TWI447434B - 用於增加一脈衝式雷射光束之一脈衝長度之裝置及方法與微影裝置 - Google Patents

用於增加一脈衝式雷射光束之一脈衝長度之裝置及方法與微影裝置 Download PDF

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Description

用於增加一脈衝式雷射光束之一脈衝長度之裝置及方法與微影裝置
本發明係關於用於光學脈衝擴展之系統及方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束掃描圖案同時平行或反平行於此方向同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
微影裝置可包括照明系統(照明器)，其經組態以調節輻射光束(例如，DUV或EUV輻射)。照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學元件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學元件，或其任何組合。照明系統自輻射源接收輻射光束。在一些系統中，輻射光束憑藉可包括(例如)適當引導鏡面及/或光束擴張器之光束傳送系統而自輻射源傳遞至照明系統。輻射源及照明系統連同光束傳送系統(在需要時)可被稱作輻射系統。
微影裝置可包括難以製造之大而昂貴之透鏡組件。通常，使用準分子雷射以向微影裝置供應以脈衝之形式的輻射。昂貴之透鏡組件經受由數十億之此等高強度紫外線脈衝引起的降級。吾人知道光學損壞會隨著來自雷射之脈衝的輻照度(亦即，每平方公分之光功率(能量/時間)或百萬焦耳/奈秒/平方公分)增加而增加。來自此等雷射之典型脈衝長度為約20奈秒，因此，5百萬焦耳之雷射脈衝將具有約0.25百萬焦耳/奈秒(0.25百萬瓦特)之脈衝功率。將脈衝能量增加至10百萬焦耳而不改變脈衝持續時間將會導致脈衝之功率加倍至約0.5百萬焦耳/奈秒，該加倍可顯著地縮短透鏡組件之可用壽命。
已使用脈衝擴展器件以藉由實質上增加脈衝長度(例如，自約20奈秒增加至50奈秒以上)來避免潛在光學損壞，從而使光學儀器降級之速率減少。脈衝擴展器件(脈衝擴展器)藉由產生一雷射脈衝之複本且使該等複本在時間方面分離一光學延遲來增加雷射之時間脈衝長度。在微影中，脈衝擴展器主要地用以增加光學儀器之壽命。此外，增加時間延遲會有助於減少光斑(speckle)。光斑為歸因於時間同調性及空間同調性的在光束之間的光學干涉。疊加具有不同時間延遲的光束之部分會減少同調性及光斑。通常，脈衝擴展器正好位於雷射之後，或位於光束傳送系統中。可在美國專利第7,432,517 B2號中找到關於脈衝擴展器之另外資訊，該專利之全文係以引用之方式併入本文中。
一些脈衝擴展器設計使用共焦諧振器，其中脈衝(在此文件中亦被稱作光束)在進入及離開後即被大致準直，但傳遞通過脈衝擴展器內部之中間焦點。在一非摺疊型實施(例如，其中未使用摺疊鏡面來重新引導光束)中，中間焦點很可能因為其經定位成遠離於光學表面而不會導致對附近光學儀器之損壞。然而，針對更長脈衝擴展之封裝約束可能需要使用摺疊鏡面以將脈衝擴展器空腔彎曲成兩個或兩個以上部分。一或多個摺疊鏡面之插入導致一光學表面，在該光學表面中，無任何摺疊鏡面存在於非摺疊型實施中。若摺疊鏡面過於接近中間焦點(在最大化脈衝擴展器延遲且利用可用空間時很可能存在此情形)，則不可接受地高之輻照度可能會照射該鏡面。設法避免歸因於鏡面之表面上之高能量密度所造成的鏡面之損壞或鏡面之可用壽命降低。
需要減少或防止由一摺疊型脈衝擴展器件中之一焦點處的一雷射光束之高能量密度所導致的對光學儀器之損壞。
本發明之實施例係關於用於增加一雷射脈衝(詳言之，用於一微影系統中之一雷射之一雷射脈衝)之時間脈衝長度的系統及方法。本發明之實施例具有與在一脈衝擴展裝置及/或微影裝置中所使用或搭配該脈衝擴展裝置及/或微影裝置而使用之光學元件上之能量密度減少的特定相關性。
根據一實施例，一種脈衝擴展器或脈衝修改器包括：一光束分裂器，其經組態以將一輸入光束分裂成一第一光束及一第二光束；一共焦諧振器，其包括一第一共焦鏡面及一第二共焦鏡面；及一摺疊鏡面。在此實施例中，該摺疊鏡面處於該第一共焦鏡面與該第二共焦鏡面之間的一光徑中，且該光束分裂器、該共焦諧振器及該摺疊鏡面處於一光學配置中，使得在由該光學配置所導致的該第一光束之一光學延遲之後，將該第一光束之至少一部分與該第二光束重新組合成一經修改光束。此實施例進一步包括一或多個光學組件，該一或多個光學組件處於該光束分裂器之前的該輸入光束之一光徑中。該一或多個光學組件可(例如)將該輸入光束改變成一發散狀態或會聚狀態，使得該第一光束之一中間焦點形成於遠離於該摺疊鏡面之一距離處，從而防止對該摺疊鏡面之能量密度相關損壞。在一實施例中，該脈衝擴展器進一步包括一或多個額外光學組件，該一或多個額外光學組件處於該經修改光束之一光徑中以重新調節該經修改光束。
