CN1725109A - 光刻装置和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光刻装置和方法，其中照射系统提供辐射投射光束，构图系统赋予该光束带图案的横截面，投影系统将带图案的光束投射到基底台上支撑的基底的目标部分上。该投影系统包括与基底分开设置的透镜阵列，因此该透镜阵列中的每个透镜都将带图案的光束的各个部分聚焦在基底上。位移系统引起透镜阵列和基底之间的相对位移。设置粒子检测器来检测由于透镜阵列和基底之间的相对位移而接近透镜阵列的位于基底上的粒子。设置自由工作距离控制系统，以便根据粒子检测器对粒子的检测来增大透镜阵列和基底之间的间隔，从而当相对位移使检测到的粒子在透镜阵列下面通过时移动透镜阵列远离该基底。这样，能够避免因例如基底表面上所承载的粒子的刮擦而对透镜阵列的损坏。

Description

光刻装置和器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻装置和一种器件制造方法。

背景技术

光刻装置是一种将所需图案应用于基底的目标部分上的装置。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造，平板显示器以及包括精细结构的其他器件。在常规的光刻装置中，构图部件，可替换地称作掩模或中间掩模版，可用于产生对应于IC(或其他器件)一个单独层的电路图案，该图案可以成像在具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(例如硅晶片或玻璃板)的目标部分(例如包括部分，一个或者多个管芯)上。代替掩模，该构图部件可以包括产生电路图案的单独可控元件的阵列。

一般地，单一的基底将包含依次曝光的相邻目标部分的网格。已知的光刻装置包括步进器，其中通过将全部图案一次曝光在目标部分上而辐射每一目标部分，还包括扫描器，其中通过投射光束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底来辐射每一目标部分。

通过包括一系列透镜部件的投影系统将带图案的光束投射到基底的目标部分上。在一种装置中，透镜的阵列(也称作透镜阵列)邻近基底设置，透镜阵列中的每个透镜设置为将带图案的光束的各个部分聚焦在基底上成为单一的照射“点”。这种装置通常称作微透镜阵列或MLA系统。为了使通过透镜阵列投射的点的图案扫描通过基底，需要相对位移，如微透镜阵列和基底之间的相对位移。一般来说，但不是必须的，这通过在静止的透镜阵列下面移动基底来实现。

由微透镜阵列投射的图案的分辨率，即图案中所能够出现的特征的最小尺寸，与带图案的光束的波长成比例，并且与透镜系统的数值孔径(NA)成反比。该最小尺寸通常称作临界尺寸(CD)，并且典型地在1至2微米的范围内或更小。

在MLA系统中，数值孔径是角的函数，所述角是通过透镜阵列中的各个透镜聚焦到基底上的辐射在基底处所对的角。该对角(subtended angle)有时称作“孔径角”。因此，对于给定的数值孔径来说，(例如通常在大约0.06到0.25的范围内)，透镜阵列中每个透镜的所需最小直径是透镜阵列与基底之间的间隔的函数，其中透镜阵列将带图案的光束投射到基底上。该间隔通常称作“自由工作距离”。自由工作距离越大，透镜阵列中每个透镜的直径就越大，因此阵列中透镜的最小节距就越大。实现较大的数值孔径需要较大的透镜(因而需要较大节距)，或者较小的自由工作距离，或两者的结合。

通常，透镜阵列和基底之间的自由工作距离是几百微米，例如，在200至800微米的范围内。在MLA中，希望在127×127mm²的面积(例如200mm基底的有效面积)中提供256×256至1024×1024个透镜的阵列。当给定这些尺寸时，该阵列中最大的可能透镜节距通常在124微米(127mm/1024)至496微米(127mm/256)的范围内。

为了实现更高的分辨率，希望在相对较小的自由工作距离下工作。在MLA中，该透镜阵列可朝向和远离基底移动，以保持实际的阵列/基底间隔为设计好的自由工作距离。在标准情况下，几乎不存在可能损害透镜阵列和基底之间接触的危险。

