微光刻投射曝光设备的照明系统技术方案

微光刻投射曝光设备的照明系统，包括第一和第二光栅板(54a)。投射光在第一和第二光栅板上的辐射分布决定投射光分别仅在照明场的第一部分(60a)和第二部分处的角度光分布。第二部分与第一部分是不同的且相邻地布置。这使得可以在掩模(14)上的不同相邻部分(60a、60b)中产生不同的照明设定。第一和第二傅里叶光学系统(58a、58b)确立一方面第一和第二光栅板与另一方面第一和第二部分之间的傅里叶关系。第一和第二傅里叶光学系统(58a)分别具有第一和第二焦距，响应于来自控制单元(45)的焦距改变指令信号，第一和第二焦距是可以变化的。

The lighting system of the projective exposure equipment

The lighting system of the light engraving exposure equipment, including the first and second raster plates (54a). The radiation distribution of the projective light on the first and second raster plates determines the angular light distribution of the projective light at the first part (60a) and the second part of the lighting field, respectively. The second part is different from the first part and is arranged adjacent to it. This allows different lighting settings to be produced in different adjacent parts (60a, 60b) on the mask (14). The first and second Fourier optical systems (58a, 58b) establish one aspect of the Fourier relationship between the first and the second raster plates and the other one and the second. The first and second Fourier optical system (58a) have the first and the second focal distance respectively, and the first and second focal lengths can be changed in response to the change of the command signal from the focal distance from the control unit (45).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微光刻投射曝光设备的照明系统
本专利技术通常涉及微光刻投射曝光设备的照明系统，尤其涉及其中使用蝇眼镜头或其他类型的光栅元件均匀地照明掩模的照明系统。
技术介绍
微光刻(也称为光刻技术或简称光刻)是用于制造集成电路、液晶显示器以及其他微结构器件的技术。与刻蚀工艺相结合的微光刻工艺，用于在薄膜叠层中图案化特征，该薄膜叠层已经形成在基板上(例如硅晶片)。在制造的各层处，晶片首先涂有光刻胶，该光刻胶是对特定波长的光敏感的材料。接着，将顶部上有光刻胶的晶片曝光于在投射曝光设备中通过掩模的投射光。该掩模包含待成像至光刻胶上的电路图案。在曝光后，将光刻胶显影，以产生对应于包含在掩模中的电路图案的像。然后，刻蚀工艺将电路图案转印至晶片上的薄膜叠层中。最后，移除光刻胶。以不同的掩模重复该工艺，结果为多层微结构部件。投射曝光设备一般包含照明系统，其照明在掩模上的场，其例如可以具有矩形或弯曲的狭缝的形状。该设备进一步包括掩模台、投射物镜(有时也称为“镜头”)和晶片对准台，该掩模台用于对准掩模，该投射物镜将掩模上的照明场成像至光刻胶上；该晶片对准平台用于对准涂有光刻胶的晶片。在投射曝光设备的发展中主要的目标之一是能够在晶片上光刻地限定具有越来越小的尺寸的结构。小结构致使高集成密度，其通常对于借助于这种设备制造的微结构部件的性能产生有利的效果。在过去寻求了许多的方法以实现该目标。一种方法为改进掩模的照明。理想地，投射曝光设备的照明系统照明场的各点，该场通过具有良好限定的空间和角度辐射分布的投射光照明至掩模上。术语角度辐射分布描述了光束的全部光能量是如何分布在构成光束的射线的多个方向之间，该光束朝向在掩模上的特定点会聚。照射至掩模上的投射光的角度辐射分布通常与待成像至光刻胶上的图案种类适配。例如，相比于小尺寸特征，相对大尺寸特征可需要不同的角度辐射分布。最通常使用的角度辐射分布称为常规的、环形的、双极的或四极的照明设定。这些术语涉及在照明系统的光瞳表面中的辐射分布。