專利名稱：微光刻投射曝光設(shè)備中用于照明掩模的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及微光刻投射曝光設(shè)備中用于照明掩模的照明系統(tǒng)。更具體地，本 發(fā)明涉及這樣的系統(tǒng)，其包括可以實(shí)現(xiàn)為微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的反射元件陣列。
背景技術(shù)：
微光刻(也稱作光學(xué)光刻或僅稱作光刻)是用于制作集成電路、液晶顯示器和其 它的微結(jié)構(gòu)裝置的技術(shù)。更具體地，與蝕刻工藝相結(jié)合的微光刻的工藝用于構(gòu)圖形成于基 底(例如，硅晶片)上的薄膜疊層中的特征。當(dāng)制作每一層時(shí)，首先晶片被涂覆以光刻膠， 該光刻膠為對(duì)諸如超紫外(DUV)光的輻射敏感的材料。之后，在頂部具有光刻膠的晶片被 暴露于投射曝光設(shè)備中的投射光。該設(shè)備將包含圖案的掩模投射到光刻膠上，從而光刻膠 僅在由掩模圖案確定的特定位置處曝光。在曝光之后，光刻膠被顯影以產(chǎn)生與掩模圖案對(duì) 應(yīng)的圖像。蝕刻工藝接著將圖案轉(zhuǎn)移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(fù)該工藝產(chǎn)生多層的微結(jié)構(gòu)部件。 投射曝光設(shè)備典型地包括照明掩模的照明系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)掩模的掩模臺(tái)、投射物鏡以 及對(duì)準(zhǔn)涂覆有光刻膠的晶片的晶片對(duì)準(zhǔn)臺(tái)。照明系統(tǒng)照明掩模上可以例如具有延長(zhǎng)的矩形 狹縫形狀的場(chǎng)。 現(xiàn)有的投射曝光設(shè)備中，可以在兩種不同類型的設(shè)備之間做出區(qū)別。在一種類型 中，通過(guò)一次就將整個(gè)掩模圖案曝光到目標(biāo)部分上；這樣的設(shè)備通常稱為晶片步進(jìn)曝光機(jī)。 在常被稱作為步進(jìn)-掃描設(shè)備或掃描曝光機(jī)的另一種類型的設(shè)備中，通過(guò)在投射光束下在 給定參考方向逐漸地掃描掩模圖案而同步地平行于或反平行于該方向掃描基板臺(tái)，輻照每 一目標(biāo)部分。晶片的速度和掩模的速度的比例等于投射物鏡的放大率，其通常小于l，例如
i : 4。 可以理解，術(shù)語(yǔ)"掩模"(或掩模母版)廣泛地被解釋為構(gòu)圖裝置。通常使用的掩
模包括透射或反射的圖案并可以例如是二元的、交替相移、衰減相移或各種混合掩模類型。 然而，也有主動(dòng)掩模，例如實(shí)現(xiàn)為可編程鏡陣列的掩模。這樣的裝置的示例為具有粘彈性
控制層(viscoelastic control layer)和反射表面的矩陣可尋址表面?？梢詮睦鏤S
5，296，891，US 5,523， 193，US 6， 285， 488B1，US 6， 515， 257B1和WO 2005/096098A2收集到
有關(guān)這樣的鏡的更多的信息。同樣地，可編程LCD陣列可用作主動(dòng)掩模，如US 5，229，872
中所描述的。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，本文的其余部分可以特別涉及包括掩模和掩模臺(tái)的設(shè)備；然而，
在這樣的設(shè)備中討論的一般原理應(yīng)當(dāng)在如上所闡述的構(gòu)圖裝置的更寬泛的情景中來(lái)領(lǐng)會(huì)。 隨著微結(jié)構(gòu)化器件制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)照明系統(tǒng)的需求不斷地增加。理想地，利用
具有良好限定的輻照度和角度分布的投射光，照明系統(tǒng)照明掩模上被照明場(chǎng)的每一個(gè)點(diǎn)。
術(shù)語(yǔ)"角度分布"描述了向掩模平面中特定點(diǎn)會(huì)聚的光束的總光能量如何在構(gòu)成光束的光
線傳播的各種方向分布。掩模平面中的角度分布常常簡(jiǎn)單稱作照明設(shè)置。 打到掩模上的投射光的角度分布通常適于要投射到光刻膠上的圖案的類型。例
如，相對(duì)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稱為傳統(tǒng)的環(huán)狀、偶極或四極照明設(shè)置。這些術(shù)語(yǔ)指稱照明系統(tǒng)的光瞳表面中的輻照 分布。例如，就環(huán)狀照明設(shè)置而言，僅光瞳表面中的環(huán)狀區(qū)域被照明。因此，在投射光的角 度分布中僅存在小范圍的角度，且所有光線從而以相似的角度傾斜地打到掩模上。
本領(lǐng)域中已知不同的手段來(lái)改變掩模平面中的投射光的角度分布，從而獲得期望 的照明設(shè)置。在最簡(jiǎn)單的情況中，包括一個(gè)或多個(gè)孔徑的孔徑光闌(光欄)位于照明系統(tǒng)的 光瞳表面中。由于光瞳表面中的位置轉(zhuǎn)變成諸如掩模平面的傅立葉相關(guān)場(chǎng)平面中的角度， 光瞳表面中的孔徑(各孔徑)的大小、形狀和位置決定掩模平面中的角度分布。然而，照明 設(shè)置的任何變化都需要移動(dòng)光闌。這使得難以最終調(diào)整照明設(shè)置，因?yàn)檫@將需要具有大小、 形狀或位置略微不同的孔徑(多個(gè)孔徑)的相當(dāng)大量的光闌。除此之外，這樣的光闌吸收 相當(dāng)明顯的光量。這減少整個(gè)投射曝光設(shè)備的產(chǎn)量。 因此，許多常見(jiàn)的照明系統(tǒng)包括可調(diào)整元件，其使得可以至少一定程度上連續(xù)改 變光瞳表面的照明。傳統(tǒng)上，為此目的使用包括變焦物鏡和一對(duì)軸錐元件的變焦軸錐系統(tǒng)。 軸錐元件是一側(cè)具有圓錐表面而相對(duì)側(cè)通常是平面的折射透鏡。提供一對(duì)這樣的元件(一 個(gè)具有凸圓錐表面而另一個(gè)具有互補(bǔ)的凹圓錐表面)，可以徑向移動(dòng)光能量。該移動(dòng)是軸錐 元件之間距離的函數(shù)。變焦物鏡使得可以改變光瞳表面中照明區(qū)域的大小。
然而，利用這樣的變焦錐鏡系統(tǒng)，僅能夠產(chǎn)生傳統(tǒng)及環(huán)形照明設(shè)置。對(duì)于其他照明 設(shè)置，例如偶極和四極照明設(shè)置，需要附加的光闌或光學(xué)光柵元件。光學(xué)光柵元件對(duì)于其表 面上的每一個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生角度分布，該角度分布在遠(yuǎn)場(chǎng)中相應(yīng)于特定照明區(qū)域。這樣的光學(xué)光 柵元件往往實(shí)現(xiàn)為衍射光學(xué)元件，且具體地為計(jì)算機(jī)生成全息圖(CGH)。通過(guò)將這樣的元件 布置在光瞳表面之前(可選地在其間有附加聚光透鏡)，可以在光瞳表面中產(chǎn)生幾乎任意 的強(qiáng)度分布。附加變焦軸錐系統(tǒng)可以用于有限程度地改變光學(xué)光柵元件在光瞳表面中產(chǎn)生 的照明分布。 然而，變焦軸錐系統(tǒng)只提供有限的照明設(shè)置調(diào)整度。例如，它不可能將四極照明設(shè) 置的四個(gè)極的僅一個(gè)沿任意方向移位。為此，必須使用另一光學(xué)光柵元件，該光學(xué)光柵元件 特定設(shè)計(jì)用于光瞳表面中的該具體強(qiáng)度分布。這樣的光學(xué)元件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)輸是一個(gè) 費(fèi)時(shí)費(fèi)錢(qián)的過(guò)程，因此使得光瞳表面中的光強(qiáng)度分布適于投射曝光設(shè)備的操作者的需要僅 有小的靈活性。 