在平板显示器技术环境中，基底可能很大，例如2平方米数量级的大玻璃板，基底通常也很薄，例如700微米的数量级。利用这种大且薄的板，会出现基底上存在碎片的实际危险，所述碎片例如玻璃或其他材料的粒子。例如，如果基底在光刻装置中曝光之前涂敷抗蚀剂，那么很难从基底上清除所有的这些污染物。如果在基底上存在大于基底和透镜阵列之间的自由工作距离的粒子，那么该粒子将在基底前进到透镜阵列下面时接触透镜阵列，因此，会损害基底，并且通常导致受损基底的不合格。更重要的在于这种粒子碰撞可能划伤阵列中的透镜或对其造成其他损害。这种情况必需更换透镜阵列，这是耗时且昂贵的维护问题。

因此，需要通过消除或基本上减小污染物对透镜阵列的损害的光刻系统和方法。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种光刻装置，包括用于提供辐射投射光束的照射系统，用于在投射光束的横截面将图案赋予投射光束的构图系统，用于支撑基底的基底台，用于将带图案的光束投射到基底的目标部分的投影系统。该投影系统包括透镜阵列，该阵列位于距离基底的一定间隔处，因此阵列中的每个透镜将带图案的光束的各个部分聚焦在基底上。光刻装置还包括产生透镜阵列和基底之间的相对位移的位移系统，为检测由于透镜阵列和基底之间的相对位移而接近透镜阵列的位于基底上的粒子而设置的粒子检测器，和自由工作距离控制系统。该自由工作距离控制系统根据粒子检测器对粒子的检测来增大透镜阵列和基底之间的间隔，因此当相对位移使检测到的粒子通过透镜阵列时移动透镜阵列远离该基底。

本发明的另一个实施例提供一种器件光刻制造方法，包括以下步骤：在基底台上提供一基底，利用照射系统提供辐射的投射光束，在投射光束的横截面给投影光束赋予图案，通过透镜阵列将带图案的光束投射到基底的目标部分上。透镜阵列位于距离基底的一定间隔处，因此阵列中的每个透镜将带图案的光束的各个部分聚焦在基底上。透镜阵列和基底之间产生相对位移，从而通过粒子检测器检测到由于透镜阵列和基底之间的相对位移而接近透镜阵列的位于基底上的粒子。根据对粒子的检测来增大透镜阵列和基底之间的间隔，因此当相对位移使检测到的粒子通过透镜阵列时使透镜阵列上升以清除检测到的粒子。

在这些实施例中，当检测到粒子时提升透镜阵列以使其不受伤害的方式避免了对该透镜阵列的损害。

在一个例子中，透镜阵列可以是光学装置的一部分，该光学装置作为一个单元移动以增大阵列/基底间隔，或者可以只移动该光学机械装置中的透镜阵列。在一个例子中，可以独立地控制两个或多个单独的光学装置，从而移动仅仅在相对位移方向上与检测到的粒子对准的光学机械装置，以增大透镜阵列/基底间隔。

