專利名稱：在光學(xué)部件上具有減小的能量密度的脈沖擴(kuò)展器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光學(xué)脈沖擴(kuò)展的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上，通常是襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器。例 如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(ICs)的制造中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩模 或掩模版的圖案形成裝置用于生成在所述IC的單層上待形成的電路圖案。可以將該圖案 轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。 通常，圖案的轉(zhuǎn)移是通過把圖案成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上進(jìn)行 的。通常，單獨的襯底將包含被連續(xù)形成圖案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包 括所謂的步進(jìn)機(jī)，在步進(jìn)機(jī)中，通過將全部圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每一個 目標(biāo)部分；和所謂的掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向)掃描 所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向同步地掃描所述襯底來輻射每一個目標(biāo) 部分。也可能通過將圖案壓印(imprinting)到襯底上的方式從圖案形成裝置將圖案轉(zhuǎn)移 到襯底上。光刻設(shè)備可以包括配置用以調(diào)節(jié)輻射束(例如DUV或EUV輻射)的照射系統(tǒng)(照 射器)。照射系統(tǒng)可以包括多種類型的光學(xué)部件，例如折射的、反射的、磁性的、電磁的、靜電 型的或其他類型的光學(xué)元件，或其結(jié)合，以用于引導(dǎo)、成形或控制輻射。照射系統(tǒng)接收來自 輻射源的輻射束。在一些系統(tǒng)中，借助于包括例如合適的定向反射鏡和/或束擴(kuò)展裝置的 束傳遞系統(tǒng)，輻射束通過輻射源到照射系統(tǒng)。輻射源和照射系統(tǒng)以及與如果需要時的束傳 遞系統(tǒng)一起被稱為輻射系統(tǒng)。光刻設(shè)備可以包括大的昂貴的難以制造的透鏡元件。通常，受激準(zhǔn)分子激光器用 于為光刻設(shè)備提供脈沖形式的輻射。昂貴的透鏡元件遭受由于大量的高強(qiáng)度的紫外脈沖引 起的退化。已經(jīng)知道光學(xué)損害隨來自激光器的脈沖的輻射(即，每平方厘米的光功率(能 量/時間)或mj/ns/cm2)增強(qiáng)而增加。來自這些激光器的通常的脈沖長度大約為20ns，因 而5mJ的激光脈沖將具有大約0. 25mJ/ns (0. 25MW)的脈沖功率。在不改變脈沖持續(xù)時間的 情況下提高脈沖能量至IOmJ將導(dǎo)致脈沖的功率翻倍成大約0. 5mJ/ns，這可以顯著地縮短 透鏡元件的可使用壽命。已經(jīng)使用脈沖擴(kuò)展裝置以避免由于增大脈沖長度(例如從大約20ns到超過50ns) 而導(dǎo)致的潛在的光學(xué)損害，以減小光學(xué)元件退化速率。通過形成激光脈沖的復(fù)制并通過光 學(xué)延遲將它們在時間上分開，脈沖擴(kuò)展裝置(脈沖擴(kuò)展器)增大激光的瞬時脈沖長度。在光 刻術(shù)中，脈沖擴(kuò)展器主要用于增大光學(xué)元件的壽命。此外，提高瞬時延遲有助于減少斑點。 斑點是由于瞬時和空間干涉帶來的束之間的光學(xué)干涉。具有不同時間延遲的束的重疊部分 減小相干和斑點。脈沖擴(kuò)展器通常僅位于激光器之后，或位于束傳遞系統(tǒng)中。有關(guān)脈沖擴(kuò) 展器的更多信息可以在美國專利第7432517B2號中找到，其以參考的方式全部并入。一些脈沖擴(kuò)展器設(shè)計使用共焦諧振腔，其中脈沖(在本文也稱為束)在進(jìn)入和退
4出時被準(zhǔn)直，但是通過脈沖擴(kuò)展器內(nèi)部的中間焦點。在無折疊應(yīng)用中，例如在沒有使用折疊 反射鏡以重新引導(dǎo)束的情形中，中間焦點很可能不會引起對附近光學(xué)元件的損害，因為其 位置離開光學(xué)表面。然而，用于較長脈沖擴(kuò)展的封裝約束(packaging constraints)需要 使用折疊反射鏡以將脈沖擴(kuò)展器腔彎曲成兩個或更多個部分。插入一個或更多個折疊反射 鏡帶來在無折疊應(yīng)用中不存在的光學(xué)表面。如果折疊反射鏡太靠近中間焦點，這在最大化 脈沖擴(kuò)展器延遲和使用可用空間時是很可能的，則不能接受的高輻射會毀壞反射鏡。尋求 避免由于施加到反射鏡表面上的高能量密度帶來的反射鏡的損害或可用壽命的縮短。。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在減小或防止由折疊脈沖擴(kuò)展裝置內(nèi)在焦點處的激光束的高能量密度 導(dǎo)致的光學(xué)元件的損害。本發(fā)明實施例涉及用于增加激光脈沖的瞬時脈沖長度的系統(tǒng)和方法，尤其是用于 光刻系統(tǒng)中使用的激光器的激光脈沖。本發(fā)明的實施例尤其涉及減小用于脈沖擴(kuò)展和/或 光刻設(shè)備中或與脈沖擴(kuò)展和/或光刻設(shè)備一起使用的光學(xué)部件上的能量密度。根據(jù)一實施例，脈沖擴(kuò)展器或脈沖調(diào)整器包括分束器，其配置用于將輸入光束分 成第一束和第二束；共焦諧振腔，包括第一共焦反射鏡和第二共焦反射鏡；和折疊反射鏡。 