為了增加在掩模平面中產(chǎn)生不同角度分布的靈活性，已經(jīng)提出了使用照明光瞳表 面的鏡陣列。 在EP 1 262 836 Al中，這樣的鏡陣列實(shí)現(xiàn)為包括多于1000個(gè)微鏡的微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)。每一個(gè)鏡能夠在彼此垂直的兩個(gè)不同平面中傾斜。因此，入射到這樣的鏡裝置的輻 照能夠被(大體上)反射到半球的任一期望方向。布置在鏡陣列和光瞳表面之間的聚光鏡 將鏡產(chǎn)生的反射角轉(zhuǎn)換成光瞳表面中的位置。諸如石英棒的光學(xué)積分器用于光束均勻化。 這個(gè)已知的照明系統(tǒng)使得可以利用多個(gè)圓斑照明光瞳表面，其中每個(gè)光斑與一個(gè)特定微鏡 相關(guān)聯(lián)并且通過(guò)傾斜該鏡每個(gè)光斑可在光瞳表面上自由移動(dòng)。 從諸如US 2006/0087634 Al和US 7,061,582 B2的其他的專利文件中可知相似 的照明系統(tǒng)。 W0 2005/026843 A2公開(kāi)了一種照明系統(tǒng)，其中衍射光學(xué)元件布置在鏡陣列和照 明系統(tǒng)的光瞳表面之間的光束路徑中。衍射光學(xué)元件產(chǎn)生附加角度分布，該附加角度分布與鏡陣列的鏡產(chǎn)生的角度分布相疊加。光瞳表面中的強(qiáng)度分布則可以描述為鏡陣列產(chǎn)生的 強(qiáng)度分布與衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的強(qiáng)度分布的巻積。諸如蠅眼透鏡和石英棒的光學(xué)積分器布 置在鏡陣列和掩模之間。光學(xué)積分器確保掩模的均勻照明并還至少近似定義照明場(chǎng)的幾何 形狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于在微光刻投射曝光設(shè)備中照明掩模的照明 系統(tǒng)。照明系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使投射曝光設(shè)備的操作者能夠設(shè)置很多種不同的照明設(shè)置，而具有減 少的系統(tǒng)復(fù)雜度。 根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)包括物鏡的照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這一 目的，該物鏡具有物平面、至少一 個(gè)光瞳表面和其中能夠布置掩模的像平面。該照明系統(tǒng)還包括反射或透射光束偏轉(zhuǎn)元件的 光束偏轉(zhuǎn)陣列，其中每一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件適于將打入光束偏轉(zhuǎn)一響應(yīng)于控制信號(hào)可變的偏 轉(zhuǎn)角。根據(jù)本發(fā)明，光束偏轉(zhuǎn)元件布置在物鏡的物平面中或緊鄰物鏡的物平面。
在根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)中，光束偏轉(zhuǎn)陣列"直接地"(即不利用位于光瞳表面中 或緊鄰光瞳表面的中間光學(xué)積分器)照明掩模。因此，打到掩模上特定點(diǎn)的光的角度分布 主要基于打入光束經(jīng)由各個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)角度。從而，在掃描操作期間的給定 時(shí)刻，掩模上的每一個(gè)點(diǎn)僅由具有極其受限的角度分布的光照明。但是，在掃描操作期間， 掩模上的每一個(gè)點(diǎn)由多個(gè)不同光束偏轉(zhuǎn)元件照明，該多個(gè)不同的光束偏轉(zhuǎn)元件可以產(chǎn)生很 多種的不同角度分布。掃描操作完成后所產(chǎn)生的角度分布因此通過(guò)對(duì)單個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件產(chǎn) 生的角度分布進(jìn)行積分獲得。因此，依照本發(fā)明的照明系統(tǒng)甚至使得可以產(chǎn)生場(chǎng)依賴角度 分布，即可以利用不同的角度分布照明掩模上的不同點(diǎn)。 根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)可以具有非常簡(jiǎn)單的整體構(gòu)造，因?yàn)樗鼉H需要使得光束偏 轉(zhuǎn)陣列與掩模平面共軛的物鏡作為不可缺少的部件。 場(chǎng)定義光柵元件可以布置在照明系統(tǒng)的光源和光束偏轉(zhuǎn)陣列之間。該場(chǎng)定義光柵 元件產(chǎn)生至少部分地確定場(chǎng)的形狀的二維遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，該場(chǎng)在光束偏轉(zhuǎn)陣列上被照明， 并且作為光束偏轉(zhuǎn)的平面和掩模平面之間光學(xué)共軛的結(jié)果，該場(chǎng)因此也在掩模上被照明。 聚光鏡可以布置在場(chǎng)定義光柵元件和光束偏轉(zhuǎn)陣列之間，從而提高系統(tǒng)性能并減少照明系 統(tǒng)的總長(zhǎng)。 打到掩模上的光的角度分布由與每一光束偏轉(zhuǎn)元件相關(guān)聯(lián)的偏轉(zhuǎn)角確定。為了進(jìn) 一步增加操縱角分布的可變化性，可以提供布置在場(chǎng)平面中的附加光瞳定義光柵元件(場(chǎng) 平面與物鏡的像平面光學(xué)共軛)。該場(chǎng)平面可以是物鏡的物平面、物鏡的中間像平面或物鏡 前的場(chǎng)平面。在后一情況中，需要附加光學(xué)系統(tǒng)，該附加光學(xué)系統(tǒng)使得該場(chǎng)平面與物鏡的物 平面相共軛。 光瞳定義光柵元件可以包括或微透鏡陣列或衍射結(jié)構(gòu)陣列。在后一種情況下，甚 至可以在光束偏轉(zhuǎn)元件的表面上直接形成光瞳定義光柵元件。 如果使用光瞳定義光柵元件，則物鏡光瞳表面中的兩維遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布是光束偏轉(zhuǎn)
陣列產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布和光瞳定義光柵元件產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的巻積。 每個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件可以適于或者處于"開(kāi)啟"狀態(tài)或者處于"關(guān)斷"狀態(tài)，其中確
定"開(kāi)啟"狀態(tài)以使偏轉(zhuǎn)光束經(jīng)過(guò)光瞳表面。確定"關(guān)斷"狀態(tài)以使偏轉(zhuǎn)光不經(jīng)過(guò)光瞳表面。
6利用這樣的光束偏轉(zhuǎn)元件的配置，可以通過(guò)簡(jiǎn)單地打開(kāi)和關(guān)斷對(duì)掩模上特定點(diǎn)的照明作貢 獻(xiàn)的光束偏轉(zhuǎn)元件，調(diào)整照明劑量，即完成掃描操作后掩模上的特定點(diǎn)接收到的總光能量。
為了沿至少一個(gè)方向獲得掩模照明場(chǎng)的銳利邊緣，可以提供場(chǎng)光闌。場(chǎng)光闌可以 布置在物平面或與物平面共軛的任何其他平面(例如，物鏡的中間像平面)中或與其緊鄰。
