專利名稱:照射層上斑點(diǎn)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分的照射一層的方法,及按權(quán)利要求7前序部分的照射層的裝置。
此類方法和裝置可從WO-A-02/13194中了解。按照此出版物所述的方法和裝置被用來制造光學(xué)掃描信息載體。根據(jù)這個制造過程,首先制造一個主模,然后利用主?;蛴迷撝髂V圃斓淖幽2捎脧?fù)制過程制造信息載體。為制造主模,利用一個光學(xué)透鏡系統(tǒng)把一個已調(diào)制照射束引導(dǎo)和聚焦到一個被襯底攜帶的光敏層上的掃描斑點(diǎn)上,同時襯底和透鏡系統(tǒng)彼此相對運(yùn)動。光敏層和與之相對的透鏡系統(tǒng)最近表面之間的間隙用一種液體填滿。
為使襯底相對透鏡系統(tǒng)運(yùn)動,一個承載襯底的工件臺可以繞一條旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。利用一個移動裝置,透鏡系統(tǒng)可通過一個徑向元件相對于工件臺的旋轉(zhuǎn)軸線移動。一個液體供應(yīng)裝置把液體送到光敏層和透鏡系統(tǒng)一個最近光學(xué)表面之間的間隙內(nèi)。
這種現(xiàn)有的方法和裝置的一個問題是,要照射的層各相繼部分的浸潤很容易破壞,比如說,當(dāng)層和透鏡系統(tǒng)彼此相對運(yùn)動太快時,由于液體被從引導(dǎo)向照射斑點(diǎn)的照射通過的那部分間隙區(qū)域帶走時,就容易發(fā)生這種情況。這種浸潤也可能由于透鏡系統(tǒng)和層彼此相對運(yùn)動方向的重大變化而破壞。通過把要照射的層和光學(xué)元件最近光學(xué)表面之間的距離做得很小,可以改善被照射層和光學(xué)元件最近光學(xué)表面間液體薄膜的穩(wěn)定性。但是,這樣有可能使該裝置(特別是最靠近被照射層的透鏡)很容易在透鏡系統(tǒng)和層彼此相對運(yùn)動中因接觸而損壞。
另一種將照射束打到光敏層上的斑點(diǎn)的方法和裝置在JP-A-10255319中有說明。根據(jù)這種方法,將一種光敏層加在由玻璃做的盤形襯底上。工件臺和襯底繞垂直襯底延伸的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn),而透鏡系統(tǒng)以較低速度沿徑向相對于旋轉(zhuǎn)軸線移動,因此在光敏層上形成的照射束掃描斑點(diǎn)沿著一條螺旋形軌跡。照射束(在此裝置中為激光束)經(jīng)過調(diào)制,以在螺旋形軌跡上形成一系列照射和非照射元素,這個系列對應(yīng)于被制造信息載體上所要求的信息元素系列。隨后將光敏層顯影,使得被照射元素消失,并在光敏層內(nèi)形成一系列凹陷。接著,在光敏層上濺射比較薄的一層鋁,然后用電鍍法在此鋁層上鍍上比較厚的一層鎳。隨之將這樣形成的鎳層從襯底上除掉并形成將要制造的主模(按上面所述的制作方法),它具有帶一系列高出部分的盤形表面,與被制造的信息載體上所希望的信息元素系列相對應(yīng)。這樣制造的主模很適合用在所要求信息載體的制造上,但通常要采用復(fù)制過程由主模制成一系列所謂的子模。利用這些子模通過另一個復(fù)制過程(通常是注入模制過程)來制造所要求的信息載體。按照這種方法,所需比較昂貴的主模數(shù)量有限。對這種利用主模或利用由主模制造的子模制造具有凹窩形信息元素的光學(xué)掃描信息載體的方法,大家都很熟悉也經(jīng)常采用。
光敏層和與之面對的透鏡系統(tǒng)的透鏡之間的間隙用水填滿。為此目的,現(xiàn)有裝置提供一個流出口,它位于工件臺旋轉(zhuǎn)軸線附近。在離心力作用下,通過流出口提供的水幾乎在光敏層整個表面上散開,因此間隙也被水填滿。由于水的光學(xué)折射率遠(yuǎn)大于空氣,故間隙內(nèi)有水后使得掃描斑點(diǎn)處從照射束發(fā)出的射線與透鏡系統(tǒng)光軸所成的角度顯著增大。其結(jié)果是照射束在光敏層上形成的斑點(diǎn)尺寸大為減小,因此在光敏層上可形成數(shù)量大得多的照射和非照射元素,故被制造的信息載體具有較高的信息密度。