在一个例子中，在透镜阵列和基底之间设置薄膜，以减小损害透镜阵列和污染透镜阵列的危险。

在一个例子中，在检测器的上游设置净化装置，以从基底上清除可移动的粒子。

在一个例子中，以任何合适的方式产生带图案的光束，例如利用掩模或中间掩模版，或者利用单独可控元件的阵列。

下面参照附图详细地描述本发明的其他实施例、特征和优点，以及本发明各个实施例的结构和操作。

附图说明

在这里结合并构成说明书一部分的附图用于说明本发明，并且连同描述一起用于进一步解释本发明的原理，使相关领域的普通技术人员能够实现和使用本发明。

图1示意性地表示应用本发明的一种类型的光刻投影装置。

图2示意性地表示根据本发明一个实施例在图1中示出的通常类型的光刻装置，该光刻装置包括邻近被曝光的基底的透镜阵列。

图3示意性地示出根据本发明一个实施例在图2中示出的透镜阵列的三个透镜。

图4和5分别是根据本发明一个实施例显示光学机械装置的阵列的顶视图和侧视图，每个光学机械装置具有图2中所示装置的特征。

图6是根据本发明一个实施例在图4中示出的部件的更为详细的视图。

图7和8示出根据本发明一个实施例在图6中示出的装置中检测到大粒子时透镜阵列的位移。

图9更详细地示出根据本发明一个实施例用于控制透镜位移的粒子检测器。

图10示出根据本发明一个实施例以透镜阵列和基底之间相对较大自由工作距离设置的透镜阵列和基底。

图11示出根据本发明一个实施例在图10的透镜阵列和基底之间引入薄膜。

现在将参照附图描述本发明。在附图中，相同的附图标记可表示相同的或功能上相似的元件。

具体实施方式

综述和术语

在本申请中，本发明的光刻装置具体用于制造集成电路(IC)，但是应该理解，这里描述的光刻装置可能具有其它应用，例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，任何术语“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别可以与更普通的术语“基底”或者“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以利用例如轨迹器(一种通常将抗蚀剂层涂敷于基底并将已曝光的抗蚀剂显影的工具)或者计量工具或检验工具对这里提到的基底进行处理。在可应用的地方，这里公开的内容可应用于这种和其他基底处理工具。另外，例如为了形成多层IC，可以对基底进行多于一次的处理，因此这里所用的术语基底也可以指的是已经包含多个已处理层的基底。

如这里使用的术语“单独可控元件的阵列”应广义地解释为能够给入射的辐射光束赋予带图案的截面的任何装置，从而将所需图案形成在基底的目标部分上。本文中也使用术语“光阀”和“空间光调制器”(SLM)。下面讨论这种构图部件的例子。

可编程反射镜阵列可包括具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的基本原理是(例如)反射表面的寻址区域将入射光作为衍射光反射，而非寻址区域将入射光作为非衍射光反射。用一个适当的空间滤光器，从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光到达基底。按照这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的定址图案而产生图案。

应该理解，可选地，滤光器可以滤除衍射光，保留非衍射光到达基底。也可以按照相应的方式使用衍射光学微机电系统(MEMS)的阵列。每个衍射光学MEMS器件可包括多个反射带，这些反射带可以相对于彼此变形，以形成将入射光反射为衍射光的光栅。

另一个可替换的实施例可包括利用微小反射镜的矩阵排列的可编程反射镜阵列，通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置，使得每个反射镜能够独立地关于一轴倾斜。再者，反射镜是矩阵可寻址的，由此已寻址反射镜以与未寻址反射镜不同的方向将入射的辐射光束反射；按照这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的定址图案对反射光束进行构图。可以用适当的电子装置进行该所需的矩阵定址。

在上述两种情况中，单独可控元件的阵列可包括一个或者多个可编程反射镜阵列。关于如这里提到的反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891，US5,523,193、PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096中获得，这些文献在这里整体引入作为参照。

还可以使用可编程LCD阵列。例如由美国专利US5,229,872中给出的这种结构，该文献在这里整体引入作为参照。

应该理解，例如在使用预偏置特性，光学近似修正特性，相位变化技术以及多次曝光技术的地方，单独可控元件的阵列上“显示”的图案可以基本上不同于最终传递到基底的一层或基底上的图案。类似地，最终在基底上产生的图案可以不与单独可控元件的阵列上任何一个瞬间所形成的图案一致。这可能是在某种布置下出现的情况，其中基底每一部分上形成的最终图案在给定的时间段或者给定次数的曝光中形成，在这一过程中单独可控元件的阵列上的图案和/或基底的相对位置会发生变化。

在本申请中，本发明的光刻装置具体用于制造IC，但是应该理解，这里描述的光刻装置可能具有其它应用，例如，它可用于制造DNA芯片、MEMS、MOEMS、集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，任何术语“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别可以与更普通的术语“基底”或者“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以利用例如轨迹器(一种通常将抗蚀剂层涂敷于基底并将已曝光的抗蚀剂显影的工具)或者计量工具或检验工具对这里提到的基底进行处理。在可应用的地方，这里公开的内容可应用于这种和其他基底处理工具。另外，例如为了形成多层IC，可以对基底进行多于一次的处理，因此这里所用的术语基底也可以指的是已经包含多个已处理层的基底。

这里使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm的波长范围)以及粒子束，如离子束或者电子束。

这里使用的术语“投影系统”应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括折射光学系统，反射光学系统，和反折射光学系统，如适合于所用的曝光辐射，或者适合于其他方面，如使用浸液或使用真空。这里任何术语“透镜”的使用可以认为与更普通的术语“投影系统”同义。