由于光束偏轉(zhuǎn)元件會(huì)不可避免地被間隙分離，因此在形成這些間隙的像的地方?jīng)] 有光將打到掩模上。因此，要采取措施以確保掩模的均勻照明。 一項(xiàng)措施是錯(cuò)排光束偏轉(zhuǎn) 元件，使至少一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件在光束偏轉(zhuǎn)陣列的相對(duì)端之間平行于掃描方向延展的任意 線上被照明。那么這確保了掩模上不存在在掃描操作期間完全接收不到任何光的點(diǎn)。理想 地，間隙垂直于掃描方向均勻分布，以使掩模上的所有點(diǎn)在掃描操作期間都能"遇到"相同 數(shù)量的間隙。 另一項(xiàng)措施是使用具有光闌邊緣的場(chǎng)光闌，該光闌邊緣至少大體上沿垂直于掃描 方向的X方向延展。邊緣有凹口 (indentation)，其中每個(gè)凹口對(duì)應(yīng)于相鄰光束偏轉(zhuǎn)元件之 間的間隙。凹口增加共軛點(diǎn)處打到掩模上的光劑量并因此可以補(bǔ)償間隙效應(yīng)。這樣的場(chǎng)光 闌可以配置有由多個(gè)葉片形成的光闌邊緣，其中至少某些葉片的形狀和/或位置可借助于 操縱器來(lái)調(diào)整。 提高照明均勻性的再一措施是在距離物平面的距離A(|A| > Amin)處布置光束偏 轉(zhuǎn)元件，其中Amin是距物平面的最短距離，在該最短距離處物平面中的可用場(chǎng)能夠通過(guò)偏轉(zhuǎn) 元件被完全照明。另一方面，光束偏轉(zhuǎn)元件不應(yīng)該遠(yuǎn)離物平面布置。優(yōu)選地，lAl 〈A^，其 中所述距離Amax是距物平面的最短距離，從偏轉(zhuǎn)元件的相對(duì)端發(fā)出的兩束光在此處相交叉。
光束偏轉(zhuǎn)元件可以是將經(jīng)過(guò)透射元件的光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的透射元件。這樣的透射元 件可以實(shí)現(xiàn)為電光或聲光元件。但是，該偏轉(zhuǎn)元件優(yōu)選地為能夠關(guān)于物平面傾斜的鏡。
為了減少由斜照明光束偏轉(zhuǎn)陣列導(dǎo)致的畸變，物平面和像可以彼此傾斜。在該情 況中，物鏡的光軸應(yīng)當(dāng)關(guān)于物平面的法線和像平面的法線兩者傾斜。即，從定性上講，其本 質(zhì)通常被稱為Scheimpflug條件。


參照結(jié)合附圖的以下具體描述，可以更容易地理解本發(fā)明的各種特征和優(yōu)勢(shì)，其 中 圖1是依照本發(fā)明的投射曝光設(shè)備的透視且相當(dāng)簡(jiǎn)化的圖； 圖2是包含在圖1所示的投射曝光設(shè)備中的照明系統(tǒng)的子午截面圖； 圖3是包含在圖2的照明系統(tǒng)中的鏡陣列的透視圖； 圖4是通過(guò)圖3的鏡陣列的橫截面圖； 圖5是包含在圖2所示的照明系統(tǒng)的物鏡中的光瞳平面的俯視圖；
圖6是用于偶極照明設(shè)置的鏡陣列(或其在掩模上的像)的示意圖；
圖7是與圖6相似的圖，但用于環(huán)形照明設(shè)置； 圖8是通過(guò)依照另一實(shí)施例的照明系統(tǒng)的簡(jiǎn)化子午截面圖，其中物鏡的物平面和 像平面不平行； 圖9是示出通過(guò)掩模上相鄰鏡元件之間形成的間隙的成像的照明系統(tǒng)的物鏡的 子午截面 圖10是可調(diào)整場(chǎng)光闌的示意俯視圖； 圖11以橫截面示出布置在物鏡的物平面外側(cè)的兩個(gè)鏡元件； 圖12與圖11相似的圖，但物鏡的物平面與鏡元件之間具有更大的距離； 圖13是通過(guò)依照本發(fā)明的另一實(shí)施例的照明系統(tǒng)的子午截面圖，其中場(chǎng)光闌布
置在中間像平面中； 圖14是通過(guò)依照再一實(shí)施例的照明系統(tǒng)的子午截面圖，其中提供附加光瞳定義 元件； 圖15示出在光瞳平面中獲得的作為兩個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布巻積結(jié)果的強(qiáng)度分布。
具體實(shí)施例方式
1、投射曝光設(shè)備的總體結(jié)構(gòu) 圖1是投射曝光設(shè)備10的透視且相當(dāng)簡(jiǎn)化的圖，該投射曝光設(shè)備10用于制作集 成電路和其他的微結(jié)構(gòu)化部件。該投射曝光設(shè)備包括包含用于生產(chǎn)投射光的光源的照明系 統(tǒng)12、以及將投射光轉(zhuǎn)變成具有精心限定特性的投射光束的照明光學(xué)系統(tǒng)。投射光束照明 包含微小結(jié)構(gòu)18的掩模16上的場(chǎng)14。在該實(shí)施例中，照明場(chǎng)14具有近似環(huán)扇形的形狀。 但是，也可以設(shè)想例如矩形的照明場(chǎng)14的其他形狀。 投射物鏡20將在照明場(chǎng)14內(nèi)的結(jié)構(gòu)18成像到施加于基底24上的光敏層22(例 如光刻膠)?？梢杂晒杈纬傻幕?4布置在晶片臺(tái)(未示出)上，以使光敏層22的上 表面精確地位于投射物鏡20的像平面中。掩模16借助掩模臺(tái)(未示出)定位在投射物鏡 20的物平面中。因?yàn)橥渡湮镧R20具有小于1的放大率，例如1 : 4，所以在光敏層22上形 成在照明場(chǎng)14內(nèi)的結(jié)構(gòu)18的縮小像14'。
2、照明系統(tǒng) 圖2是通過(guò)圖1所示的照明系統(tǒng)12的第一實(shí)施例的更詳細(xì)的子午截面圖。為簡(jiǎn) 潔起見(jiàn)，圖2的圖示相當(dāng)簡(jiǎn)化并未按比例。這具體意味著不同的光學(xué)單元僅通過(guò)非常少的 光學(xué)元件來(lái)表示。實(shí)際上，這些單元可以包括明顯更多的透鏡和其他的光學(xué)元件。
照明系統(tǒng)12包括殼體28和光源(在所示實(shí)施例中，其實(shí)現(xiàn)為準(zhǔn)分子激光器30)。 準(zhǔn)分子激光器30發(fā)射波長(zhǎng)約為193nm的投射光。也可以設(shè)想其他類型的光源和例如248nm 或157nm的其他波長(zhǎng)。 在所示實(shí)施例中，準(zhǔn)分子激光器30發(fā)射的投射光進(jìn)入擴(kuò)束單元32，在該擴(kuò)束單元 中擴(kuò)展光束而不改變其幾何光學(xué)通量。擴(kuò)束單元32可包括如圖2所示的幾個(gè)透鏡，或可以 實(shí)現(xiàn)為鏡排列。投射光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束單元32后打到場(chǎng)定義光學(xué)光柵元件34上。
場(chǎng)定義光學(xué)光柵元件34可以配置成產(chǎn)生多個(gè)次光源的光學(xué)積分器。通常情況下， 這種光學(xué)積分器包括一個(gè)或多個(gè)微透鏡陣列，如果被大體平行光束照明，該一個(gè)或多個(gè)微 透鏡陣列產(chǎn)生良好限定的角度分布。如果光學(xué)積分器包括至少兩個(gè)正交的圓柱微透鏡陣 列，那么可以沿微透鏡延展的方向可以產(chǎn)生不同的角度分布。對(duì)于進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，參照給予 本申請(qǐng)人的國(guó)際申請(qǐng)PCT/EP2007/001267。 可選地，場(chǎng)定義光學(xué)光柵元件34可配置成衍射光學(xué)元件(DOE)，例如計(jì)算機(jī)生成 全息圖(CGH)。衍射光學(xué)元件具有可以產(chǎn)生幾乎任意的角度分布并因此可以產(chǎn)生幾乎任意 的期望遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的優(yōu)點(diǎn)。