在另一個應(yīng)用實例中,透鏡和被照射表面之間的間隙一直用液體元滿,采用的是光學(xué)成象方法和裝置(如光學(xué)投影光刻),其中由投影到該表面的照射形成的斑點(diǎn)生成一個圖象或一部分圖象。國際專利申請書W099/49504對這種方法和裝置作了說明。
這些方法和裝置的一個缺點(diǎn)是,在透鏡和平行于該表面的表面之間的相對移動過程之中和之后,在間隙中形成的液體薄膜不總是能可靠地完全維持以及保持在均勻條件下。結(jié)果在光敏層中造成錯誤顯影。另外,透鏡和表面間相對運(yùn)動引起的液體薄膜狀況的變化使得作用于透鏡系統(tǒng)的力改變。由于透鏡系統(tǒng)支撐的剛性有限,被液體薄膜施加的可變力造成透鏡系統(tǒng)不希望有的變化,這又進(jìn)一步干擾圖象投影到該表面上的精確性。此外,必須提供比較大量的液體以將照射通過的間隙部分中的液體體積保持固定。其結(jié)果是現(xiàn)有裝置的尺寸必須很大,才能防止液體和裝置其它部件間出現(xiàn)不希望有的接觸。
本發(fā)明的一個目標(biāo)是,在光學(xué)元件和層相對移動的較大相對速度和方向范圍內(nèi),保持最接近要照射的層的光學(xué)表面和該照射通過的層之間的間隙部分充滿液體。
本發(fā)明的另一個目標(biāo)是降低由于光學(xué)元件和被照射的層之間的不經(jīng)意接觸造成損壞的風(fēng)險。
按照本發(fā)明,這些目標(biāo)是通過提供一種如權(quán)利要求1所述的方法來實現(xiàn)的。本發(fā)明還提供一種為執(zhí)行權(quán)利要求1所述方法的裝置(如權(quán)利要求7所述)。
一條溝槽把液體作為一個層供給,它將提供的液體沿著自身縱向配給,并將已配給的液體分散在層上。因而,完成光學(xué)功能的間隙部分可保持充滿液體,而不太受透鏡和層彼此間相對運(yùn)動方向和速度的變化的影響。
由于這種方法和裝置對于光學(xué)元件和層彼此間相對移動速度和方向及其變化不太敏感,這不僅對于制造層相對光學(xué)元件運(yùn)動方向最多只有很小變化的光學(xué)信息載體或其模子有好處,而且在諸如光學(xué)成象等其它一些應(yīng)用中也有益,尤其是在用來生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的光學(xué)投影光刻的晶片步進(jìn)機(jī)和晶片掃描機(jī)等應(yīng)用中,這種情況下,當(dāng)晶片相對于光學(xué)元件步進(jìn)以把它帶到晶片對面一個新的位置而將中間掩模版投影到晶片上一個新的斑點(diǎn)處、或把已投影的中間掩模版(掩模)在晶片下一區(qū)域上展開(掃描)時,光學(xué)元件相對于層的運(yùn)動方向變化很大。那時斑點(diǎn)是由中間掩模版投影在晶片上的區(qū)域或者是由中間掩模版的一個連續(xù)的(一般為狹縫形)窗部分的活動投影區(qū)域形成的,這個窗部分好象是按照晶片相對于光學(xué)元件的運(yùn)動沿著中間掩模版掃描而生成的。
本發(fā)明的一些具體實施例將在后面的權(quán)利要求書中講到。
本發(fā)明的其它一些目標(biāo),特征和要旨及細(xì)節(jié)將通過對本發(fā)明的一個優(yōu)選形式的詳細(xì)描述而顯現(xiàn)。
圖1是用來把照射引導(dǎo)向?qū)由弦粋€斑點(diǎn)的裝置的側(cè)視圖。
圖2是如圖1所示裝置光學(xué)系統(tǒng)第一個實施例末端部分的剖視圖,其中照射被引導(dǎo)向的層和液體流動處在工作狀態(tài)。
圖3是沿圖2III-III線的底視圖。
圖4是如圖1所示裝置光學(xué)系統(tǒng)第二個實施例末端部分的剖視圖,其中照射被引導(dǎo)向的層和液體流動處在工作狀態(tài)。
圖5是沿圖4中V-V線的底視圖。
圖6是用于光學(xué)曝光的晶片步進(jìn)機(jī)/掃描機(jī)的頂平面示意圖。
