[发明专利]高速可变衰减器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可变衰减器、一种光刻设备以及一种器件制造方法。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上或衬底的一部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在平板显示器、集成电路(IC)以及其他涉及精细结构的器件的制造中。在现有的设备中，能够被称为掩模或掩模版的图案形成装置能被用于生成与平板显示器(或其他器件)的独立层相对应的电路图案。通过在设置在衬底上的辐射敏感材料(例如抗蚀剂)上成像，该图案能被转移到衬底(例如玻璃板)的全部或一部分上。

不同于电路图案，图案形成装置能够用于生成其他图案，例如滤色器图案或点矩阵。代替掩模，图案形成装置可以是图案形成阵列，所述图案形成阵列包括可独立控制的元件的阵列。与基于掩模的系统相比，在这种系统中，图案能够更快地以更低的成本进行改变。

典型地，平板显示器的衬底是矩形形状。为曝光这种类型的衬底而设计的光刻设备可以提供覆盖矩形衬底的整个宽度或覆盖一部分宽度(例如宽度的一半)的曝光区域。衬底能在曝光区域下面被扫描，同时掩模或掩模版被同步地扫描穿过光束。以这种方式，将图案转移到衬底上。如果曝光区域覆盖衬底的整个宽度，那么曝光可以由一次扫描完成。如果曝光区域覆盖例如衬底宽度的一半，那么衬底在第一次扫描之后可以横向地移动，且典型地，进行进一步的扫描以对衬底的剩余部分进行曝光。

与光刻设备一起使用的辐射源典型地包括脉冲激光源。典型地，对于基于掩模的光刻设备，使用准分子激光器，并采用几十个激光脉冲以对一部分衬底上的每个图案进行曝光。准分子激光器的问题是，对于每个脉冲存在期望能量的正或负10％的脉冲能量随机变化。然而，通过采用快速控制算法和衬底上的曝光剂量通常由40到60个脉冲组成的事实，在衬底处接受到的能量剂量的变化典型地为正或负0.1％的量级或更低。

在无掩模设备中，由图案形成装置设定的图案能采用辐射系统的单个脉冲在衬底上成像。这是因为在任何一个时刻投影到衬底上的图像的尺寸相对小，以便提供通过光刻设备的衬底的足够通过量。然而，对于单个脉冲，如上所述，能量变化为正或负10％。这种脉冲能量上的变化导致在衬底上生产的线宽的不可接受的高度变化。

为了提供所需的辐射剂量控制，已经提出无掩模光刻系统采用辐射的总剂量由主脉冲和一个或多个修正脉冲组成的配置。在这种配置中，主脉冲提供大部分辐射剂量。在辐射脉冲中的能量被测量，接着确定需要多少附加剂量以提供所需的剂量。然后，设置修正脉冲，其中辐射源被设定成提供第二全脉冲，但是脉冲通过可变衰减器，所述可变衰减器被设置为将脉冲中的能量降低到所需的水平。

例如，主脉冲可以提供所需剂量的90％。相应地，对于修正脉冲，衰减器被设置用于减少修正脉冲中的能量，以使得衰减器仅仅透过完成辐射剂量所需的能量。如果辐射源产生名义上提供所需总剂量的90％的脉冲，则对于修正脉冲设定衰减器而仅使辐射脉冲的九分之一通过，例如，以提供所需剂量的最后的10％。

这种配置能够允许在主脉冲中的能量被精确地测量。衰减器能够被设定成精确地通过修正脉冲的必需部分。然而，在由修正脉冲所提供的剂量中的潜在误差(来自由辐射源产生的脉冲中能量的变化)也由衰减器减少。相应地，提高了剂量的整体精度。

例如，通过采用强度被进一步衰减的第三修正脉冲，能够提供进一步的改进。例如，主脉冲名义上能提供剂量的90％，第一修正脉冲名义上能提供剂量的9％，而第二修正脉冲名义上能提供所需剂量的1％。这种配置能提供比辐射源的剂量精度高一百倍的剂量精度。

然而，对于这种能够在光刻设备中使用的配置，可变衰减器必须满足高性能标准。首先，可变衰减器必须能够非常精确地设置为给定的透射水平。第二，可变衰减器必须能非常迅速地在不同的透射水平之间转换(在连续的脉冲之间的时间能为166μs量级)。第三，可变衰减器应当能够在相对高的透射水平和相对低的透射水平之间进行转换。第四，为了使产品寿命尽可能长，可变衰减器必须能够稳定地运行。最后，可变衰减器必须能够在光刻工艺中所使用的波长下满足对应辐射的这些性能标准。满足这些性能标准的可变衰减器目前还不是公知的。

因此，所需要的是用于提供可变衰减器的一种系统和方法，所述可变衰减器满足在用于控制光刻曝光工艺中的辐射剂量的光刻设备的子系统中使用所必需的性能标准。

发明内容