在环形的照明设定的情况下，例如在光瞳表面中仅照明环形区域。因此，只有小范围的角度存在于投射光的角度辐射分布中，且所有光射线以相似角度倾斜地照射至掩模上。本领域中已知的不同方案用于改变在掩模平面中的投射光的角度辐射分布，以实现期望的照明设定。为了实现在掩模平面中产生不同的角度辐射分布的最大灵活性，已经提出使用包括反射镜阵列的空间光调制，以在光瞳表面中产生期望的辐射分布。在EP1262836A1中，反射镜阵列实现为微机电系统(MEMS)，其包括大于1000个显微反射镜。每个反射镜可以关于两个正交倾斜的轴线倾斜。因此入射在这种反射镜装置上的投射光可以反射在半球的任何期望方向中。布置在反射镜阵列和光瞳表面之间的聚光器镜头将通过反射镜产生的反射角转换至光瞳平面中的位置。该照明系统使得可以多个光斑照明光学积分器，该光学积分器由光栅元件形成且布置在光瞳表面中或直接地在光瞳表面的前面。每个光斑与一个特别的反射镜相关，并且通过倾斜该反射镜而自由移动跨越光学积分器的光入射表面。使用反射镜阵列作为空间光调制器的相似的照明系统从US2006/0087634A1、US7061582B2和WO2005/026843A2已知。在EP2146248A1中披露的照明系统也产生光斑于光学积分器的光入射分面上。此处，每个光斑的总面积远小于光入射分面的面积。通过以多种方式合适地集合光斑，可以在单独光入射分面上产生不同的辐射图案。由于这些辐射图案单独地成像在后续的场平面上，在该场平面中的空间辐射分布可以通过改变在光入射分面上的辐射图案而简单地变化。然而，该方法需要包括很大数量反射镜的反射镜阵列。这显著地增加了反射镜阵列和控制系统的复杂度和成本，需要该控制系统来控制反射镜。另外，由于衍射，难以产生足够小的光斑。原理上，可以考虑不减小光斑的尺寸，而是增加光入射分面的尺寸。然而，这将严重地损害照明的均匀性，因为之后更少数量的单独光束叠加在掩模上。应对这些问题的一种方法是：在空间光调制器和光学积分器之间射束路径中，使用一个或者多个额外的反射镜阵列，该方法如在US2013/0114060A1以及分别于2013年11月22日和2014年2月10日提交的尚未公开的专利申请EP13194135.3和EP14155682.5中所述。由于数字反射镜阵列成像在光学积分器的光入射分面上，可以在其上产生精细图案化的辐射分布。尽管额外的数字反射镜阵列在产生场依赖的照明设定方面提供了卓越的灵活性，它还大幅地增加了完整系统复杂度和成本，以及因此仅当该灵活性是真正需要时而保证额外的数字反射镜阵列。产生场依赖的照明设定的另一种方法描述于US2013/0114060A1中。调制器单元布置在由光学积分器产生的光束的射束路径中。调制器单元配置为可变化地重新分配这些光束的空间和/或角度光分布，而不阻挡任何光。然而，如果光路的数量很大，从技术的角度看，十分需要在光路中提供调制器单元。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供微光刻投射曝光设备的照明系统，其使得可在掩模上的不同部分产生不同的照明设定，而不过度地增加系统复杂性。根据本专利技术，通过包括第一光栅板的照明系统实现该目的，其中投射光在第一光栅板上的辐射分布决定投射光仅在照明场的第一部分处的角度光分布。照明系统另外包括第二光栅板，其中投射光在第二格栅板上的辐射分布决定投射光仅在照明场的第二部分处的角度光分布，其中该第二部分与该第一部分是不同的且邻近布置。照明系统包括第一傅里叶光学系统，该第一傅里叶光学系统确立在第一光瞳平面和照明场的第一部分之间的傅里叶关系，该第一光瞳平面与第一光栅板相交或布置在第一光栅板的附近。照明系统还包括第二傅里叶光学系统，该第二傅里叶光学系统确立在第二光瞳平面和照明场的第二部分之间的傅里叶关系，该第二光瞳平面与第二光栅板相交或者布置在第二光栅板附近。这种第一和第二傅里叶光学系统还可以称为聚光器或f-光学系统，对于保持照明系统的轴向距离短是有用的。原理上，也可以使用未确立完美的傅里叶关系的光学系统，或者更甚省却傅里叶光学系统，但另一方面，第一和第二光栅板应当远离照明场布置。在这种情景下，术语“附近”表示最大轴向距离比在光瞳平面处的投射光射束的直径小20倍。根据本专利技术，第一傅里叶光学系统和第二傅里叶光学系统分别具有第一焦距和第二焦距，响应于来自于控制单元的焦距改变指令信号，该第一焦距和第二焦距是可变的。通过改变第一和第二傅里叶光学系统的焦距，可以改变被照明在场上的第一和第二部分的尺寸。本专利技术基于的构思为：提供分开照明场的不同部分的两个光栅板，使得如果在光栅板上产生不同的辐射分布，可在这些部分处产生不同的照明设定。本专利技术提出仅对场的部分进行照明的光学通道，来代替使用具有各自照明完整场的光学通道的单个光栅板。通常第一和第二光栅板将在掩模上或在与掩模光学共轭的平面上产生照明场的部分。然而，原理上也可以在另外的表面上产生照明场，例如数字反射镜装置，该数字反射镜装置布置为关于与掩模光学共轭的平面轻微偏离。该数字反射镜装置或另外类型的空间光调制器可以用于在光栅元件上形成可变光图案，该光栅元件构成了光栅板。因此，本专利技术也可以使用在具有数字反射镜装置的照明系统中，例如在本文开始提到的US2013/01本文档来自技高网...