在CD或DVD等光學(xué)掃描信息載體的制造中,用一個調(diào)制照射束7(如波長約260nm的DUV激光束)照射兩面中的一面具有薄光敏層5的玻璃盤形襯底3(見圖1)。為照射光敏層5,采用按本發(fā)明的一個裝置實例25,下面將參照圖1-3對該裝置加以說明。利用一個光學(xué)系統(tǒng)(在本例中為包含一些透鏡形式的光學(xué)元件的透鏡系統(tǒng)9)將照射束7聚焦在光敏層5上的掃描斑點(diǎn)11處。透鏡系統(tǒng)9包括一個物鏡55(固定在透鏡夾持器57上)。該透鏡系統(tǒng)9還包括一個最末端透鏡59,它是工作時處在最靠近層5的透鏡系統(tǒng)9的光學(xué)元件之一。間隙53處在被照射層5和最接近層5的透鏡系統(tǒng)9的一個光學(xué)元件之間。光學(xué)元件可能還包括透鏡之外的其它東西,如濾光器、屏蔽罩、衍射光柵或鏡子等。
層5和透鏡系統(tǒng)9可彼此相對移動,使得光敏層5上的調(diào)制照射束7相繼照射層5一系列隔開的照射部分,而不照射被照射部分之間的層部分。然后用顯影液顯影已照射的光敏層5,使襯底3上被照射的元素13消失而保留未被照射的元素15。也可以使未照射部分消失而留下被照射的部分。在兩種情況下,都在光敏層5上形成一系列凹坑或突起,它們與要求的信息載體上凹陷形信息元素相對應(yīng)。然后利用濺射過程在光敏層5上覆蓋比較薄的一層鎳等。接著在電鍍過程中用一層較厚的鎳將此層蓋住。這個最終要從襯底3中除掉的鎳層中,光敏層5內(nèi)已形成的凹陷圖形將在被制造的信息載體中留下一個相應(yīng)的負(fù)圖形,也即主模包含一系列突出的部分,對應(yīng)于光敏層5內(nèi)形成的凹陷形元素系列及所要求的信息載體上凹陷形信息元素系列。主模因此適于用作注入模制的模子,用于所需信息載體的注入模制。但是通常是用一個主模復(fù)制品代替主模作為注入模制的模子,此主模復(fù)制品一般叫做子模,是用大家熟知的慣用的復(fù)制過程由主模制成的。
帶光敏層5的襯底3安置在工件臺27上,此工件臺可繞旋轉(zhuǎn)軸線29旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)軸線垂直于工件臺27和襯底3。工件臺可用第一電動機(jī)31驅(qū)動。裝置25還包含一個照射源33(在本例中為激光源),它在一個固定位置與裝置25的框架35相連接。可以看出,也可以從該裝置外面獲得照射??梢酝ㄟ^許多方式對引導(dǎo)向光敏層5的照射進(jìn)行控制,例如通過控制照射源33和/或控制照射源33和光敏層5之間的光閘或照射轉(zhuǎn)換器(未示出)。
光學(xué)透鏡系統(tǒng)9固定在第一移動器37上,后者可用第一移動機(jī)構(gòu)39相對于旋轉(zhuǎn)軸線29徑向移動(平行于圖中的X方向)。為此,第一移動機(jī)構(gòu)39包括一個第二電動機(jī)41,通過它可讓第一移動器37在直線導(dǎo)軌43上移動,導(dǎo)軌平行于X方向且相對框架35固定不動。
與透鏡系統(tǒng)9的光軸49在同一條線上的鏡子45也固定在第一移動器37上。工作時由照射源33產(chǎn)生的照射束7跟隨平行于X方向的照射束軌跡47,同時照射束7被鏡子45沿平行于透鏡系統(tǒng)9光軸49的方向偏轉(zhuǎn)。通過注入模制51可讓透鏡系統(tǒng)9在其光軸方向49在相對第一移動器37而言在比較小的距離內(nèi)移動,使得照射束7能聚焦在光敏層5上。利用第一電動機(jī)31可讓帶襯底5的工件臺27以較高速度繞旋轉(zhuǎn)軸線29旋轉(zhuǎn),而透鏡系統(tǒng)9可利用第二電動機(jī)41以較低速度在平行于X方向移動,因此,照射束7打在層處的掃描斑點(diǎn)沿著光敏層5上的螺旋形軌跡,使得被照射或未被照射元素的蹤跡沿著這條螺旋形軌跡。
