【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于照明布置在投射镜头的物平面中的图案的照明系统。本专利技术还涉及具有这种照明系统的投射曝光设备和可借助于该照明系统进行的投射曝光方法。
技术介绍
1、目前，微光刻投射曝光方法主要用于生产半导体器件和其他精细结构化部件。在这种情况下使用承载或产生待成像的结构的图案(例如，半导体器件的层的线图案)的掩模(掩模版)。图案在投射曝光设备中布置在投射镜头的物平面的区域中、在照明系统与投射镜头之间，且在有效物场的区域中用由照明系统提供的照明辐射来照明。有效物场是可用于图像的物场的部分，其实际上用于图像。由图案改变的辐射作为投射束行进通过投射镜头，投射镜头将与有效物场光学共轭的有效像场的区域中的图案成像到待曝光的基板上。基板通常承载对投射辐射敏感的层(光致抗蚀剂)。
2、当为光刻工艺选择合适的投射曝光设备和方法时，必须考虑不同的技术和经济标准，这些标准尤其基于要在曝光的基板内生产的结构的典型结构尺寸。
3、具有高na投射镜头的投射曝光设备用于产生相对精细的关键结构，所述投射曝光设备通常在深紫外辐射(duv)范围内的操作波长下操作，例如，在约193nm下操作。
4、相比之下，为了生产具有显著大于150nm的典型结构尺寸的中等临界或非临界层，传统上使用设计用于大于200nm的操作波长的投射曝光设备。在该波长范围内，通常使用纯折射(屈光)缩小镜头。
5、用于365.5nm±2nm的操作波长的投射曝光设备(所谓的i线系统)在此已经使用了很长时间。它们使用i-线汞蒸汽灯，其中通过滤波器
6、大多数传统的投射曝光设备被设计成将单个有效物场成像成单个有效像场。还存在同时使用两个光束路径的方法，例如以增加吞吐量。
7、专利说明书us8,634,060b2描述了一种可同时曝光两个掩模和两个晶片的投射曝光设备。来自单个光源的光经由快速光学开关交替地传输通过两个单独的、相同的投射系统，每个投射系统包括照明系统和投射镜头。
8、us2008/259440a1描述了一种投射曝光设备，其与两个单独的掩模和两个单独的照明系统一起工作，其中投射镜头中的投射光束路径经由三角形棱镜合并。
9、us2010/0053738(对应于us 8,705,170 b1)描述了投射镜头，其使用单个掩模并借助于偏转反射镜以这样的方式在投射镜头中分支投射光束路径，使得形成两个单独的像侧透镜部分，其产生两个像场，使得可以同时曝光两个晶片。文献us2010/0053583 a1公开了适当的照明系统，其可以同时照明位于同一掩模上彼此相距一定距离的两个单独的照明场。衍射光学元件或棱镜被提供用于分离来自光源的光束。蝇眼透镜的透镜阵列被提供用于照明辐射的均匀化。
10、具有两个投射光束路径的投射曝光设备例如在专利说明书us8,384,875b2中使用示意性实例描述。为了照射掩模，提供两个照明系统，这两个照明系统可以彼此分开构造或集成到共同的照明系统中(图12)。还存在折反射投射镜头的示意性示例。未公开用于重新加工系统的规格数据。
技术实现思路
1、在此背景下，本专利技术的目的为提供用于双场照明系统、配备有双场照明系统的投射曝光设备及可使用其实施的投射曝光方法的实际可行的概念。
2、根据本专利技术的措辞，此目的通过具有权利要求1的特征的照明系统、具有权利要求9的特征的投射曝光设备和具有权利要求11的特征的投射曝光方法来实现。有利的改进方案在从属权利要求中给出。所有权利要求的措辞通过引用作为说明书的内容。
3、根据本专利技术的一个措辞，提供一种用于微光刻投射曝光设备的照明系统。照明系统配置为用照明光照明布置在下游投射镜头的物平面的区域中的图案，该照明光由来自初级光源的光产生。照明系统被设计为双场照明系统，用于接收源自初级光源的单个光束并用于从其产生两个照明光束。在操作中，第一照明光束沿着第一照明光束路径被引导至第一照明场，该第一照明场在照明系统的出射平面中布置在投射镜头的光轴之外。同时，第二照明光束沿着第二照明光束路径被引导到第二照明场，该第二照明场关于光轴与第一照明场相对并且在出射平面中布置在光轴外部。照明系统的出射平面对应于投射镜头的物平面。
4、照明系统包括折射光瞳成形单元，用于接收来自初级光源的光并用于在照明系统的光瞳成形表面中产生二维强度分布。光瞳成形表面中的二维强度分布基本上确定被引导到出射平面的光线的角度分布。此外，提供光瞳成形单元的光学下游的折射场成形系统，其包括用于使从光瞳成形单元接收的光均匀化并用于将照明光分成第一和第二照明光束的均匀化单元。
5、光瞳成形单元仅借助于折射光学元件，即通过在光学元件的相应设计的光滑表面上折射待调节的光来对二维强度分布进行整形。省去了一个或多个衍射光学元件的使用。尽管衍射光学元件原则上提供了从输入光束产生具有非常单独可调节的特性的一个或多个输出光束的可能性，但是经由衍射的光束成形通常与光损失相关联并且产生杂散光，这可能对功能产生负面影响。另一方面，如果光瞳成形单元仅用折射光学元件构造，则可以以低光学损耗产生光瞳照明。