在該實施方式中，折疊反射鏡位于所述第一和第二共焦反射鏡之間的光學(xué)路徑中，并且分 束器、共焦諧振腔以及折疊反射鏡處于以下光學(xué)布置中，即，使得在由所述光學(xué)布置帶來的 所述第一束的光學(xué)延遲之后，所述第一束的至少一部分與所述第二束重新組合成被調(diào)整的 束。該實施方式還包括一個或更多個光學(xué)元件，其位于所述輸入光束的光學(xué)路徑中且在所 述分束器之前。所述一個或更多個光學(xué)元件可以將輸入光束改變成發(fā)散或會聚狀態(tài)，例如 使得在離開所述折疊反射鏡一定距離處形成所述第一束的中間焦點、以防止對所述折疊反 射鏡的與能量密度相關(guān)的損害。在一實施方式中，脈沖擴(kuò)展器還包括位于被調(diào)整的束的光 學(xué)路徑中的一個或更多個附加的光學(xué)元件，以重新調(diào)節(jié)所述被調(diào)整的束。在一實施方式中，所述一個或更多個光學(xué)元件在通過分束器將輸入光束分開之前 提供所述輸入光束的發(fā)散。在替換的實施方式中，所述一個或更多個光學(xué)元件在通過分束 器將輸入光束分開之前提供所述輸入光束的會聚。在一實施方式中，脈沖擴(kuò)展器還包括與所述分束器串聯(lián)的附加的分束器，以提供
另一光學(xué)延遲。根據(jù)另一實施方式，光刻設(shè)備包括具有根據(jù)上述實施例的脈沖擴(kuò)展器的束傳遞系 統(tǒng)。在一實施例中，光刻設(shè)備還包括照射系統(tǒng)，其配置成調(diào)節(jié)所述被調(diào)整的束；圖案形成 裝置支撐結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造成支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置能夠在輻射束的橫截面上 將圖案賦予所述被調(diào)整的束、以形成圖案化的輻射束；襯底支撐結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造成保持襯底； 和投影系統(tǒng)，其配置成將所述圖案化的輻射束投影到所述襯底的目標(biāo)部分上。根據(jù)還一實施例，一種增大脈沖激光束的脈沖長度的方法，包括將輸入光束發(fā)散 或會聚成被改變的光束；將所述被改變的光束分成第一束和第二束，使得所述第一束被引 導(dǎo)傳遞通過具有多個光學(xué)元件的脈沖擴(kuò)展裝置；和將所述第一束的至少一部分與所述第二 束重新組合成重組束。在本實施例中，輸入光束的發(fā)散或會聚提供位于離開所述多個光學(xué) 元件中任一個一定距離處的第一束的中間焦點，使得防止對所述多個光學(xué)元件中任一個的
5與能量密度相關(guān)的損害。在一實施例中，所述方法還包括重新調(diào)節(jié)所述重組束。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點以及本發(fā)明的不同實施例的結(jié)構(gòu)和操作將在下面參照 附圖詳細(xì)描述。要說明的是，本發(fā)明不限于這里所述的特定的實施例。本文所給出的實施 例僅是示例性的。基于這里所包含的教導(dǎo)，附加實施方式對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。


并入說明書并且形成為說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明并且和說明書一起進(jìn) 一步用來說明本發(fā)明的原理，以允許本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┖褪褂帽景l(fā)明。圖1示出了可以用于本發(fā)明實施例中的光刻設(shè)備；圖2示出示例性的脈沖擴(kuò)展裝置；圖3示出示例性折疊(folded)脈沖擴(kuò)展裝置；圖4A示出示例性束擴(kuò)展裝置；圖4B示出示例性的提供發(fā)散的束擴(kuò)展裝置；圖5和6示出根據(jù)本發(fā)明實施例的折疊脈沖擴(kuò)展裝置；圖7A示出例如在圖3中示出的折疊脈沖擴(kuò)展裝置中發(fā)現(xiàn)的折疊反射鏡上的能量 密度印痕；圖7B示出例如在圖5和6中示出的折疊脈沖擴(kuò)展裝置中發(fā)現(xiàn)的折疊反射鏡上的 能量密度印痕；圖8示出根據(jù)本發(fā)明實施例的增大脈沖激光束的脈沖長度的方法的流程圖；圖9示出具有兩個折疊反射鏡的示例性折疊脈沖擴(kuò)展裝置；圖10示出根據(jù)本發(fā)明實施例的具有兩個折疊反射鏡的折疊脈沖擴(kuò)展裝置。通過以下詳細(xì)的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中 相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能相似的部件 或者結(jié)構(gòu)相似的元件。此外，附圖標(biāo)記的最左邊的數(shù)字表示元件首先出現(xiàn)的附圖。
具體實施例方式所公開的實施例僅給出本發(fā)明的示例。本發(fā)明的范圍不限于所公開的實施例。本 發(fā)明通過未決的權(quán)利要求進(jìn)行限定。所述的實施例和在說明書提到的“ 一個實施例”、“實施例”、“示例性實施例，，等表 示所述的實施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是，每個實施例可以不必包括特定的特 征、結(jié)構(gòu)或特性。而且，這些段落不必指的是同一個實施例。此外，當(dāng)特定特征、結(jié)構(gòu)或特性 與實施例結(jié)合進(jìn)行描述時，應(yīng)該理解，無論是否明確描述，其均落入本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的 知識范圍內(nèi)，以與其他實施例結(jié)合實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或特性。本發(fā)明實施例可以應(yīng)用到硬件、固件、軟件或其任何組合。本發(fā)明實施例還可以應(yīng) 用為存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)上的指令，其可以通過一個或更多個處理器讀取和執(zhí)行。機(jī)器可 讀介質(zhì)可以包括任何用于以機(jī)器(例如計算設(shè)備)可讀形式存儲或傳送信息的機(jī)構(gòu)。例 如，機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括只讀存儲器(ROM)；隨機(jī)存取存儲器(RAM)；磁盤存儲媒介；光 學(xué)存儲媒介；閃存設(shè)備；傳播信號(例如，載波、紅外信號、數(shù)字信號等)的電、光、聲或其他 形式，以及其他。此外，這里可以將固件、軟件、程序、指令描述成執(zhí)行特定操作。然而，應(yīng)該