裝置25適合用來制造具有較高信息密度的主模,也就是說,利用裝置25,每個單位面積光敏層5可以提供比較大量的照射元素。可達(dá)到的信息密度隨著掃描斑點(diǎn)11變小而增加。掃描斑點(diǎn)11的尺寸決定于照射束7的波長和透鏡系統(tǒng)9的數(shù)字孔徑,后者取決于存在于透鏡系統(tǒng)9和光敏層5之間的媒質(zhì)的光學(xué)折射率。透鏡系統(tǒng)9和光敏層5之間的媒質(zhì)的光學(xué)折射率越大,掃描斑點(diǎn)11就越小。通常液體的光學(xué)折射率比空氣大得多,因而束7通過的透鏡系統(tǒng)9和光敏層5之間的間隙部分53保持用液體(此例中為水)填充。在本例中水還特別適用,因為它對所用的DUV照射束7是透明的,而且不會腐蝕光敏層5。
如圖1所示,本例的裝置25還包含一個液體清除機(jī)構(gòu)77,它有一個抽取嘴79。此抽取嘴固定在裝置25的第二移動器81上,它可以通過裝置25的第二移動機(jī)構(gòu)83相對于旋轉(zhuǎn)軸線29在徑向移動(根據(jù)本例是平行X方向),而且可以提供另一個徑向移動。為驅(qū)動第二移動器81,第二移動機(jī)構(gòu)83包括一個與第二移動器相連的第三電動機(jī)85,用來使第二移動器沿直線導(dǎo)軌87移動,此導(dǎo)軌與框架35相連接并沿第二移動器81移動方向延伸。
工作時抽取嘴79通過第三電動機(jī)85移動。第三電動機(jī)85受到控制,使得透鏡系統(tǒng)9和抽取嘴79不斷處在離襯底3的旋轉(zhuǎn)軸線29基本相等的距離處。這樣,抽取嘴79保持在層5受照射部分通過的透鏡系統(tǒng)9的下游位置,使得供給透鏡系統(tǒng)9處的液體被旋轉(zhuǎn)層5帶至抽取嘴79處,接著被抽取嘴79從光敏層5抽走。由于水被這樣從透鏡系統(tǒng)9下游從光敏層5清除掉,因而基本防止了已經(jīng)用過的水回流到間隙53而干擾在間隙53內(nèi)已精確配備的液體流量。工作中抽取嘴79總處在離旋轉(zhuǎn)軸線29一個距離R處,這相當(dāng)于透鏡系統(tǒng)9離旋轉(zhuǎn)軸線29的距離R,抽取嘴79的尺寸和容量都只要比較小就可把已用過的液體清除。
圖2和圖3更詳細(xì)地顯示透鏡系統(tǒng)9,帶光敏層5的襯底3,及光敏層5和透鏡系統(tǒng)9之間的間隙53。最靠近層5的透鏡59有一個光學(xué)表面63面對著襯底3并最靠近襯底3。透鏡55、59懸掛在殼體61內(nèi),殼體包含一個平壁65,它面對層5并基本處在離層5最近的垂直于透鏡59的光軸的假想平面內(nèi)。在離層5最近的透鏡系統(tǒng)表面內(nèi),提供了一個凹坑92,它正對著照射束7被引導(dǎo)向的斑點(diǎn)11。最靠近層5的透鏡59的表面63構(gòu)成凹坑92的內(nèi)表面。此表面63還界定照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙。按照本例,最靠近層5的透鏡59的這個表面63是一個凹面,故凹坑92最深的點(diǎn)是在中間,不過此表面也可以是平面或凸面。
工作中照射層5上的斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53保持被液體91充滿。在凹坑92內(nèi),液體91至少在一定程度上不會從間隙53內(nèi)帶走。由于液體不太容易被從照射斑點(diǎn)11的照射束通過的那部分間隙中帶走,因此使得因照射束通過的那部分間隙53未完全被液體填充而引起的相關(guān)光學(xué)畸變的可能性減少了。
另外,這允許平行于透鏡55、59光軸測量的間隙53的最小尺寸比較大。這又減少了損壞最靠近層5的透鏡59的風(fēng)險,同時透鏡傾斜的允許誤差可以較大而不增加透鏡59接觸層5的風(fēng)險。
凹坑92的位置和尺寸可以設(shè)置成使只有一部分照射束通過它。但是,為了特別有效地對整個照射束保護(hù)液體91,建議讓凹坑92有一個最靠近層5的邊緣部分93,它圍繞著照射斑點(diǎn)11的照射束7延伸。因而,在液體91不會被帶走的凹坑92內(nèi)的那部分間隙53在照射束的整個橫截面內(nèi)延伸。
