專利名稱：光刻系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于將圖像圖案(像圖，image pattern)投影到諸如晶片的目標表面上的光刻系統(tǒng)，其中控制數(shù)據(jù)耦合至控制單元以通過光信號控制曝光投影，從而使用自由空間互連(自由空間互接，free space interconnect),尤其涉及一種系統(tǒng),其中這樣的控制單元被包含在非常接近或在該投影空間的范圍內，更具體地涉及一種多光束無掩模光刻系統(tǒng)。本發(fā)明總體上仍然涉及帶電粒子和基于光投影的光刻系統(tǒng)。
背景技術：
這樣的系統(tǒng)是已知的，例如從以本申請人的名義申請的國際專利出版物W02004038509，即從由其圖14提供的具體實施方式
中可以獲知。該已知的系統(tǒng)包括計算機系統(tǒng)，其用于提供待通過所謂的射束柱(beam column)投影的圖像的圖案數(shù)據(jù)，用于將帶電粒子、尤其是電子投影到諸如晶片的目標表面和檢查設備上。該射束柱包括其中容納了一個或多個帶電粒子源的真空室，其以本身已知的方式發(fā)射粒子，尤其使用電場以從所述一個源或多個源中吸取粒子。射束柱進一步包括帶電粒子光學裝置，用于會聚發(fā)射的帶電粒子束，用于將其分成多個帶電粒子束(進一步稱為寫入射束)，并且形成曝光投影。用于控制曝光投影的控制單元以帶電粒子光學裝置的形式被包括，用于成形或引導這樣的寫入射束，這里示出了包含消隱偏轉器(blanking deflector)的消隱光學部件或調制器陣列，以及用于使寫入射束偏轉的寫入偏轉器陣列(writing deflector array),以使用沒有被所述消隱偏轉器消隱的寫入射束來進行圖案的目標寫入。本身已知的，例如從以本申請人名義的國際專利出版物W02004107050中已知的消隱光學部件(blanker optic part),根據(jù)計算機提供的信號,使寫入射束偏轉遠離平行于其他寫入射束的直線軌跡，至這樣的傾斜量，即沒有任何寫入射束的部分有效地通過在盲板(擋板，stopping plate)上提供用于每一個寫入射束的開口，從而實現(xiàn)特定寫入射束的“斷開(關閉，off)”狀態(tài)。射束柱中的所有光學部件被成形具有一列開口，分開部件的開口相互對準以便使得在所述射束柱中的寫入射束以受控方式通向所述目標表面。已知的無掩模多光束系統(tǒng)通常進一步提供具有所述源和安排在其共軛面內的目標表面的消隱偏轉器，即它可以容易地與W02004/0819010的主題相結合。以這種方式，所述光刻系統(tǒng)有利地在目標表面上實現(xiàn)所述源的最佳亮度。而且，以這種方式，對于消隱裝置陣列需要最小量的空間。用于寫入射束的目標表面被保持于包括在射束柱中的一個平臺(stage)上。通過系統(tǒng)的電子控制單元感應(誘導)，所述平臺與所述表面一起相對于所述發(fā)射的寫入束(writing bundle)垂直地移動,優(yōu)選地僅在橫向于其中這樣的寫入束而被最終偏轉的方向的方向上移動，以達到寫入的目的。由此，通過已知光刻系統(tǒng)的圖案寫入通過以下而實現(xiàn)通過組合目標表面的相對移動和寫入射束的定時“接通”與“斷開”切換(通過基于所述控制單元的信號化的所述消隱光學裝置)，更具體地通過其所謂的圖案光柱(patternstreamer)。用于接通/斷開切換的信號化，即寫入射束的調制在相關已知系統(tǒng)中通過使用光學器件實施。對其的消隱光學器件包括諸如光電二極管的光敏部件，用于接收光信號，其被轉換成電子信號，例如采用如以本申請人名義的國際專利出版物第W02005010618號提供的措施。光信號由用于該系統(tǒng)的所述控制單元通過電子至光的轉化而產(chǎn)生，并在最終從“例如真空邊界的透明部分”投影的一束玻璃光纖的情況下，借助于光學載體傳輸至射束柱。利用透鏡系統(tǒng)將光信號投影至所述消隱光學器件，所述透鏡系統(tǒng)在已知系統(tǒng)中被披露為由會聚透鏡構成，所述會聚透鏡位于包括在消隱光學部件中的偏轉器的發(fā)射器部件和光敏部件之間。使用所謂的MEMS技術和(雙)CMOS技術產(chǎn)生偏轉器、光敏部件和光至電的轉換的布置(排列或安排)。以便防止使用鏡面發(fā)射部件，在相關的已知系統(tǒng)中，信號化光束從相對于消隱光學部件的遠上側投影，以便實現(xiàn)在光敏元件上攜帶光信號的圖案信息的入射角盡 可能小。然而，其中包括相關的具體實施方式