在一實施例中，該一或多個光學組件在藉由該光束分裂器的該輸入光束之該分裂之前提供該輸入光束之發散。在一替代實施例中，該一或多個光學組件在藉由該光束分裂器的該輸入光束之該分裂之前提供該光束之會聚。
在一實施例中，該脈衝擴展器進一步包括額外光束分裂器，該等額外光束分裂器與該光束分裂器串聯以提供進一步光學延遲。
根據一另外實施例，一種微影裝置包括一光束傳送系統，該光束傳送系統具有根據上文所描述之該等實施例的一脈衝擴展器。在一實施例中，該微影裝置進一步包括：一照明系統，其經組態以調節該經修改光束；一圖案化器件支撐件，其經建構以支撐一圖案化器件，其中該圖案化器件能夠在該經修改光束之橫截面中向該經修改光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板支撐件，其經建構以固持一基板；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上。
根據一另外實施例，一種增加一脈衝式雷射光束之一脈衝長度之方法包括：將一輸入光束發散或會聚成一經更改光束；將該經更改光束分裂成一第一光束及一第二光束，使得該第一光束經引導以行進通過具有複數個光學組件之一脈衝擴展器件；及將該第一光束之至少一部分與該第二光束重新組合成一經重新組合光束。在此實施例中，該輸入光束之該發散或會聚提供該第一光束之一中間焦點，該中間焦點位於遠離於該複數個光學組件中之任一者之一距離處，使得防止對該複數個光學組件中之任一者之能量密度相關損壞。在一實施例中，該方法進一步包括重新調節該經重新組合光束。
下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將係顯而易見的。
併入於本文中且形成本說明書之部分的隨附圖式說明本發明，且連同實施方式進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠製造及使用本發明。
所揭示實施例僅僅例示本發明。本發明之範疇不限於所揭示實施例。本發明係藉由此處附加之申請專利範圍界定。
所描述之實施例及在本說明書中對「一實施例」、「一實例實施例」等等之參考指示所描述之實施例可能包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可能未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等短語未必指代同一實施例。另外，當結合一實施例來描述一特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否明確地進行描述，結合其他實施例來實現此特徵、結構或特性均係在熟習此項技術者之認識範圍內。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合加以實施。本發明之實施例亦可實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸以可由機器(例如，計算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括：唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號，等等)；及其他者。另外，韌體、軟體、常式及指令可在本文中被描述為執行特定動作。然而，應瞭解，此等描述僅僅係出於方便起見，且此等動作事實上係由計算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他器件引起。
在更詳細地描述此等實施例之前，有指導性的係呈現可實施本發明之實施例的實例環境。
圖1示意性地描繪微影裝置。微影裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，DUV或EUV輻射)；支撐結構(例如，光罩台)MT，其經組態以支撐圖案化器件(例如，光罩或動態圖案化器件)MA，且連接至經組態以準確地定位圖案化器件MA之第一定位器PM；及基板台(例如，晶圓台)WT，其經組態以固持基板(例如，塗布抗蝕劑之晶圓)W，且連接至經組態以準確地定位基板W之第二定位器PW。微影裝置亦具有投影系統PS，其經組態以將藉由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分(例如，包含一或多個晶粒)C上。在微影裝置中，圖案化器件MA及投影系統PS為透射的，但或者可為反射的。
照明系統IL可包括用於引導、塑形或控制輻射B的各種類型之光學元件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學元件，或其任何組合。
