微光刻投射曝光设备的照明系统技术方案

一种微光刻投射曝光设备（１０）的照明系统，包括光栅元件（７２），其被配置为产生位于系统光瞳面（７０）中的多个二次光源（９５）。所述光栅元件（７２）具有多个光入射面（９２），每个光入射面（９２）与所述二次光源（９５）之一关联。光束偏转装置包括反射或透射光束偏转元件（Ｍｉｊ）的光束偏转阵列（４６），每个光束偏转元件（Ｍｉｊ）被配置为在可以通过改变由所述光束偏转元件（Ｍｉｊ）产生的偏转角度而改变的位置处，照明所述光入射面（９２）之一上的光斑（９０）。控制单元（５０）被配置为控制所述光束偏转元件（Ｍｉｊ），使得可以在所述多个光入射面（９２）的至少一个上形成由所述光斑（８０）组合的可变光图案（ＬＰ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及用于在微光刻曝光设备中照明掩模的照明系统，具体涉及包括反 射镜或其它光束偏转元件的阵列的这种系统。本专利技术还涉及操作这种系统的方法。
技术介绍
微光刻(也称为光刻)是用于制造集成电路、液晶显示器和其它微结构装置的技 术。微光刻工艺与刻蚀工艺一起被用于构图在薄膜叠层(stack)中的特征，所述薄膜叠层 已经形成于例如硅晶片的基底上。在制造每一层时，首先对晶片涂布上为对辐射(诸如深 紫外(DUV))敏感的材料的光刻胶。接着，在投射曝光设备中将顶部具有光刻胶的晶片曝光 于投射光。该设备将包含图案的掩模投射到光刻胶上，从而仅在由掩模图案确定的某些位 置处曝光该光刻胶。在曝光之后，光刻胶被显影，以产生对应于掩模图案的图像。然后，刻 蚀工艺将图案转移到晶片上的薄膜叠层中。最后，去除光刻胶。利用不同的掩模重复该工 艺而产生多层微结构元件。投射曝光设备典型地包括用于照明掩模的照明系统、用于对准掩模的掩模台、投 射物镜以及用于对准涂有光刻胶的晶片的晶片对准台。照明系统照明掩模上例如可以具有 矩形或弯曲狭缝的形状的场。在当前的投射曝光设备中，可以在两种不同类型的设备之间进行区分。在一种类 型中，通过一次将整个掩模图案曝光到目标部分上来照射晶片上的每个目标部分。这种设 备通常称为晶片步进曝光机。在另一类型的设备中，通过沿着扫描方向在投射光束下渐进 地扫描掩模图案，并同时与此方向平行地或反平行地同步移动基板，来照射每个目标部分， 该类型的设备通常被称为步进扫描设备或扫描曝光机。晶片的速度与掩模的速度比等于投 射物镜的放大率，其通常小于1，例如1 4。需要理解，术语“掩模”(或掩模母板)应被广泛地解释为图案化手段。例如，通常 使用的掩模包括透射或反射图案，并可能是二值、交替相移、衰减相移、或各种混合的掩模 类型。然而，还存在主动掩模，例如，实现为可编程反射镜阵列的掩模。可编程LCD阵列也 可被用作主动掩模。随着用于制造微结构装置的技术的进步，也存在着对照明系统不断增长的需求。 理想地，照明系统利用具有被很好地限定的辐射度和角度分布的投射光照明掩模上的照明 场的每个光斑(spot)。术语“角度分布”描述朝着掩模平面上的特定点会聚的光束的总光 能量如何在构成光束的光线的各个方向上分布。入射在掩模上的投射光的角度分布通常适于要投射到光刻胶上的图案类型。例 如，相对大尺寸的特征可能与小尺寸的特征需要不同的角度分布。投射光最常用的角度分 布被称为传统、环形、双极和四极照明设置。这些术语是指照明系统的系统光瞳面上的辐射 分布。例如，在环形照明设置下，仅照明系统光瞳面中的环形区域。因此，在投射光的角度 分布中仅出现小范围的角度，因此，所有光线以类似角度倾斜地入射到掩模上。本领域已有不同的方法用于修改掩模平面上的投射光的角度分布，以实现期望的照明设置。在最简单的情况下，在照明系统的光瞳面中布置包括一个或多个孔径的光栏 (光阑)。因为在光瞳面中的位置转换为傅立叶相关的场平面(诸如掩模平面)中的角度， 系统光瞳面中的孔径的尺寸、形状和位置决定掩模平面中的角度分布。然而，照明设置的任 何改变需要替换光栏。这使得难以最终调节照明设置，因为这将需要非常大量的光栏，这些 光栏具有轻微不同的尺寸、形状或位置的孔径。因此，许多通常的照明系统包括可调元件，这使得可以至少在一定程度上连续地 改变光瞳面的照明。传统地，包括变焦物镜和一对轴锥体(axicon)元件的变焦轴锥体系统 被用于此目的。轴锥体元件为折射透镜，其在一侧上具有圆锥表面，并且通常在相对侧上是 平面。通过提供一对这种元件，一个具有凸圆锥表面，另一个具有互补的凹圆锥表面，可以 径向地偏移光能量。该偏移是轴锥体元件之间的距离的函数。变焦物镜使得可以改变光瞳 面中的照明区域的尺寸。为了进一步提高在掩模平面上产生不同角度分布的灵活性，已经建议使用照明光 瞳平面的反射镜阵列。