大率沒有明顯的變化(在需要再次聚焦的情況下)。且可用更少的時間及花費來完成影像尺度與先前應用之圖案之尺度的所需匹配。機械透鏡設計可提供旋鈕，使用者可轉動該旋鈕來獲得任何所需的放大率變化，而不需要再次聚焦。

在一個實施例中，裝置包含影像感測器7，其經配置用以偵測經投影基板圖案W之影像尺寸S。控制器20經配置用以依據偵測到的影像尺寸S來調整該調整透鏡13之位置X以便獲得所需影像尺寸。

在所展示之實施例中，自光源1發射光R0，藉由光束整形器2控制光，從而產生照射光束R1。照射光束R1照射於遮罩4上，從而產生圖案化之光束R2。圖案化之光束R2穿過投影系統10，從而產生影像光束R5。在穿過投影系統10時，光束R2由光學元件11整形，從而產生照射於調整透鏡13上之光束R3。在穿過調整透鏡13之後，所得光束R4穿過投影系統10之第二光學元件12。當所得影像光束R5照射基板6之表面時，基板圖案W形成於其上。

根據根揭示案之一個態樣，提供一種用以在光微影裝置100中控制投影影像(例如，基板圖案W)之相對影像尺寸S之方法。方法包含使用投影系統10來投影物件(例如基板圖案M)之影像W。投影系統10包含用以調整投影影像W之相對影像尺寸S1/S0之調整透鏡13。方法進一步包含控制調整透鏡13在中心位置X0附近的相對位置X，進而控制投影影像W之相對影像尺寸S1/S0。投影系統10經配置來將 物件M投影至調整透鏡13上，以使得當調整透鏡13定位於中心位置X0時，從調整透鏡13之視角來看的視物件M’出現之處離調整透鏡13的距離係調整透鏡13之焦距F之兩倍，即P=2*F。

當然，本文中關於光微影裝置所描述之實施例可應用於用以控制投影影像之相對影像尺寸S的方法之對應實施例中。例如，一個實施例包含依據偵測到之影像尺寸S來自動調整該調整透鏡13之位置X以便獲得及/或維持所需影像尺寸。一個實施例包含僅移動單個透鏡來調整影像尺寸。在一個實施例中，使調整透鏡13作為單個單元移動而在其間沒有光學元件。

將瞭解，本文中所揭示之方法尤其適合於在光微影裝置中成像晶圓圖案，因為所需影像尺寸調整相對小，同時維持影響平面位置可能很關鍵。因此，在一個實施例中，物件係遮罩圖案，其影像被作為基板圖案投影至基板上。

圖1B展示供裝置100中使用之投影系統10之實施例的示意圖。

在所展示之實施例中，透鏡13非常弱，焦距約為48公尺，且其沿著軸線移動(調焦)之總距離(Xmin至Xmax)約為16mm，進而達成約為0.010mm之影像尺度變化，此影像尺度變化在本申請案所需的尺度變化之預期範圍內。

在一個實施例中，調整透鏡13包含單個透鏡元件。單個透鏡元件具有兩個光學界面，該等光學界面之間 具有透鏡材料之整體式體積。透鏡元件可包含不同層，例如抗反射層。在一個實施例中，調整透鏡13係薄透鏡。較佳地，透鏡的厚度(例如，該等光學界面之間的沿著光軸之距離)小於10cm，較佳地更小。在替代或額外的實施例中，一或多個透鏡元件(未圖示)可作為單個單元移動而在其間沒有光學元件。例如，兩個或兩個以上透鏡可保持在一起來有效地充當單個可移動透鏡。

在一個實施例中，調整透鏡13配置於投影系統10的中心處。在一個實施例中，投影系統10包含光學元件11、12圍繞放置於中心處的調整透鏡13之對稱配置。或者，例如具有遮罩圖案M與基板圖案W之間的其他放大因數之其他配置亦係可能的。

在一個實施例中，投影系統10包含配置於遮罩台與調整透鏡13之間的準直系統11，其用以增加來自遮罩圖案M之圖案化光線R2之準直度，進而將準直度有所增加之圖案化光線R3投影至調整透鏡13上。應注意，藉由增加準直度，使來自光束R3之光線更為平行。將瞭解，此增加了從調整透鏡13之視角來看的遮罩圖案M之視距離。因此，在一個實施例中，投影系統10經配置來提供從調整透鏡13之視角來看的視遮罩圖案，該視遮罩圖案出現之處離調整透鏡13的距離比離遮罩圖案之實際距離更遠。

