微光刻投射曝光装置的照明系统制造方法及图纸

一种微光刻投射曝光装置(10)的照明系统，包含具有光学光栅元件(56；156)的阵列(54c；154b)的光学积分器(52；152)。聚光器(72)将与光学光栅元件关联的光束叠加于共同场平面(71)中。调制器(62；162；262)修改在照明场中的角度辐照度分布的场相依性。该调制器的单元(60；160；260)与光束之一关联，且布置于聚光器(72)前的位置处，使得只有所关联的光束入射到单个调制器单元(60)上。此外，所述单元还被配置为可变地重新分布关联光束的空间和/或角度辐照度分布，而不阻挡任何光。若控制装置(66)接收到需要修改掩模平面(78)中的角度辐照度分布的场相依性的输入指令，则控制装置(66)控制调制器单元(60；160；260)。

【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微光刻投射曝光装置的照明系统以及涉及操作这种装置的方法。
技术介绍
微光刻(亦称作光刻(photolithography, lithography))是用于制造集成电路、液晶显示器及其他微结构器件的技术。微光刻工艺连同刻蚀工艺一起被用于图案化薄膜叠层(stack)中的特征，其中薄膜叠层已形成于例如硅晶片的基板上。在制造的每一层处，晶片首先涂布光刻胶，其为对特定波长的光敏感的材料。接着，顶部具有光刻胶的晶片在投射曝光装置中暴露于通过掩模的投射光。掩模包含要成像于光刻胶上的电路图案。曝光后，将光刻胶显影，以产生对应于掩模中所包含的电路图案的像。接着，刻蚀工艺将电路图案转移至晶片上的薄膜叠层。最后，移除光刻胶。利用不同的掩模重复此工艺，产生多层微结构组件。投射曝光装置一般包括照明系统，其照明掩模上的场，其例如具有矩形或弯曲的狭缝的形状。该装置还包含:用于对准掩模的掩模台、将掩模上的照明场成像至光刻胶上的投射物镜(有时也称为“透镜”)、以及用于对准涂布了光刻胶的晶片的晶片对准台。投射曝光装置发展中的一个重要目标为能够在晶片上微光刻地定义尺寸越来越小的结构。小结构产生高集成密度，其一般对借助于这种装置产生的微结构组件的性能具有有利的影响。过去已追求了各种方法来达成此目标。已用一种方法来降低用于将电路图案成像于光刻胶上的投射光的波长。这利用了可微光刻地定义的特征的最小尺寸与投射光的波长大致成比例的事实。因此，这种装置的制造者努力使用具有越来越短波长的投射光。目前所使用的最短波长为248nm、193nm、及157nm，因此落在深(DUV)或真空(VUV)紫外光谱范围中。下一代商业可得的装置将使用具有甚至更短波长的投射光，波长约为13.5nm，其在极紫外光(EUV)光谱范围中。EUV装置包含反射镜，而非透镜，因为透镜吸收几乎所有的EUV光。另一方法为改进掩模的照明。理想上，投射曝光装置的照明系统使用具有良好定义的空间及角度辐照度分布的投射光，来照明掩模上所照明的场的每一点。“角度辐照度分布”一词描述光丛(bundle)(其朝向掩模上的特定点汇聚)的总光能量如何在组成光丛的光线的各个方向之中分布。照射在掩模上的投射光的角度辐照度分布通常被适配于要成像至光刻胶上的图案种类。举例来说，相较于小尺寸的特征，相对大尺寸的特征可能需要不同的角度辐照度分布。最常使用的角度辐照度分布为传统、环形、双极和四极照明设定。这些术语是指照明系统的瞳表面中的辐照度分布。举例来说，在环形照明设定下，瞳表面上只照明环形区域。因此，只有小范围的角度存在于投射光的角度辐照度分布中，且所有光线以类似的角度倾斜照射到掩模上。在此
中已知有不同的手段用来修改投射光在掩模平面中的角度辐照度分布，以获得理想的照明设定。为了在掩模平面中产生不同角度辐照度分布时获得最大灵活性，已提出使用反射镜阵列，其确定瞳表面中的辐照度分布。在EP1262836A1中，反射镜阵列被实施为微机电系统(MEMS)，其包括超过1000个微反射镜。每个反射镜可围绕两个正交的倾斜轴倾斜。因此，入射于这种反射镜装置上的辐射可被反射到半球的几乎任何想要的方向。布置在反射镜阵列与瞳表面之间的聚光透镜将反射镜所产生的反射角转换为瞳表面中的位置。此照明系统使得以多个点照明瞳表面成为可能，其中每个点与一个特定反射镜关联，且可通过倾斜此反射镜而使每个点可在瞳表面上自由地移动。