—般來(lái)說(shuō)，場(chǎng)定義光學(xué)光柵元件34可以實(shí)現(xiàn)為增加幾何光學(xué)通量的任何光學(xué)元 件。更直觀地說(shuō)，這意味著增加打到元件的任意表面區(qū)域的任何光束的發(fā)散度的任何光學(xué) 元件都適合。 場(chǎng)定義光學(xué)光柵元件34產(chǎn)生的角度分布轉(zhuǎn)變成遠(yuǎn)場(chǎng)中的局部變化強(qiáng)度分布。在 遠(yuǎn)場(chǎng)中，觀察光學(xué)光柵元件產(chǎn)生的強(qiáng)度分布的距離與包含在元件中的結(jié)構(gòu)的典型寬度相比 是大的。在衍射光學(xué)元件的情況中，遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布基于復(fù)變函數(shù)的傅立葉變換，復(fù)變函數(shù)描 述了包含在衍射光學(xué)元件中的衍射結(jié)構(gòu)對(duì)波前的影響。 主要為了減少照明系統(tǒng)12的縱向尺寸，在場(chǎng)定義光學(xué)元件34后布置聚光透鏡36。 為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，圖2中示出聚光透鏡36作為單個(gè)透鏡。在真實(shí)系統(tǒng)中，而是使用包括多個(gè) 單個(gè)透鏡的透鏡系統(tǒng)。布置聚光透鏡36以使其前焦平面與其中布置場(chǎng)定義光學(xué)元件34的 平面相吻合。 聚光透鏡36將從場(chǎng)定義光學(xué)元件34出現(xiàn)的發(fā)散光束改變?yōu)榫哂杏蓤?chǎng)定義光學(xué)元 件34確定的空間強(qiáng)度分布的基本上準(zhǔn)直的光束38。如果由場(chǎng)定義光學(xué)元件34引入的發(fā)散 性在垂直于光軸0A的正交方向X和Y上不同，那么從聚光透鏡36出現(xiàn)的準(zhǔn)直光束38的橫 截面可能具有矩形狹縫的形狀。狹縫的縱橫比由場(chǎng)定義光學(xué)元件34沿X和Y方向產(chǎn)生的 發(fā)散度確定。 準(zhǔn)直光束38打到鏡陣列40上，在所示實(shí)施例中，該鏡陣列40包括多個(gè)矩形鏡元 件Mu。作為鏡陣列40的透視圖的圖3示出鏡元件Mij如何形成僅在相鄰鏡元件Mij之間被 窄的間隙阻斷的矩形反射表面。每個(gè)單獨(dú)的鏡元件Mij能夠通過(guò)兩個(gè)優(yōu)選垂直于彼此的傾 斜軸而彼此獨(dú)立地被傾斜。圖3中，對(duì)于單個(gè)鏡元件M^傾斜軸由虛線42、44表示。通過(guò) 傾斜個(gè)別鏡元件Mij，可以將打入光束引導(dǎo)到由鏡元件Mij的傾斜范圍所限制的方向范圍內(nèi) 的任何任意方向。 作為鏡元件Mu中的一些的簡(jiǎn)化側(cè)視圖的圖4示出如何通過(guò)鏡元件Mij將準(zhǔn)直光束 38分成多個(gè)單獨(dú)的子光束，其中通過(guò)傾斜鏡元件Mij可以將子光束引導(dǎo)到各種方向。
兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器(未示出)被連接到每個(gè)單獨(dú)的鏡元件以將其繞兩個(gè)正交傾斜軸 42、44傾斜。驅(qū)動(dòng)器被連接到控制單元46，該控制單元46產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器的適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)。 因而，控制單元46確定鏡元件Mij的傾斜角并從而還確定打入光束通過(guò)該鏡元件Mij偏轉(zhuǎn)的 角度?？刂茊卧?6連接到總體系統(tǒng)控制48，該總體系統(tǒng)控制48協(xié)調(diào)投射曝光裝置10的各 種操作。 鏡子陣列40，或嚴(yán)格上講，鏡元件Mij的反射表面，被布置在物鏡52的物平面50中 或緊鄰物鏡52的物平面50，在圖2的簡(jiǎn)化圖示中，該物鏡52包括兩個(gè)透鏡52a和52b。如 下面將參照?qǐng)D12討論的，可以具有一個(gè)或多個(gè)中間像平面的物鏡52具有與物平面50光學(xué) 共軛的像平面54。像平面54與曝光操作期間布置有掩模16的掩模平面相吻合。物鏡52 具有至少一個(gè)光瞳平面60，其與相鄰的場(chǎng)平面(這里為光學(xué)平面50和像平面54)具有傅立 葉關(guān)系。 由于鏡陣列40布置在物鏡52的物平面50中或緊鄰物鏡52的物平面50，鏡元件 Mu的像形成在像平面54中的掩模16上。因此，鏡元件Mij上的每個(gè)點(diǎn)和像平面54中的共 軛點(diǎn)之間有一對(duì)一的關(guān)系。圖2中通過(guò)從鏡元件My上的兩個(gè)點(diǎn)62a、64a發(fā)出并分別會(huì)聚 到位于像平面54中的共軛像點(diǎn)62b、64b的略微發(fā)散光束62、64示出該共軛。
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由于物點(diǎn)62a、64a所位于的鏡元件具有不同的傾斜角，光束62、64在不同位置與 光瞳平面60相交。因此，掩模16上的像點(diǎn)62b、64b以不同的角度分布照明。在圖2所示 的配置中，光束62、64從相反方向傾斜照明像點(diǎn)62b、64b。 對(duì)于特定鏡元件My上的所有物點(diǎn)，相應(yīng)地施加相同的考慮，至少只要這些物點(diǎn)以 完全相同方式由準(zhǔn)直光束38照明。因此，從特定鏡元件Mij反射的所有光線與光瞳平面62 相交在相同光斑處。這也意味著，在給定時(shí)刻，對(duì)于特定鏡的所有像點(diǎn)的角度分布大體相 同。 如果所有鏡元件Mij都具有相同的傾斜角，那么仍然可以觀察到角度分布的略微 偏離。這是因?yàn)闇?zhǔn)直光束38傾斜照明鏡陣列40，而物點(diǎn)因此未以完全相同方式被照明。為 了避免這種偏差，可以改變場(chǎng)定義光學(xué)元件34，以使在所有鏡元件Mij上有完全相同的照明 條件。 圖2所示的配置中，假設(shè)鏡像元件Mij傾斜以使從鏡元件Mij反射的所有光束都經(jīng) 過(guò)光瞳平面60中的相同圓形區(qū)域，如圖5的示意圖中所示。下面稱作極Pi和^的兩個(gè)區(qū) 域沿Y方向關(guān)于X-Z平面成鏡對(duì)稱布置。這樣的光瞳平面的照明是偶極照明設(shè)置的典型， 其特別有利于對(duì)沿X方向排列的結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。極Pp^的直徑由打到鏡陣列40上的光束 38的殘余發(fā)散度確定。該殘余發(fā)散度可以是光源30和場(chǎng)定義光學(xué)元件34產(chǎn)生的。