照射系统还可以包括各种类型的光学部件，包括用于引导、整形或者控制辐射投射光束的折射，反射和反折射光学部件，这些部件在下文还可共同地或者单独地称作“透镜”。

光刻装置可以具有两个(例如，双台)或者多个基底台(和/或两个或多个掩模台)。在这种“多台式”器件中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。

光刻装置也可以是这样一种类型，其中基底浸入具有相对较高折射率的液体中(如水)，从而填充投影系统的最后一个元件与基底之间的空间。浸液也可以应用于光刻装置中的其他空间，例如，掩模与投影系统的第一个元件之间。湿浸法在本领域是公知的，用于提高投影系统的数值孔径。

此外，该装置可以具有流体处理单元，以允许流体和基底的被照射部分之间的相互作用(例如，使化合物选择性地附着于基底上或者选择性地改变基底的表面结构)。

光刻投影装置

图1示意性地表示了根据本发明的光刻投影装置100。该装置100包括至少一个辐射系统102、单独可控元件104的阵列、物件台106(例如基底台)，和投影系统(“透镜”)108。

辐射系统102可用于提供辐射的投射光束110(例如，UV辐射)，在这种具体的情况下还包括辐射源112。

单独可控元件的阵列104(例如，可编程反射镜阵列)能用于将图案应用于投射光束110。一般来说，单独可控元件104的阵列的位置可相对于投影系统108固定。但是，在可替换的布置中，单独可控元件104的阵列也可以连接到用于使其相对于投影系统108精确定位的定位装置(未示出)上。如这里所示，单独可控元件104属于反射型(例如，具有单独可控元件的反射阵列)。

物件台106可以具有用于保持基底114(例如涂敷抗蚀剂的硅晶片或玻璃基底)的基底保持器(没有明确示出)，物件台106可以连接到用于使基底114相对于投影系统108精确定位的定位装置116上。

投影系统108(例如石英和/或CaF2透镜系统或包括由这些材料制成的透镜元件的反折射系统，或反射镜系统)能够用于将从分束器118接收到的带图案的光束成像到基底114的目标部分120(例如包括一个或多个管芯)上。投影系统108可以将单独可控元件104的阵列的像投射到基底114上。可替换的是，投影系统108可以投射二次光源的像，单独可控元件104的阵列中的多个元件为其充当快门。投影系统108还可以包括微透镜阵列(MLA)以形成二次光源并将微光点(microspot)投射到基底114上。

源112(例如受激准分子激光器)可以产生辐射光束122。光束122例如直接或在横穿如扩束器126的调整装置126之后馈送到照射系统(照射器)124中。照射器124可包括调节装置128，用于设定光束122中的强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，照射器124一般包括各种其它部件，如积分器130和聚光器132。按照这种方式，入射到单独可控元件104的阵列上的投射光束110在其横截面具有所需的均匀度和强度分布。

应该注意，关于图1，源112可以位于光刻投影装置100的外壳内(如当源112是汞灯时经常是这种情况)。在可替换的实施例中，源112也可以远离光刻投影装置100。在这种情况下，(例如借助于适当的定向反射镜)将辐射光束122引导至装置100中。当源112是受激准分子激光器时经常是后面这种情况。应该理解，这两种情况都落在本发明的范围内。

利用分束器118引导光束110之后，该光束随后与单独可控元件104的阵列相交。光束100由单独可控元件104的阵列反射后，通过投影系统108，该系统将光束110聚焦在基底114的目标部分120上。

在定位装置116(和底板136上的任选的干涉测量装置134，该装置接收经过分束器140的干涉测量光束)的辅助下，可以精确地移动基底台106，以便在光束110的光路中定位不同的目标部分120。在使用时，单独可控元件104的阵列的定位装置可用于精确校正例如在扫描期间单独可控元件104的阵列相对于光束110的光路的位置。一般来说，借助于图1中未明确显示的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可以实现物件台106的移动。也可以使用类似的系统来定位单独可控元件104的阵列。应该理解，可替换地/另外，投射光束110可以是可移动的，而物件台106和/或单独可控元件104的阵列可以具有固定的位置，从而提供所需的相对移动。