視距離可例如藉由回溯來自光束R3之光線直至其彼此相交(在本圖之外很遠處)來確定。為了回溯從調整透鏡13之視角來看的光線之視源頭，省略準直系統11。因此 可認為離遮罩圖案之視距離係如下距離：為了在沒有介於遮罩圖案M與調整透鏡13之間的任何光學元件的情況下(尤其在沒有準直系統11的情況下)達成來自照射於調整透鏡13上之光束R3之相同光線或相前，將需要將遮罩圖案M(具有不同的尺寸)置放於該距離處。

在一個實施例中，投影系統10包含配置於調整透鏡13與基板台5之間的聚焦系統12，其用以減小調整透鏡13與基板6上之經投影基板圖案W之間的距離。換言之，投影系統10之影像平面Q比調整透鏡13獨自之影像平面(未圖示)更靠近調整透鏡13。

在一個實施例中，投影系統10相對於調整透鏡13經配置以使得進入處於中心位置X0的調整透鏡13之光R3之準直度等於離開調整透鏡13之光R4之準直度。換言之，在調整透鏡13任一側上的光線具有大約相等的準直度。例如，對於正調整透鏡13，進入調整透鏡13之光束R3之光線可略微發散，且離開調整透鏡13之光束R4之光線可略微會聚，其中發散光線相對於光軸之角度與會聚光線相同。對於負調整透鏡13，會聚光線及發散光線的次序可顛倒。

有利地，投影系統10及/或調整透鏡13經配置來以特定方式將遮罩圖案M投影至調整透鏡13上。特定而言，投影系統10及/或調整透鏡13經配置以使得當調整透鏡13定位於調整透鏡之移動範圍中的中心位置X0時，從調整透鏡13之視角來看的遮罩圖案M出現之處離調整透鏡13的距離係調整透鏡13之焦距之兩倍。以下將參考圖2至圖6進 一步闡釋此原理。

圖2A展示投影系統10之實施例之示意圖，其中調整透鏡13定位於中心位置X0。

如本文中所使用，參考符號F指示調整透鏡13之焦點平面之位置。對應地，該參考符號亦可指示調整透鏡13之焦距F，該焦距係調整透鏡13與其焦點平面之間的距離。通常，焦距F係沿著光軸OA，例如自調整透鏡13之中心量測得。光學系統之焦距係該系統使光會聚或發散之劇烈程度之度量，例如，使最初準直之光線聚焦所歷經之距離。由於使調整透鏡13相對於中心位置X0移動至位置X，焦點平面F之位置可移動，而焦距F之量值仍然係調整透鏡13之恆定性質。

如本文中所使用，參考符號P及Q分別指示投影系統10之物件平面及影像平面之位置。對應地，此等參考符號亦可指示相對於投影系統10之物件距離及影像距離。藉由白色垂直箭頭例示出遮罩圖案M及晶圓圖案W。將遮罩圖案M置放於投影系統10之物件平面P中，從而在投影系統10之影像平面Q中產生遮罩圖案M之影像，該影像係基板圖案W。

如本文中所使用，參考符號P’及Q’(帶有單引號)分別指示調整透鏡13之物件平面及影像平面之位置。在此實施例中，投影系統10僅包含調整透鏡13且不包含另外的光學元件。因此，投影系統10之物件平面P與調整透鏡13之物件平面P’重合。類似地，投影系統10之影像平面Q與調 整透鏡13之影像平面Q’重合。因此，在此實施例中，從調整透鏡13之視角來看的視遮罩圖案M’(帶有單引號)與實際遮罩圖案M相同。類似地，視基板圖案W’(帶有單引號)與實際基板圖案W相同。然而，一般而言，當投影系統10包含另外的光學元件時，視遮罩圖案M’及/或視基板圖案W’之位置無需一定分別與實際遮罩圖案M及基板圖案W重合，如參考圖2至圖5所例示。

在實施例中，將遮罩圖案M置放成離調整透鏡13之距離等於調整透鏡13之焦距F的兩倍，即P=2*F。使用透鏡公式(1/F=1/P+1/Q)，可推斷出影像W形成於距離Q=2*F處，即，離調整透鏡13之距離與物件平面P相同。可將放大率計算為物件距離P與影像距離Q之間的比率，即，在此情況下為一。此亦可自在遮罩圖案M與基板圖案W之間的畫出的三條光線之幾何分析推斷出。第一(頂部)光線平行於光軸OA進入調整透鏡13，且調整透鏡13使其彎曲以在透鏡之影像側上的焦點位置F處與光軸OA相交。第二(中間)光線筆直穿過調整透鏡13之中心。第三(底部)光線穿過透鏡之物件側上的焦點位置F，且調整透鏡13使其彎曲以平行於光軸OA。所有光線在影像平面Q處會聚而形成象徵影像W之箭頭的尖端。