的出版物教導了，當使用用于校正發(fā)生在大多數(shù)這樣的可替換位置處的較大入射角的鏡子時，可以實現(xiàn)投影的其它位置。盡管以上描述的光刻系統(tǒng)的總體配置已經(jīng)證明是令人滿意的，但由于它經(jīng)受光的非最佳(至少低于預期)傳輸以及由于它經(jīng)受相對大的像差，所以注意到公開的傾斜照明系統(tǒng)的缺陷。因此，本發(fā)明試圖在總體上改進已知的無掩模多光束光刻系統(tǒng)，然而，尤其是對于其光學器件系統(tǒng)(或光學系統(tǒng))(LOS)。本發(fā)明的進一步的目的是，通過增大光刻系統(tǒng)的光傳輸效率和/或通過減少光刻系統(tǒng)的光學器件部分中的像差的可能性而改進光刻系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決，至少在顯著程度上消除了在光刻系統(tǒng)中遇到的上述問題，使用用于重定向(redirect)光束的鏡子，提供有用于允許通過曝光(例如，所述光刻系統(tǒng)部件的寫入投影)的一個或多個孔。尤其是，根據(jù)本發(fā)明的這樣的系統(tǒng)的所述自由空間光學互連包括并入所述多個寫入射束的投影軌跡中的有孔鏡子，即有孔的鏡子，其中所述鏡子相對于所述發(fā)射部件和所述光敏元件布置，以實現(xiàn)軸上(或同軸，on-axis)入射，即所述光束至少視覺垂直入射在所述光敏元件上，所述鏡子提供有至少一個孔，其允許通過一個或多個所述寫入射束。根據(jù)本發(fā)明下面的進一步理解，可替換地提供了一種光刻系統(tǒng)，其中電子圖像圖案被遞送至用于將圖像投影至目標表面的曝光設備，所述曝光設備包括用于控制曝光投影的控制單元，所述控制單元至少部分地被包括在所述曝光設備的投影空間中并且通過光信號提供有控制數(shù)據(jù)，所述光信號通過使用自由空間光學互連(包括被發(fā)射至所述控制單元的光敏部件的已調制光束)被耦合至所述控制單元，其中所述調制光束使用有孔鏡子，可替換地表示用于所述光束同軸入射到所述光敏部件上有孔的鏡子，而被耦合到所述光敏部件中，所述鏡子的一個或多個孔提供用于通過所述曝光投影。利用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，通過保持光信號同軸地投影，使像差的存在減小到最低程度，同時至少不會顯著地干擾即妨礙該光刻系統(tǒng)的曝光設備的曝光投影。對于本文要求保護的技術方案，可以用新的、先前預期不可能的(盡管事后看來相對簡單可行)的高度有利的方式實現(xiàn)本發(fā)明。說明書中描述和示出的各個方面和特征可以被單獨地應用于任何可能之處。這些單獨方面，尤其是在所附從屬權利要求中描述的方面和特征可以形成分案專利申請的主題。


通過在示于附圖中的、根據(jù)本發(fā)明的無掩模光刻系統(tǒng)的以下具體實施方式
中的實例，將進一步闡釋本發(fā)明，附圖中
圖I是與本發(fā)明區(qū)分開的現(xiàn)有技術光刻系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)第一具體實施方式
的用于已知光刻系統(tǒng)的改進光學器件系統(tǒng)的示意圖；圖3是光刻系統(tǒng)中的用于圖2的光學器件系統(tǒng)的結構布置的示意圖；以及圖4是用于根據(jù)第二具體實施方式
的已知光刻系統(tǒng)的改進光學器件系統(tǒng)的示意圖。在附圖中，相應的結構特征(即至少功能上相應)用相同的附圖標號表示。