支撐結構MT以取決於圖案化器件MA之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化器件MA是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件MA。支撐結構MT可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件MA。支撐結構MT可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構MT可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統PS處於所要位置。
術語「圖案化器件」MA應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束B之橫截面中向輻射光束B賦予圖案以便在基板W之目標部分C中產生圖案的任何器件。被賦予至輻射光束B之圖案可對應於目標部分C中所產生之器件(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件MA可為透射或反射的。圖案化器件MA之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中係熟知的，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於藉由鏡面矩陣所反射之輻射光束B中。
術語「投影系統」PS可涵蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸沒液體之使用或真空之使用的其他因素。真空環境可用於EUV或電子束輻射，因為其他氣體可能吸收過多輻射或電子。因此，可憑藉真空壁及真空泵而將真空環境提供至整個光束路徑。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)WT的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外基板台WT，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他基板台WT用於曝光。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源SO為準分子雷射時，輻射源SO與微影裝置可為分離實體。在此等情況下，不認為輻射源SO形成微影裝置之部分，且輻射光束B憑藉包括(例如)適當引導鏡面及/或光束擴張器之光束傳送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當輻射源SO為水銀燈時，輻射源SO可為微影裝置之整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分布的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分布的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包括各種其他元件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器IL可用以調節輻射光束B，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分布。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化器件(例如，光罩MA)上，且係藉由圖案化器件而圖案化。在橫穿光罩MA後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WT可準確地移動，例如，以使不同目標部分C定位在輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑準確地定位光罩MA。
一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現光罩台MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之情況下，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中(被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於光罩MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。
