光学设备的照明单元制造技术

一种用于光学系统的照明单元，包括一个依次配列有一个辐射源单元和一个第一集光器的照明系统和一个包括一个测量照射剂量的光敏检测器的检测系统，所述照明单元的特征是：所述照明系统还包括一个第二集光器，而所述两个集光器封住了一个至少有一个棱镜的棱镜系统，所述棱镜系统有一个能将一小部分光耦合出照明系统的分光面和一个将这部分光耦合出棱镜系统的出光面，所述检测系统的入光口径就安置在靠近所述棱镜系统的出光面处。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与用于光学设备、包括一个依次配列有辐射源单元和第一集光器的照明系统和一个具有一个测量照射剂量的光敏检测器的检测系统的照明单元有关。本专利技术还与配备这种照明单元的使掩模图案在基片上步进和/或扫描成像的光学设备有关。上述照明单元可参见美国专利US-A5,343,270。这种照明单元可用于例如晶片步进机(wafer stepper)。晶片步进机是一种重复使掩模图案在一个诸如用来制造集成电路(IC)的硅基片之类的基片上形成的光敏层中光学成像的光学设备。投影透镜系统使图案在基片的第一子区或场成像。晶片步进机可以分为步进机和扫描机。在步进机中，掩模图案在一个场上一次成像。然后，使基片移动一段精确规定的距离后，再使图案在下一个基片场上成像，再使基片移动。这样的操作重复进行，直至使基片上各个所要求的场内部留下了掩模图案的像。在光刻照相技术中，一个目的是使更小的细节可以清晰地成像，这样就能在一个IC上容纳更多的器件。为此，必需使用具有较大的数值孔径(NA)的投影透镜，然而这种透镜具有较小的焦深。另一个目的是要求照射较大的场，这样也能增大每个IC中的器件数。为此，投影透镜必需有较大的像场。较大的NA和较大的像场这两个要求是相互矛盾的，实际上即使克服了许多困难和花费了很高的成本也只能在一定程度上得到满足，而再要进一步改善甚至是完全不可能的。因此就提出了使掩模以一扫描模式成像。在这种模式，每次使部分掩模图案在一个基片场的相应部分成像。因此，只照射部分掩模图案，而掩模和基片相对投射透镜和照射波束同步移动，直至整个掩模图案在这个基片场上全都成了像。在全场都已照射成像后，例如基片就移动一段精确规定的距离，与在步进机中类似，到达下一个场。为了在基片上形成清晰的图案，必需以精确确定的能量(以下称为剂量)对基片进行照射。此外，应尽量快速地照射一个基片场，这样，单位时间内就能照射更多的基片。因此，十分重要的是需要精确和可靠地测量实际剂量，这样才能使实际剂量尽可能精确地等于所要求的剂量。为了测量剂量，在照射波束的辐射路径中配置了一个光敏检测器，安排在美国专利5,343,270所揭示的照明系统中部分透射的折叠式反射镜后面。美国专利5,343,270中所揭示的检测单元并没有考虑到这样一个事实，在现行的步进和/或扫描光刻设备中希望具有能根据工作模式改变照射波束内的能量分布的设施。由于检测器用来进行测量的有效表面区域通常是比较小的，因此光在这个表面区域的分布应该非常均匀，最大量的辐射应该到达检测器。本专利技术的一个目的是提供一种能非常精确和长期稳定地测量照射剂量的照明单元，即使采用不同的照射模式，检测系统的检测器处的照射光束仍是比较均匀。因此，本专利技术所提出的照明单元的特征是照明系统包括一个第二集光器，而这两个集光器封住了一个至少有一个棱镜的棱镜系统，这个棱镜系统有一个能将一小部分光耦合出照明系统的分光面和一个将这部分光耦合出棱镜系统的出光面，检测系统的入光口径就安置在靠近棱镜系统的这个出光面处。首先，第二集光器改善了从分光面射出的光束的均匀性，因此可以增强由第一集光器实现的均匀性。集光器例如可以是用例如石英制成的光透明棒。集光器封住棱镜系统这样的结构比较简单，而且可以使能量传感器配置在能以可靠和可复现的方式测量照射剂量的位置上。本专利技术所提出的照明单元的一个优选实施例的特征是检测系统具有集光装置。