在该实施例的可替换的结构中，基底台106可以是固定的，基底114可在基底台106上移动。这样做时，基底台106具有在平坦的最上表面上的多个开口，馈送气体通过这些开口以提供能够支撑基底114的气垫。这通常称作空气轴承装置。利用一个或多个致动器(未示出)在基底台106上移动基底114，这样能够使基底114相对于光束110的光路精确定位。可替换的是，通过选择性地启动和中止通过开口的气体通路可以在基底台106上移动基底114。

尽管这里将本发明的光刻装置100描述为用于曝光基底上的抗蚀剂，但是应该理解，本发明不限于这种用途，装置100可以用在无抗蚀剂光刻中用于投射带图案的投射光束110。

所示的装置100可以在四种优选模式中使用：

1.步进模式：将单独可控元件104的阵列上的整个图案一次投射到目标部分120上(即单“闪”)。然后基底台106沿x和/或y方向移动到由带图案的投射光束110照射的不同的目标部分120的不同位置。

2.扫描模式：基本上与步进模式相同，除了不在单“闪”中曝光给定的目标部分120。取而代之的是，单独可控元件104的阵列沿给定的方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)以速度v移动，以使带图案的投射光束110扫遍单独可控元件104的阵列。同时，基底台106沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中M是投影系统108的放大率。按照这种方式，可以曝光相对较大的目标部分120，而不会牺牲分辨率。

3.脉冲模式：单独可控元件104的阵列基本保持不动，利用脉冲辐射系统102将整个图案投射到基底114的目标部分120上。基底台106以基本上恒定的速度移动，以使带图案的投射光束110扫描基底106上的一条线。根据需要在辐射系统102的脉冲之间更新单独可控元件104的阵列上的图案，设定脉冲的时间，从而在基底114上的所需位置曝光连续的目标部分120。因此，带图案的投射光束110可以在基底114上扫描，从而为基底114的一条曝光全部图案。重复该过程，直到一条线一条线地曝光全部基底。

4.连续扫描模式：与脉冲模式基本相同，除了使用基本上不变的辐射系统102，并且当带图案的投射光束110在基底上扫描并使其曝光时改变单独可控元件104的阵列上的图案。

可以使用上述模式的组合和/或变化，也可以使用与上述模式完全不同的模式。

在图1中所示的实施例中，单独可控元件104的阵列是可编程反射镜阵列。可编程反射镜阵列104包括微小反射镜的矩阵排列，每个反射镜能够独立地关于一轴倾斜。倾斜程度限定每个反射镜的状态。当元件没有缺陷时，通过来自控制器的适当的控制信号，这些反射镜是可控的。每个无缺陷的元件是可控的，以采用一系列状态中的任一个，从而调整在投射辐射图案中对应像素的强度。

在一个例子中，一系列状态包括：(a)黑色态，其中反射镜反射的辐射对其对应像素的强度分布作出最小乃至零贡献；(b)最白态，其中反射辐射作出最大贡献；和(c)中间的多个状态，其中反射辐射作出中等贡献。将这些状态分成用于标准(normal)光束构图/印制的标准(normal)集，和用于补偿有缺陷元件的影响的补偿集。标准集包括黑色态和中间态的第一组。第一组将称作灰度态，它们是可选择的，从而对于对应的像素强度提供从最小的黑色值直到一定的标准最大值逐渐增大的贡献。补偿集包括其余、中间态的第二组以及最白态。中间态的第二组将称作白色态，它们是可选择的，从而提供大于标准最大值、直到对应于最白态的真实极大值的逐渐增大的贡献。尽管将中间态的第二组称作白色态，但是应该理解，这简单地简化了标准和补偿曝光步骤之间的区别。可替换的是，将黑色和白色之间的全部多个状态称作灰度态的序列，该序列是可选择的，从而能够进行灰度级印制。

