[发明专利]微光刻投射曝光设备的照明系统

说明书

一种微光刻投射曝光设备(10)的照明系统，包含：光瞳形成单元(36)，其引导光至空间光调制器(52)上，该空间光调制器以空间解析方式透射或反射照射光。物镜(58)，将该空间光调制器(52)的光离开表面(57)成像于光学积分器(60)的光进入分面(75)上，如此该光离开表面(57)上物体区域(110)的像(110')与所述光进入分面中的一个光进入分面完全重合。该光瞳形成单元(36)以及该空间光调制器(52)受到控制，使得该物体区域(110)由该光瞳形成单元(36)完全照明，并且至少部分且可变地防止与所述物体区域(110)中的点关联的投射光照射至所述光进入分面(75)中的所述一个光进入分面上。

技术领域

本发明一般涉及微光刻曝光设备中照明掩模的照明系统，尤其是包含光学积分器的这种系统，所述光学积分器配置成在光瞳平面中产生多个第二光源。本发明还涉及一种操作这种照明系统的方法。

背景技术

微光刻(也称为光刻技术或简称为光刻)为一种用于集成电路、液晶显示器以及其它微结构装置的制造的技术。微光刻工艺结合蚀刻工艺用于图案化特征于已形成在例如硅晶片的基板上的薄膜堆叠中。在制造每一层时，首先在晶片上涂布光刻胶，就是对例如深紫外(deep ultraviolet，DUV)光的辐射敏感的材料。接下来，顶端具有光刻胶的晶片在投射曝光设备内暴露于投射光下。该设备将包含图案的掩模投射至光刻胶上，如此后者仅在掩模图案所决定的特定位置处曝光。曝光之后，显影光刻胶以产生对应于掩模图案的像。然后，蚀刻工艺将图案转印至晶片上的薄膜堆叠上。最后，去除光刻胶。使用不同的掩模重复此工艺，导致多层微结构部件。

投射曝光设备一般包含：光源；用该光源产生的投射光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覆光刻胶的晶片的晶片对准台。该照明系统照明掩模上例如具有矩形或弯曲狭缝形状的场。

在目前的投射曝光设备中，两种不同类型的设备有所差异。在一种类型中，通过将整个掩模图案一下子曝光于目标部分上来照射晶片上每一目标部分。这种设备通常称为晶片步进机。在另一种类型的设备(通常称为步进扫描设备或扫描仪)中，通过沿着扫描方向在投射光束下逐步扫描掩模图案，同时在与此方向平行或反平行方向上同步移动基板，照射每一目标部分。晶片速度与掩模速度的比例等于投射物镜的放大率，通常小于1，例如为1：4。

应了解的是，术语“掩模”(或掩模母版)广义上解释为图案化装置。常用的掩模包含不透明或反射图案，并且可为例如二元、交替相移、衰减相位移或多种混合掩模类型。然而，还可为主动掩模，例如实现为可编程反射镜阵列的掩模。另外，可使用可编程LCD阵列作为主动掩模。

随着制造微结构装置的技术进步，对于照明系统的要求也不断提高。理想来说，照明系统用具有良好限定的空间与角辐照度分布的投射光照明掩模上照明场的每一点。术语角辐照度分布描述朝向掩模平面中特定点会聚的光集束的总光能如何在构成光集束的多个光线方向中分布。

照射在掩模上的投射光的角辐照度分布通常适配于投射于光刻胶上的图案种类。通常，角辐照度分布取决于图案包含的特征的尺寸、取向与节距。投射光最常用的角辐照度分布称为常规、环形、双极、四极照明设定。这些术语涉及照明系统的光瞳平面中的辐照度分布。例如，在环形照明设定的情况下，仅照明光瞳平面中的环形区域。如此，在投射光的角辐照度分布中仅存在小角度范围，并且所有光射线都以类似角度倾斜照射掩模。

本领域已知不同手段来修改掩模平面中投射光的角辐照度分布，如此达成期望的照明设定。在最简单的情况中，光阑(光圈)包含定位于照明系统光瞳平面中的一个或多个孔径。因为光瞳平面中的位置转译成傅立叶相关场平面(如掩模平面)中的角度，光瞳平面中所述一个或多个孔径的大小、形状与位置决定掩模平面中的角辐照度分布。然而，照明设定的任何改变都需要替换光阑。这使得难以微调照明设定，因为这需要非常大量且具有稍微不同大小、形状或位置的孔径的光阑。更进一步，使用光阑不可避免地导致光损失，因此降低设备的产量。