6認(rèn)識到，這些描述僅為了方便并且這些操作實際上由計算設(shè)備、處理器、控制器或其他執(zhí)行 所述固件、軟件、程序、指令等的設(shè)備來完成的。在詳細(xì)地描述這些實施例之前，描述本發(fā)明實施例可以應(yīng)用于其中的示例環(huán)境是 有指導(dǎo)意義的。圖1示意地示出了光刻設(shè)備。所述光刻設(shè)備包括照射系統(tǒng)(照射器)IL，其配置 用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如，深紫外(DUV)輻射或極紫外(EUV)輻射)；支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模 臺)MT，其配置用于支撐圖案形成裝置(例如掩模、掩模版或動態(tài)圖案形成裝置)MA，并與配 置用于精確地定位圖案形成裝置MA的第一定位裝置PW相連；和襯底臺(例如晶片臺)WT， 其配置用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W，并與配置用于精確地定位襯底W的第 二定位裝置PW相連。光刻設(shè)備還具有投影系統(tǒng)PS，其配置用于將由圖案形成裝置MA賦予 輻射束B的圖案投影到襯底W的目標(biāo)部分C(例如包括一根或多根管芯)上。在光刻設(shè)備 中，圖案形成裝置MA和投影系統(tǒng)PS是透射型的，但是可選地，可以是反射型的。照射系統(tǒng)IL可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁 型、靜電型或其它類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以引導(dǎo)、成形、或控制輻射B。支撐結(jié)構(gòu)MT以依賴于圖案形成裝置MA的方向、光刻設(shè)備的設(shè)計以及諸如圖案形 成裝置MA是否保持在真空環(huán)境中等其他條件的方式保持圖案形成裝置MA。支撐結(jié)構(gòu)MT可 以采用機(jī)械的、真空的、靜電的或其它夾持技術(shù)保持圖案形成裝置MA。所述支撐結(jié)構(gòu)MT可 以是框架或臺，例如，其可以根據(jù)需要成為固定的或可移動的。支撐結(jié)構(gòu)MT可以確保圖案 形成裝置MA位于所需的位置上(例如相對于投影系統(tǒng)PS)。術(shù)語“圖案形成裝置”MA應(yīng)該被廣義地理解為表示能夠用于將圖案在輻射束B的 橫截面上賦予輻射束、以便在襯底W的目標(biāo)部分C上形成圖案的任何裝置。被賦予輻射束 B的圖案將與在目標(biāo)部分C上形成的器件中的特定的功能層相對應(yīng)，例如集成電路。圖案形成裝置MA可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置MA的示例包括掩模 版、掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻術(shù)中是公知的， 并且包括諸如二元掩模類型、交替型相移掩模類型、衰減型相移掩模類型和各種混合掩模 類型之類的掩模類型?？删幊谭瓷溏R陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，每一個小反射 鏡可以獨立地傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予 由所述反射鏡矩陣反射的輻射束B。術(shù)語“投影系統(tǒng)"PS可以包括任意類型的投影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)的類型可以包括折射 型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學(xué)系統(tǒng)、或其任意組合，如對于所使用 的曝光輻射所適合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。真空 環(huán)境可以用于EUV或電子束輻射，因為其他氣體可以吸收太多的輻射或電子。因此，在真空 壁和真空泵的幫助下，真空環(huán)境可以提供給整個束路徑。光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺(和/或兩個或更多個掩模臺) WT的類型。在這種“多臺”機(jī)器中，可以并行地使用附加的襯底臺WT，或可以在一個或更多 個臺上執(zhí)行預(yù)備步驟的同時，將一個或更多個其它襯底臺WT用于曝光。參照圖1，照射器IL接受來自輻射源SO的輻射束。源SO和光刻設(shè)備可以是分立 的實體(例如當(dāng)該源SO為準(zhǔn)分子激光器時)。在這種情況下，不會將該源SO看成形成光刻 設(shè)備的一部分，并且通過包括例如合適的定向反射鏡和/或束擴(kuò)展裝置的束傳遞系統(tǒng)BD的
