微光刻投射曝光設備的照明系統技術方案

一種微光刻投射曝光設備(10)的照明系統，其包含：光源(30)，其構造為產生投射光束(34)；及第一和第二衍射光學元件(42、44；242、244)，其布置在所述光源(30)和光瞳平面(84)之間。由每個衍射光學元件產生的衍射效應取決于光場(110)的位置，該光場被所述投射光束(34)輻射在所述衍射光學元件(42、44；242、244)上。位移機械裝置(54、64)改變所述衍射光學元件的相互空間布置。在可借助所述位移機械裝置(54、64)而獲得的相互空間布置的至少一個中，所述光場(110)在所述第一和所述第二衍射光學元件(42、44；242、244)二者上延伸。這使得可以簡單的方式連續產生可變的照明設定。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術一般涉及用于照明微光刻曝光設備中的掩模的照明系統，尤其涉及其中使用衍射光學元件限定光瞳平面(pupil plane)中的福照分布(irradiancedistribution)的系統。本專利技術亦涉及操作這種照明系統的方法。
技術介紹
微光刻技術(又稱為照明平板印刷(photolithography)或簡稱為光刻)是ー種制造集成電路、液晶顯示器和其它微結構器件的技木。結合蝕刻エ藝，微光刻エ藝用于在基板(substrate)(例如娃晶片)上已形成的薄膜堆(film stack)中形成圖案特征。在制造的姆ー層中，首先以光刻膠(photoresist)涂鍍晶片,光刻膠是ー種對諸如深紫外(deep ultraviolet, DUV)光的福射敏感的材料。接著，使頂部具有光刻膠的晶片在投射曝光設備中曝光于投射光。投射曝光設備將含有圖案的掩模投射于光刻膠上，使得光刻膠只在由掩模圖案決定的特定位置處曝光。曝光后，顯影光刻膠以產生對應于掩模圖案的像。然后，蝕刻エ藝使圖案轉印至晶片上的薄膜堆中。最后，移除光刻膠。以不同掩模重復此エ藝導致形成多層的微結構組件。投射曝光設備通常包括照明掩模的照明系統、將掩模對準的掩模平臺(maskstage)、投射物鏡和將涂有光刻膠的晶片對準的晶片對準臺(waferalignment stage)。照明系統照明掩模上的場，該場可具有例如矩形或彎曲長條的形狀。在當前的投射曝光設備中，分成兩種不同類型的設備。在一個類型中，通過ー次將整個掩模圖案曝光于晶片上的目標部分，而照射每個目標部分。該設備一般稱為晶片步進機(wafer stepper)。在另ー個類型的設備中，即在一般稱為步進掃描式設備(step-and-scan apparatus)或掃描儀(scanner)的設備中，通過在投射束下沿著掃描方向順序掃描掩模圖案，同時與此方向平行或反平行地同步移動基板，即可照射每個目標部分。應明白，術語“掩模”(或掩模母板(reticle))廣義上應解釋為圖案化部件(patterning means)。一般使用的掩模含有透射或反射的圖案且可以屬于例如ニ元交替相移(binary, alternating phase-shift)、裳減相移(attenuatedphase-shift)或各種混合掩模類型。然而，也可以有有源掩模(active mask)，如實現為可編程反射鏡陣列(programmable mirror array)的掩模。也可以使用可編程IXD陣列作為主動掩模。隨著制造微結構化器件的技術進展，對于照明系統的要求也越來越多。理想上，照明系統以具有明確限定的輻射及角分布的投射光照明掩模上照明場的每個點。術語“角分布”描述朝向掩模平面中特定點會聚的光線束的總光能在構成光線束的光線的各種方向中如何分布。照于掩模上的投射光的角分布通常與要投射在光刻膠上的圖案種類適應。例如，相對大尺寸的特征可能需要不同于小尺寸特征的角分布。投射光最常使用的角分布稱為常規的環形(annular)、雙極(dipole)及四極(quadrupole)照明設定(illuminationsetting)。這些術語指的是照明系統的光瞳平面中的輻照分布。例如，在環形照明設定下，僅照明光瞳平面中的環形區域。因此，在投射光的角分布中僅存在小的角度范圍，亦即所有光線以相似的角度傾斜地照在掩模上。