[发明专利]光刻照明装置及照明方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻设备的照明技术，特别是涉及基于空间光调制器的光刻设备照明技术。

背景技术

光刻法用于制造半导体器件。光刻法使用电磁辐射，如紫外(UV.)、深UV或可见光，在半导体器件设计中产生精细的图。许多种半导体器件，如二极管、三极管、和集成电路，能够用光刻技术制作。

光刻曝光系统通常包括照明系统、含有电路图的掩模版、投影系统、和用于涂覆了光刻胶的硅片和硅片对准台。照明系统照射掩模版电路图，投影系统把掩模版电路图照明区域的像投射到晶片上。

在光刻中，对图像质量起关键作用的两个因素是分辨率和焦深。所以既要获得更好的分辨率来形成关键尺寸的图形，又要保持合适的焦深。离轴照明技术可以提高焦深并且提高了分辨率。当今先进的光刻工艺要求使用离轴照明技术，包括环形照明、双极照明、四极照明等。通过合理的选择与曝光图案相匹配的光瞳形状可以最大限度的提高工艺窗口，这就要求照明系统具有可调节的光瞳形貌。

中国专利CN1474235提供了一种光刻照明装置，该装置是采用衍射片、变焦透镜组、一对凹凸互补的旋转三棱镜来产生连续可变的照明光瞳。这种方法在改变照明光瞳形状时可以不损失光能，效率高。其中衍射片是一种衍射光学元件，它可以对入射的平行光进行相位调制，使光束偏折以在远场形成所需诸如二极、四极的照明光瞳形貌。专利CN1474235所述的衍射光学元件DOE可以是微透镜阵列、菲涅尔透镜或衍射光栅。衍射片有一转盘装置，可以通过旋转更换不同的衍射片，衍射片有多种可供选择，以产生传统、四极和二极照明等。

液晶空间光调制器(Spatial Light Modulator，简称SLM)是一种新型的衍射光学元件，具有质量小，功耗低、无机械惰性等特点，目前广泛应用在成像显示、光束分束、激光束整形、相干波前调制和相位调制等领域。电寻址液晶空间光调制器，利用外电压改变液晶分子指向达到控制液晶的双折射，从而实现对光波的调制作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于空间光调制器的光刻照明装置及照明方法，以实现提高响应速度，产率，并且满足了一些特殊光刻线条的需要。

为了达到上述的目的，本发明提供一种光刻照明装置，按光束传播的方向依次包括：光源系统，用以产生照射光束；空间光调制系统，包括空间光调制器和控制设备；匀光系统，用于控制照射光束；掩模；所述光源系统发出照射光束，经过所述空间光调制器、匀光系统，照射所述掩模。

该空间光调制器可以为透射式空间光调制器，可以为反射式空间光调制器，也可以为其他类型的具有相位调制的空间光调制器。

该空间光调制器可以是液晶空间光调制器。该液晶空间光调制器可以包括两个以上独立可寻址像素，每个该像素由单个分立元件构成。该分立元件包括电光材料层和有选择的向电光材料施加电压的电极。

该空间光调制器包括驱动装置和控制计算机，该驱动装置与控制计算机之间可以进行实时通信。该控制计算机的优化计算结果通过驱动装置加载到该空间光调制器的有效像素上。

该空间光调制器可以为离线控制，也可以为在线控制。

为达到上述目的，本发明提供了另一种光刻照明装置，按光束传播的方向依次包括：光源系统，用以产生照射光束；空间光调制系统，包括空间光调制器和控制设备，用于产生光瞳；匀光系统，包括光瞳形状控制元件、光束整形元件和聚光元件；所述光源系统产生照射光束通过所述空间光调制系统形成光瞳，并经过所述光瞳形状控制元件、光束整形元件和聚光元件成像。

其中，所述光瞳形状控制元件包括：变焦透镜组和旋转三棱镜。所述光束整形元件是微透镜阵列或石英棒。

此外，本发明还提供一种光刻照明方法，包括如下步骤：

(1)根据掩模图案确定最优化的照明光瞳形貌；

(2)依据优化算法，优化设计空间光调制器的每一像素的相位调制信息；

(3)将优化设计好的相位图装载在空间调制器的控制单元；

(4)控制单元将相位分布转换为对应电压，并寻址加到对应的空间光调制器的像素上；

(5)衍射光线在变焦透镜组出瞳产生所需的光瞳形貌。