具體實施例方式圖I表示本發(fā)明改進的現(xiàn)有技術光刻系統(tǒng)的總體側視圖，其中在光發(fā)射器或光載體Fb的調制裝置端(modulation means end) 2處,在具體為光學纖維Fb的情況下,使用由透鏡54代表的光學系統(tǒng)，將光束8投影到調制器陣列24上。來自各個光學纖維端的調制光束8被投射到光敏元件上，即所述調制器陣列24的各調制器的光敏部件上。具體地，光纖Fb的各末端被投射到調制器陣列上。每個光束8具有用于控制一個或多個調制器的一部分圖案數(shù)據(jù)，對其的調制形成信號化系統(tǒng)，用于傳遞基于圖案數(shù)據(jù)的調制器陣列指令以實現(xiàn)在所述目標表面上的期望圖像。圖I還示出了射束發(fā)生器50，其產(chǎn)生發(fā)散的帶電粒子束51 (在本實例中是電子束)。使用光學系統(tǒng)52，(在電子光學系統(tǒng)的情況下)，該帶電粒子束51被成形為平行束。平行的束51撞擊到分束器53上，產(chǎn)生多個基本上平行的寫入射束22，被導向至調制陣列24(可替代地表示為消隱裝置陣列)。使用在調制陣列24中的調制器，包括靜電偏轉器元件，寫入射束27被偏轉遠離光刻系統(tǒng)的光軸，而寫入射束28未被偏轉而通過調制器。使用射束阻擋陣列(beam stop array) 25,偏轉的寫入射束27被阻擋。通過阻擋陣列25的寫入射束28在偏轉器陣列56處在第一寫入方向上發(fā)生偏轉，并且通過使用投影透鏡55，各個細射束(beamlet)的橫截面被縮小。在寫入過程中，目標表面49相對于系統(tǒng)的其余部分在第二寫入方向上移動。此外，該光刻系統(tǒng)包括控制單元60，其包括數(shù)據(jù)存儲器61、讀出單元62和數(shù)據(jù)轉換器63 (包括所謂的圖像光柱)?？刂茊卧?0被定位遠離該系統(tǒng)的其他部分，例如凈化室的內部部分(部件)的外部。使用光學纖維Fb，具有圖案數(shù)據(jù)的調制光束8被傳輸至投影儀54，其將光纖的末端投影到調制陣列24上。圖2示出了根據(jù)第一具體實施方式
的改進光刻系統(tǒng)的光學器件系統(tǒng)。它需要使用有孔鏡子104，其用于實現(xiàn)光束8同軸入射到調制器陣列24的光敏元件上。對于有孔鏡子，包括一個相對大的孔，其中所有消隱偏轉的寫入射束27和所有未偏轉的寫入射束28可以通過這個孔，或者包括多個較小的孔105，一個對應每個偏轉或未偏轉的寫入射束。優(yōu)選地，鏡子104包括基本上平的反射面，其以45度角以下包括在系統(tǒng)中，從而在保持光射束8垂直入射到調制器24上的同時，光學器件系統(tǒng)需要軸向最小量的空間。在這樣的最小化軸向空間要求的情況下，對于將LOS設置于調制器陣列24的上側或底側，可以獲得設計自由度，其又增強了陣列24的制造自由度，陣列24是用CMOS和MEMS技術制造的高度復雜的部件。在使用有孔鏡子104的情況下，包括的實現(xiàn)聚焦功能的聚焦透鏡106 (優(yōu)選通過透鏡系統(tǒng)具體實施)盡可能靠近后者，至少相對于光纖端2更靠近鏡子。通過將所述聚焦透鏡106設置于非?？拷锌诅R子104，可以有利地實現(xiàn)可在沒有過度損失光信號強度的情況下應用 該有孔鏡子，這可能是因為存在孔105。根據(jù)本發(fā)明，光纖末端2的陣列集成為(或包括)微透鏡陣列101，形成虛擬光纖陣列103(實際上是用于微透鏡101的焦面中的點陣列)。根據(jù)本發(fā)明的特定和獨立方面，這里，根據(jù)優(yōu)選實施方式的微透鏡陣列101的微透鏡對由光纖陣列Fb的特定光纖傳輸?shù)墓庑盘枅?zhí)行放大功能。因此，根據(jù)本發(fā)明的透鏡系統(tǒng)提出了雙重圖像系統(tǒng)，包括借助于微透鏡放大每個信號，和隨后借助于所述透鏡106(為所有發(fā)射的光信號所共有)聚焦該信號。以這種方式有利地，獲得在增加每個光纖的有效點尺寸情況下的安裝獨立性，以及在減小光纖間距情況下的安裝獨立性。對于上述的第一效果，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選覆蓋盡可能大的光敏元件的區(qū)域，以便避免需要光信號8的強焦點(strong focus)，由此降低像差的可能性，以及由此減少對于其他光學元件的需要，這增強了光的傳輸，即減少了光損失。期望的和產(chǎn)生的光點不是過大于光敏區(qū)域，以便使將光投射到周圍無效部件上的光損失最小。