微影裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束B之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構(例如，光罩台)MT之速度及方向。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT保持實質上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。可使用脈衝式輻射源SO，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如本文中所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
一種已知類型之脈衝擴展器設計使用共焦諧振器，其中脈衝(在此文件中亦被稱作光束)在進入及離開後即被大致準直，但傳遞通過脈衝擴展器內部之中間焦點。然而，針對更長脈衝擴展之封裝約束可能需要使用摺疊鏡面以將脈衝擴展器空腔彎曲成兩個或兩個以上部分。在一摺疊型實施(例如，其中使用摺疊鏡面來重新引導光束)中，中間焦點很可能位於光學表面附近。
在脈衝擴展器之摺疊型實施中，一或多個摺疊鏡面之插入導致一光學表面，在該光學表面中，無任何摺疊鏡面存在於非摺疊型實施中。若摺疊鏡面過於接近中間焦點(在最大化脈衝擴展器延遲且利用可用空間時很可能存在此情形)，則不可接受地高之輻照度可能會照射該鏡面。設法避免歸因於鏡面之表面上之高能量密度所造成的鏡面之損壞或鏡面之可用壽命降低。
圖2描繪例示性脈衝擴展器件202。脈衝擴展器件202包括兩個共焦鏡面204A及204B(例如，凹鏡面)，兩個共焦鏡面204A及204B經安置成使得其反射表面彼此面對。該等鏡面被分離一預定距離(分離度)，該預定距離大致等於每一鏡面204A/204B之曲率半徑。每一鏡面204A/204B經安置成圍繞鏡面軸線對稱，且每一鏡面之縱向軸線經配置成垂直於鏡面軸線。平行於鏡面軸線之第二軸線在離鏡面軸線之預定距離處接觸每一鏡面204A/204B之表面。
沿著第二軸線安置光束分裂器206，使得光束分裂器206之縱向軸線與第二軸線成45度之角度。光束分裂器206亦經安置成使得其中心位於光軸上，且光軸垂直於第二軸線。
在操作期間，輸入光束208(例如，經大致準直光束、略微發散光束，等等)沿著光束分裂器206之光軸進入脈衝擴展器。藉由共焦鏡面204A及204B形成光學延遲路徑210。舉例而言，每一鏡面204A/204B可為具有大約1800毫米之大曲率半徑的100毫米直徑之球鏡面，其被分離大約1800毫米之光學空腔長度。光束分裂器206與入射光束208成45度之角度，且經安置成使得入射輻射208之一部分反射至延遲路徑210中，且使得離開延遲路徑210之輻射反射出脈衝擴展器而進入輸出輻射光束212中。若(例如)使用60R/40T(60%反射/40%透射)光束分裂器206，則光束分裂器206將大約百分之六十(60)之入射輻射光束208反射至延遲路徑210中。光束208之每一脈衝的另外大約百分之四十(40)之經透射部分在射出光束212中變為對應擴展型脈衝之第一子脈衝。藉由光束分裂器206將經反射光束引導至鏡面204A，鏡面204A將經反射部分引導至鏡面204B，鏡面204B又將經反射部分引導回至光束分裂器206，其中大約百分之六十之第一經反射光完全地與射出光束212中之此脈衝之第一經透射部分成一直線被反射以變為第二子脈衝。大約百分之四十(40)之第一經反射光束係藉由光束分裂器206透射，且沿著第一經反射光束之路徑前進，從而在射出輻射光束212中產生額外較小子脈衝。
藉由組態光束分裂器透射/反射係數且變化路徑長度，可將所得射出光束212擴展不同程度。舉例而言，在大約7.2公尺之延遲路徑40及50R/50T光束分裂器206的情況下，可將時間積分平方(TIS)為70奈秒之入射光束208擴展成具有110奈秒之時間積分平方(TIS)脈衝長度的射出光束212中之脈衝。熟習相關技術者應瞭解，脈衝擴展器202僅為脈衝擴展器件之一實例，可在全文以引用之方式併入本文中的美國專利第7,432,517 B2號中找到其更多細節。可存在具有類似功能性之其他脈衝擴展器組態。
如圖2所示，脈衝擴展器202形成焦點214，在此實施中，焦點214在共焦鏡面204A與共焦鏡面204B之間大致等距。在焦點214處或附近之能量密度可較高，例如，約100百萬焦耳/平方公分或更多。在諸如微影裝置之較大系統中的脈衝擴展器之使用的內容背景中，焦點214可被認為係中間焦點。
為了在封裝約束內獲得更長脈衝擴展，可使用一或多個摺疊鏡面以將脈衝擴展器空腔彎曲成兩個或兩個以上部分。圖3描繪例示性摺疊型脈衝擴展或脈衝修改器件302。脈衝擴展器302包括在功能方面類似於圖2所示之共焦鏡面204A/204B及光束擴展器206的共焦鏡面304A/304B及光束擴展器306。然而，在圖3中，共焦鏡面304A及304B經正交地配置成使得摺疊鏡面320處於共焦鏡面304A與共焦鏡面304B之間的光徑中。在此實例中，摺疊鏡面320離共焦鏡面304A及共焦鏡面304B大致等距。然而，沒有必要將一摺疊鏡面置放成離該等共焦鏡面等距。
