曝光物体的设备和方法技术

公开了一种曝光物体的方法和设备，用于提高光效率。产生具有均匀强度分布的光之后，光被折射成多个发散光束。然后，多个发散光束再次被折射成多个平行光束。利用多个平行光束的光曝光物体。因此，使原始光束和用于曝光物体的平行光束之间的光通量的差最小化，因而提高了该设备的光效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及投影方法和系统，特别涉及采用用于半导体器件的光刻工艺的利用改进照明的投影方法和投影系统。倾斜照明法在不改变透镜和照明系统的情况下通过适当改变在蝇眼透镜背面位移的孔径，可提高由线构成并重复间隔开的图形的分辨率和DOF。倾斜照明法分为二极照明法、四极照明法、收缩照明法和根据孔径形状的环形照明法。参见附图说明图1、2A-2C，常规倾斜照明法说明如下图1示出了常规投影曝光设备的照明系统的结构，图2A-2C示出了安置在常规投影曝光设备的照明系统中的孔径的各种形状。参见图1，常规照明系统包括光源10、包括透镜阵列的蝇眼透镜12、孔径14的预定形状和聚焦透镜16。孔径14可形成为如图2A中所示的二极型、如图2B中所示的四极型、或如图2C中所示的环型。在光源10中产生的光被蝇眼透镜12转换成平行光，孔径14透射一部分光。即，孔径14将光的垂直分量切断，只允许光的倾斜分量通过，因此，只有部分光即光的倾斜分量到达光栅18。接着，光被光栅18衍射并通过投影透镜20。最后，被衍射的光在晶片上投影，并部分地曝光晶片的表面，这就完成了投影曝光法。下面将参照图3和4更详细地介绍作为改进照明法之一的倾斜照明法。图3是表示采用常规照明法的常规投影曝光法的示意图，图4是表示采用上述倾斜照明法的投影曝光法的示意图。根据如图3中所示的常规投影曝光法，光通过聚焦透镜16照射到掩模18上，以便光落到其上的表面与掩模18的傅里叶变换平面重合。照射到傅里叶变换平面上的光在圆形区域内分布并衍射。作为入射光的垂直分量的零阶衍射光沿着光轴运行，作为入射光的倾斜分量的+1st和-1st阶衍射光沿着衍射角θ的方向运行。零阶和+1st和-1st阶衍射光通过投影透镜20并在晶片上互相干涉，最后形成图像。通常，掩模的图形越精细，衍射角θ越大，因此sinθ也越大。如果sinθ比投影透镜20的数值孔径(NA)大，则+1st和-1st阶衍射光不能通过投影透镜20，而只有零阶衍射光可通过投影透镜20并到达晶片表面，因此没有产生干涉。此时，最小分辨率R定义为R=λ2NA]]>根据如图4中所示的采用倾斜照明法的投影曝光法，通过孔径14的光以特殊的倾斜入射角α照射到掩模18上。倾斜入射角α由光轴和孔径14的透光部分之间的距离x以及聚焦透镜16的焦距f通过以下等式确定 fsinα＝x照射到掩模18上的光被形成在掩模18上的图形衍射。此时，零阶光相对于光轴以衍射角θ衍射，并且+1st和-1st阶光相对于光轴分别以角度θ1和θ2衍射。角度θ1和θ2具有以下关系sinθ1+sinα=λPr]]>sinθ2-sinα=λPr]]>其中，Pr是掩模18的线间距或间隔间距，即掩模18的图形间距。更高阶的衍射光运行其它路径。由于掩模18的图形间距很细和投影透镜20的NA大于sinθ2，因此-1st阶或更高阶衍射不能进入投影透镜20。结果是，只有零阶和+1st阶衍射光通过在光瞳平面上的衍射而被分离并通过投影透镜20，以便在晶片表面上相互干涉，因此形成图像。分辨率极限比常规投影曝光法高1.5倍。然而，上述倾斜照明法具有几个问题。首先，光通过的面积比光被阻挡的面积小得多。例如，在如图2C中所示的环型孔径的情况下，通过以下等式计算光透射率σ02-σi2σ02]]>由于作为最优选的关系σi=23σ0]]>是公知的，最优选的透射率是 ，这使曝光时间增加了2倍。