[發明專利]微光刻投射曝光設備的照明系統

有效

• 申請號: 201410858447.2
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104656378B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: M·德岡瑟;V·戴維登科;T·科布;F·施萊塞納;S·希爾特;W·霍吉利
• 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

一種微光刻投射曝光設備(10)的照明系統，包括具有多個光入射分面(75)的光學積分器(60)，光入射分面的像至少基本上在掩模平面(88)中疊加。空間光調制器(52)以空間分辨方式透射或者反射投射光。光瞳形成單元將投射光引導到空間光調制器。物鏡(58)將空間光調制器(52)的光出射面(57)成像到光學積分器(60)的光入射分面(75)上使得光出射面(57)上的目標區域(110)的像(110′)與光入射分面(75)中的一個完全重合。控制單元(90)控制空間光調制器(52)使得目標區域中的光圖案形成在掩模(16)上的像的長度沿著掃描方向(Y)在掃描周期開始時逐漸地增大，在掃描周期結束時逐漸地減小。

技術領域

本發明一般涉及在微光刻曝光設備中用于照明掩模的照明系統，尤其涉及包括光學積分器的這種系統，光學積分器配置成在光瞳平面中產生多個次級光源。本發明還涉及這種照明系統的操作方法，通常還涉及其他光學系統。

背景技術

微光刻(也稱作光學光刻或簡稱為光刻)是用于制造集成電路、液晶顯示器以及其它的微結構裝置的技術。與蝕刻工藝相結合的微光刻工藝用于圖案化已經形成于基板(例如硅晶片)上的薄膜疊層中的特征。當制作每一層時，首先晶片被涂覆光刻膠，該光刻膠為對諸如深紫外(DUV)光或者真空紫外(VUV)光的輻射敏感的材料。之后，在投射曝光設備中，在頂部上具有光刻膠的晶片曝光于投射光。該設備將包含圖案的掩模投射到光刻膠上，使得后者僅在由掩模圖案所確定的特定位置曝光。在曝光之后，光刻膠被顯影以產生與掩模圖案對應的像。蝕刻工藝接著將圖案轉印到晶片上的薄膜疊層中。最后，去除光刻膠。使用不同的掩模重復該工藝產生多層的微結構組件。

投射曝光設備通常包括光源，用光源所產生的投射光照明掩模的照明系統，用于對準掩模的掩模臺，投射物鏡，以及對準涂覆光刻膠的晶片的晶片對準臺。照明系統照明在例如具有矩形或彎曲狹縫形狀的掩模上的場。

在目前的投射曝光設備中，可以區分兩種不同類型的設備。在一種類型中，通過一次性將整個掩模圖案曝光到目標部分而照射晶片上的每一目標部分。這種設備通常稱為晶片步進曝光機(wafer stepper)。在通常被稱作步進掃描曝光設備或掃描曝光機的另一種類型的設備中，通過沿掃描方向在投射光束下逐步掃描掩模圖案同時與該方向平行或反平行同步地移動基板，照射每個目標部分。晶片速度與掩模速度的比值等于投射物鏡的放大率，其通常小于1，例如為1∶4。

應當理解，術語“掩模”(或掩模母版)被廣義地理解為圖案化裝置。經常使用的掩模包含不透明或反射圖案，并且例如可以是二元或者說相移，衰減相移或者各種混合掩模類型。然而，還可以是有源掩模(active mask)，例如，實現為可編程反射鏡陣列的掩模。此外，可以使用可編程LCD陣列作為有源掩模。

隨著微結構裝置制造技術的發展，對照明系統的要求也在不斷增加。理想情況下，照明系統采用具有良好限定的空間和角輻照度分布的投射光照明掩模上的照明場的每個點。術語角輻照度分布表示朝掩模平面中的特定點會聚的光簇(light bundle)的總光能沿著構成該光簇的光線的各個方向如何分布。

通常使照射在掩模上的投射光的角輻照度分布適配于將要被投射到光刻膠上的圖案的種類。通常，角輻照度分布取決于圖案中所包含的特征的尺寸，取向和節距(pitch)。最常用的投射光的角輻照度分布指的是常規的環形、偶極和四極設定。這些術語是指照明系統的光瞳平面中的輻照度分布。舉例來說，在環形照明設定下，在光瞳平面中只照明環形區域。因此，只有小范圍的角度出現在投射光的角輻照度分布中，且所有光線以類似的角度傾斜照射到掩模上。