在圖3所示之實例中，入射光束308(例如，經大致準直光束、略微發散光束，等等)沿著光束分裂器306之光軸進入脈衝擴展器302。視情況，光束308可在到達光束分裂器306之前藉由光束擴張器光學儀器322加以更改(例如，使其略微發散或會聚)。藉由共焦鏡面304A/304B及摺疊鏡面320形成光學延遲路徑310，其類似於如圖2所示之光學延遲路徑210，惟藉由摺疊鏡面320之重新引導除外。為了產生甚至更長之脈衝擴展，可使用一個以上光束分裂器306，例如，藉由將其串聯地置放(如圖3所示)。
在圖3中，展示三(3)個光束分裂器306(306、306'及306")。光束分裂器306'及306"經展示為虛線以展示其為選用的。每一光束分裂器306將其對應輸入光束之一部分引導至摺疊鏡面320及共焦鏡面304A/304B，以產生所要光學延遲。藉由後續光束分裂器306將離開光束分裂器306的光束之至少一部分引導回至摺疊鏡面320及共焦鏡面304A/304B，以產生進一步光學延遲。在圖3中，圖中未繪示由額外光束分裂器306'及306"所導致之光學延遲路徑以維持圖式清晰性。射出擴展型脈衝312超出最終光束分裂器306的範圍而離開脈衝擴展器。取決於所需要之擴展程度，可使用任何數目之光束分裂器306。然而，熟習相關技術者應理解，存在與每一額外光束分裂器相關聯之潛在功率損耗。
如圖3所示，藉由脈衝擴展器302形成焦點314。若焦點314極接近摺疊鏡面320或停置於摺疊鏡面320上(考慮到封裝約束之可能情境)，則取決於總輸入能量，該焦點處之高能量密度可能會損壞摺疊鏡面320。圖7A中展示此情形之一實例。圖7A展示諸如參看圖3所論述之實施例之摺疊鏡面320之摺疊鏡面上的能量密度佔據面積736A。能量密度佔據面積736A在區域738A中展示極集中之能量(例如，130百萬焦耳/平方公分)，此指示對摺疊鏡面320之潛在損壞。舉例而言，入射於摺疊鏡面320上之光束(例如，紫外線光束)可與氣體反應，從而在摺疊鏡面320上導致光點或灼傷，此可極大地減少該摺疊鏡面之使用壽命。
一種用以減少或防止此損壞之方式將係將焦點移動成遠離於摺疊鏡面。理想地，此將在不干擾脈衝擴展器之封裝的情況下進行。此可藉由在光束進入脈衝擴展器之前引入對該光束之總發散或會聚而成功地實現。在一實施例中，此可藉由在脈衝擴展器之前添加光學組件而進行。在另一實施例中，此可藉由修改已經位於脈衝擴展器之前的光束擴張器(諸如選用之光束擴張器光學儀器322)而進行。
圖4A展示諸如選用之光束擴張器光學儀器322之光束擴張器422A的實例。光脈衝或光束(諸如光束308)進入凹透鏡426，凹透鏡426導致光束308發散且作為發散光束430離開凹透鏡426。發散光束430進入凸透鏡428A。凹透鏡426之半徑與凸透鏡428A之半徑的仔細匹配(例如，凸透鏡428A之曲率的校準)導致功率抵消，從而導致具有增加尺寸之經大致準直輸出光束408A。
藉由改變凸透鏡之半徑，可導致功率之故意失配，從而導致在離開光束擴張器時具有所要發散或會聚(取決於所要校準)之光束。圖4B中展示此情形之一實例，其中光束擴張器422B具有凸透鏡428B，凸透鏡428B具有不同於(在此實例中，大於)凸透鏡428A之半徑r的半徑r'，從而導致射出光束408B之略微發散。
在脈衝擴展器之前的光徑中導致光束之所要發散或會聚的光學儀器(諸如光束擴張器422B)之置放可更改脈衝擴展器之焦點之部位。或者，亦可針對類似效應進行修改現存光束擴張器或其他光學儀器以導致所要發散或會聚。圖5展示根據本發明之一實施例的此情形之一實例。在圖5中，在脈衝擴展器502之初始光束分裂器306之前置放光束擴張器422B。光束擴張器422B導致光束308之發散，使得脈衝擴展器502之焦點514經定位成遠離於該器件中之摺疊鏡面320及其他光學儀器，以便減少或防止對該等光學儀器之能量密度相關損壞。
光束512以其本來具有之相同長度及能量離開脈衝擴展器502，而無由光束擴張器422B所導致之發散。然而，光束512保持發散。在圖6所示之實施例中，光學儀器630可被組態於光束512之光徑中，以根據需要而將該光束重新調節成光束632。
上文參看圖5及圖6所論述之實施例涉及使用光束擴張器，或修改現存光束擴張器，以導致輸入光束之發散。然而，本發明將不限於使用或修改光束擴張器。亦預想使用其他光學儀器或器件以導致輸入光束之所要發散(或會聚)的其他實施例。