包括透镜阵列的示范性光刻装置

图2示意性地表示根据本发明一个实施例的图1中所示的通常类型的光刻装置，该光刻装置包括邻近被曝光的基底的透镜阵列。该光刻装置包括对比度装置1。对比度装置1的下表面支撑二维元件阵列2。在一个例子中，选择性地控制阵列2中每个元件的角位置。分束器3置于对比度装置1的下面。照射源4朝分束器3引导辐射光束5。辐射光束5反射到对比度装置1的下表面。图中示出对比度装置1的阵列2中的元件之一将光束5的一部分向后反射通过分束器3和透镜6、7和8限定的投影光学系统。最低的透镜8是场镜，产生导向微透镜阵列9的基本上远心的光束。微透镜阵列9包括小透镜的二维阵列，每个小透镜排列为将入射到其上的光聚焦到基底10的上表面上。这样，对于充当反射镜的对比度装置1中阵列2的每个元件来说(其中所述反射镜将光反射到微透镜阵列9)照射微透镜阵列9中相应的一个透镜，并通过微透镜阵列9中的该透镜将各自的光点投射到基底10的上表面上。

图3示意性地说明了根据本发明一个实施例在图2中示出的透镜阵列的三个透镜。该图还示出在图2所示装置中透镜阵列9相对于基底10的布置。应该理解，透镜阵列9包括多行和多列透镜，尽管图3仅仅示出透镜阵列9的一行三个透镜。在该例子中，相邻透镜之间的节距(pitch)用箭头11表示，可以是大约100微米，相邻透镜之间的间隔用箭头12表示，可以是大约20微米，透镜阵列9的透镜距离基底10的自由工作距离用箭头13表示，可以是大约260微米。应该理解，这些范围仅仅是示范性的，其他范围也落在本发明的范围内。利用如图所示位于相对于基底10的该位置的透镜，辐射的入射光束14聚焦为基底10的表面上的三个光点15、16和17。为了曝光基底10的表面上的所需图案，在阵列9和基底10之间产生相对移动。在一个例子中，通过阵列9下面的基底10的位移实现这种移动。

图4和5分别是根据本发明一个实施例的光学装置的阵列的顶视图和侧视图，每个光学装置都具有图2中所示的装置的特征。图4和5中的装置可以用于移动一系列光学装置下面的大基底，每个光学装置都包括透镜阵列，如图3中所示的透镜阵列9。在图4和5中所示的装置中，将基底10从第一静态工作台18开始，越过第二中央静态台19，移动到第三静态台20上。在一个例子中，基底10可以是大玻璃板，例如大约2.15m×大约1.85m，这适合于形成平板显示器设备。在中央台19上设置计量学框架21，其支撑用于检测基底10相对于台19和光学装置框架22的位置的传感器(未示出)，光学装置框架22支撑一系列十二个独立的光学装置23，每一个光学装置都由一个简单的正方形来表示(参见图4)。空气净化装置24和粒子检测单元25安装在第一台18上。沿基底10和粒子检测单元25之间的相对移动方向，空气净化装置24位于粒子检测单元25的上游。这样，仅仅那些没有被空气净化装置24清除的粒子由检测单元25检测到。

应该理解，可以用单个台来代替如图4和5中示出的三个独立的台18、19和20。类似地，尽管图4和5中示出了十二个光学装置23，但是这仅仅是示范性地，可以提供不同数量的装置23。

在一个例子中，每个光学装置23都对应于如图2中所示的这样一个单元。因此，每个光学装置23都包括其自己的微透镜阵列9。在一个例子中，可以分别调整每个光学装置23的焦点、对准和放大率。基底10的全宽度在十二个光学装置23下面单向曝光，根据需要重叠相邻机械装置的曝光轨迹以在基底10上产生所需的图案。

在一个例子中，空气净化装置24引导一定的空气通过基底10并远离光学装置23。这将清除松散的污染物，但是不会清除例如嵌入沉积在基底10上的抗蚀剂层(未示出)中的粒子(未示出)。在一个例子中，可独立控制每个光学装置23，以便调整该装置的微透镜阵列9与下面的基底10之间的自由工作距离，以补偿这些粒子。

图6是根据本发明一个实施例在图4中所示部件的更详细的图示。图6示意性地表示在粒子检测器25、计量桥(metrology bridge)21和具有十二个光学装置23的阵列下面通过的基底10。如果检测到如图6中用点26表示的粒子，并且该粒子的尺寸大于与基底10移动方向上的粒子对准的基底10和光学机械装置23之间的自由工作距离，那么向上提升相应光学装置23以增大自由工作距离，由此使该粒子能够在相应的光学装置23的透镜阵列9下面通过，而不会对透镜阵列9造成任何损坏。

