[发明专利]微光刻投射曝光设备的照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及微光刻投射曝光设备的照明系统。具体地，本发明涉及照明 系统，利用该照明系统入射到掩模上的光的照明角度分布可以被更好地对称 化。

背景技术

集成电路以及其它的微结构部件传统地通过将多层结构层应用到适当 的基底上来产生，适当的基底例如可以是硅晶片。为了结构化所述多层，它 们首先被覆盖以对特定波长范围的光(例如，在深紫外光(DUV)范围中的 光)敏感的光致抗蚀剂。以这种方式涂覆的晶片随后在投射曝光设备中被曝 光。借助于投射物镜，布置在掩模上的衍射结构的图案因而被成像到光致抗 蚀剂上。由于成像比例通常小于1，这样的投射物镜也经常被称作缩小物镜。

在已经显影光致抗蚀剂之后，晶片经历蚀刻处理，以使所述层依照掩模 上的图案被结构化。然后从层的其它部分去除剩余的光致抗蚀剂。重复该处 理直到全部的层都被施加到晶片上。

然而，所使用的投射曝光设备的性能不仅仅是由投射物镜的成像特性来 确定而且由照明掩模的照明系统来确定。为此，照明系统包括例如以脉冲模 式工作的激光器的光源、以及多个光学元件，其由光源产生的光，产生光束， 该光束在场点处会聚在掩模上。各个光束必须具有特定的特性，通常该特性 被适于投射物镜。

这些特性尤其包括光束的照明角度分布，光束分别地会聚在掩模平面的 一点上。术语照明角度分布描述了这样的方式：其中光束的全部强度是在不 同的方向之间分布的；其中光束的各个光线打到掩模平面的相关点。如果照 明角度分布特别地适配于包含在掩模中的图案，则包含在掩模中的图案可以 以高的成像质量被成像到覆盖有光致抗蚀剂的晶片上。

常常不直接地描述在掩模平面中的照明角度分布，在该掩模平面中，放 置要投射的掩模，而替代地，描述在光瞳平面中的强度分布，该光瞳平面与 掩模平面具有傅立叶关系。这利用了这样的事实：在经傅立叶变换的光瞳平 面中，关于光轴的每一个角(光线以该角度穿过场平面)能够被分配以从光 轴测量的径向距离。在所谓传统照明设置的情况中，例如，在这样的光瞳平 面中被照明的区域是与光轴同心的圆盘。因而在0°到最大角之间的入射角的 光线打到掩模平面中的每个点，该最大角由该圆盘的半径来决定。在所谓的 非传统照明设置中，例如环场(或环形的)、偶极或四极照明，在光瞳平面 中被照明的区域具有与光轴同心的环形、或多个单独的区域(极)，其布置 在离光轴的一距离处。使用这些非传统照明设置，将要投射的掩模被全部倾 斜照明。

使用传统照明设置以及环场照明，理想情况中，照明的角度分布是旋转 对称的。使用四极照明，尽管照明角度分布不是理想上的旋转对称，但在理 想的情况中，光瞳平面中的极被照明，从而照明的角度分布具有四重对称。 更简单地表述为，因此来自所有四个方向的等量的光打到掩模平面中的场点 上。

对于在尺寸上准确地成像包含在掩模上的结构，各照明角度分布的对称 特性是非常重要的。在由对称特性偏离的情形，例如，在掩模上等宽的但取 向不同(例如，垂直或水平)的结构可以在光致抗蚀剂上被成像具有不同的 宽度。这可能危及微光刻地产生部件的原本功能。

为了能够更好从数量上描述由前述理想的照明角度分布的对称特性的 偏离，常常使用术语光瞳椭圆率。简单地表述，光瞳椭圆率相应于在曝光期 间来自正交方向的光打到掩模上的场点的量的比率。光瞳椭圆率偏离1越多， 照明角度分布越不对称。

打到掩模平面的光束的另一特性是远心性。当光束的高能中央光束(其 通常也称作主光线或中心光线)垂直地穿过掩模平面时，使用术语远心照明。 使用非远心照明，整个光束以某种程度倾斜地打到掩模。就照明角度分布而 言，其意味着不同量的光来自相反的方向。通常，由于在物方投射物镜常常 也是远心的，所以期望远心照明。因而，当校正光瞳椭圆率时，通常应当保 持远心性。

从US 6 535 274 B2中已知一可变的透射滤波器，该滤波器放置于照明 系统的光瞳平面中。透射滤波器被配置为灰度滤波器，以及从而其包含其中 透射系数在0到100％之间的区域。这些区域使得可以减弱部分投射光，从 而减少光瞳椭圆率。由此利用了光瞳平面中的位置与场平面中的角度之间存 在独特的等同性的事实。由于光瞳平面中的布置，对于掩模平面中所有照明 的点，减弱以及因而校正光瞳椭圆率是相同的。