圖2B例示出將調整透鏡13移動至新位置X之效果。與藉由灰色線指示的圖2A之原始情形相比，新情形係藉由黑色線指示。

如所示，調整透鏡13之移動導致焦點位置F之對 應移動。黑色光線係根據新情形重新畫出。應注意，透鏡相對於物件之相對位移意味著對應的影像之位置及尺寸可受到影響。然而，將瞭解，在目前的情況下，雖然基板圖案W之尺寸確實已經實質上自S0變成S1，但另一方面，經投影基板圖案W之位置自原始位置d0至新位置d1幾乎沒有位移。可因此有利地使用此特性來調整基板圖案W之相對尺寸S1/S0而對影像平面Q之位移d1-d0的影響極小，該基板圖案W係投影在該影像平面Q中。

圖3A展示投影系統10之另一實施例之示意圖。

與圖2之實施例相比，已在調整透鏡13之影像側上添加另外的透鏡12。如所示，此可導致投影系統10之影像平面Q與調整透鏡13之影像平面Q’相比的位移。類似地，基板圖案W與視基板圖案W’相比已位移，該視基板圖案W’從調整透鏡13之視角來看保留在相同位置，如虛線所指示。

應注意，額外透鏡12可導致基板圖案W之尺寸與遮罩圖案M相比的改變。特定而言，應注意，放大因數不再為一。

圖3B例示出將調整透鏡13移動至新位置X之效果。如同之前一樣，與藉由灰色線指示的圖3A之原始情形相比，新情形係藉由黑色線指示。

應注意，該位移對從調整透鏡13之視角來看的視基板圖案或虛擬基板圖案W’之效果與圖2B中相同，即，虛線箭頭W’之影像尺寸明顯改變，而對影像位置Q’之影響極小。然而，投影系統10包含光學元件12，其經配置來將基 板圖案W投影在調整透鏡13與調整透鏡13之影像平面Q’之間。換言之，光學元件12使經投影基板圖案W更靠近調整透鏡13。應注意，由於將基板圖案W之坐標對映成更靠近調整透鏡13，基板圖案W之位移與圖2B之實施例相比可更小，即，|d1-d0|<|d1’-d0’|。另一方面，雖然經投影基板圖案W之絕對影像尺寸可比之前更小，但相對影像尺寸保持相同，即，S1/S0=S1’/S0’。將瞭解，藉由將基板圖案W投影在調整透鏡13與調整透鏡13之影像平面Q’之間，可改良控制相對影像尺寸之所需效果，同時維持投影影像之焦點位置。

在一個實施例中，投影系統10經配置用以將基板圖案W投影在離調整透鏡13有一距離的影像平面Q處，該距離係焦距F之分數。較佳地，該距離小於焦距F的0.5倍，更佳地，該距離小於焦距F的0.3倍，甚至更佳地小於焦距F的0.1倍，甚至更佳地小於焦距F的0.05倍，甚至更佳地小於焦距F的0.01倍。該距離與焦距相比而言越小，影像平面位置的維持越好，同時提供相對影像尺寸之準確調整，尤其在使用相對弱的調整透鏡13(例如，具有大於10公尺之焦距)時。

圖4A展示投影系統10之又一實施例之示意圖。

與圖3之實施例相比，已在調整透鏡13之物件側上添加另外的透鏡11。如所示，此可導致從調整透鏡13之視角來看的視物件平面P’及視遮罩圖案M’(由虛線指示)，其不再與實際物件平面P及遮罩圖案M重合。一般而言，在 遮罩圖案M之位置與調整透鏡13之間添加光學元件可因此導致從調整透鏡13之視角來看的遮罩圖案M之視位置的改變。如上文所論述，此視位置或視距離可藉由將照射調整透鏡13之光線回溯至其源頭(即，照射調整透鏡13之相前在沒有諸如透鏡11之其他光學元件的情況下將建設性干涉之處)來確定。

在所示實施例中，顯然，處於中心位置X0之調整透鏡13經配置用以提供從調整透鏡13之視角來看的視遮罩圖案M’之尺寸與視基板圖案W’之尺寸之間的單位放大因數(1：1)。實際上，將瞭解，此亦可適用於其他實施例，甚至圖5之實施例。

