[发明专利]微光刻曝光装置中照明掩模的照明系统

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请要求均于2007年4月25日提交的美国临时申请No.60/913,962和60/913,956在35 U.S.C 119下的权益。 

技术领域

本发明总体涉及微光刻曝光装置中照明掩模的照明系统。更具体而言，本发明涉及包括反射元件阵列的这样的照明系统，其可以被实现为微机电系统(microelectro-mechanical system MEMS)，具体地为数字微镜装置(digitalmicromirror device DMD)。 

背景技术

微光刻(也称作光学光刻或仅称作光刻)是用于制作集成电路、液晶显示器和其它的微结构装置的技术。更具体地，与蚀刻工艺相结合的微光刻的工艺用于构图形成于基底(例如，硅晶片)上的薄膜叠层中的特征。当制作每一层时，首先将晶片涂覆上对诸如深紫外(DUV)光的辐射敏感的光致抗蚀剂材料。之后，在上部具有光致抗蚀剂材料的晶片被投射曝光装置中的投射光曝光。该装置将具有图案的掩模投射到光致抗蚀剂材料上从而后者仅在由掩模图案确定的特定位置处曝光。此后，在光致抗蚀剂材料曝光之后对其进行显影，用于产生与掩模图案对应的图像。蚀刻工艺接着将图案传递到晶片上的薄模层叠体。最后，去除光致抗蚀剂材料。使用不同的掩模重复该工艺产生经多层化的微结构部件。 

投射曝光装置典型地包括照明掩模的照明系统、对准掩模的掩模台、投射物镜以及对准涂覆有光致抗蚀剂材料的晶片的晶片对准台。照明系统照明掩模上例如可以具有延长的矩形狭缝形状的区域。 

现有的投射曝光装置中，可以在两种不同类型的装置之间做出区别。在一种类型中，通过一次就将整个掩模图案曝光到目标部分上；这样的装置通常称为晶片步进曝光器。在常被称作为步进-扫描设备或扫描器的另一种类型的装置中，通过以给定的基准方向在投射光束下逐渐地扫描掩模图案而同 步地平行于或反平行于该方向扫描晶片台来辐照每一目标部分。晶片和掩模的速度比等于投射物镜的放大率，其通常小于1，例如1∶4。 

将理解到，术语“掩模”(或掩模母版)可以广义地解释为成构图(patterning)装置。通常使用的掩模包含可透射的或可反射的图案，且可以例如是二元、交替相移、衰减相移或各种混合掩模类型。然而，也存在主动掩模，例如，为实现为可编程镜阵列的掩模。这样的装置的示例是具有粘弹性(viscoelastic)控制层和反射表面的可寻址矩阵表面。例如，从US5,296,891、US 5,523,193、US 6,285,488 B1，US 6,515,257 B1和WO2005/096098A2，可以收集有关这些镜阵列的更多信息。另外，如在US5,229,872中所述，可编程LCD阵列可以用作主动掩模。为了简单起见，该文本的剩余部分具体地涉及包括掩模和掩模台的装置；然而，在这样的装置中所讨论的总体原则应当被视为如上所阐述的构图装置的较广泛的含义。 

随着制造微结构装置的技术的发展，对照明系统的需求也在不断地增加。理想上，照明系统使用具有良好限定的辐照和角度分布的投射光照明掩模上被照明区域的每一个点。术语“角度分布”描述了向掩模平面中特定点会聚的光束的总体光能量如何在沿构成光束的光线传播的各种方向中分布。 

打到掩模上的投射光的角度分布通常适于要投射到光致抗蚀剂材料上的图案的类型。例如，相对大尺寸的特征可能需要不同于小尺寸特征的角度分布。最常用的投射光的角度分布被称为传统的环状、偶极或四极照明设置。这些术语指称照明系统的光瞳表面中的辐照分布。例如，就环状照明设置而言，仅光瞳表面中的环状区域被照明。因此，在投射光的角度分布中仅存在小范围的角度，且所有光线从而以相似的角度倾斜地打到掩模上。 

已知本领域中不同的手段来改变掩模平面中的投射光的角度分布，从而获得期望的照明设置。在最简单的情形中，包括一个或多个开口的光阑(光圈)放置与照明系统的光瞳表面。由于光瞳表面的位置转换成诸如掩模平面的傅立叶相关场平面中的角度，所以光瞳表面中的开口的尺寸、形状和位置确定掩模平面中的角度分布。然而，照明设置的任何改变需要替换光阑。这使得难于最终调整照明设置，因为这可能需要具有略微不同的尺寸、形状和位置的装置的非常大量的光阑。