層5和壁65(即最接近層5的那部分透鏡組件)間的最佳工作距離取決于兩個因素。一方面該距離應(yīng)足夠大,以保持襯底3和透鏡55、59及殼體61組件之間的距離具有足夠的允差。另一方面,這個距離又不應(yīng)太大,因為這樣將需要太多的液體才能維持照射斑點(diǎn)11的照射束通過的那部分間隙53的浸潤狀態(tài)。如果液體是水,目前優(yōu)選的最小間隙53厚度范圍為3-1500μm,最好是3-500μm。如果液體的粘滯度比水大,則此最小間隙厚度大一些更好。另外,流出口的總寬度也對此最小間隙最佳范圍的上限有影響,此最小間隙厚度最好小于(100+1/20*W)μm,式中W為在平行于層5的平面內(nèi)測得的流出口的總寬度。
最小間隙厚度可以大于10μm左右,例如大于15、30和100μm,以減少對公差的敏感性。
為避免液體內(nèi)出現(xiàn)氣泡及可靠地維持照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53的充滿狀態(tài),液體外流最好能使壁65和層5之間的液體體積保持不變,這個體積包括照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53上游的一部分間隙53(在與斑點(diǎn)11區(qū)域內(nèi)層相對運(yùn)動方向相反的方向)。因此形成了一個液體上游的安全范圍,它能保證液體在上游方向被推壓距離的變化不會破壞照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53的充滿狀態(tài)。
從平行于透鏡系統(tǒng)109光軸的方向看過去,液體91通過的透鏡系統(tǒng)9內(nèi)最下游的流出口90,最下游的流出口在平行于層5的平面內(nèi)具有一個總的投影橫截面通道區(qū)域,其中心處在照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53內(nèi)。因而液體流出的平均通路至少在一定程度上相對于照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53是居中的。所以,層5和透鏡系統(tǒng)9在斑點(diǎn)11區(qū)域內(nèi)彼此相對運(yùn)動的方向可以有顯著變化,而不會破壞照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53的完全浸潤狀態(tài)。即使層5的運(yùn)動方向變化很大,液體的蹤跡95仍將復(fù)蓋照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53。但是,圍繞照射束7的流出口90區(qū)域處在與束接近的位置,因此限制了層5被過分弄濕。
根據(jù)本發(fā)明,照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53在一定程度上相對于流出口90也是處于中心位置,使得從流出口90供給到間隙53的液體91的蹤跡95完全浸潤照射斑點(diǎn)11的照射束通過的那部分間隙,不僅在層5和至少一個透鏡系統(tǒng)9彼此相對按箭頭52(它指示層5相對于透鏡系統(tǒng)9的運(yùn)動方向)指示的方向運(yùn)動時的斑點(diǎn)11位置下是這樣,而且在層5和透鏡系統(tǒng)9彼此相對按相反方向運(yùn)動時的斑點(diǎn)11位置下也是這樣。
在不破壞照射束通過的區(qū)域153的部分194浸潤的情況下,層5和透鏡系統(tǒng)9平行于層5的運(yùn)動方向改變越多,該裝置就越適合于斑點(diǎn)11需要在多變方向在層表面上運(yùn)動的應(yīng)用場合,例如在斑點(diǎn)是一個投影到層5上的二維圖象的成象過程中。在這類應(yīng)用中,透鏡系統(tǒng)及透鏡系統(tǒng)和照射表面間媒質(zhì)之間的折射率較大的一個優(yōu)點(diǎn)是,圖象可以以高分辨率投影,這樣又可以進(jìn)一步小型化并/或改善可靠性。