為了僅照明光瞳平面60中的極Pi和P2，必須通過(guò)控制單元46單獨(dú)地控制每個(gè)鏡 元件Mu或某些鏡元件Mij。對(duì)于每個(gè)鏡元件控制單元46確保打到各個(gè)鏡元件My的一 部分準(zhǔn)直光束38被反射，以使其經(jīng)過(guò)光瞳平面60中的極PpP"通常這將需要所有的鏡元 件Mij有不同的傾斜角?？刂茊卧?6可以包含一個(gè)查找表，其中對(duì)于特定照明設(shè)置，存儲(chǔ)所 有鏡元件Mij的傾斜角。照明設(shè)置的選擇通常在系統(tǒng)控制48手動(dòng)進(jìn)行，考慮包含在要投射 的掩模16中的結(jié)構(gòu)的具體配置。 但是，應(yīng)當(dāng)注意到，在給定時(shí)刻，掩模16上的每個(gè)特定像點(diǎn)僅被出自鏡陣列40的 鏡元件Mij之一的共軛物點(diǎn)的光束照明。在偶極照明設(shè)置的情況下，這意味著在投射曝光設(shè) 備10的掃描操作期間，在給定時(shí)刻，掩模16上的每個(gè)點(diǎn)或者被經(jīng)過(guò)極^的光照明或者被 經(jīng)過(guò)極&的光照明。 作為掃描操作的結(jié)果，掩模16沿掃描方向Y移動(dòng)通過(guò)照明場(chǎng)。因此，通過(guò)積分來(lái) 自照明場(chǎng)中所有物點(diǎn)的貢獻(xiàn)，獲得掩模16上特定點(diǎn)的曝光，掩模16上的特定點(diǎn)沿該照明場(chǎng) 中的所有物點(diǎn)經(jīng)過(guò)。例如，如果掩模上的點(diǎn)通過(guò)掃描操作的第一半從一側(cè)(極P》被照明 而在掃描操作的另一半期間從另一側(cè)(極P》被照明，則獲得偶極照明，其中掩模上的特定 點(diǎn)在完成掃描操作之后從兩側(cè)被對(duì)稱照明。 這在圖6中示出，圖6的上半部分示出鏡陣列40的一些行&、 R2...，其中傾斜鏡 元件Mij以使反射光經(jīng)過(guò)極P"圖6的左部示意示出光瞳平面60。在圖6的底部，假設(shè)鏡 元件My的其他行&傾斜以使反射光束全部經(jīng)過(guò)極P2。 由于鏡陣列40通過(guò)物鏡52在掩模16上成像，圖6中所示的柵格也被認(rèn)為代表像 平面54中的鏡陣列40的像。因此，在掃描操作期間特定時(shí)刻，位于該柵格上半部的掩模16 上的所有點(diǎn)從一側(cè)(極P》被照明而位于柵格另一半部中的所有點(diǎn)從相反側(cè)(極P》被照 明。如果掩模16上的點(diǎn)沿掃描方向Y移動(dòng)通過(guò)照明場(chǎng)(圖6中通過(guò)箭頭70所表示)，則其 首先僅被已經(jīng)經(jīng)過(guò)極Pi的光照明而接著僅被已經(jīng)經(jīng)過(guò)極P2的光照明。掃描操作完成之后，掩模16上的特定點(diǎn)已經(jīng)從兩側(cè)(極P工和P》被照明，如左下符號(hào)"="所表示。 從該描述清楚的是，照明系統(tǒng)12使得可以不僅近似連續(xù)改變掃描操作完成后掩
模16上的任何特定點(diǎn)將接收到的光的總強(qiáng)度，還能近似連續(xù)改變?cè)摴獾目偨嵌取＠?，?br> 果期望從一側(cè)(極P》相比從相反側(cè)(極P》更多地照明掩模，則沿X方向延伸的一個(gè)或多
個(gè)的鏡元件Mij的頭&可以簡(jiǎn)單地切換到關(guān)斷狀態(tài)，在該關(guān)斷狀態(tài)中反射光完全不經(jīng)過(guò)光
瞳平面60?？蛇x地，可以改變這些鏡元件的傾斜角，以使反射光不僅經(jīng)過(guò)極Pi而且經(jīng)過(guò)極P2。 它甚至可以在掩模16上的不同位置處獲得不同的強(qiáng)度和不同的角度分布。在該 情況中，控制單元46控制沿Y方向延伸的鏡元件Mij的列Cj，以使對(duì)于由該鏡元件Mij的列 Cj照明的掩模上的所有點(diǎn)，獲得不同的總強(qiáng)度和/或不同的角度分布。
例如，可以使該列中的單個(gè)鏡元件Mu處于關(guān)斷狀態(tài)，或者可以由該列中的一個(gè)或 多個(gè)鏡元件Mij照明光瞳平面60中的其他區(qū)域。甚至可以考慮連續(xù)或突然改變包含在特定 列Cj中的鏡元件的傾斜角，從而由該特定列照明的掩模16上的點(diǎn)接收到不同的角度分布。
從以上還應(yīng)該清楚的是，可以在掩模16上獲得投射光的幾乎任意的角度分布。圖 7以類似圖6的圖示示出鏡元件Mij的配置，所述鏡元件Mij傾斜從而實(shí)現(xiàn)環(huán)形照明設(shè)置。更 具體地，鏡陣列40的每一行&反射打入光以使其經(jīng)過(guò)光瞳平面60中的特定區(qū)域，該區(qū)域 在左手邊由Pi表示。區(qū)域Pi可以部分重疊、組合以形成近似環(huán)形圖案Pa，如圖7左下角符 號(hào)"="下所示。 如果掩模16上的點(diǎn)被特定列Cj的鏡元件連續(xù)照明，則其將隨后在掃描操作光期 間被暴露于傾斜打入但來(lái)自不同立體角的投射光。完成掃描操作后，所述點(diǎn)將已經(jīng)暴露于 來(lái)自與圖7左下部分所示的環(huán)形區(qū)域Pa相關(guān)的所有方向的投射光。 同樣，角度分布可以通過(guò)傾斜鏡陣列40的單個(gè)鏡Mij來(lái)改變。除此之外，可能對(duì)于 被一個(gè)或多個(gè)列Cj照明的掩模上的點(diǎn)，以上述方式實(shí)現(xiàn)環(huán)形照明設(shè)置，以及對(duì)于被不同列 Cj的鏡元件Mij照明的掩模上的其他點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同的照明設(shè)置，例如偶極或四極照明設(shè)置。
利用不同角度分布照明掩模16上不同點(diǎn)的可能性可用于改進(jìn)掩模16上不同結(jié)構(gòu) 的成像。另一應(yīng)用是補(bǔ)償由照明系統(tǒng)12的其他部件產(chǎn)生的場(chǎng)依賴干擾。在后一情況中，目 的在于對(duì)于掩模16上的所有點(diǎn)獲得相同的角度分布，盡管某些光學(xué)部件可能對(duì)該均勻性 產(chǎn)生有害的影響。
3、替代實(shí)施例 應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，目前所設(shè)想的各種替代實(shí)施例仍落入本發(fā)明的范圍。
3. 1 Scheimpflug布置 圖8以類似圖2的另一簡(jiǎn)化圖示示出替代實(shí)施例。圖8中，與圖2中的部件相應(yīng) 的圖8中的部件的參考標(biāo)記增加了 100。這些部件的大部分將不再詳細(xì)解釋。
在圖8所示的實(shí)施例中，物鏡152的物平面150和像平面154不平行而是彼此傾 斜。為了在像平面154上形成傾斜的物平面150的銳利像，須布置物鏡152以使其光軸OA 與物平面150的法線和像平面154的法線兩者形成角度。 這樣的配置與通常稱作Scheimpf lug條件的配置相一致。該條件需要物鏡的物平 面和物主平面(圖8中由H。表示)至少應(yīng)當(dāng)幾乎沿直線中相交。同樣應(yīng)當(dāng)適用于像方主 平面&和像平面154。如果Scheimpf lug條件成立，則傾斜的物平面150被銳利地成像到像平面154上。鏡陣列140的像在像平面154中發(fā)生畸變，而該畸變不會(huì)對(duì)打到掩模16上 的光強(qiáng)度或角度分布產(chǎn)生不利影響。 滿足Scheimpf lug條件有利于使得物平面50 (其中布置有鏡陣列40)與聚光透鏡 36的光軸之間的角度變得較小。這減小了通過(guò)準(zhǔn)直光束38的鏡陣列的照明畸變。
3. 2鏡元件之間的間隙 如果鏡元件My精確地布置在物鏡52的物平面50中，那么相鄰鏡元件M".之間不 可避免的間隙將被銳利地成像到掩模16上。這在圖9的示意子午截面中示出，圖9示出分 別從鏡元件M2和M3反射并打到掩模16上的兩束光B2和B3。如圖9清晰可見(jiàn)，相鄰鏡元件 M2、 M3之間的間隙被成像到掩模16上的72處。間隙像的寬度取決于物鏡52的放大率。
如果這樣的間隙72垂直于掃描方向Y延展，那么因?yàn)槔脪呙璨僮魉@得的積分 效應(yīng)，不必?fù)?dān)心這樣的間隙。但是，平行于掃描方向Y延展的間隙72 (這里稱為Y間隙)可 能造成掩模16的非均勻照明，其將最終轉(zhuǎn)化成晶片24上不期望的結(jié)構(gòu)尺寸的變化。
