[发明专利]微光刻投射曝光设备

说明书

技术领域

本发明涉及将掩模成像在光敏表面上的微光刻曝光设备。本发明更尤其涉及包含镜阵列的照明光学部件的该种设备。

背景技术

微光刻投射曝光设备通常包括照明光学部件，其用来在与物场中的数个物场点相关的出射光瞳中产生一强度分布，该物场由照明光学部件所照明。这样的设备例如可从US 6,285,443B1见到。出射光瞳的构造(即，产生一期望的强度分布)是由在角度空间中构造一强度分布而起，其由在一平面中的衍射光学元件所产生，该平面通过傅里叶光学部件而与随后的光瞳平面产生傅里叶相关性。在出射光瞳中，该强度分布可描述为光瞳座标的函数，该光瞳座标对应衍射光学元件(Diffractive optical element，DOE)平面中的角度。安排在DOE与光瞳平面之间的可变焦距的物镜和/或轴锥体系统，其可被用于选择性地改变DOE所产生的角度分布。因而可以例如调整该照明的相干性，例如设置的外和/或内σ，σ为更详细描述如下的相干参数。这些可调元件使得可以得到更复杂的出射光瞳构造。变焦距物和/或轴锥体系统确保光线对当作对称轴的光瞳平面的光学轴有径向对称或轴向再分布。没有一般性的限定，该轴锥体的对称设置相对于光学轴。

就上述的相干参数而言，外σ为在出射光瞳中光线填充因子的量度。相反地，内σ为在出射光瞳中光线填充区域里面的中央遮蔽或阴影的填充因子的量度，出射光瞳中光线填充区域由外σ所描述。至少另一组傅里叶光学部件将作为光瞳平面中光瞳位置的函数的分布转换成在随后物平面中的角度分布，使得构造了照明光学部件的物平面中的物场的这些物场点的出射光瞳。

在这些投射曝光设备中的一限制因子在于DOE所产生的构造可通过调整变焦物镜的透镜改变透镜或轴锥体系统的元件而仅小范围修改，尤其相对于光学轴的径向对称或轴向对称。如果期望一种完全不同结构的出射光瞳，改变DOE是必要的。实际上，为期望的光瞳结构提供合适DOE所花的时间可能为数日或甚至数周。该投射曝光设备因此仅仅有限地适合达到快速变化的客户需求。例如，要在不大于一秒的时间内，不可能在非常不同的出射光瞳的结构之间进行改变。

微光刻投射曝光设备，具有通过多镜阵列(MMA)来快速改变出射光瞳结构的照明光学部件，其例如可从WO 2005/026843A2已知。

计算基于成像在掩模母版上掩模结构的投射曝光设备的照明光学部件的出射光瞳结构的方法，例如从US 6,563,566B2与US 2004/0265707A1得知。

发明内容

本发明的第一目的为改良在该介绍中所提及类型的投射曝光设备。具体而言，本发明的目的为提供具有多镜阵列(MMA)的投射曝光设备，用来快速且可复制地改变投射曝光设备的照明光学部件的这些物场点的出射光瞳的构造。

本目的根据本发明得到，其通过在该介绍中所提及的第一微光刻投射曝光设备，该照明光学部件包括用来时间上稳定多镜阵列(MMA)的照明的至少一个光学系统，使得对于每一物场点，在相关的出射光瞳中的强度分布自相关出射光瞳中的期望强度分布偏离，

-对于中心角值sin(β)，偏离了小于两个百分点，以相关出射光瞳的最大边缘角值sin(γ)来表达，和/或，

-对于椭圆率，偏离小于两个百分点，和/或

-对于极平衡，偏离了小于两个百分点。

发明人发现，在例如在US 6,285,443B1中所描述的传统投射曝光设备中的衍射光学元件(Diffractive optical element，DOE)，导致在出射光瞳中的强光混合。在此，强光混合意味着，在出射光瞳中一区域的强度由多条照明光线的叠加所形成，其来自DOE的基本所有位置或场点。在该些系统中，光源的时间和/或空间波动，例如空间激光抖动，因此可通过DOE的强光混合而抵销。在曝光过程期间，这在出射光瞳中产生大致时间上稳定的构造，相对于时间平均构造，其仅仅小范围地波动。对于具有DOEs的传统投射曝光设备，现在可能以各种各样的方式在出射光瞳中制造这样的时间平均的构造，其近似曝光过程所期望的构造。对很多系统所进行的估计已经展现了，对于投射曝光设备，多镜阵列(MMA)大约需要80,000个或更多个镜，以便复制传统的投射曝光设备的DOE的光混合特性。为了产生强光混合，具有如此多数量的镜的这样投射曝光设备目前在技术上不可实现。