上文參看圖5及圖6所論述之實施例涉及產生輸入光束之發散以更改脈衝擴展器之焦點之部位。然而，本發明將不限於產生發散輸入光束。如早先所敍述，產生輸入光束之會聚可具有類似效應。舉例而言，在一實施例中，可利用光束擴張器或導致輸入光束308之會聚的光學儀器來替換圖5中之光學儀器422B。作為一實例，可改變圖4A中之凸透鏡428A之半徑，以導致出射光束408A之會聚(而非發散)。返回參看圖5，在脈衝擴展器502中，會聚光束亦可將焦點514移位成遠離於該器件中之摺疊鏡面320及其他光學儀器，從而保護該等光學儀器免受損壞。出射光束512將仍在會聚，但圖6所示之光學儀器630可經組態以重新調節該光束。
另外，上文參看圖5及圖6所論述之實施例涉及將單一摺疊鏡面用於脈衝伸長。然而，本發明將不限於使用單一摺疊鏡面。在實施例中，亦可將兩個或兩個以上摺疊鏡面用於進一步脈衝伸長，且可使用上文所描述之實施例來防止對用於該器件中之摺疊鏡面中之任一者或全部的損壞。
如早先所描述，圖7A展示諸如參看圖3所論述之實施例之摺疊鏡面320之摺疊鏡面上的能量密度佔據面積736A。能量密度佔據面積736A在區域738A中展示極集中之能量(例如，130百萬焦耳/平方公分，此取決於雷射之強度及焦點與摺疊鏡面之接近程度)，此指示對摺疊鏡面320之潛在損壞。圖7B展示諸如參看圖5及圖6所論述之實施例之摺疊鏡面320之摺疊鏡面上的能量密度佔據面積736B。能量密度佔據面積736B在區域738B中展示顯著較不集中之能量(例如，13百萬焦耳/平方公分)。藉由使用參看圖5及圖6所描述之實施例而獲得的能量密度之減少可極大地減少或防止對該系統內之摺疊鏡面320及其他光學儀器的損壞。
根據上文所描述之實施例，圖8為描繪根據本發明之一實施例的增加脈衝式雷射光束之脈衝長度之方法800的流程圖。在步驟802中，使光束發散或會聚為經更改光束。在步驟804中，將經更改光束分裂成第一光束及第二光束。第一光束經引導以行進通過具有複數個光學組件之脈衝擴展器件，使得輸入光束之選定發散或會聚將脈衝擴展器件之焦點移位成遠離於該複數個光學組件。在步驟806中，將第一光束之至少一部分與第二光束重新組合成經重新組合光束。在選用之步驟808中，根據需要而重新調節經重新組合光束。
如早先所敍述，可使用一個以上摺疊鏡面(例如)以適應針對更長脈衝擴展之封裝約束。圖9描繪具有兩個摺疊鏡面之例示性摺疊型脈衝擴展器件902。摺疊型脈衝擴展器件902類似於摺疊型脈衝擴展器件302，惟在第一光束之光徑中摺疊鏡面920之添加以及共焦鏡面904A之置放除外。在圖9中可看出，焦點914位於摺疊鏡面920處或附近。如在上文所論述之實施例中，藉由代替使用光學組件922或除了使用光學組件922以外亦使用諸如光學組件422B之光學組件來提供輸入光束908之所要發散或會聚，可將焦點914移動成遠離於摺疊鏡面920以保護摺疊鏡面920免受潛在損壞。圖10中展示此情形之一實例。
圖10描繪根據一實施例的具有兩個摺疊鏡面之摺疊型脈衝擴展器件1002。摺疊型脈衝擴展器件1002類似於摺疊型脈衝擴展器件902，惟如下情況除外：類似於光學組件422B在圖5及圖6所示之實施例中所提供之效應，使用光學組件1022以將輸入光束908調節至所要發散或會聚，以便更改焦點之部位。在圖10中可看出，藉由光學組件1022所提供之發散或會聚將焦點1014置放成遠離於摺疊鏡面920，從而保護該摺疊鏡面免受潛在損壞。
前述描述呈現一種在光學元件上具有減少能量密度之脈衝擴展器。藉由允許使用一或多個摺疊鏡面而允許脈衝擴展器提供更長擴展，而無由該器件之焦點處之高能量密度所導致的損壞。此係藉由控制輸入光束至脈衝擴展器之輸入發散或會聚而達成。
儘管本文中所提供之實例涉及脈衝擴展器件，但應理解，本發明之特徵可適用於其他類似光學系統(例如，類似的一對一成像系統)。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗布顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。適用時，可將本文中之揭示應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)。
術語「光學儀器」或「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學元件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學元件。
儘管上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。
結論
應瞭解，[實施方式]章節而非[發明內容]及[中文發明摘要]章節意欲用以解釋申請專利範圍。[發明內容]及[中文發明摘要]章節可闡述如由發明人所預期的本發明之一或多個而非所有例示性實施例，且因此，不意欲以任何方式來限制本發明及附加申請專利範圍。
上文已憑藉說明指定功能及其關係之實施之功能建置區塊來描述本發明之實施例。本文中已為了便於描述而任意地界定此等功能建置區塊之邊界。只要適當地執行指定功能及其關係，便可界定替代邊界。