圖4B例示出將調整透鏡13移動至新位置X之效果。如同之前一樣，與藉由灰色線指示的圖3A之原始情形相比，新情形係藉由黑色線指示。

可注意到，在透鏡之影像側上的情形與圖3B相同。因此，將調整透鏡13移動至新位置之效果亦相同，並且可達成相同的有利效果。此展示，無論何時從調整透鏡13之視角來看的視遮罩圖案M’出現之處離調整透鏡13的距離係調整透鏡13之焦距F的兩倍，不管實際遮罩圖案位於何處，本揭示案之原理均可適用。

在一個實施例中，調整透鏡13經配置用以將相對影像尺寸S1/S0控制在至少0.99-1.01的範圍之間，同時維持經投影基板圖案W自基板6之固定表面之偏移在一距離內，該距離小於調整透鏡13之焦距F的0.001倍。

圖5展示投影系統10之又一實施例之示意圖。在該實施例中，調整透鏡13係負透鏡，即凹透鏡。可注意到，對於負透鏡，視遮罩圖案M’可出現在透鏡之影像側上。然而，投影系統10可仍然經配置以使得離視遮罩圖案M’之距離係調整透鏡13之焦距F的兩倍。按照藉由負值來描述負透鏡之焦距的慣例，類似地，可使用如下慣例：藉由負距離來描述在該透鏡之影像側的視(虛擬)物件。該實施例展示，本揭示案之原理可適用於正透鏡及負透鏡。

為了清晰且簡潔的描述，應注意，本文中將特徵描述為相同或單獨的實施例之部分，然而，應瞭解，本發明之範疇可包括具有所描述特徵中之全部或一些之組合的實施例。例如，雖然針對投影系統展示了實例實施例，但得益於本揭示案之熟習此項技術者亦可設想替代性方式以用於達成類似的功能及結果。例如，一或多個透鏡可由等效的光學組件(諸如曲面鏡)替代。

如所論述且展示之實施例之各種元件提供某些優點，諸如簡化卻穩健的投影系統。當然，應瞭解，可將以上實施例或過程中之任一者與一或多個其他實施例或過程組合來提供找到並匹配設計及優點的更進一步改良。例如，揭示設備或系統經配置及/或建構用以進行規定的方法或功能之實施例固有地本身及/或與方法或系統之其他所揭示實施例相結合來揭示該方法或功能。此外，方法實施例被視為固有地與方法或系統之其他所揭示實施例相結合來揭示該等方法實施例在相應硬體中之實行方案(在可能 的情況下)。此外，可例如在非暫時性電腦可讀儲存媒體上體現為程式指令之方法被視為固有地揭示為此實施例。應瞭解，本揭示案對小尺度光學製造提供優點，且一般而言可適用於需要影像尺寸之小變化同時維持關鍵影像焦點位置之任何應用。

最後，以上論述意欲僅例示本發明之系統及/或方法且不應被解釋為將所附申請專利範圍限於任何特定實施例或實施例群組。說明書及圖式因此應以例示性方式理解，且不欲限制所附申請專利範圍之範疇。在理解所附申請專利範圍時，應理解，字詞「包含」不排除除了給定請求項中所列元件或動作之外的其他元件動作之存在；元件前面的字詞「一」不排除多個此類元件之存在；申請專利範圍中之任何參考符號不限制其範疇；若干「構件」可藉由相同或不同的項目或所實施之結構或功能來表示；所揭示設備或其部分中之任一者可組合在一起或分成另外的部分，除非另外特別陳述。僅僅在互不相同的請求項中敘述某些度量這一事實並不指示不能利用此等度量之組合。特定而言，請求項之所有起作用的組合被視為已固有地揭示。

1‧‧‧光源

2‧‧‧光學元件

3‧‧‧遮罩台

4‧‧‧遮罩

5‧‧‧基板台

6‧‧‧基板

7‧‧‧影像感測器

10‧‧‧投影系統

11‧‧‧光學元件/準直系統

12‧‧‧光學元件/聚焦系統

13‧‧‧調整透鏡

20‧‧‧控制器

100‧‧‧光微影裝置

OA‧‧‧光軸

R0‧‧‧輻射/光

R1‧‧‧照射光束

R2~R5‧‧‧光束/光

S‧‧‧相對影像尺寸/影像尺寸

M‧‧‧遮罩圖案/物件

W‧‧‧基板圖案

X‧‧‧相對位置

X0‧‧‧中心位置/位置

Xmax‧‧‧最大值

Xmin‧‧‧最小值

Claims (15)