图7和8说明根据本发明一个实施例在检测到图6所示装置中的大粒子的情况下透镜阵列9的移动。图7和8说明操作的方式。

在图7中，粒子27充分小，从而能够在透镜阵列9下面通过。当透镜阵列9和基底10之间的间隔是预定工作距离时出现上述情况。在预定的自由工作距离处，透镜阵列9中的每个透镜都将照射光束14的相应部分聚焦在基底10的表面上。

与此相反，在图8中所示的情况下，存在于基底10上的粒子28非常大，以至于如果在保持标准的自由工作距离时，粒子会被捕获在透镜阵列9和基底10之间。因此，如图8中所示，向上提升微透镜阵列9使其远离基底10，以便使粒子28在透镜阵列9的下面安全通过。在一个例子中，将包括透镜阵列9的整个光学机械装置23向上提升大约2000至5000微米。在另一个例子中，如图8中示意性表示的，仅仅朝投影系统的相邻透镜8向上提升透镜阵列9。应该理解，一旦将微透镜阵列9从其标准位置向上提升到图8中表示的位置，微透镜阵列9就不再根据需要将光聚焦在基底10的表面上而形成所需图案。这可能导致已处理的基底10不具有可接受的质量，这意味着生产的损失。但是，生产的损失与冒损害微透镜阵列9的危险比较起来是可接受的，因为这种损害需要大笔费用和费时的修理工作。如果基底10正进行处理，以生产例如4、6或9个平板显示器设备，那么与其中一个设备有关的基底10的区域上的单个粒子将只会导致该设备的损失，对于其他设备通常可继续进行处理。

图9更详细地示出根据本发明一个实施例的用于控制透镜位移的粒子检测器。在该实施例中，如参照图7和8所描述的，说明了根据装置操作的需要来检测粒子的一个方法的原理。在该实施例中，将激光束29以掠射角导向基底10，因此在标准环境下(例如，无表面缺陷或存在粒子)，激光束29将沿箭头30表示的方向反射。如果在基底10的表面上存在粒子，那么光将如箭头31所示从粒子上散射。由照相机32检测散射光。散射光的强度是粒子尺寸的函数。这样，照相机32的输出能够用于控制相应光学装置23的微透镜阵列9的向上提升，由于基底10相对于透镜阵列9的位移而粒子被朝光学装置23方向传送。

图10说明根据本发明一个实施例的根据透镜阵列9和基底10之间相对较大的自由工作距离安排的透镜阵列9和基底10。图10示出这样一种布置，即通过将微透镜阵列9的节距增大到例如大约320微米来增大标准自由工作距离，如箭头11所示。在图10中，基底10与微透镜阵列9相隔由箭头33表示的自由工作距离，其可以是例如在大约800微米的数量级上。利用这种自由工作距离，相对较大的粒子，如所示的粒子，可以在透镜阵列9的下面安全地通过，但是如果检测到粒子太大而不能安全地通过透镜阵列9的下面，那么仍然有必要提升透镜阵列9。这样，如图10中所示的相对较大的自由工作距离使必须提升透镜阵列9的次数与图7中所示情况相比减小，由此减少了损失的产量。

图11说明根据本发明一个实施例在图10的透镜阵列9和基底10之间引入薄膜35。由箭头34表示相对较大的自由工作距离，例如大约为800微米。应该理解，薄膜35可以是适合特定应用的任何尺寸。薄膜35可以是例如用于光掩膜保护类型的薄聚合物膜(例如厚度为大约1微米的数量级)。这种薄膜可以在与透镜阵列9连接的框架上拉伸，并在检测粒子的情况下与透镜阵列9一起升高。作为聚合物薄膜的一种可替换方案，薄膜35可以是薄石英片的形式。对于薄膜35来说，希望具有低吸收率、高透射率和良好的机械稳定性的特性。如果薄膜35考虑降低没有正确检测到损害透镜阵列9的粒子的风险，那么薄膜35可保持透镜阵列9免受分子污染物的影响，并且与替换透镜阵列9本身相比，替换薄膜35更简单更便宜。