然而，這種布置意味著光的投影對于光束8的定位偏差是相對敏感的，因為其較小的位移意味著由相關光敏元件(例如光電二級管)接收的光量的減少。因此，通過使入射光點24i的尺寸變大，但不是過大于光敏區(qū)域，則根據(jù)本發(fā)明可以防止在LOS的自由空間互連中需要昂貴或復雜的光學元件，而在另一方面，對于入射光束部件的未對準的敏感性被合理地降低。在這方面，未對準可能是由于光刻系統(tǒng)的實際狀況、結構不精確、或它們的組合。對于上述的第二效果，光纖Fb末端的間距不相容于、尤其是大于調制器陣列24上的光敏元件的間距，除非過度，因此形成不經(jīng)濟的制造工作。利用本發(fā)明的雙透鏡和雙重成像系統(tǒng)，可以以有利方式獲得在設置兩個參數(shù)中的獨立性。圖3表不在根據(jù)本發(fā)明的光刻系統(tǒng)中結合連同圖2描述的光學部件系統(tǒng)的優(yōu)選布置(安排)。示出了用于以上提到的消隱裝置或調制器陣列24的夾具24S，借助于該夾具，調制器陣列24被置于帶電粒子柱中。這樣的帶電粒子柱與用于支撐晶片或其他種類的目標表面的夾具一起，被包括在外殼Hv中，借助于該外殼，可以實現(xiàn)用于所述柱和目標平臺的真空條件。光纖Fb的陣列通過所述外殼Hv的可拆卸部件中的開口提供，這里通過使用有效量的真空兼容密封材料以實現(xiàn)在所述開口中光纖的氣密封。所述光纖的內封裝端部件(部分)Fbv也因此在顯著程度上被保護以防止可能作用于其上的外部機械沖擊。光纖陣列的端部件Fbv在其末端2處被進一步機械地固定至用于光學器件系統(tǒng)的透鏡和鏡子部件的外殼HI。外殼HI又被固定至所述調制器陣列夾具24S。以這種方式，其以有利的機械方式被固定，光纖末端2和調制器陣列的位置，尤其它們的光敏區(qū)域的位置被相對于彼此固定。這樣，陣列夾具24S被連接至沒有示出的框架，其用于元件如準直管(collimator) 52和分束器(splitter) 53,同時正如圖I中進一步論及的,構成帶電粒子柱。如在圖3中的一個方面舉例說明的，有孔鏡子104覆蓋了調制器陣列的整個區(qū)域，而以相同的方式，透鏡106覆蓋了傾斜鏡子104的整個區(qū)域。因而，透鏡106被軸向地結合在非常接近于夾具24S。從以上可以清楚的是雙透鏡系統(tǒng)的原理，透鏡外殼HI對消隱裝置24的機械固定以及有孔鏡子104的特定應用都可以相互獨立地采用。在使用離軸(off-axis)投影代替目前優(yōu)選的垂直投影的同時，雙成像原理還可以進一步應用于后者。圖4示出根據(jù)第二實施方式的改進光刻系統(tǒng)的光學器件系統(tǒng)。它需要使用有孔鏡 子107，其用來實現(xiàn)將光射束8同軸入射到調制器陣列24的光敏元件上。另外，有孔鏡子包括一個相對大的孔108，用于消隱的所有偏轉的寫入射束27和所有未偏轉的寫入射束28通過，或包括多個相對小的孔，一個孔對應每個偏轉的或未偏轉的寫入射束。優(yōu)選地，鏡子104包括聚焦反射面，所述反射面尤其以一定角度設置用于將入射光束8朝向調制器24反射，并且所述反射面尤其為凹面用于同時將入射光柱8聚焦到調制器24上。通過使用具有聚焦反射面的有孔鏡子107，聚焦透鏡106可被省略。有利地實現(xiàn)了光信號強度的任何損失，尤其由于在聚焦透鏡106的表面處的反射導致的損失，可以被進一步減少。此外，實現(xiàn)了在第二具體實施方式
中的聚焦元件，尤其是有孔鏡子107的凹反射面可以比第一具體實施方式
中的透鏡106更接近于調制器陣列24。由于這種近的距離，該第二具體實施方式
的光學系統(tǒng)可以被設計成具有較大的數(shù)值孔徑，因而獲得的光學器件系統(tǒng)具有增強的分辨率。而且在圖4的第二具體實施方式
中，光纖末端2的陣列集成為微透鏡陣列101，形成虛擬光纖陣列103，事實上在微透鏡101的焦面中的點的陣列。微透鏡陣列101的微透鏡對由光纖陣列Fb的特定光纖傳輸?shù)墓庑盘枅?zhí)行放大功能。因此，根據(jù)第二具體實施方式