7幫助，將所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源SO可以是所述 光刻設(shè)備的組成部分(例如當(dāng)所述源SO是汞燈時)?？梢詫⑺鲈碨O和所述照射器IL、 以及如果需要時設(shè)置的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱作輻射系統(tǒng)。照射器IL可以包括用于調(diào)整所述輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整器AD。通常，可以對 所述照射器IL的光瞳平面中的強(qiáng)度分布的至少所述外部和/或內(nèi)部徑向范圍(一般分別 稱為σ-外部和ο-內(nèi)部)進(jìn)行調(diào)整。此外，所述照射器IL可以包括各種其它部件，例如 積分器IN和聚光器CO。可以將所述照射器IL用于調(diào)節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中具有 所需的均勻性和強(qiáng)度分布。輻射束B入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺)MT上的所述圖案形成裝置(例 如，掩模MA)上，并且通過所述圖案形成裝置MA來形成圖案。已經(jīng)穿過掩模MA之后，所述 輻射束B通過投影系統(tǒng)PS，所述投影系統(tǒng)將束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。通過第 二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如，干涉儀器件、線性編碼器或電容傳感器)的幫助， 可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同的目標(biāo)部分C定位于所述輻射束B的路徑 中。類似地，例如在從掩模庫的機(jī)械獲取之后，或在掃描期間，可以將所述第一定位裝置PM 和另一個位置傳感器(圖1中未明確示出)用于相對于所述輻射束B的路徑精確地定位圖 案形成裝置MA。通常，可以通過形成所述第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊(粗定位)和短 行程模塊(精定位)的幫助來實現(xiàn)掩模臺MT的移動。類似地，可以采用形成所述第二定位 裝置PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊來實現(xiàn)所述襯底臺WT的移動。在步進(jìn)機(jī)的情 況下(與掃描器相反)，掩模臺MT可以僅與短行程致動器相連，或可以是固定的?？梢允褂?掩模對準(zhǔn)標(biāo)記Ml、M2和襯底對準(zhǔn)標(biāo)記Pl、P2來對準(zhǔn)掩模MA和襯底W。盡管所示的襯底對 準(zhǔn)標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但是它們可以位于目標(biāo)部分之間的空間(這些公知為劃線對 齊標(biāo)記)中。類似地，在將多于一個的管芯設(shè)置在掩模MA上的情況下，所述掩模對準(zhǔn)標(biāo)記 可以位于所述管芯之間?？梢詫⒐饪淘O(shè)備用于以下模式中的至少一個1.在步進(jìn)模式中，在將支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT和襯底臺WT保持基本靜止的同 時，將賦予所述輻射束B的整個圖案一次投影到目標(biāo)部分C上(即，單一的靜態(tài)曝光)。然 后將所述襯底臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不同目標(biāo)部分C曝光。2.在掃描模式中，在對支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT和襯底臺WT同步地進(jìn)行掃描的 同時，將賦予所述輻射束B的圖案投影到目標(biāo)部分C上(S卩，單一的動態(tài)曝光)。襯底臺WT 相對于支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT的速度和方向可以通過所述投影系統(tǒng)PS的(縮小)放 大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。3.在另一個模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺) MT保持為基本靜止，并且在對襯底臺WT進(jìn)行移動或掃描的同時，將賦予輻射束B的圖案投 影到目標(biāo)部分C上?？梢圆捎妹}沖輻射源S0，并且在襯底臺WT的每一次移動之后、或在掃 描期間的連續(xù)輻射脈沖之間，根據(jù)需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操作模式可易 于應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的可編程反射鏡陣列)的無掩模 光刻術(shù)中。也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。
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一種已知類型的脈沖擴(kuò)展器設(shè)計采用了共焦諧振腔，其中脈沖(在本文中也稱為 束)在進(jìn)入和退出時被大致準(zhǔn)直，但是通過脈沖擴(kuò)展器內(nèi)部的中間焦點。然而，對于較長脈 沖擴(kuò)展，封裝約束(packaging constraints)可能需要使用折疊反射鏡，以將脈沖擴(kuò)展器腔 彎曲成兩個或更多個部分。在折疊實施方式中，例如在折疊反射鏡被用于改變束的方向的 情形中，中間焦點很可能位于光學(xué)表面附近。在脈沖擴(kuò)展器的折疊實施方式中，插入一個或更多個折疊反射鏡產(chǎn)生在無折疊實 施方式中不存在的光學(xué)表面。如果折疊反射鏡太接近中間焦點，這在使脈沖擴(kuò)展器延遲最 大化并且利用可用空間時是很可能的，則不能接受的高的輻射會毀損反射鏡。尋求避免由 于高能量密度作用在反射鏡表面而導(dǎo)致的反射鏡的損壞或反射鏡的可用壽命的縮短。