特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般本性以使得，在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲係在所揭示實施例之等效物的意義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解釋。
本發明之廣度及範疇不應由上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效物進行界定。
202．．．脈衝擴展器件/脈衝擴展器
204A．．．共焦鏡面
204B．．．共焦鏡面
206．．．光束分裂器/光束擴展器
208．．．輸入光束/入射光束/入射輻射光束
210．．．光學延遲路徑
212．．．輸出輻射光束/射出光束/射出輻射光束
214．．．焦點
302．．．摺疊型脈衝擴展或脈衝修改器件/脈衝擴展器
304A．．．共焦鏡面
304B．．．共焦鏡面
306．．．光束擴展器/光束分裂器
306'．．．光束分裂器
306"．．．光束分裂器
308．．．入射光束/輸入光束
310．．．光學延遲路徑
312．．．射出擴展型脈衝
314．．．焦點
320．．．摺疊鏡面
322．．．光束擴張器光學儀器
408A．．．輸出光束/出射光束
408B．．．射出光束
422A．．．光束擴張器
422B．．．光束擴張器/光學儀器/光學組件
426．．．凹透鏡
428A．．．凸透鏡
428B．．．凸透鏡
430．．．發散光束
502．．．脈衝擴展器
512．．．光束
514．．．焦點
630．．．光學儀器
632．．．光束
736A．．．能量密度佔據面積
736B．．．能量密度佔據面積
738A．．．區域
738B．．．區域
902．．．摺疊型脈衝擴展器件
904A．．．共焦鏡面
904B．．．共焦鏡面
908．．．輸入光束
914．．．焦點
920．．．摺疊鏡面
922．．．光學組件
1002．．．摺疊型脈衝擴展器件
1014．．．焦點
1022．．．光學組件
AD．．．調整器
B．．．輻射光束
BD．．．光束傳送系統
C．．．目標部分
CO．．．聚光器
IF．．．位置感測器
IL．．．照明系統/照明器
IN．．．積光器
M1．．．光罩對準標記
M2．．．光罩對準標記
MA．．．圖案化器件/光罩
MT．．．支撐結構/光罩台
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PM．．．第一定位器
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台
圖1描繪可用於本發明之一實施例中的微影裝置。
圖2描繪例示性脈衝擴展器件。
圖3描繪例示性摺疊型脈衝擴展器件。
圖4A描繪例示性光束擴張器。
圖4B描繪提供發散之例示性光束擴張器。
圖5及圖6描繪根據本發明之實施例的摺疊型脈衝擴展器件。
圖7A展示(諸如)在圖3所示之摺疊型脈衝擴展器件中所發現之摺疊鏡面上的能量密度佔據面積。
圖7B展示(諸如)在圖5及圖6所示之摺疊型脈衝擴展器件中所發現之摺疊鏡面上的能量密度佔據面積。
圖8為描繪根據本發明之一實施例的增加脈衝式雷射光束之脈衝長度之方法的流程圖。
圖9描繪具有兩個摺疊鏡面之例示性摺疊型脈衝擴展器件。
圖10描繪根據本發明之一實施例的具有兩個摺疊鏡面之摺疊型脈衝擴展器件。
根據上文在結合該等圖式時所闡述之實施方式，本發明之特徵及優點將變得更顯而易見，在該等圖式中，相似元件符號始終識別對應組件。在該等圖式中，相似元件符號通常指示相同、功能上類似及/或結構上類似之組件。一組件第一次出現時之圖式係藉由對應元件符號中之最左邊數位進行指示。
304A．．．共焦鏡面
304B．．．共焦鏡面
306．．．光束擴展器/光束分裂器
308．．．入射光束/輸入光束
320．．．摺疊鏡面
422B．．．光束擴張器/光學儀器/光學組件
502．．．脈衝擴展器
512．．．光束
514．．．焦點

Claims (17)

  1. 一種用於增加一脈衝式雷射光束之一脈衝長度之裝置，包含：一光束分裂器(beam splitter)，其經組態以將一輸入光束分裂成一第一光束及一第二光束；一共焦諧振器(con-focal resonator)，其包括一第一共焦鏡面及一第二共焦鏡面；一摺疊(fold)鏡面，其處於該第一共焦鏡面與該第二共焦鏡面之間的一光徑中，該摺疊鏡面經組態以重新引導在該第一共焦鏡面及該第二共焦鏡面之間的該第一光束或該第一光束之至少一部分，其中該光束分裂器、該共焦諧振器及該摺疊鏡面處於一光學配置中，使得在由該光學配置所導致的該第一光束之一光學延遲(optical delay)之後，將該第一光束之至少一部分與該第二光束重新組合成一經修改(modified)光束；及一光學組件(optical element)，其處於該光束分裂器之前的該輸入光束之一光徑中，為了減少對該摺疊鏡面之能量密度相關損壞，其中該光學組件經組態以在遠離於該摺疊鏡面之一距離處形成該第一光束之一中間(intermediate)焦點。