這類應(yīng)用的例子是用來加工制造半導(dǎo)體器件的晶片的光學(xué)投影光刻。為此所用的裝置和方法示于圖6。晶片步進(jìn)機(jī)和晶片掃描機(jī)可從市場買到。因此這里不對這種方法和裝置作詳細(xì)描述,而主要是說明這類光學(xué)成象應(yīng)用中提出的液體浸潤概念。
按圖6的投影曝光裝置包括一個晶片支座12和位于它上面的具有一個透鏡組件14的投影器13。圖6中晶片支座12承載著一塊晶片15,晶片上有許多區(qū)域16,它們將被一個束照射,此束把掩?;蛑虚g掩模版17的圖象或一部分圖象投影到與投影器13操作連接的掃描器18內(nèi)。支座工件臺可沿軸19、20在X和Y方向運(yùn)動,軸由驅(qū)動器21、22驅(qū)動。軸驅(qū)動器21、22和掃描器18都連到一個控制單元23內(nèi)。
通常在光學(xué)曝光中采用兩種工作原理中的一種。在所謂的晶片步進(jìn)機(jī)模式中,投影器將中間掩模版的完整圖象投影到晶片15上各區(qū)域16中的一個上。當(dāng)達(dá)到所需的曝光時間,光束就被關(guān)斷或變暗,同時晶片被軸驅(qū)動器21、22移動,直至晶片的下一個區(qū)域16處在透鏡組件14前面所要求的位置。根據(jù)已曝光區(qū)域和下一個要曝光區(qū)域的相對位置的不同,這可能要讓透鏡組件14沿晶片表面在許多不同方向作較快的移動。在中間掩模版圖像投影到的晶片表面上的照射斑點(diǎn)的尺寸典型為20*20mm,但也可以大一些或小一些。
特別是在希望制造較大的半導(dǎo)體單元時,按另一種模式(通常叫做晶片掃描器模式)將圖象投影較為有利。在那種模式中,只有中間掩模版的一個狹縫形部分被作為一個狹縫形斑點(diǎn)投影,此斑點(diǎn)的長度比它在晶片15表面上一個區(qū)域16內(nèi)的寬度要大好幾倍(如4倍或更多倍)。例如該斑點(diǎn)的典型尺寸為30*5mm。然后,被掃描的中間掩模版17沿著掃描窗運(yùn)動,而晶片支座12在控制單元23的控制下相對于透鏡組件14同步運(yùn)動,其速度調(diào)節(jié)成使只有投影斑點(diǎn),而不是被掃描的各局部中間掩模版圖象部分投影到晶片上,相對于晶片15運(yùn)動。因此,隨著斑點(diǎn)在晶片上的推進(jìn),中間掩模版17的圖象就作為相繼各部分的“展現(xiàn)”而被轉(zhuǎn)移到晶片的區(qū)域16上。當(dāng)中間掩模版的移動窗部分被投影到晶片15上時,晶片15相對于透鏡組件14的運(yùn)動通常進(jìn)行得較慢,而且一般每次只在相同的方向進(jìn)行。在中間掩模版17的整個圖形被投影到晶片15上之后,晶片15一般以快得多的速度相對于透鏡組件14運(yùn)動,以將中間掩模版17的下一個圖形要投影到的下一個晶片15區(qū)域帶到透鏡組件14前面。根據(jù)晶片15已曝光區(qū)域16和將要曝光的晶片15下一個區(qū)域的相對位置不同,這個運(yùn)動將在多變的方向上進(jìn)行。在晶片15相對于透鏡14移動之后(也即透鏡或者透鏡和晶片可能移動過),為了重新開始照射晶片15的表面,最好讓透鏡14和晶片15的表面之間的照射束通過的間隙內(nèi)的液體體積在那個運(yùn)動完成后立即被填充,使得此空間在照射重新開始前被可靠地浸潤。
如果照射束是波長為193nm的光,對于光學(xué)曝光也可以采用水。不過在某些場合下,其它的液體可能更合適。
回到圖2和圖3,由于凹坑92是被最靠近層5上斑點(diǎn)11(照射束7就照射在它上面)的透鏡59表面63的凹部所界定,有一個凹坑92的好處是在照射到斑點(diǎn)11上的照射束7通過的整個間隙53部分94上與具有比較均勻的流動模式相融合。具體而言,在間隙53內(nèi)可得到均勻流動模式的速度梯度。反過來,比較均勻的流動模式又有利于避免引起變動并得到連續(xù)而均勻的新鮮液體供應(yīng),從而獲得均勻穩(wěn)定的液體溫度。這些效果對于避免對照射束7的光學(xué)干擾都有好處。
圖3中用參考數(shù)字94標(biāo)明的虛線圓周表示透鏡59和層5之間照射束7通過的那部分間隙的周邊。