圖2示出示例性的脈沖擴(kuò)展裝置202。脈沖擴(kuò)展裝置202包括兩個共焦反射鏡 204A和204B (例如凹面鏡)，其設(shè)置成使得它們的反射表面彼此面對。反射鏡分開預(yù)定距 離(間隔)，該距離大約等于每個反射鏡204A/B的曲率半徑。每個反射鏡204A/B關(guān)于反射 鏡軸線對稱地設(shè)置，并且每個反射鏡的縱向軸線布置成與反射鏡軸線垂直。平行于反射鏡 軸線的第二軸線在離開反射鏡軸線預(yù)定距離處接觸每個反射鏡204A/B的表面。分束器206沿第二軸線設(shè)置，使得分束器206的縱向軸線與第二軸線形成45度的 角度。分束器206還設(shè)置成其中心位于光學(xué)軸線上，并且該光學(xué)軸線垂直于所述第二軸線。在運行過程中，輸入束208(例如接近準(zhǔn)直的束、輕微發(fā)散的束，等等)沿分束器 206的光學(xué)軸線進(jìn)入脈沖擴(kuò)展器。光學(xué)延遲路徑210由共焦反射鏡204A和204B形成。每 個反射鏡204A/B可以是例如直徑為IOOmm的球形反射鏡、具有大約1800mm的大曲率半徑， 由大約1800mm的光學(xué)腔長度分開。分束器206與入射束208成45度角并且設(shè)置成使得入 射輻射208的一部分被反射進(jìn)入延遲路徑210，并且使得從延遲路徑210輸出的輻射被反射 出脈沖擴(kuò)展器而進(jìn)入輸出輻射束212。如果使用例如60R/40T(60%反射/40%透射)的分 束器206，分束器206反射入射輻射束208的大約百分之六十(60)進(jìn)入延遲路徑210。每 個脈沖束208的其他大約百分之四十(40)的透射部分變成輸出束212中的相應(yīng)的擴(kuò)展脈 沖的第一子脈沖。反射束通過分束器206引導(dǎo)到反射鏡204A，其將反射部分引導(dǎo)到反射鏡 204B,反射鏡204B依次將反射部分引導(dǎo)回到分束器206，在分束器206處第一反射光的大約 百分之六十被反射而與在輸出束212中的該脈沖的第一透射部分完全地符合、以形成第二 子脈沖。第一反射束的大約百分之四十(40)被分束器透射并且遵循第一反射束的路徑在 輸出輻射束212中形成附加的較小的子脈沖。通過配置分束器透射/反射系數(shù)和改變路徑長度，最終輸出束212可以以不同的 程度被擴(kuò)展。例如，在大約7. 2m的延遲路徑40和50R/50T的分束器206的情況下，時間積 分平方為70納秒(ns)的入射束208可以被擴(kuò)展成為具有時間積分平方(TIS)脈沖長度為 IlOns的輸出束212中的脈沖。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識到的，脈沖擴(kuò)展器202僅是脈沖擴(kuò) 展裝置的一個示例，其更為詳細(xì)的描述可以在美國專利第7432517B2號中找到，其全文以 參考的方式并入本文?？梢源嬖谄渌哂蓄愃乒δ艿拿}沖擴(kuò)展器配置。如圖2所示，脈沖擴(kuò)展器202形成焦點214，在該實施方式中，焦點位于共焦反射鏡 204A和共焦反射鏡204B之間大致等距的位置處。在焦點214處或附近的能量密度可以是 高的，例如在lOOmj/cm2或更高量級。在脈沖擴(kuò)展器用于例如光刻設(shè)備等大系統(tǒng)的情形中 焦點214可以被看成中間焦點。
為了在封裝約束內(nèi)獲得較長的脈沖擴(kuò)展，可以使用一個或更多個折疊反射鏡而將 脈沖擴(kuò)展器腔彎曲成兩個或更多個部分。圖3示出示例性的折疊脈沖擴(kuò)展或脈沖調(diào)整裝置 302。脈沖擴(kuò)展器302包括共焦反射鏡304A/B和束擴(kuò)展器306，其在功能上類似于圖2中示 出的共焦反射鏡204A/B和束擴(kuò)展器206。然而，在圖3中，共焦反射鏡304A和304B相互垂 直地布置，其中折疊反射鏡320位于其之間的光學(xué)路徑上。在該示例中，折疊反射鏡320離 共焦反射鏡304A和共焦反射鏡304B的距離大致相等。然而，將折疊反射鏡離共焦反射鏡 等距地放置并不是必需的。在圖3中示出的示例中，入射束308 (例如接近準(zhǔn)直的束，輕微發(fā)散的束，等等)沿 分束器306的光學(xué)軸線進(jìn)入脈沖擴(kuò)展器302?？蛇x地，束308可以在達(dá)到分束器306之前通 過束擴(kuò)展裝置光學(xué)元件322改變(例如變得輕微發(fā)散或會聚)。光學(xué)延遲路徑310由共焦 反射鏡304A/B和折疊反射鏡320形成，其類似于圖2中示出的光學(xué)延遲路徑210，不同在于 通過折疊反射鏡320改變方向。為了形成更長的脈沖擴(kuò)展，可以例如通過如圖3所示那樣 以串聯(lián)方式設(shè)置分束器來使用多于一個分束器306。在圖3中，示出三個分束器306 (306、306'和306")。分束器306，和306”以點 線示出，它們是可選的。每個分束器306引導(dǎo)其相應(yīng)的輸入束的一部分到折疊反射鏡320 和共焦反射鏡304A/B，以形成所需的光學(xué)延遲。離開分束器306的束的至少一部分被隨后 的分束器306引導(dǎo)回折疊反射鏡320和共焦反射鏡304A/B，以形成另一光學(xué)延遲。在圖3 中，為了保持附圖清楚，沒有示出由附加的分束器306’和306”引起的光學(xué)延遲路徑。輸出 擴(kuò)展脈沖312從最后的分束器306退出脈沖擴(kuò)展器。依據(jù)需要擴(kuò)展多少，可以使用任何數(shù) 量的分束器306。然而，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，存在與每個附加的分束器相關(guān)的勢能 損失。如圖3所示，焦點314由脈沖擴(kuò)展器302形成。如果焦點314非常接近或緊靠在折 疊反射鏡320上(一種考慮封裝約束的可能方案)，依賴于總的輸入能量，焦點處的高的能 量密度會損害折疊反射鏡320。圖7A中示出該示例。圖7A示出例如參照圖3所述實施例 的折疊反射鏡320的折疊反射鏡上的能量密度印痕(footprint) 736A。