应该理解，在可替换的实施例中，基底10可以是固定的，透镜阵列9可以移动或将其置换，以便增大它们之间的间隔，从而使粒子不会损害透镜阵列9。

结论

尽管上面已经描述了本发明的各个实施例，但是应该理解，这些实施方式仅仅以例子的方式存在而非限制性的。相关领域的普通技术人员将明白，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以在形式上和细节上做各种改变。因此，本发明的广度和范围不应该受任何上述示范性实施方式的限制，而仅仅应该依照下面的权利要求及其等效方案进行限定。

Claims (15)

1.一种光刻装置，包括：

照射系统，其提供辐射投射光束；

构图系统，对光束进行构图；

投影系统，其将带图案的光束投射到基底的目标部分上，该投影系统包括与基底分隔开的透镜阵列，使得该透镜阵列中的每个透镜都将带图案的光束的相应部分聚焦在基底上；

位移系统，引起透镜阵列和基底之间的相对位移，以增大透镜阵列和基底之间的间隔；

粒子检测器，其检测由于透镜阵列和基底之间的相对位移而接近透镜阵列的位于基底上的粒子；以及

自由工作距离控制系统，根据粒子检测器对粒子的检测来增大透镜阵列和基底之间的间隔，使得当相对位移使检测到的粒子在透镜阵列下面通过时远离该基底移动透镜阵列。

2.根据权利要求1的装置，其中：

透镜阵列是光学装置的组成部分；以及

自由工作距离控制系统控制该光学装置相对于基底的位置。

3.根据权利要求1的装置，其中：

透镜阵列是光学装置的组成部分；以及

自由工作距离控制系统控制透镜阵列相对于光学装置中其他部件的位置。

4.根据权利要求1的装置，进一步包括：

至少两个光学装置，每个都包括一透镜阵列和一自由工作距离控制系统，该自由工作距离控制系统仅仅控制相应的透镜阵列和基底之间的间隔。

5.根据权利要求1的装置，进一步包括：

位于透镜阵列和基底之间的薄膜。

6.根据权利要求1的装置，进一步包括：

净化装置，从基底清除污染物，该净化装置在透镜阵列于基底之间的相对位移方向上置于粒子检测器的上游。

7.根据权利要求1的装置，其中：

保持基底的基底台和透镜阵列是固定的；以及

位移系统包括移动基底通过透镜阵列下面的基底台的系统。

8.根据权利要求1的装置，其中自由工作距离控制系统设置为将透镜阵列之间的间隔从大约260微米和大约800微米之间增大到大约2000微米和大约5000微米之间。

9.一种器件光刻制造方法，包括：

(a)对辐射光束进行构图；

(b)将带图案的光束通过与基底分隔开的透镜阵列投射到基底的目标部分上，使得该透镜阵列中的每个透镜都将带图案的光束的相应部分聚焦在基底上；

(c)使透镜阵列相对于基底相向和相反移动；

(d)检测由于步骤(c)接近透镜阵列的基底上的粒子；以及

(e)根据步骤(d)增大透镜阵列和基底之间的间隔，使得移动透镜阵列远离基底，直到相对位移使检测到的粒子通过该透镜阵列。

10.根据权利要求9的方法，进一步包括：

提供作为光学装置的一部分的透镜阵列；以及

相对于基底移动光学装置以增大透镜阵列和基底之间的间隔。

11.根据权利要求9的方法，进一步包括：

提供作为光学装置的一部分的透镜阵列；以及

相对于光学装置的其他部件移动透镜阵列以增大透镜阵列和基底之间的间隔。

12.根据权利要求9的方法，进一步包括：

采用至少两个光学装置，每个都包括一透镜阵列和一自由工作距离控制系统，其中每个自由工作距离控制系统仅仅控制基底和至少两个光学装置中相应的一个的透镜阵列之间的间隔。

13.根据权利要求9的方法，进一步包括：

(f)在透镜阵列和基底之间安装一薄膜。

14.根据权利要求9的方法，进一步包括：

(g)在步骤(d)之前沿透镜阵列和基底之间的相对位移方向从基底清除污染物。

15.根据权利要求9的方法，其中透镜阵列和基底之间的间隔从大约260微米和大约800微米之间增大到大约2000微米和大约5000微米之间。

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