本技術中已知有不同的方法可以修改掩模平面中投射光的角度輻照分布，以實現期望的照明設定。在最簡單的情況中，將包含一個或多個孔徑的光闌(Stop)(光圈(diaphragm))安置在照明系統的光瞳平面中。由于光瞳平面中的位置轉換為傅立葉相關場平面(諸如掩模平面)中的角度，光瞳平面中孔徑的大小、形狀及位置決定掩模平面中的角分布。然而，照明設定的任何改變都需要更換光闌。這使得精細調整照明設定變得很難，因為這將需要許多具有稍微不同大小、形狀或位置的孔徑的光闌。此外，使用光闌必然造成光損失，且因此減少設備的通量(throughput)。 如果使用衍射光學元件在照明系統的光瞳平面中產生特定輻照分布，則可避免光闌所造成的光損失。可利用可調整的光學元件(諸如布置在衍射光學元件及光瞳平面之間的變焦透鏡或ー對錐鏡元件(axicon element)，至少在一定程度上修改輻照分布。當使用反射鏡陣列取代衍射光學元件吋，獲得在光瞳平面中產生不同輻照分布的最大靈活性。例如，EP I 262 836 Al提出使用實現為微機電系統(micro-electromechanical system,MEMS)的反射鏡陣列，其包含1000個以上的微型反射鏡(microscopic mirror)。姆個反射鏡可在兩個彼此垂直的不同平面中傾斜。因此,在這種反射鏡器件上入射的輻射可被(實質上)反射至半球(hemisphere)中任何所期望的方向。布置在反射鏡陣列與光瞳平面間的聚光透鏡，將反射鏡產生的反射角轉換為光瞳平面中的位置。在先技術照明系統因而可以多個光點(spot)照射光瞳平面，其中每個光點與一個特定微型反射鏡相關聯且通過傾斜該反射鏡可在光瞳平面上自由移動。類似照明系統請參考US 2006/0087634 Al、US 7, 061, 582 B2, W02005/026843A2、和 WO 2010/006687。然而，使用反射鏡陣列在技術上的要求很高且需要精密的光學、機械和計算解決方案。在光瞳平面中產生連續可變輻照分布的較簡單方法是使用具有位置依賴性衍射效應(position dependent diffractive effect)的衍射光學元件。取決于投射光照在元件上的位置，在光瞳平面中產生不同的輻照分布。通常將投射光束保持固定，并借助位移機械裝置使衍射光學元件位移，以改變投射光束照在元件上的位置。此類衍射光學元件可從l essera I'echnologies, Inc. , San Jose, USA 購得。然而，也是在此衍射光學元件下，在光瞳平面中產生不同輻照分布的靈活性受到相當的限制。最多有兩個可用自由度可用來修改此輻照分布，即沿著ー個方向移動衍射光學元件及沿著正交方向移動衍射光學元件；沿著光軸位移衍射光學元件對輻照分布僅具有很少的效應。即使有可位移光學元件(諸如變焦透鏡及轉向鏡組件)提供額外靈活性，但仍需要增加在光瞳平面中產生連續可變輻照分布的靈活性(flexibility)。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的在于提供ー種照明系統，其可在照明系統的光瞳平面中以簡單的方式產生連續可變的輻照分布。還有ー目的在于提供ー種操作微光刻投射曝光設備的照明系統的方法，讓操作者可在照明系統的光瞳平面中以簡單的方式產生連續可變的輻照分布。根據本專利技術，該目的通過微光刻投射曝光裝置的照明系統來實現，該照明系統包含構造為產生投射光束的光源、光瞳平面、光軸及第一和第二衍射光學元件。衍射光學元件布置在光源和光瞳平面之間，使得投射光在光瞳平面中的輻照分布取決于由衍射光學元件產生的衍射效應。由每個衍射光學元件產生的衍射效應取決于光場的位置，該光場由投射光束輻射在衍射光學元件上。照明系統另外包含位移機械裝置，其構造為改變衍射光學元件的相互空間布置(mutual spatial arrangement本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

【專利技術屬性】
技術研發人員：M帕特拉，S比林，M德岡瑟，F施萊森納，M施瓦布，
申請(專利權)人：卡爾蔡司SMT有限責任公司，
類型：
國別省市：