能量密度印痕736A 在區(qū)域738A中顯示出非常集中的能量(e. g.，130mj/cm2)，其表示在折疊反射鏡320上的潛 在的損害。例如，入射到折疊反射鏡320上的光束(例如紫外光束)可以與氣體反應(yīng)而在 折疊反射鏡320上引起斑點或灼傷，這會極大地縮短折疊反射鏡的壽命。一種減小或防止這種損害的方法是將焦點從折疊反射鏡移開。理想的是，在不干 擾脈沖擴(kuò)展器的封裝的情況下完成這種方法。通過在束進(jìn)入脈沖擴(kuò)展器之前將整體發(fā)散或 會聚引入到束，可以成功地實現(xiàn)上述方法。在一個實施方式中，通過在脈沖擴(kuò)展器之前增加 光學(xué)元件來實現(xiàn)這種方法。在另一實施方式中，通過調(diào)整已經(jīng)位于脈沖擴(kuò)展器前面的束擴(kuò) 展裝置，例如可選的束擴(kuò)展裝置光學(xué)元件322，來實現(xiàn)這種方法。圖4A示出束擴(kuò)展裝置422A的示例，例如可選的束擴(kuò)展裝置光學(xué)元件322。例如束 308等光脈沖或束進(jìn)入凹透鏡426，其導(dǎo)致束308發(fā)散并且以發(fā)散束430離開凹透鏡426。 發(fā)散束430進(jìn)入凸透鏡428A。凹透鏡426和凸透鏡428A的半徑的精心的匹配(例如凸透 鏡428A的曲率的校準(zhǔn))導(dǎo)致能量消除，這導(dǎo)致尺寸增大的接近準(zhǔn)直的輸出束408A。通過改變凸透鏡的半徑，可以引起功率的有意識的失配，當(dāng)束離開束擴(kuò)展裝置時 這帶來具有所需的(依賴于所需的校準(zhǔn))發(fā)散或會聚的束。圖4B中示出一個示例，其中束
10擴(kuò)展裝置422B具有凸透鏡428B，其具有與凸透鏡428A的半徑r不同的半徑r，(在本示例 中r，較大)，這導(dǎo)致輸出束408B中輕微的發(fā)散。例如束擴(kuò)展裝置422B等光學(xué)元件的設(shè)置在光學(xué)路徑中引起光束在脈沖擴(kuò)展器之 前的所需的發(fā)散或會聚，光學(xué)元件的設(shè)置可以改變脈沖擴(kuò)展器的焦點的位置?；颍蛇x地， 為了類似的效果可以實現(xiàn)對已有的束擴(kuò)展裝置或其他光學(xué)元件的調(diào)整以引起所需的發(fā)散 或會聚。根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖5示出上述束擴(kuò)展裝置的設(shè)置的示例。在圖5中，束擴(kuò)展 裝置422B被放置在脈沖擴(kuò)展器502的初始分束器306的前面。束擴(kuò)展器422B引起束308 的發(fā)散，使得脈沖擴(kuò)展器502的焦點514被設(shè)置離開裝置中的折疊反射鏡320和其他光學(xué) 元件，以便減小或防止對這些光學(xué)元件的與能量密度相關(guān)的損害。在沒有被束擴(kuò)展裝置422B引起的發(fā)散的情況下，束512以其所應(yīng)具有的相同的長 度和能量離開脈沖擴(kuò)展器502。然而，束512保持發(fā)散。在圖6示出的實施例中，可以將光 學(xué)元件630配置在束512的光學(xué)路徑中，以根據(jù)需要將束重新調(diào)節(jié)成束632。上面參照圖5和6所述的實施方式使用了束擴(kuò)展裝置，或修改了已有的束擴(kuò)展裝 置，以引起輸入束的發(fā)散。然而，本發(fā)明不限于使用或修改束擴(kuò)展裝置。采用其他光學(xué)元件 或裝置、以引起輸入束的所需的發(fā)散(或會聚)的實施方式也是可以預(yù)期的。上面參照圖5和6所述的實施方式在輸入束中產(chǎn)生發(fā)散以改變脈沖擴(kuò)展器的焦點 的位置。然而，本發(fā)明不限于產(chǎn)生發(fā)散的輸入束。正如前面所述，在輸入束中產(chǎn)生會聚可以 具有類似的效果。例如，在一實施例中，圖5中的光學(xué)元件422B可以用引起輸入束308會 聚的束擴(kuò)展裝置或光學(xué)元件替換。作為示例，圖4A中的凸透鏡428A的半徑可以改變以引 起輸出束408A的會聚而不是發(fā)散。再參照圖5，在脈沖擴(kuò)展器502中，會聚束也可以偏移焦 點514使其離開裝置中的折疊反射鏡320和其他光學(xué)元件，以防止光學(xué)元件被損害。輸出 束512仍然是會聚的，但是圖6中的光學(xué)元件630可以配置成重新調(diào)節(jié)所述束。此外，上面參照圖5和6討論的實施例使用單個折疊反射鏡用于脈沖拉長。然而， 本發(fā)明不限于使用單個折疊反射鏡。在一實施例中，可以使用兩個或更多個折疊反射鏡用 于其他脈沖拉長，并且上述實施例可以用于防止在所述裝置中使用的折疊反射鏡中的任一 個或全部被損害。正如前面所述的，圖7A示出例如參照圖3所述實施例的折疊反射鏡320的折疊反 射鏡上的能量密度印痕736A。能量密度印痕736A示出在區(qū)域738A內(nèi)的非常集中的能量 (根據(jù)激光的強(qiáng)度和焦點到折疊反射鏡有多近，例如為130mj/cm2)，這示出折疊反射鏡320 上的潛在的損害。圖7B示出例如參照圖5和6所述實施例的折疊反射鏡320的折疊反射 鏡上的能量密度印痕736B。能量密度印痕736B顯示出在區(qū)域738B中顯著低集中程度的能 量(例如13mj/cm2)。通過采用參照圖5和6描述的實施方式獲得的能量密度的減小可以 極大地減小和防止對系統(tǒng)內(nèi)部的折疊反射鏡320和其他光學(xué)元件的損害。根據(jù)上述實施例，圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的增大脈沖激光束的脈沖長度的 方法800的流程圖。在步驟802中，使光束發(fā)散或會聚成為被改變的光束。在步驟804中， 被改變的光束被分成第一束和第二束。第一束被引導(dǎo)傳遞通過具有多個光學(xué)元件的脈沖擴(kuò) 展裝置，使得輸入光束的所選定的發(fā)散或會聚將脈沖擴(kuò)展裝置的焦點偏移離開多個光學(xué)元 件。在步驟806，第一束和第二束的至少一部分重新組合成重組束。在可選的步驟808中， 重組束根據(jù)需要被重新調(diào)節(jié)。