的有孔鏡子107的凹反射面提供一種雙圖像系統(tǒng)，其包括借助于微透鏡放大每個信號，以及隨后借助于有孔鏡子107 (所有發(fā)射的光信號共有)的所述凹反射面聚焦該信號。此外，認識到如圖4所示的具有聚焦反射面107的有孔鏡子也可以與如圖3中所示的聚焦透鏡106結合。在這種情況下，聚焦元件106、107包括兩個光學部件，并且兩個光學部件都可以有助于聚焦效果和/或都可以用來進一步減少光學像差。除了前述的構思和所有有關的細節(jié)，本發(fā)明還涉及如在權利要求中所限定的所有特征，以及涉及與本發(fā)明有關的所有細節(jié)，所述細節(jié)可以由本領域技術人員從以上提到的附圖中直接和毫無疑義地獲得。在所附權利要求種，并非限制前面術語的含義，任何對應于附圖中的結構的標號都是出于支持理解權利要求，僅作為所述前述術語的示例性含義被包括。
權利要求
1.ー種用于將圖像圖案投影至目標表面的帶電粒子、多射束、無掩模光刻系統(tǒng)，其中，電子圖像圖案被遞送至用于將圖像投影至目標表面的曝光設備， 所述系統(tǒng)包括 存在多射束投影源，產(chǎn)生多個用于寫入所述圖案的寫入射束， 其中寫入射束被引導至包括調制器的消隱裝置陣列，其包括根據(jù)接收到的圖案信息用于分別使寫入射束偏轉的靜電偏轉器，其中所述調制器包括用于接收已調制光束的光敏元件，所述光敏元件被容納在所述偏轉器的附近范圍內， 光學器件系統(tǒng)，包括用于圖案信息信號傳輸存在的光傳輸部件，并且包括用于將已調制光束發(fā)射至所述光敏元件的光纖陣列，以及固定至用于所述消隱裝置陣列的夾具的外殼， 其中，所述光纖陣列的端部件被機械地固定至所述外殼，使得光纖末端和所述光敏元件的位置被相對于彼此固定。
2.根據(jù)權利要求I所述的光刻系統(tǒng)，其中，所述夾具被連接至框架，所述框架設置成用于構成帶電粒子柱的夾持元件。
3.根據(jù)前述權利要求任一項所述的系統(tǒng)，進一歩包括其內結合了這樣的曝光設備的真空外殼，其中，所述光纖陣列通過所述真空外殼的部件中的開ロ提供。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，使用一定量的真空兼容密封材料以實現(xiàn)在所述開口中光纖的氣密封。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的系統(tǒng)，其中，所述光纖陣列通過所述外殼的可拆卸部件中的開ロ提供。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述光敏元件的光敏區(qū)域上的光點大于所述光敏區(qū)域。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，每個光束具有用于控制ー個或多個偏轉器的一部分所述圖案數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，發(fā)射部件被結合以便以相對于所述曝光投影的方向至少基本上垂直的方向發(fā)射所述光束。
全文摘要
本發(fā)明涉及光刻系統(tǒng)。一種用于將圖像圖案投影至目標表面的帶電粒子、多射束、無掩模光刻系統(tǒng)，其中電子圖像圖案被遞送至用于將圖像投影至目標表面的曝光設備，該系統(tǒng)包括多射束投影源，產(chǎn)生多個用于寫入圖案的寫入射束，寫入射束被引導至包括調制器的消隱裝置陣列，其包括根據(jù)接收的圖案信息分別使寫入射束偏轉的靜電偏轉器，調制器包括用于接收已調制光束的光敏元件，光敏元件被容納在偏轉器的附近范圍內；光學器件系統(tǒng)，包括用于圖案信息信號傳輸?shù)墓鈧鬏敳考野ㄓ糜趯⒁颜{制光束發(fā)射至光敏元件的光纖陣列，固定至用于消隱裝置陣列的夾具的外殼，光纖陣列的端部件被機械地固定至外殼，使得光纖末端和光敏元件的位置相對于彼此固定。
文檔編號G03F7/20GK102819199SQ20121030719
公開日2012年12月12日 申請日期2006年9月14日 優(yōu)先權日2005年9月16日
發(fā)明者馬爾科·揚·哈科·威蘭, 斯泰恩·威廉·卡雷爾·赫爾曼·斯騰布林克, 吉多·德布爾, 雷姆科·亞赫, 奧謝·阿里安內·安妮特·卡斯特利杰恩 申請人:邁普爾平版印刷Ip有限公司