这样就保证了在检测系统内进一步进行集光，使得在光敏检测器的区域的集光程度大大高于例如在所述美国专利的照明单元中的集光程度。如果照明单元配有一个内REMA(光环遮蔽系统reticle maskingsystem)，那么这种照明单元的优点是从光源来看，检测系统处在内REMA前。因此，可以使用动态范围较小的检测器。本专利技术所提出的照明单元的第一实施例的特征是棱镜系统包括一个棱镜，这个棱镜的斜边面是棱镜系统的分光面，也是棱镜系统的出光面。在照明单元的非常简单的实施例中，棱镜系统只有一个棱镜。分光面和出光面相合，都由这个棱镜的斜边面担当。射向检测系统的透射量由斜边面的结构确定。射向检测系统的透射因子最好小到基本上不影响辐射源辐射的照明光束的亮度。现有照明单元还有一个缺点，由于处在剂量检测单元后的辐射路径中的各种器件的反射而引起的反向反射光束可以到达检测单元的光敏检测器。因此，剂量测量可能也是不可靠的。这种反向反射可以来自掩模、基片和配置在棱镜系统和基片之间的各光学器件，如果配置有使掩模上的被照射场边界分明的内REMA，那么也来自内REMA。本专利技术所提出的照明单元的第二实施例的特征是棱镜系统包括一个第一棱镜和一个第二棱镜，它们的斜边面相互相对，分光面处在这两个棱镜之间，而出光面与第二棱镜的顶面一致。离开第一集光器进入第一棱镜的光束绝大部分在第一棱镜的斜边面上折向第二集光器，而一小部分将透射到第二棱镜中。这部分光径可能在侧面上受到的全内反射后将经顶面离开第二棱镜。经反向反射后到达第二棱镜的光将经侧面离开第一棱镜。这样，第二棱镜就能保证使来自辐射源的光与由于反向反射而来的光相互分开。反向反射所产生的光因此就不会影响或很难影响检测器的测量。本专利技术所提出的照明单元的另一个其中棱镜系统包括两个棱镜的实施例的特征是棱镜系统包括一个第一棱镜和一个第二棱镜，它们的斜边面相互相对，分光面处在这两个棱镜之间，而出光面与第一和第二棱镜的侧面一致。在这种情况下，两个集光器直线对准，分出的测量光束基本上与主光径垂直。在本专利技术的照明单元中，因此可以将部分光耦合出照明系统，根据这部分光可以可靠地测量投射到基片上的照射剂量。由于加了第二棱镜，耦合出来用于照射剂量测量的辐射光束就能更好地与在光径中各器件上反向反射的不希望有的辐射分开，从而减少了不希望有的辐射到达检测器的风险。本专利技术所提出的照明单元的第四实施例的特征是棱镜系统包括一个第一棱镜和一个第二棱镜，它们的斜边面相互相对，有一个第三棱镜配置在一端是第一和第二棱镜和另一端是第一集光器之间，这个第三棱镜的斜边面上形成了一层高反射层，分光面处在第一和第二棱镜之间，而出光面与第二棱镜的顶面一致。来自第一集光器的光被第三棱镜致偏。结果，在分光面上反射的一小部分光射向检测系统，而极大部分光束透射到第二集光器。这个实施例的优点是致偏功能和分光功能分别由两个斜边面担当。这样就能分别使这两个斜边面上的层的功能最佳。此外，在这个实施例中，在第一棱镜和第二集光器之间不必留有空气隙以保持光束内的角度分布。这就提供了将第一棱镜与第二集光器(例如为一根光透明棒时)集成为一体的可能性。可以将棒的在棱镜系统这一侧的入光面加工成倾斜例如45°的斜面。然后，将第二棱镜的斜边面安置在这倾斜面上。本专利技术所提出的照明单元的又一实施例的特征是第一棱镜的斜边面上形成了一层至少有部分透射的反射层。这个反射层应能反射较大角范围内的光。这样，投射到反射层上的光极大部分都将射向第二集光器而不会到达第二棱镜。这里结合一个数值例子来说明“较大角范围”的意义。如果在空气中光束的角分布在-40°和+40°之间，则在石英棒的集光器中是在-25°和+25°之间。相对于棱镜的斜边面的法线，角范围就是在20°和70°之间。所要求的透射因子例如可以通过调整层的厚度来达到。本专利技术所提出的照明单元的再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：H·范德拉安，J·C·H·马尔肯斯，J·M·D·斯图尔德雷埃，
申请(专利权)人：ASM石版印刷公司，
类型：发明
国别省市：