該問(wèn)題的一種解決方案是確保Y間隙不沿掃描方向Y排成一行，但沿X方向或多 或少均勻分布在照明場(chǎng)上。 如果Y間隙沒(méi)有沿X方向均勻分布，則將有沿Y方向延展并在沒(méi)有其他補(bǔ)償措施 下接收較少的光能量的多個(gè)條紋。但是，應(yīng)用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施之后，仍然可以在掃描操作期 間實(shí)現(xiàn)均勻的能量分布。這樣的補(bǔ)償措施可以涉及，例如減少這些條紋之間的其余區(qū)域的 強(qiáng)度。為此，可以使得單個(gè)鏡元件Mij處于關(guān)斷狀態(tài)。 減少條紋之間其余區(qū)域中的強(qiáng)度的另一種方法是在物平面50、像平面54或中間 像平面中布置特殊的場(chǎng)光闌。圖10以簡(jiǎn)化俯視圖示出適合的場(chǎng)光闌裝置74，該場(chǎng)光闌裝置 74包括能夠借助于驅(qū)動(dòng)器78沿Y方向移動(dòng)的多個(gè)相鄰葉片76。葉片76的短邊緣80確定 照明場(chǎng)沿Y方向的尺寸。這些短邊緣80組合以形成矩形狹縫的兩個(gè)長(zhǎng)邊。在短邊緣80縮 回的位置，這些長(zhǎng)邊具有凹口 。凹口 (那里相對(duì)葉片76之間的距離較大)對(duì)應(yīng)于Y間隙成 像的位置。這確保了期望的補(bǔ)償。 避免沿掃描方向Y延展的暗條的另一方法是在物平面50略外側(cè)布置鏡元件Mij。 這利用了從鏡元件Mij反射的光束至少具有小發(fā)散度的事實(shí)。例如，如果鏡元件Mij布置在 物平面50的后面，那么反射光將就好像從完全亮的物平面發(fā)出。如果鏡元件Mij布置在物 平面50的前面，那么發(fā)散光束在物平面50中重疊以使物平面被完全照明。
圖11示出后一種情況，圖11以截面圖示出兩個(gè)鏡元件Mp M2。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假 設(shè)反射面821 、822布置(至少近似)在一個(gè)平面83中，該平面83與物鏡52的物平面分開(kāi) 了距離Amin。兩個(gè)相鄰鏡元件MpM2之間的間隙的寬度記為D。 反射的發(fā)散光束在圖10中由圓錐體84表示。如果傾斜鏡元件M"M^如對(duì)于鏡元 件M2由虛線所表示的，反射光束84改變其方向，但由于有限的最大傾斜角仍將保持在具有 孔徑角a的圓錐或立體角85內(nèi)。因此，從鏡表面822上的點(diǎn)86發(fā)出的光線可以沿圓錐體 85內(nèi)的任一條線經(jīng)過(guò)。 圖10的中心中，所示出的兩個(gè)圓錐體851 、852分別與鏡元件M工和M2的相鄰邊緣 上的兩個(gè)點(diǎn)861 、862相關(guān)聯(lián)。在距平面83的最小距離A^，從點(diǎn)861 、862發(fā)出的光線可能 相交，從而在間隙的附近不存在沒(méi)有照明的物平面50的區(qū)域。優(yōu)選地，物平面50和鏡表面 821 、822的平面83之間的距離A應(yīng)當(dāng)超過(guò)Amin，以確保對(duì)于所有傾斜角而言物平面50都能被發(fā)散光束84完全照明。 對(duì)于小的圓錐角a ，最小距離Amin可以根據(jù)間隙的寬度D和角度a確定
Amin > D/ a 另一方面，反射表面821、822的平面83和物平面50之間的距離不應(yīng)當(dāng)過(guò)分地大。 如果鏡陣列40距物平面50太遠(yuǎn)，則反射光束的方向?qū)⒉槐徽_地轉(zhuǎn)換成掩模16上的期望 角度分布。 距離A的有用的上限可以是從單一鏡元件Mij發(fā)出的光束不在物平面50中相交。 這在圖12中示出，圖12示出寬度為L(zhǎng)的兩個(gè)鏡元件M/和M/。從鏡元件M/的相對(duì)邊緣 上的點(diǎn)821a'、821b'發(fā)出的光束的孔徑角記作S 。光束884a'、884b'在距離Amax處相交。 距離A^可以通過(guò)下式根據(jù)寬度L和孔徑角S確定
Amax<L/S
3. 3場(chǎng)光闌 圖1至圖7所示的實(shí)施例中已經(jīng)假設(shè)掩模16上的照明場(chǎng)14具有近似環(huán)扇形的形 狀。例如可以通過(guò)配置為適當(dāng)衍射光學(xué)元件的場(chǎng)定義光學(xué)元件34實(shí)現(xiàn)這樣的幾何形狀。但 是，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)中的銳利邊緣。在照明場(chǎng)14中，通常至少沿掃描方向Y延展的邊緣應(yīng)當(dāng) 是銳利的。 為了至少沿掃描方向Y實(shí)現(xiàn)銳利邊緣，可以使用場(chǎng)光闌元件94、96(參看圖2和圖 3)來(lái)覆蓋那些不應(yīng)被成像到掩模16上的鏡陣列40的部分。如果垂直于掃描方向Y延展的 邊緣也應(yīng)當(dāng)銳利地被成像到掩模16上，則可以提供附加場(chǎng)光闌。在圖3中，這樣的場(chǎng)光闌 元件以虛線表示并記作98。另外，如圖10所示的更復(fù)雜的場(chǎng)光闌裝置可以位于物鏡52的 物平面50中。這尤其如此，如果鏡元件40位于距物平面50的距離A處，如上面已經(jīng)參照 圖11和圖12所解釋的。 圖13以類似圖2的子午截面圖示出根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的替代實(shí)施例。與圖 2所示的部件相對(duì)應(yīng)的部件的參考標(biāo)記增加了 300 ;將不再解釋這些部件中大部分。
在照明系統(tǒng)312中，物鏡352具有其中布置有場(chǎng)光闌374的中間像平面391。場(chǎng)光 闌374可以是如上已經(jīng)參照?qǐng)DIO所解釋的可調(diào)整類型。附加中間像平面391提供更多的 自由度以在照明系統(tǒng)312中安裝體積更大的場(chǎng)光闌裝置。
3. 4透射偏轉(zhuǎn)元件 圖14以類似與圖2的子午截面圖示出依照本發(fā)明的照明系統(tǒng)的另一替代實(shí)施例。 與圖2所示的部件相對(duì)應(yīng)的部件的參考標(biāo)記增加了 400 ;將不再解釋這些部件中大部分。
照明系統(tǒng)412主要在兩個(gè)方面不同于圖2所示的照明系統(tǒng)12 :
首先，鏡陣列40由包括多個(gè)透明折射元件Tu的折射陣列440代替。這些折射元 件可以例如配置為電光或聲光元件。在這樣的元件中，折射率能夠通過(guò)將適當(dāng)?shù)牟牧戏?別暴露到超聲波或電場(chǎng)來(lái)改變。能夠利用這些效應(yīng)產(chǎn)生折射率梯度，該折射率梯度將打入 光偏轉(zhuǎn)到不同的方向。該方向能夠響應(yīng)于適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)而改變。
3.4附加光瞳定義元件 另一個(gè)不同之處是場(chǎng)定義光學(xué)元件434不直接照明折射陣列440，而是通過(guò)光瞳 定義光學(xué)元件493，該光瞳定義光學(xué)元件493位于借助物鏡499而與物平面450光學(xué)共軛的 平面450'中。光瞳定義光學(xué)元件493(其可以配置為諸如微透鏡的光學(xué)光柵元件或衍射光學(xué)元件)產(chǎn)生角度分布，該角度分布借助物鏡499成像到折射陣列440上。結(jié)果，從折射元 件發(fā)出的光束的方向不僅依賴于由各個(gè)折射元件I.產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角，還依賴于光瞳定義 元件493產(chǎn)生的角度分布。光瞳定義元件可以包括與各個(gè)折射元件相關(guān)聯(lián)的域，其中所 述域產(chǎn)生不同的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布。例如，這可以用來(lái)對(duì)某些透射元件Tij賦予共有的或不同的 固定偏離角。如果使用鏡元件而不是折射元件Tij，則這樣的偏離角可以是尤其有用的。
物鏡452的光瞳平面460中的強(qiáng)度分布則可以描述為光瞳定義元件493產(chǎn)生的遠(yuǎn) 場(chǎng)強(qiáng)度分布和折射陣列440產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布的巻積。 這在圖15中示出，圖15在其上部中示出光瞳定義元件493產(chǎn)生的示例性遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng) 度分布D，。這里，假設(shè)該遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布具有正則六角形的形狀。圖15的中部示出折射陣 列440產(chǎn)生的示例性遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布DKA。 DKA由多個(gè)單個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布集合而成，其中每 個(gè)單個(gè)的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布Dij由單個(gè)折射元件Tij產(chǎn)生。這些單個(gè)的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布為小光斑。
這兩個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布D，和D^的巻積(圖15中由符號(hào)CONV表示)產(chǎn)生遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng) 度分布Dt。t，其中多個(gè)六角形分布DPDE依照點(diǎn)分布DM集合。在該示例性情況中，這產(chǎn)生光瞳 平面460中被照明的兩個(gè)相對(duì)極P/ 、P2'。因?yàn)榭梢约狭切我允蛊溟g沒(méi)有間隙，極P/ 、 P2'差不多被連續(xù)照明。通過(guò)改變折射元件Tij產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角，可以將六角形的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分 布D，集合成布置在不同位置處或具有不同的總強(qiáng)度的其他的幾何形狀，例如不同形狀的 極。 當(dāng)然，也可以結(jié)合鏡陣列使用附加光瞳定義元件。除此之外，光瞳定義元件也可以 布置在另一場(chǎng)平面中。例如，在圖13所示的實(shí)施例中，中間場(chǎng)平面391理想上適于此目的。 此外，還可以提供相比光瞳定義光學(xué)光柵元件494產(chǎn)生相同效應(yīng)的具有衍射結(jié)構(gòu)的透明的 反射或折射元件。 通過(guò)示例已經(jīng)給出優(yōu)選實(shí)施例的上述描述。從所給公開(kāi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將不 僅理解到本發(fā)明和其所附優(yōu)點(diǎn)，還將得到有關(guān)所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)和方法的明顯的各種變化和改 變。因此，申請(qǐng)人要求保護(hù)落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有這些變化和改變，而本發(fā)明的 精神和范圍由所附權(quán)利要求和其等價(jià)物限定。
1權(quán)利要求
一種在掃描微光刻投射曝光設(shè)備(10)中用于照明掩模(16)的照明系統(tǒng)，包括a)物鏡(52；152；252；352；452)，該物鏡具有物平面(50；150；250；350；450)、至少一個(gè)光瞳面(60；160；360；460)和其中能布置掩模(16)的像平面(54；154；354；454)，b)反射或透射的光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij；Tij)的光束偏轉(zhuǎn)陣列(40；240；340；440)，其中每一光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij；Tij)適于將打入光束偏轉(zhuǎn)一偏轉(zhuǎn)角，該偏轉(zhuǎn)角響應(yīng)于控制信號(hào)可變，其特征在于，該光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij；Tij)布置在物鏡(52；152；252；352；452)的物平面(50；150；250；350；450)中或緊鄰所述物平面。
2. 如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，光源(30 ;330 ;430)和布置在該光源 (30 ;330 ;430)和該光束偏轉(zhuǎn)陣列(40 ;240 ;340 ;440)之間的場(chǎng)定義光柵元件(34 ;134 ; 334 ;434)。
3. 如權(quán)利要求2所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，該場(chǎng)定義光柵元件(34 ;334 ;434)產(chǎn)生 兩維遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布，其至少部分地確定在掩模(16)上被照明的場(chǎng)(14)的形狀。
4. 如權(quán)利要求3所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，該場(chǎng)定義光柵元件產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分 布具有矩形的或彎曲的狹縫的幾何形狀。
5. 如權(quán)利要求4所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，該狹縫的長(zhǎng)度至少是其橫向?qū)挾葍杀丁?br> 6. 如權(quán)利要求2至5中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，該場(chǎng)定義光柵元件 (34 ;134 ;334 ;434)是衍射光學(xué)元件。
7. 如權(quán)利要求2至5中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，該場(chǎng)定義光柵元件 (34 ;134 ;334 ;434)包括至少一個(gè)微透鏡陣列。
8. 如前述權(quán)利要求之一所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，布置在該場(chǎng)定義光柵元件(34; 134 ;334 ;434)和該光束偏轉(zhuǎn)陣列(40 ;140 ;340 ;440)之間的聚光鏡(36 ;136 ;336 ;436)。
9. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，光瞳定義光柵元件 (493)布置在場(chǎng)平面中，其與物鏡(452)的像平面(454)光學(xué)共軛。