【技术保护点】
微光刻投射曝光设备的照明系统，包括：a)第一光栅板(54a)，其中投射光在所述第一光栅板上的辐射分布决定所述投射光仅在照明场的第一部分(60a)处的角度光分布；b)第二光栅板(54b)，其中所述投射光在所述第二光栅板上的辐射分布决定所述投射光仅在所述照明场的第二部分(60b)处的角度光分布，其中所述第二部分与所述第一部分不同并且布置为邻近所述第一部分；c)第一傅里叶光学系统(58a)，该第一傅里叶光学系统确立在第一光瞳平面(56a)和所述照明场的第一部分(60a)之间的傅里叶关系，所述第一光瞳平面与所述第一光栅板(54a)相交或布置在所述第一光栅板附近；以及d)第二傅里叶光学系统(58b)，该第二傅里叶光学系统确立在所述第二光瞳平面(56b)和所述照明场的第二部分(60b)之间的傅里叶关系，所述第二光瞳平面与所述第二光栅板(54b)相交或布置在所述第二光栅板附近；其中所述第一傅里叶光学系统(58a)和所述第二傅里叶光学系统(58b)分别具有第一焦距和第二焦距，响应于来自控制单元(45)的焦距改变指令信号，所述第一焦距和所述第二焦距是可变的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.13 DE 102015208950.91.微光刻投射曝光设备的照明系统，包括：a)第一光栅板(54a)，其中投射光在所述第一光栅板上的辐射分布决定所述投射光仅在照明场的第一部分(60a)处的角度光分布；b)第二光栅板(54b)，其中所述投射光在所述第二光栅板上的辐射分布决定所述投射光仅在所述照明场的第二部分(60b)处的角度光分布，其中所述第二部分与所述第一部分不同并且布置为邻近所述第一部分；c)第一傅里叶光学系统(58a)，该第一傅里叶光学系统确立在第一光瞳平面(56a)和所述照明场的第一部分(60a)之间的傅里叶关系，所述第一光瞳平面与所述第一光栅板(54a)相交或布置在所述第一光栅板附近；以及d)第二傅里叶光学系统(58b)，该第二傅里叶光学系统确立在所述第二光瞳平面(56b)和所述照明场的第二部分(60b)之间的傅里叶关系，所述第二光瞳平面与所述第二光栅板(54b)相交或布置在所述第二光栅板附近；其中所述第一傅里叶光学系统(58a)和所述第二傅里叶光学系统(58b)分别具有第一焦距和第二焦距，响应于来自控制单元(45)的焦距改变指令信号，所述第一焦距和所述第二焦距是可变的。2.如权利要求1所述的照明系统，包括空间光调制器(38)，其配置为在所述第一光栅板(54a)上产生所述辐射分布。3.如权利要求2所述的照明系统，其中所述空间光调制器(38)配置为在所述第二光栅板(54b)上也产生所述辐射分布。4.如权利要求2或3所述的照明系统，其中所述空间光调制器(38)配置为，响应于从所述控制单元(45)接收的指令信号，改变光斑(70)在所述第一光栅板(54a)上的位置。5.如权利要求4所述的照明系统，其中所述空间光调制器(38)包括射束偏转元件(42)的阵列(40)，各射束偏转元件能够单独地使照射光偏转到一方向上，该方向取决于从所述控制单元(43)接收的所述指令信号，以及其中各...

【专利技术属性】
技术研发人员：M德冈瑟，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE