[发明专利]投影曝光装置及校正照明光束动态位置误差的装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于光刻领域，涉及一种投影曝光装置的结构，及校正照明光束相对物镜的动态位移误差的装置与方法。

背景技术

在扫描光刻机中，由于照明框架和可变狭缝振动等多种因素，在曝光时照明光束相对物镜的位置随时间不断变化，该位置变化称为照明光束动态位置误差。比如，当照明系统出口所在的照明框架和物镜所在的主框架在掩模台上方分离后，照明光束位置随两个框架的相互振动而动态变化，而且变化幅度较大(比如约50-500微米)，频率较低(比如约几十赫兹)。分析表明，照明光束动态位置误差显著影响扫描剂量性能，在上述情况下剂量性能可变差0.3-2.5个百分点。

在扫描光刻机中，改善剂量性能的方式有多种，例如欧洲专利EP 1020769A2(公开日2000年7月19日)揭露的一种技术方案——动态改变可变狭缝不同位置的宽度，调整曝光场各点剂量，或美国专利US 6,346,979B1(公开日2002年2月12日)揭露的一种技术方案——分块设置透过率，改善照明轮廓，或欧洲专利EP 1014197A2(公开日2000年6月28日)揭露的一种技术方案——建立统一模型，反馈控制剂量性能。然而，上述方法没能校正照明光束相对物镜位移对扫描曝光场剂量性能的影响。再如美国专利US 5,986,742(公开日：1999年11月16日)中揭露了一种技术方案，通过动态改变扫描速度来跟踪照明系统的机械振动。由于照明系统的机械振动未必能准确反映实际照明光束的位置偏移等原因，导致该位移未被准确校正。另外，若使用更好的减振平台和更完善的机械框架的方法减振，则代价高，效果也不显著。

发明内容

有鉴于此，本发明所解决的技术问题是提供一种投影曝光装置及校正光刻机照明光束动态位置误差的装置及方法，以减小照明光束动态位置误差，并改善扫描曝光场的剂量性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种投影曝光装置，包括用于产生照明光束的照明系统，其包含一照明镜组，用于承载掩模版的掩模台，用于利用所述照明光束将所述掩模版内图案成像到曝光对象上的物镜，以及用于承载曝光对象的工件台。所述照明系统从照明镜组的光瞳处分离，且照明镜组光瞳后的光学元件安装连接到物镜所在的一主框架上，照明镜组光瞳前的光学元件安装连接到照明框架上。根据照明镜组的光瞳处光束被平移后，以不同角度仍会聚于掩模面上的同一位置的原理，掩模面照明光束的动态位置误差被转化为照明镜组光瞳处的动态位置误差，也就是照明远心角误差，从而达到消除掩模面照明光束的动态位置误差，改善剂量性能的目的。

为了进一步减小照明镜组在光瞳处分离后引入的远心角误差，本发明提供了一种校正照明光束动态位置误差的装置。所述装置包括一可动镜片组，设置于照明镜组光瞳处，用于实时改变照明镜组在光瞳处的光束位置。所述装置还包括一光瞳位置测量装置，可以是图像传感器或位置敏感传感器，用于测量所述照明镜组光瞳处光束的位置变化。所述装置还包括一控制装置，用于分析所述光瞳位置测量装置的测量值，并通过机械控制手段改变所述可动镜片组内可动镜片的位置或角度来校正照明光束的动态位置误差。本装置通过所述光瞳位置测量装置实时测量照明镜组光瞳处光束位置变化，并通过所述控制装置实时改变所述可动镜片组中可动镜片的位置或角度，校正照明镜组光瞳处光束动态位置误差，从而实现校正远心角误差的目的。

相应的，本发明还提供了一种校正照明光束动态位置误差的方法，用于具有照明系统、物镜、掩模台及工件台的投影曝光装置中，所述照明系统包含一照明镜组，所述照明系统用于产生照明光束，所述掩模台用于承载掩模。所述方法将照明系统从照明镜组的光瞳处分离，将照明镜组光瞳后的光学元件安装在物镜所在的主框架上，将照明镜组光瞳前的光学元件安装在照明框架上，从而把掩模面照明光的动态位置误差转换为照明镜组的光瞳光束动态位置误差。

进一步的，所述校正照明光束动态位置误差的方法还包括以下步骤：

在照明镜组光瞳处安装所述校正照明光束动态位置误差的装置，并连接到物镜所在的主框架上。

扫描曝光中，由所述光瞳位置测量装置测出照明镜组光瞳光束偏移量，通过所述控制装置实时采集，计算出所述可动镜片组的可动镜片下一时刻的位置，并通过机械控制手段设置所述可动镜片组的可动镜片到上述位置，如此反复，直到曝光结束。其中，根据平移可动镜片可校正反射光束的位置误差的原理，或者根据旋转可动镜片可校正折射光束的位置误差的原理，动态改变可动镜片组里的可动镜片，可实现校正照明镜组光瞳光束动态位置误差的目的。

所述校正照明光束动态位置误差的方法，还可能包含以下步骤：