10. 如權(quán)利要求9所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，獲得物鏡(452)的光瞳表面(460)中 的兩維遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(Dt。t)，其中所述分布(Dt。t)是該光束偏轉(zhuǎn)陣列(440)產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度 分布(DKA)和該光瞳定義光柵元件(493)產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(DPDE)的巻積。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，該光瞳定義光柵元件(493)產(chǎn)生 遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(D，)，該遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度分布(DPDE)至少大體上具有包括n個(gè)角的多邊形形狀，其 中n = 2，3，4，. 。
12. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件 (My ;Tij)適于或者處于"開(kāi)啟"狀態(tài)或者處于"關(guān)斷"狀態(tài)，其中確定"開(kāi)啟"狀態(tài)以使偏轉(zhuǎn)光 束經(jīng)過(guò)光瞳表面(60 ;160 ;360 ;460)，而確定"關(guān)斷"狀態(tài)以使偏轉(zhuǎn)光不經(jīng)過(guò)光瞳表面(60 ; 160 ;360 ;460)。
13. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，場(chǎng)光闌(94、96、 98、374)。
14. 如權(quán)利要求13所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，該場(chǎng)光闌(94、96、98)布置在該物平 面(50)中。
15. 如權(quán)利要求13所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，該物鏡(352)具有其中布置有該場(chǎng)光闌(374)的中間像平面(391)。
16. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，該光束偏轉(zhuǎn)元件以 錯(cuò)排方式布置以使至少一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件在光束偏轉(zhuǎn)陣列的相對(duì)端之間的平行于掃描方 向延展的任意線上被照明。
17. 如權(quán)利要求13至15中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述場(chǎng)光闌 (74)具有光闌邊緣，該光闌邊緣a) 至少大體上沿垂直于掃描方向的X方向延展以及b) 具有凹口 ，其中每個(gè)凹口對(duì)應(yīng)于相鄰光束偏轉(zhuǎn)元件之間的間隙。
18. 如權(quán)利要求16所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光闌邊緣由多個(gè)葉片(80)形成， 其中至少一些葉片(80)的形狀和/或位置可利用驅(qū)動(dòng)器(78)調(diào)整。
19. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，光束偏轉(zhuǎn)元件(M15 M2)布置在距所述物平面(50)的距離A， |A| 〉A(chǔ)min，其中所述距離A^是距物平面(50)的最短距離，在該最短距離所述物平面中的可用場(chǎng)能夠通過(guò)所述光束偏轉(zhuǎn)元件完全照明。
20. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光束偏轉(zhuǎn)元 件(M/，M2')布置在距所述物平面(50)的A〈A^距離處，其中所述距離A^是距所述物 平面(50)的最短距離，在該最短距離，自偏轉(zhuǎn)元件(M/ )的相對(duì)端出現(xiàn)的兩束光(884a'， 884b')在此處相交叉。
21. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光束偏轉(zhuǎn)元件 是將經(jīng)過(guò)透射元件的光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的透射元件。
22. 如權(quán)利要求21所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述透射元件(Tij)是電光或聲光元件。
23. 如權(quán)利要求1至20中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光束偏轉(zhuǎn)元 件是能夠關(guān)于物平面(50 ;150 ;350 ;450)傾斜的鏡(My)。
24. 如權(quán)利要求23所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述鏡(Mij)能夠關(guān)于其間形成角度 的兩個(gè)傾斜軸(42 、44)傾斜。
25. 如權(quán)利要求24所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述角度為90。。
26. 如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述物平面(150) 和所述像平面(154)彼此相傾斜。
27. 如權(quán)利要求26所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述物鏡(152)具有光軸(OA)，該光 軸(OA)關(guān)于物平面(50)上的法線和像平面(54)上的法線兩者傾斜。
28. 如權(quán)利要求27所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述物平面(150)和所述物鏡(152) 的物側(cè)主平面(H。)至少大體上沿第一直線交叉，以及特征在于所述像平面(154)和所述物 鏡(152)的像側(cè)主平面(Hi)至少大體上沿第二直線交叉。
29. —種微光刻投射曝光設(shè)備，其包括如前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的照明系 統(tǒng)(12 ;412 ;512)和將掩模(16)成像到光敏層(22)上的投射物鏡(20)。
全文摘要
掃描微光刻投射曝光設(shè)備(10)中用于照明掩模(16)的照明系統(tǒng)具有物鏡(52；152；252；352；452)，該物鏡具有物平面(50；150；250；350；450)、至少一個(gè)光瞳面(60；160；360；460)和其中能布置掩模(16)的像平面(54；154；354；454)。提供反射或透射的光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij；Tij)的光束偏轉(zhuǎn)陣列(40；140；340；440)，其中每一光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij；Tij)適于將打入光束偏轉(zhuǎn)一偏轉(zhuǎn)角，該偏轉(zhuǎn)角響應(yīng)于控制信號(hào)可變。依照本發(fā)明，該光束偏轉(zhuǎn)元件(Mij；Tij)布置在物鏡(52；152；252；352；452)的物平面(50；150；250；350；450)中或緊鄰所述物平面。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101796460SQ200780100451
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者邁克爾·萊, 馬庫(kù)斯·德岡瑟 申請(qǐng)人:卡爾蔡司Smt股份公司