在EP 1262836 Al中，反射镜阵列被实现为包括多于1000个显微反射镜的微机电 系统(MEMQ。可以在互相垂直的两个不同平面上倾斜所述反射镜中的每个。因此，入射在 这种反射镜装置上辐射可以(基本上)被反射到半球的任何期望方向。布置在反射镜阵列 和光瞳面之间的聚光透镜将由反射镜产生的反射角转变为光瞳面中的位置。该公知照明系 统使得可以利用多个圆光斑照明光瞳面，其中每个光斑与一个具体的显微反射镜关联，并 可以通过倾斜此反射镜在整个光瞳面上移动。US 2006/0087634 Al、US 7, 061, 582 B2 和 WO 2005/026843 A2 公开了类似的照明系统。通常由多个部件决定掩模平面中的照明场的几何形状。在此方面最重要的部件之 一是在系统光瞳平面中产生多个二次光源的光栅元件。由二次光源发射的光束的角度分布 与掩模平面中的照明场的几何形状直接相关。通过合适地确定光栅元件的光学特性，例如 正交方向上的折射屈光度，可以获得期望的场几何形状。通常期望照明场的几何形状可以至少在一定程度上改变。因为光栅元件的光学特 性不能被容易地改变，所以提供了场光栏，场光栏由场光栏物镜成像在掩模上。场光栏通常 包括可以被分别移动的多个叶片(blade)，从而限制掩模中的照明场。该场光栏还确保照明 场的尖锐边缘。在扫描曝光机型的设备中，在每个扫描过程的开始和结束时需要可调场光 栏打开和关闭照明场。如果在可调场光栏的帮助下改变照明场的几何形状，则因为投射光的一部分被场 光栏的叶片阻挡，所以光损失是不可避免的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使得可以在更小光损失的情况下改变照明场的几何形 状的照明系统。根据本专利技术，通过一种照明系统实现此目的，该照明系统包括一次光源、系统光瞳 面以及其中可以布置要被照明的掩模的掩模平面。该系统还包括配置来产生位于系统光瞳 面中的多个二次光源的光栅元件。光栅元件具有多个光入射面(facet)，每个面与二次光源之一关联。照明系统的光束偏转装置包括反射或透明光束偏转元件的光束偏转阵列。每个 光束偏转元件被配置来照明所述光入射面之一上的、位于可以通过改变由光束偏转元件产 生的偏转角度而改变的位置处的一个光斑。控制单元被配置为控制光束偏转元件，使得可 以将由所述光斑组合的可变光图案形成在所述多个光入射面的至少之一上。本专利技术利用光栅元件的光面上的位置转变为由二次光源发射的光的角度的事实。 因此，在一个面上照明的每个光图案与由与所述光入射面关联的二次光源发射的光的不同 角度分布关联。因为二次光源的角度分布转变回掩模平面中的照明场的几何形状，所以在 光入射面上照明的光图案具有与掩模平面上的照明场的几何形状一一对应的关系。在没有 光学像差的情况下，照明场是在光栅元件的光入射面上形成的光图案的图像的叠加。提供光束偏转装置使得可以精确地改变光栅元件的光入射面上被照明的光斑的 位置。为了产生不同的光图案，仅需要被光束偏转元件照明的光斑的总面积足够小于光入 射面的最大总面积。优选地，所述光斑面积至少比任一光入射面的所述最大总面积小5倍， 优选10倍，更优选20倍。在现有技术的、包括光束偏转装置的照明系统中，确定所述光斑使得它们至少基 本照明所述光入射面的全部面积，与此相对，本专利技术的、更小的光斑尺寸(如果与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微光刻投射曝光设备（１０）的照明系统，包括：　　ａ）一次光源（３０），　　ｂ）系统光瞳面（７０），　　ｃ）掩模平面（８６），其中可以布置要被照明的掩模（１６），　　ｄ）光栅元件（７２），其被配置为产生位于所述系统光瞳面（７０）中的多个二次光源（９５），其中所述光栅元件（７２）具有多个光入射面（９２），每个所述光入射面（９２）与所述二次光源（９５）之一关联，　　ｅ）光束偏转装置，其包括反射或透射光束偏转元件（Ｍｉｊ）的光束偏转阵列（４６），其中每个光束偏转元件（Ｍｉｊ）被配置为在通过改变由所述光束偏转元件（Ｍｉｊ）产生的偏转角度而可变的位置处，照明所述光入射面（９２）之一上的光斑（９０），　　ｆ）控制单元（５０），其被配置为控制所述光束偏转元件（Ｍｉｊ），使得可以在所述多个光入射面（９２）的至少一个上形成由所述光斑（８０）组合的可变光图案（ＬＰ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·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：DE