為把液體91提供給透鏡59和層5之間的間隙53,液體供應(yīng)管道67經(jīng)過殼體61并通向流出口90。根據(jù)本例,流出口90在表面54內(nèi)具有溝槽形狀,這種溝槽結(jié)構(gòu)90對層5是敞開的,以將提供的液體91沿溝槽90縱向分配并把分配的液體分散到層5上。工作中,液體91是由溝槽結(jié)構(gòu)90沿該溝槽結(jié)構(gòu)90縱向分配的,而且液體91是從溝槽結(jié)構(gòu)90分散到層5上。這樣可產(chǎn)生一個比較寬的液體蹤跡95,并使照射束7通過的間隙53部分94完全浸潤,即使是透鏡系統(tǒng)9和層5在平行層5平面的彼此相對運(yùn)動方向變化很大。
溝槽90可以有各種形狀。在圖2和圖3的實施例中,溝槽的形式使得流出口90處在照射束7的外面并圍繞照射斑點(diǎn)11的照射束7通過的那部分間隙53的部分94延伸。從平行于透鏡系統(tǒng)9光軸的方向來看,十字線96表示流出口90整個橫截面通道區(qū)域的中心。
液體91最好在溝槽結(jié)構(gòu)90和環(huán)境之間具有壓差的情況下提供,這個壓差正好足以保持照射束通過的那部分間隙53可靠地浸潤。這樣進(jìn)入該表面的水量可維持最小。
另外,當(dāng)液體91通過溝槽形流出口90散開時,間隙53(在本例中為層5和壁部65的表面54之間的距離)可能會大一些,這對破壞照射束通過的間隙部分94浸潤不會造成很大的風(fēng)險。因此,當(dāng)液體從溝槽形流出口90散開時,移動機(jī)構(gòu)27、31和透鏡系統(tǒng)9的位置和尺寸最好能保持間隙53的最小厚度在3至500μm的范圍內(nèi)。
提供液體91的流速最好是這樣它能可靠地保證在間隙53內(nèi)具有基本上為線性速度分布的層流,且最好是均勻的Couette流。這種流將一個基本上不變的力施加到開有溝槽90的壁65及最靠近層5的透鏡59的側(cè)面63上。因此間隙53內(nèi)的液體對透鏡系統(tǒng)9施加基本上不變的液力。變動的液力可引起透鏡系統(tǒng)9不希望有的變化,并因此造成照射束7在光敏層5上的聚焦誤差和定位誤差。這種流內(nèi)最好不合空氣,使照射束7不會被擾動。
圖4和圖5是用于圖1和6所示裝置的透鏡系統(tǒng)109的第二個例子。按照此例,在液體供應(yīng)溝槽167下游的流出口190也裝有一個對層5敞開(也即在照射束107行進(jìn)的方向上)的溝槽結(jié)構(gòu),但有一個不同的矩形形狀(從透鏡系統(tǒng)109的軸線方向看過去)?;旧蠟榫匦蔚男螤?,對于可靠地浸潤一個被照射束貫穿的矩形間隙區(qū)194是特別有利的,與此同時特別有利于在整個被貫穿的間隙153區(qū)域194維持一個均勻的液體流動模式,特別是當(dāng)透鏡系統(tǒng)109和層5的彼此相對運(yùn)動是在垂直于矩形溝槽結(jié)構(gòu)190的一條邊的方向時。這種情況對于光學(xué)投影光刻是很典型的。
凹坑192由垂直于透鏡系統(tǒng)9的軸線一個壁165內(nèi)的一個通道195和最靠近斑點(diǎn)11的下一個透鏡159表面界定,而最靠近斑點(diǎn)11的一個透鏡159還界定照射斑點(diǎn)11的照射束107通過的那部分間隙153部分194。因而能有效地防止透鏡159由于透鏡系統(tǒng)109和襯底3上層5之間的偶爾接觸而損壞。
權(quán)利要求
1.一種照射一層的方法,包括通過至少一個光學(xué)元件把照射束引導(dǎo)和聚焦到該層的斑點(diǎn)上;讓該層相對于所述至少一個光學(xué)元件作相對運(yùn)動,使該層各不同部分相繼被照射,并且維持最接近該層的該至少一個光學(xué)元件的表面與該層之間的間隙;保持照射該層上的斑點(diǎn)的照射束通過的一部分間隙充滿液體,該液體由一供應(yīng)管道提供并從流出口流出;該方法的特征在于所述至少一個讓液體流出的流出口以對該層敞開的至少一個溝槽的形式設(shè)置,所述溝槽沿它縱向分配所提供的液體并將分配的液體散開到該層上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中溝槽或多個溝槽所處位置從垂直于層方向看限定一總的橫截面區(qū),橫截面區(qū)中心在照射該斑點(diǎn)的照射束通過的那部分間隙內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其中間隙的最小厚度維持在3-1500μm。