在如图2B所示的四极型孔径的情况下，通过下列等式计算透光率 当σi=14σ0]]>时，透射率为 ，并且曝光时间增加4倍，这大大降低了投影系统的效率。而且，当采用图2A中所示的双极型孔径时，由下列公式计算透光率 当σi=14σ0]]>时，透射率为 ，曝光时间增加了8倍，这大大降低了投影系统的效率。在授予Dewa等人的美国专利US5757470中公开了利用环型孔径用于增加曝光量的照明设备，其中一对凹凸锥形透镜使环型孔径中心部分的光发散，并且被发散的光会聚，从而从光源发射的光可以环形地辐射。根据授予Dewa等人的所述美国专利的照明设备，从光源照射的光通过蝇眼透镜入射到凹锥形透镜上。然后入射光以预定角度分散到孔径的周边部分，接着被分散的光入射到凸锥形透镜上以便会聚并到达聚焦透镜。由于可以充分利用光轴的中心部分的光，因此可提高光效率。然而，由于光轴周边部分的光也被分散，结果不是所有的光都能会聚到环型孔径，因此光效率不能按需要的那样增加。除此之外，当光通过其照明的孔径的尺寸放大时，光阻挡部分的面积也同样增大，因此很难分别控制孔径的尺寸和光阻挡部分的面积。此外，制造半导体器件需要曝光工艺重复很多次。在进行每次曝光工艺的任何时候，需要最适合于每次特殊曝光的各个孔径，因此曝光设备的操作者应该改变该孔径。已经引入了包括旋转型孔径的改进曝光设备，但是存在的问题是该改进曝光设备太庞大，并且孔径的形状由于旋转型而被限制。本专利技术的第二目的是提供用于增强光效率的曝光物体的设备。为实现本专利技术的第一目的，提供曝光物体的方法，包括以下步骤产生具有均匀强度分布的光束；使光束折射成多个发散光束；使多个发散光束折射成多个平行光束；和用多个平行光束的光曝光物体。在上述方法中，多个发散光束具有一个约等于在折射前的光束强度的组合强度，因此曝光物体的多个平行光束的强度几乎等于折射前未发散光的强度。这导致在曝光物体时光效率最大。为了实现本专利技术的第二目的，提供曝光物体的设备，包括用于产生具有均匀强度分布的光束的装置；用于将光束折射成多个发散光束的第一折射装置；用于将多个发散光束折射成多个平行光束的第二折射装置；和用于用多个平行光束的光曝光物体的装置。在上述设备中，第一折射装置可将光束折射成相对于垂直于光束运行方向的第一方向线互相对称的两个发散光束。第一折射装置还可以将光束折射成相对于都垂直于光束运行方向的第一方向线和第二方向线互相对称的四个发散光束。上述设备还可包括用于控制第一折射装置和第二折射装置之间的相对位移的控制装置，其中在控制装置将第一折射装置与第二折射装置分开的情况下，光被折射成多个发散光束，并且多个发散光束被折射成多个平行光束，在控制装置允许第一折射装置靠近接触第二折射装置的情况下，光在不被折射的情况下整个通过第一折射装置和第二折射装置。上述设备还包括用于使光束折射成相对于光束中心发散的环形发散光束的第三折射装置；和用于使环形发散光束折射成环形平行光束的第四折射装置。为了实现本专利技术的第二目的，提供曝光物体的设备，该设备包括用于产生具有均匀强度分布的光束的装置；用于折射或透射入射到其上的第一光束的第一透镜系统，其中第一光束被折射成多个发散光束，并且多个发散光束被折射成多个平行光束，或第一透镜系统在不折射的情况下允许第一光束通过；用于折射或透射入射到其上的第二光束的第二透镜系统，其中第二光束被折射成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曝光物体的方法，包括以下步骤：产生具有均匀强度分布的光束；将光束折射成多个发散光束；将多个发散光束折射成多个平行光束；和利用多个平行光束的光曝光物体。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴珍俊，具斗训，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]