1. 一種光微影裝置，其包含：一遮罩台，其經配置用以定位一遮罩，該遮罩包含一遮罩圖案，以便根據該遮罩圖案來圖案化一照射光束；一基板台，其經配置用以定位一基板，以便將一基板圖案接收至該基板上；以及一投影系統，其經配置用以將該遮罩圖案之一影像作為該基板圖案投影至該基板上，其中該投影系統包含：一調整透鏡，其可在包含一中心位置之一範圍中移動，以便藉由該調整透鏡之一相對位置來控制經投影基板圖案之一相對影像尺寸；以及一控制器，其經組配來藉由控制該調整透鏡之該相對位置來調整該經投影基板圖案之該相對影像尺寸；其中該投影系統經配置來將該遮罩圖案投影至該調整透鏡上，以使得當該調整透鏡定位於該中心位置時，從該調整透鏡之視角來看的一視遮罩圖案出現之處離該調整透鏡的一距離係該調整透鏡之一焦距之兩倍。
2. 如請求項1之裝置，其包含一影像感測器，該影像感測器經配置用以偵測該經投影基板圖案之一影像尺寸，其中該控制器經組配來依據該偵測到之影像尺寸來調整該調整透鏡之該位置，以便獲得一所需影像尺寸。
3. 如請求項1或2之裝置，其中該調整透鏡可作為採其間沒 有光學元件之一單個單元的方式移動。
4. 如請求項1至3中任一項之裝置，其中該調整透鏡包含一單個透鏡元件。
5. 如請求項1至4中任一項之裝置，其中該調整透鏡之該焦距之一絕對值大於10公尺。
6. 如請求項1至5中任一項之裝置，其中該投影系統經配置用以將該基板圖案投影在該投影系統之一影像平面處，該影像平面離該調整透鏡有一距離，該距離係該焦距之一分數，其中該分數小於0.1。
7. 如請求項1至6中任一項之裝置，其中該投影系統包含沿著該投影系統之一光軸之一軌道，以便使該調整透鏡沿著該軌道移動，其中該調整透鏡經配置成可在該軌道上自該中心位置移動一最大距離，其中該最大距離小於該焦距之一百分之一。
8. 如請求項1至7中任一項之裝置，其中該投影系統係相對於該調整透鏡配置，以使得當該調整透鏡處於該中心位置時，進入該調整透鏡之光線之一準直度等於離開該調整透鏡之光線之一準直度。
9. 如請求項1至8中任一項之裝置，其中該投影系統包含配置於該遮罩台與該調整透鏡之間的一準直系統，用以增加來自該遮罩圖案之經圖案化光線之一準直度，以便將準直度有所增加之該經圖案化光線投影至該調整透鏡上，從而增加從該調整透鏡之視角來看的該視遮罩圖案之視距離。
10. 如請求項1至9中任一項之裝置，其中該投影系統包含配置於該遮罩台與該調整透鏡之間的一準直系統，其用來提供從該調整透鏡之視角來看的一視遮罩圖案，該視遮罩圖案出現之處離該調整透鏡的一距離比離該遮罩圖案之實際距離更遠。
11. 如請求項1至10中任一項之裝置，其中該投影系統包含配置於該調整透鏡與該基板台之間的一聚焦系統，其用以減小該調整透鏡與該基板上之該經投影基板圖案之間的一距離。
12. 如請求項1至11中任一項之裝置，其中該調整透鏡具有一小於10cm之厚度。
13. 如請求項1至12中任一項之裝置，其中該調整透鏡經配置用以將該相對影像尺寸控制在至少0.99-1.01的一範圍之間，同時維持該經投影基板圖案自該基板之固定表面之一偏移在一距離內，該距離小於該調整透鏡之焦距的0.001倍。
14. 一種用以在光微影裝置中控制經投影基板圖案之相對影像尺寸的方法，該方法包含：使用一投影系統來將該基板圖案投影作為一遮罩圖案之一影像；其中該投影系統包含用以調整該經投影基板圖案之該相對影像尺寸之一調整透鏡；藉由控制該調整透鏡在一中心位置附近的一相對位置來調整該經投影基板圖案之該相對影像尺寸； 其中該投影系統經配置來將該遮罩圖案投影至該調整透鏡上，使得當該調整透鏡定位於該中心位置時，從該調整透鏡之視角來看的一視遮罩圖案出現之處離該調整透鏡的一距離係該調整透鏡之一焦距之兩倍。
15. 如請求項14之方法，其包含：偵測該經投影基板圖案之一影像尺寸，以及依據偵測到之影像尺寸來調整該調整透鏡之該位置以便獲得一所需影像尺寸。