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如前面所述，可以使用多于一個折疊反射鏡，例如以適應(yīng)對較長脈沖擴(kuò)展的封裝 約束。圖9示出示例性的具有兩個折疊反射鏡的折疊脈沖擴(kuò)展裝置902。折疊脈沖擴(kuò)展裝 置902與折疊脈沖擴(kuò)展裝置302類似，不同之處在于在第一束的光學(xué)路徑中的附加的折疊 反射鏡920和共焦反射鏡904A的位置。正如圖9所示，焦點914位于折疊反射鏡920處或 附近。正如在上面所述的實施例中那樣，代替光學(xué)元件922或除了光學(xué)元件922之外還使用 光學(xué)元件(例如光學(xué)元件422B)以提供輸入束908的所需的發(fā)散或會聚，使得焦點914可 以從折疊反射鏡920移離，以便防止折疊反射鏡920潛在的損害。圖10中示出了其示例。圖10示出根據(jù)實施例的具有兩個折疊反射鏡的折疊脈沖擴(kuò)展裝置1002。折疊脈 沖擴(kuò)展裝置1002類似于折疊脈沖擴(kuò)展裝置902，不同之處在于使用光學(xué)元件1022將輸入 束908調(diào)節(jié)成所需的發(fā)散或會聚，以便改變焦點的位置，類似于在參照圖5和6的實施例中 光學(xué)元件422B提供的效果。正如在圖10中看到的，由光學(xué)元件1022提供的發(fā)散或會聚將 焦點1012放置離開折疊反射鏡920，這防止反射鏡潛在的損害。前述內(nèi)容介紹了在其光學(xué)元件上具有減小的能量密度的脈沖擴(kuò)展器。通過使用一 個或更多個折疊反射鏡，在沒有由位于裝置的焦點處的高能量密度引起的損害的情況下， 允許脈沖擴(kuò)展器提供較長的擴(kuò)展。這可以通過控制輸入束到脈沖擴(kuò)展器的輸入發(fā)散或會聚 來實現(xiàn)。雖然在本文中詳述了光刻設(shè)備用在制造ICs中的應(yīng)用，但是應(yīng)該理解到這里所述 的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用，例如制造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、平 板顯示器、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁頭等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，在這些可選的應(yīng) 用情形中，任何使用術(shù)語“晶片”或“管芯”可以分別認(rèn)為與更上位的術(shù)語“襯底”或“目標(biāo)部 分”同義。這里所述的襯底可以在曝光之前或之后在例如軌道工具(通常將抗蝕劑的層應(yīng) 用到襯底并將曝光后的抗蝕劑顯影)、量測工具和/或檢查工具中進(jìn)行處理。在可應(yīng)用的情 況下，可以將這里公開的內(nèi)容應(yīng)用于這種和其他襯底處理工具中。此外，襯底被處理多于一 次，例如以便形成多層IC，使得這里所用的術(shù)語襯底還可以指已經(jīng)包含多個加工層的襯底。這里使用的術(shù)語“輻射”和“束”包含全部類型的電磁輻射，包括紫外輻射(UV) (例如具有或約為365、355、248、193、157或126nm的波長)。在允許的情況下術(shù)語“光學(xué)元件”或“透鏡”可以表示不同類型的光學(xué)部件中的任 何一種或其組合，包括折射式的、反射式的、磁性的、電磁的和靜電的光學(xué)部件。盡管上面描述了本發(fā)明的具體的實施例，但是將會認(rèn)識到，本發(fā)明可以以所述以 外的方式實施。結(jié)論應(yīng)該理解，“具體實施方式
”部分而并非“發(fā)明內(nèi)容”和“摘要”部分是用來解釋權(quán) 利要求的?！鞍l(fā)明內(nèi)容”和“摘要”部分可以展示一個或更多個、但并不是發(fā)明人所預(yù)期的本 發(fā)明的全部示例性實施方式，因此并不是用于以任何方式限制本發(fā)明和未決的權(quán)利要求。借助于示出其具體功能和關(guān)系的應(yīng)用的功能性組建模塊，上面已經(jīng)描述了本發(fā)明 的實施例。這些功能性組建模塊的界限本文已經(jīng)特意限定用于方便說明。只要其具體的功 能和關(guān)系被正確地實施，可以限定替換的界限。前面特定實施例的描述將充分顯示本發(fā)明的總的特性，以致于不需要過多的實 驗，在不脫離本發(fā)明的總的構(gòu)思的情況下，通過應(yīng)用本領(lǐng)域技術(shù)的知識就可以輕易修改和/
12或適應(yīng)這些實施方式的不同應(yīng)用。因而，基于本發(fā)明所給出的教導(dǎo)和啟示，這些修改和適應(yīng) 是在所公開的實施例的等同實施方式的意義和范圍內(nèi)。應(yīng)該理解，這里的名詞和術(shù)語是用 于描述而非限定，使得說明書中的名詞或術(shù)語將由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)所述教導(dǎo)和啟示進(jìn) 行解釋。 本發(fā)明的寬度和范圍不應(yīng)用由任何上述的示例性實施例限制，而應(yīng)該僅根據(jù)權(quán)利 要求與其等價物進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
一種用于增大脈沖激光束的脈沖長度的脈沖擴(kuò)展器或脈沖調(diào)整器，所述脈沖擴(kuò)展器包括分束器，其配置用于將輸入光束分成第一束和第二束；共焦諧振腔，包括第一共焦反射鏡和第二共焦反射鏡；位于所述第一和第二共焦反射鏡之間的光學(xué)路徑中的折疊反射鏡，其中所述分束器、所述共焦諧振腔以及所述折疊反射鏡處于這樣的光學(xué)布置即，使得在由所述光學(xué)布置引起的所述第一束的光學(xué)延遲之后，所述第一束的至少一部分與所述第二束重新組合成被調(diào)整的束；和一個或更多個光學(xué)元件，其位于所述輸入光束的光學(xué)路徑中且在所述分束器之前，使得在離開所述折疊反射鏡一定距離處形成所述第一束的中間焦點，以減小對所述折疊反射鏡的與能量密度相關(guān)的損害。
