[發明專利]用于微光刻投影曝光設備的照射系統

有效

• 申請號: 201210319088.4
• 申請日: 2007-02-14
• 公開（公告）號: CN102799079A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: J.旺格勒;H.西克曼;K.懷布爾;R.沙恩韋貝爾;M.毛爾;M.德古恩瑟;M.萊;A.肖爾茨;U.施彭格勒;R.弗爾克爾
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司SMT有限責任公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

本申請是申請日為2007年2月14日、申請號為200780005542.6（國際申請號為PCT/EP2007/001267）、發明名稱為“用于微光刻投影曝光設備的照射系統”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明總體涉及用于微光刻投影曝光設備的照射系統。更具體地，本發明涉及包括一個或者多個散射結構的照射系統和產生多個二次光源的光學積分器。

背景技術

微光刻（也稱作光刻法或者簡單光刻）是用于制造集成電路、液晶顯示器以及其他微結構裝置的技術。微光刻工藝結合蝕刻工藝用于在薄膜疊層中構圖特征，所述薄膜疊層形成在例如硅晶片的襯底上。在制造的每一層，首先用光致抗蝕劑涂敷晶片，所述光致抗蝕劑是對例如深紫外（DUV）光的輻照敏感的材料。下一步，將在頂部具有光致抗蝕劑的晶片通過投影曝光設備中的掩模曝光到投影光。掩模包括將被投影到光致抗蝕劑上的電路圖形。在曝光之后，將光致抗蝕劑顯影以產生對應于掩模中包含的電路圖形的圖形。然后通過蝕刻工藝將電路圖形轉移到晶片上的薄膜疊層中。最后，去除光致抗蝕劑。用不同的掩模重復該工藝獲得多層微結構部件。

投影曝光裝置通常包括照射系統、用于對準掩模的掩模平臺、投影透鏡以及用于對準以光致抗蝕劑涂敷的晶片的晶片對準平臺。照射系統照射掩模上的場，所述場通常具有（長）矩形或者環片段的形狀。

在現有的投影曝光設備中，在兩個不同類型的設備之間存在區別。在一種類型中，晶片上的每個目標部分通過對整個掩模圖形曝光所述目標部分的一次操作而被輻照；這種設備通常稱作晶片分步投影光刻機（wafer?stepper）。在另一種稱作步進-掃描設備或者掃描器類型的設備中，每個目標部分通過在給定的參考方向中的投影光束下逐漸掃描掩模圖形，同時同步地掃描平行于或者反平行于該方向的襯底而被輻照。晶片的速度與掩模速度的比例等于投影透鏡的放大率，所述放大率通常小于1，例如1:4。

可以理解的是，術語“掩?！保ɑ蛘叻侄染€）更廣泛地解釋為構圖裝置。通常所使用的掩模包含可透射或者可反射的圖形，并且可具有，例如二元的、交替相移的、衰減相移的或者各種混合掩模類型。然而，還存在有源掩模，例如，掩模實現為可編程反射鏡陣列。這種裝置的實例是具有粘彈性控制層和反射表面的陣列-可尋址的表面。關于這種反射鏡陣列的更多信息可從例如美國專利5,296,891以及美國專利5,523,193中獲得。如在美國專利5,229,872中所描述的，還可使用可編程的LCD陣列用作有源掩模。為了簡單，本文的其他部分可能具體涉及包括掩模和掩模平臺的設備；然而，在這種設備中所討論的一般原理應該如上所述的構圖裝置的更廣范圍中。

隨著制造微結構器件的技術發展，關于照射系統的要求也在增加。理想情況是，照射系統以具有良好限定的角度分布和輻照的投影光照射掩模上的照射場的每個點。通常投影光的角度分布對于照射場中的所有點應該相同。這在分步投影光刻機類型的裝置中也應用于輻照，因為由于光致抗蝕劑的精確曝光閾值，在照射場中即使微小的輻照變化也會轉換成晶片上的較大尺寸變化。

在掃描器類型的曝光裝置中，在照射場中的輻照可沿著掃描方向變化。作為通過掃描運動獲得的積分效果的結果，在光致抗蝕劑上的每個點仍然接受同樣的光能量。例如，發現，在照射場的長邊緣處具有彎曲或者傾斜斜坡的掃描方向的輻照作用對于抑制脈沖量子化效應是有效的。脈沖量子化效應在轉讓給本申請人的國際申請WO?2005/078522中具體描述。

投影光射到掩模上的角度分布通常適應于投影到光致抗蝕劑上的圖形類型。例如，較大尺寸的特征比小尺寸的特征要求不同的角度分布。所使用的最通常的投影光的角度分布稱作常規的、環形的、偶極和四極照射設置。這些術語指照射系統的光瞳面上輻照的分布。例如，用環形照射設置，在光瞳面上僅照射環形區域，因此在投影光的角度分布中僅僅有小范圍的角度，使得所有光束以相似的角度傾斜地射到掩模上。

在設計用于波長小于200nm的照射系統中，通常使用激光作為光源。激光器發射的投影光束具有小的橫截面和小的發散性，因此幾何光通量也小。幾何光通量也稱作Lagrange不變量，是對于特定具體配置，與最大光角度和照射場尺寸的乘積成比例的數值。激光器光源的小幾何光通量意味著，如果利用常規的透鏡，則或者能夠獲得以小的照射角照射的大場，或者獲得以大的照射角照射的小場。