使用反射镜阵列的类似照明系统已揭露于US2006/0087634A1、US7061582B2以及W02005/026843A2 中。虽然使用反射镜阵列的照明系统对修改角度辐照度分布非常灵活，但掩模平面中的照明场上的空间和角度辐照度分布的均匀性仍是问题。未来的照明系统很可能需要这些量有非常低的场依赖性。已开发出一些方法来降低光学积分器上的场相依焦点，光学积分器通常用于照明系统中产生多个二次光源。由二次光源发射出的光束是由聚光器叠加到掩模平面上或与掩模平面光学共轭的场光阑平面上。光学积分器通常包括一个或多个光学格栅(raster)元件阵列，其产生与二次光源关联的光束。与这样的光束专属关联的一个或多个光学格栅元件形成光学通道，该光学通道独立于其他光学通道。由于与光学通道关联的每个光束完全照明掩模或场光阑平面，所以位于光学通道内的光学元件可用于修改照明特性。举例来说,US5615047描述了布置于光学积分器之前的平板,其包含多个滤波器区域，每个滤波器区域与光学积分器的单格光学通道关联。由于滤波器元件的位置与掩模或场光阑平面光学共轭，所以可选择滤波器区域的透射率分布，使得在掩模或场光阑平面处获得均匀空间辐照度分布。此外，US6049374提出使用与光学积分器的特定通道关联的吸收滤波器元件。US2009/0021715A1 (其转让给本申请的申请人)描述了一照明系统，其中移除了角度辐照度分布的不期望的残余场相依性。为此目的，放置于单独(individual)光学通道中的光学元件(例如棱镜)改变与这些光学通道关联的光束的某些光学特性。然而，仍然需要对照明系统进行改进，特别是关于入射到掩模上的投射光的角度辐照度分布的场相依性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种照明系统，其提高关于掩模级的角度辐照度分布的场相依性的灵活性。根据本专利技术，此目的通过一种包含光学积分器的照明系统实现，该光学积分器包含光学格栅元件的阵列，其中光束与每个光学格栅元件关联。照明系统还包含聚光器，其将与光学格栅元件关联的光束叠加于共同场平面中，该共同场平面与掩模平面相同或光学共轭，在照明系统操作期间所要照明的掩模设置于该掩模平面中。照明系统的调制器被配置为修改(modify)场中的角度辐照度分布的场相依性，该场在掩模平面中被照明系统照明。调制器包含多个调制器单元，其中每个调制器单元与光束中的至少一个(优选仅一个)关联，且布置于聚光器之前的位置，使得只有所关联的光束入射到该调制器单元上。此外，每个调制器单元被配置为可变地重新分布相关联的光束的空间和/或角度辐照度分布，而不阻挡任何光。照明系统还包含控制装置，其被配置为控制调制器单元，使得如果控制装置接收到必须修改掩模平面中的角度辐照度分布的场相依性的输入指令，则至少一个调制器单元重新分布关联的光束的空间和/或角度辐照度分布。因此，本专利技术舍弃试图在掩模平面上的照明场的每一点处产生相同的良好定义的角度辐照度分布(即将角度辐照度分布的场相依性降低至非常小的可容忍值)的传统方法。相反地，本专利技术寻求提供一种照明系统，其能够使装置的操作者快速地改变掩模平面中的角度辐照度分布的场相依性。这使得可以不同的角度辐照度分布选择地照明照明场的不同部分。若这些分布专门适配于在这些部分中照明的电路图案，则图案将可更准确地转移到光刻胶或其他类型的光敏表面。然而，对于不期望以不同照明设定来照明掩模不同部分的应用，本专利技术也可以是有用的。快速修改掩模级的角度辐照度分布的场相依性的能力则可被用于非常有效地降低场相依性，即使是在场相依性随时间改变并因此无法利用布置在光学积分器的光学通道中的固定光学元件来降低的情况下也是如此。在一个实施例中，调制器被配置为使得在照明场的第一部分处产生第一角度辐照度分布，且在照明场的第二部分处产生不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微光刻投射曝光装置(10)的照明系统，包含: (a)光学积分器(52; 152),包含光学光栅兀件(56 ；156)的阵列(54c ; 154b),其中一光束与每个光学格栅元件关联； (b)聚光器(72)，其将与所述光学格栅元件关联的所述光束叠加于共同场平面(71)中，所述共同场平面(71)与掩模平面(78)相同或光学共轭，在所述照明系统(12)的操作过程中将要照明的掩模(16)设置在所述掩模平面(78)中； (c)调制器(62；162 ;262)， -被配置为修改照明场(14)中的角度辐照度分布的场相依性，所述照明场(14)由所述照明系统(12)在所述掩模平面(78)中照明，且 -包含多个调制器单元(60 ；160 ;260)，其中每个调制器单元: 一与所述光束之一关联； 一布置于所述聚光器(72)前的位置中，使得只有所关联的光束入射到所述调制器单元(60)上；以及 -被配置为可变地重新分布所关联的光束的空间和/或角度辐照度分布，而不阻挡任何光； (d)控制装置(66)，其被配置为控制所述调制器单元￠0；160 ;260)，使得若所述控制装置接收到需要修改所述掩模平面(78)中的所述角度辐照度分布的场相依性的输入指令，则至少一个调制器单元重新分布所关联的光束的所述空间和/或角度辐照度分布。2.按权利要求1所述的照明系统，其中所述调制器被配置为使得在所述照明场(14)的第一部分(181a、181b、181c)产生第一角度辐照度分布，以及在所述照明场(14)的第二部分(182a、182b、182c)产生不同于所述第一角度辐照度分布的第二角度辐照度分布。3.按权利要求2所述的照明系统，其中所述第一部分是所述第一角度辐照度分布均匀的二维区域(181a、181b、181c)，且其中所述第二部分是所述第二角度辐照度分布均匀的二维区域(182a、182b、182c)。4.按权利要求2或3所述的照明系统，其中所述照明场(14)具有沿X方向的长尺寸以及沿Y方向的短尺寸，所述Y方向垂直于所述X方向，且其中所述第一部分(181a、181b、181c)与所述第二部分(182a、182b、182c)具有至少一个Y坐标相同，但无X坐标相同。5.按权利要求2至4中的任一项所述的照明系统，其中所述第一角度辐照度分布和所述第二角度辐照度分布与选自以下组的照明设定关联:传统照明设定、角度照明设定、双极照明设定、η彡4的η极照明设定。6.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统，其中每个调制器单元(60;260)布置在格栅场平面(58)中，所述格栅场平面(58)在光传播方向上位于光学格栅元件的所述阵列(54c)之前，且其中每个调制器单元被配置为可变地重新分布所述格栅场平面中所关联的光束的所述空间辐照度分布，而不阻挡任何光。7.按权利要求6所述的照明系统，其中每个调制器单元(60)被配置为沿垂直于所述照明系统(12)的光学轴(OA)的方向，移动所述格栅场平面(58)中由与所述调制器单元关联的光束所照明的区域。8.按权利要求4或7所述的照明系统，其中所述方向等于所述X方向。9.按权利要求7或8所述的照明系统，其中每个调制器单元(60)被配置为移动所述照明区域，而不改变所述光束的所述角度辐照度分布。10.按权利要求6至9中的任一项所述的照明系统，其中从光传播方向算起，所述光学积分器(52)包含光学格栅兀件(56)的第一阵列、第二阵列、及第三阵列(54a、54b、54c),且其中所述格栅场平面(58)位于光学格栅元件(56)的所述第二阵列(54b)与所述第三阵列(54c)之间。11.按权利要求1至5中的任一项所述的照明系统，其中每个调制器单元(160)布置于瞳平面(70)中或紧邻所述瞳平面(70)，所述瞳平面(70)在所述光传播方向中位于光学格栅元件(156)的所述阵列(154b)之后，且其中每个调制器单元(160)被配置为可变地重新分布所述瞳平面(70)中所关联的光束的所述角度辐照度分布，而不阻挡任何光。12.按权利要求11所述的照明系统，其中每个调制器单元(160)被配置为围绕垂直于所述照明系统(12)的光学轴(OA)的倾斜轴倾斜与所述调制器单元关联的光束。13.按权利要求4或12所述的照明系统，其中所述倾斜轴等于所述Y方向。14.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统，其中每个调制器单元(60；160 ；260)包含: (a)光学元件(86,88；94 ；112 ;112，；116 ; 150)，其被配置为改变入射于其上...

【专利技术属性】
技术研发人员：M帕特拉，M施瓦布，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：
国别省市：