2.如權(quán)利要求1所述的脈沖擴(kuò)展器，其中，所述折疊反射鏡在所述第一和所述第二共 焦反射鏡之間是大致等距的。
3.如權(quán)利要求1所述的脈沖擴(kuò)展器，其中，在由所述分束器將所述輸入光束分開之前， 所述一個或更多個光學(xué)元件提供所述輸入光束的發(fā)散和會聚中的一者。
4.如權(quán)利要求3所述的脈沖擴(kuò)展器，還包括位于所述被調(diào)整的束的光學(xué)路徑中的一個 或更多個附加的光學(xué)元件，以提供對所述被調(diào)整的束的重新調(diào)節(jié)。
5.如權(quán)利要求1所述的脈沖擴(kuò)展器，其中，所述分束器、所述共焦諧振腔、所述折疊反 射鏡以及所述一個或更多個光學(xué)元件包括光刻設(shè)備的束傳遞系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述的脈沖擴(kuò)展器，還包括與所述分束器串聯(lián)的一個或更多個附加的 分束器，所述一個或更多個附加的分束器中的每一個配置成引導(dǎo)附加的第一束通過所述光 學(xué)布置以產(chǎn)生附加的光學(xué)延遲。
7.如權(quán)利要求1所述的脈沖擴(kuò)展器，其中，所述折疊反射鏡包括兩個或更多個折疊反 射鏡。
8.一種光刻設(shè)備，包括具有用于增大脈沖激光束的脈沖長度的脈沖擴(kuò)展器的束傳遞系 統(tǒng)，所述脈沖擴(kuò)展器包括分束器，其配置成將輸入光束分成第一束和第二束；共焦諧振腔，包括第一共焦反射鏡和第二共焦反射鏡；位于所述第一和第二共焦反射鏡之間的光學(xué)路徑上的折疊反射鏡，其中所述分束器、 所述共焦諧振腔以及所述折疊反射鏡處于這樣的光學(xué)布置即，使得在由所述光學(xué)布置引 起的所述第一束的光學(xué)延遲之后，所述第一束的至少一部分與所述第二束重新組合成被調(diào) 整的束；和一個或更多個光學(xué)元件，其位于所述輸入光束的光學(xué)路徑中且在所述分束器之前，使 得在離開所述折疊反射鏡的一定距離處形成所述第一束的中間焦點，以減小對所述折疊反 射鏡的與能量密度相關(guān)的損害。
9.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，還包括照射系統(tǒng)，其配置成調(diào)節(jié)所述被調(diào)整的束；圖案形成裝置支撐結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造成支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置能夠在輻射 束的橫截面上將圖案賦予所述被調(diào)整的束以形成圖案化的輻射束；襯底支撐結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造成保持襯底；和投影系統(tǒng)，其配置成將所述圖案化的輻射束投影到所述襯底的目標(biāo)部分上。
10.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中，所述折疊反射鏡在所述第一和第二共焦反射 鏡之間是大致等距的。
11.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中，在由所述分束器將所述輸入光束分開之前， 所述一個或更多個光學(xué)元件提供所述輸入光束的發(fā)散和會聚中的一者。
12.如權(quán)利要求11所述的光刻設(shè)備，還包括位于所述被調(diào)整的束的光學(xué)路徑中的一個 或更多個附加的光學(xué)元件，以提供對所述被調(diào)整的束的重新調(diào)節(jié)。
13.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，還包括與所述分束器串聯(lián)的一個或更多個附加的 分束器，所述一個或更多個附加的分束器中的每一個配置成引導(dǎo)附加的第一束通過所述光 學(xué)布置，以產(chǎn)生附加的光學(xué)延遲。
14.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中，所述折疊反射鏡包括兩個或更多個折疊反射境 O
15.一種增大脈沖激光束的脈沖長度的方法，所述方法包括步驟 將輸入光束發(fā)散或會聚成被改變的光束；將所述被改變的光束分成第一束和第二束，使得所述第一束被引導(dǎo)行進(jìn)通過具有多個 光學(xué)元件的脈沖擴(kuò)展裝置，其中所述輸入光束的發(fā)散或會聚將所述第一束的中間焦點偏移 離開所述多個光學(xué)元件中的任一個；和將所述第一束的至少一部分與所述第二束重新組合成重組束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在光學(xué)部件上具有減小的能量密度的脈沖擴(kuò)展器。該脈沖擴(kuò)展裝置包括分束器，其配置用于將輸入光束分成第一束和第二束；共焦諧振腔，包括第一共焦反射鏡和第二共焦反射鏡；和折疊反射鏡。分束器、共焦諧振腔和折疊反射鏡處于這樣的光學(xué)布置即使得在由于光學(xué)布置帶來的第一束的光學(xué)延遲之后，第一束的至少一部分與第二束重新組合成被調(diào)整的束。該設(shè)備還包括一個或更多個光學(xué)元件，其位于輸入光束的光學(xué)路徑中且在分束器之前，使得在離開折疊反射鏡一定距離處形成第一束的中間焦點，以減小對折疊反射鏡的與能量密度相關(guān)的損害。該設(shè)備還包括一個或更多個附加的光學(xué)元件，以提供被調(diào)整的束的重新組合。還公開了相關(guān)的方法。
文檔編號G03F7/20GK101900948SQ20101017836
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者A·M·溫卡塔拉曼, J·路德尼 申請人:Asml控股股份有限公司