  2. 如請求項1之裝置，其中該摺疊鏡面在該第一共焦鏡面與該第二共焦鏡面之間大致等距。
  3. 如請求項1之裝置，其中該光學組件經組態以在藉由該 光束分裂器的該輸入光束之該分裂之前提供該輸入光束之發散或會聚。
  4. 如請求項1之裝置，其進一步包含額外光學組件，該等額外光學組件處於該經修改光束之一光徑中，其中該等額外光學組件經組態以提供該經修改光束之重新調節(re-conditioning)。
  5. 如請求項1之裝置，其中該光束分裂器、該共焦諧振器、該摺疊鏡面及該光學組件包含一微影裝置之一光束傳送系統。
  6. 如請求項1之裝置，其進一步包含與該光束分裂器串聯之額外光束分裂器，該等額外光束分裂器中之每一者經組態以將一額外第一光束引導通過該光學配置以產生額外光學延遲。
  7. 如請求項1之裝置，其中該摺疊鏡面包括複數個摺疊鏡面。
  8. 一種包含一光束傳送系統之微影裝置，該光束傳送系統具有用於增加一脈衝式雷射光束之一脈衝長度之一脈衝擴展器，該脈衝擴展器包含：一光束分裂器，其經組態以將一輸入光束分裂成一第一光束及一第二光束；一共焦諧振器，其包括一第一共焦鏡面及一第二共焦鏡面；一摺疊鏡面，其處於該第一共焦鏡面與該第二共焦鏡面之間的一光徑中，該摺疊鏡面經組態以重新引導 (redirect)在該第一共焦鏡面及該第二共焦鏡面之間的該第一光束或該第一光束的至少一部分，其中該光束分裂器、該共焦諧振器及該摺疊鏡面處於一光學配置中，使得在由該光學配置所導致的該第一光束之一光學延遲之後，將該第一光束之至少一部分與該第二光束重新組合成一經修改光束；及一光學組件，其處於該光束分裂器之前的該輸入光束之一光徑中，為了減少對該摺疊鏡面之能量密度相關損壞，其中該光學組件經組態以在遠離於該摺疊鏡面之一距離處形成該第一光束之一中間焦點。
  9. 如請求項8之微影裝置，其進一步包含：一照明系統，其經組態以調節該經修改光束；一圖案化器件支撐件，其經組態以支撐一圖案化器件，該圖案化器件經組態以在該經修改光束之橫截面中向該經修改光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板支撐件，其經組態以固持一基板；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上。
  10. 如請求項8之微影裝置，其中該摺疊鏡面在該第一共焦鏡面與該第二共焦鏡面之間大致等距。
  11. 如請求項8之微影裝置，其中該光學組件經組態以在藉由該光束分裂器的該輸入光束之該分裂之前提供該輸入光束之發散或會聚。
  12. 如請求項8之微影裝置，其進一步包含額外光學組件，該等額外光學組件處於該經修改光束之一光徑中，其中該等額外光學組件經組態以提供該經修改光束之重新調節。
  13. 如請求項8之微影裝置，其進一步包含與該光束分裂器串聯之額外光束分裂器，該等額外光束分裂器中之每一者經組態以將一額外第一光束引導通過該光學配置以產生額外光學延遲。
  14. 如請求項8之微影裝置，其中該摺疊鏡面包括複數個摺疊鏡面。
  15. 一種增加一脈衝式雷射光束之一脈衝長度之方法，該方法包含：將一輸入光束發散或會聚成一經更改(altered)光束；將該經更改光束分裂成一第一光束及一第二光束，使得該第一光束經引導以行進通過具有複數個光學組件之一脈衝擴展器件，其中該輸入光束之該發散或會聚將該第一光束之一中間焦點移位成遠離於該複數個光學組件中之任一者；利用一摺疊鏡面，重新引導在該第一共焦鏡面及該第二共焦鏡面之間的該第一光束或該第一光束的至少一部分，其中該摺疊鏡面位於該第一共焦鏡面及該第二共焦鏡面間的一光徑中；及將該第一光束之至少一部分與該第二光束重新組合成 一經重新組合光束。
  16. 如請求項15之方法，其進一步包含重新調節該經重新組合光束。
  17. 一種用於增加一脈衝式雷射光束之一脈衝長度之裝置，該裝置包含：一光束分裂器，其經組態以將一輸入光束分裂成一第一光束及一第二光束；一摺疊鏡面，其位於第一共焦鏡面與一第二共焦鏡面之間的一光徑中，該摺疊鏡面經組態以重新引導在該第一共焦鏡面及該第二共焦鏡面之間的該第一光束或該第一光束之至少一部分；及一光學組件，其置於該輸入光束的一光徑中，該光學組件經組態以提供該輸入光束的發散或會聚，俾使該第一光束的一中間焦點形成在遠離於當沒有發散或聚焦時形成在該摺疊鏡面上的一焦點之一距離處，以減少對該摺疊鏡面之能量密度相關損壞。
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