4.如上述任一項權(quán)利要求所述的方法,其中至少一部分液體充滿一凹坑,照射束通過該凹坑照射該斑點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其中凹坑有一最接近所述層的周邊部分,該周邊部分圍繞著照射所述斑點(diǎn)的照射束延伸。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法,其中凹坑包含最接近該層的至少一個光學(xué)元件的表面的凹面部分。
7.一種將照射引導(dǎo)向一層的裝置,包括至少一個光學(xué)元件,用來將從照射源發(fā)出的照射束聚焦到該層上的斑點(diǎn);用來使該層相對于所述至少一個光學(xué)元件作相對運(yùn)動的移動機(jī)構(gòu),以相繼照射該層各不同部分,并保持該層和最接近所述斑點(diǎn)的所述至少一個光學(xué)元件的表面之間的間隙;流出口,它將液體提供給工作時照射該層上的斑點(diǎn)的照射束通過的至少一部分間隙,該流出口在垂直于照射束軸線的平面內(nèi)具有總的投影橫截面通道區(qū)域;所述裝置的特征在于所述至少一個流出口是由向所述層敞開的至少一個溝槽形成的,用來沿溝槽縱向分配所供應(yīng)的液體,并將分配的液體散開在該層上。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置,其中該流出口或多個流出口位置是這樣確定的,使得從平行于照射束軸線方向看過去,所述總的橫截面區(qū)域處在照射所述斑點(diǎn)的照射束通過的那部分間隙內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置,其中移動機(jī)構(gòu)和溝槽的位置和尺寸做成能保持該間隙的最小厚度在3-1500μm。
10.如權(quán)利要求7-9中任一項所述的裝置,其中在面對所述斑點(diǎn)的表面內(nèi)設(shè)有凹坑,該凹坑的內(nèi)表面界定照射該斑點(diǎn)的照射束通過的那部分間隙。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置,其中凹坑有一最接近該層的周邊部分,所述周邊部分圍繞在工作時照射該斑點(diǎn)的照射束通過的那部分間隙延伸。
12.如權(quán)利要求10或11所述的裝置,其中凹坑包含最靠近該斑點(diǎn)的所述至少一個光學(xué)元件表面的凹面部分。
全文摘要
為照射一個層,照射束引導(dǎo)并聚焦到該層上的斑點(diǎn),使該層相對于光學(xué)元件作相對運(yùn)動,使得層各不同部分相繼被照射,并保持該層和最接近該層的光學(xué)元件的表面之間的間隙。另外,照射束通過并照射該層上斑點(diǎn)的至少一部分間隙被液體充滿,液體由一供應(yīng)管道提供,并經(jīng)過平行于該層的平面內(nèi)一總的投影橫截面通道區(qū)從流出口流出。該流出口或許多流出口的位置選成使當(dāng)從垂直該層的方向看過去時,總的橫截面區(qū)域的中心處在照射束通過并照射該斑點(diǎn)的那部分間隙內(nèi)。
文檔編號G11B7/135GK1729522SQ200380107122
公開日2006年2月1日 申請日期2003年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者H·范桑坦, J·H·M·奈澤恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司