6、为了确保照明场被来自光源的光尽可能均匀地照明并且同时光瞳成形表面和出射表面之间的光损失保持较低，提供了包括均匀化单元的折射场成形系统，该均匀化单元用于使从光瞳成形单元接收的光均匀化并且用于将照明光分成第一和第二照明光束。
7、因此，该组件具有双重功能，确切地说，使照明辐射均匀化和分成两个照明光束的任务。该划分是由于均匀化单元的光学部件的特殊设计。通过借助于均匀化单元的光学部件集成若干功能(均匀化和划分)，还可以有助于使用来自初级光源的光以尽可能少的强度损失照射图案，并且因此有助于增加吞吐量。
8、存在实现该概念的功能上不同的方式。
9、在一组实施例中，均匀化单元具有第一网格布置和下游的第二网格布置，
10、第一网格布置具有用于接收二维强度分布的光并用于产生次级光源的网格布置的第一折射网格元件，下游的第二网格布置具有用于接收来自次级光源的光并在出射平面中至少部分地叠加来自次级光源的光的第二折射网格元件。第一网格元件用于将光束分成多个光学通道。第一网格元件中的每一个生成属于次级光源的光学通道。第一网格元件的形状或孔径通常确定照明场的形状。例如，第一网格元件可以是矩形的。
11、第二网格元件中的每一个被分配给两个相邻的第一网格元件并且由透镜元件形成，该透镜元件具有位于第一光学通道中的第一部分和位于第二光学通道中的第二部分，其中这些部分具有不同的表面形状，并且因此具有不同的光学效应。
12、优选地，该布置使得在一个方向上相邻的第一网格元件交替地分配给第一照明场和第二照明场。这有助于源自光瞳成形表面的强度分布在照明场上的均匀分布。由于每个照明场实际上接收来自光瞳成形表面中紧密相邻位置的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于微光刻投射曝光设备的照明系统(ILL)，用于利用从来自初级光源(LS)的光产生的照明光来照明布置在下游投射镜头(PO)的物平面(OS)的区域中的图案，
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述均匀化单元(HOM)包括积分棒装置(ISA)，所述积分棒装置(ISA)具有带有入射表面(EF1)和出射表面(AF1)的入射积分棒(IE)，以及光学耦合到所述出射表面(AF1)的第一局部表面(TF1)的第一出射积分棒(IA1)和光学耦合到所述出射表面(AF1)的第二局部表面(TF2)的第二出射积分棒(IA2)，其中所述第一出射积分棒的出射表面(AF2-1)被分配给所述第一照明场(ILF1)，并且所述第二出射积分棒的出射表面(AF2-2)被分配给所述第二照明场(ILF2)。
3.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述入射积分棒(IE)和所述出射积分棒(IA1、IA2)各自在轴向方向上具有恒定的横截面形状和横截面尺寸，并且布置在所述入射积分棒的出射表面和所述出射积分棒的每个入射表面之间的是棱镜装置(PA)，用于光束从靠近所述轴的位置偏转到远离所
4.根据权利要求2或3所述的照明系统，其特征在于，所述第一出射积分棒(IA1)和所述第二出射积分棒(IA2)形成为锥形积分器，其中横截面尺寸从所述入口侧到所述出口侧连续减小。
5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述均匀化单元(HOM)具有第一网格布置(RA1)和下游第二网格布置(RA2)，所述第一网格布置(RA1)具有第一折射网格元件(RE1)以用于接收所述二维强度分布的光并且用于产生次级光源(SL1、SL2、...)的网格布置，所述下游第二网格布置(RA2)具有第二折射网格元件(RE2)以用于接收来自所述次级光源(SL1、SL2)的光并且用于在所述出射平面中至少部分地叠加来自所述次级光源的光，
6.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于，在一个方向上相邻的第一网格元件(RE1)被交替地分配给所述第一照明场(ILF1)和所述第二照明场(ILF2)。
7.根据权利要求5或6所述的照明系统，其特征在于，所述第二网格布置(RA2)的透镜元件的至少一个表面是非球面弯曲的，其中优选地，入射表面和出射表面是非球面弯曲的。
8.根据权利要求5、6或7所述的照明系统，其特征在于，屈曲线在所述第二网格布置(RA2)的透镜元件的至少一个表面上在所述第一部分(AB1)和所述第二部分(AB2)之间延伸。
9.一种投射曝光设备，用于以布置在投射镜头的物平面的区域中的掩模的图案的至少一个像曝光布置在所述投射镜头的像平面的区域中的辐射敏感基板，包含：
10.根据权利要求9所述的投射曝光设备，其特征在于，所述投射镜头为反射折射投射镜头，该反射折射投射镜头具有多个光学元件，该光学元件包含透镜元件及凹面镜(CM)且沿光轴(OA)配置于该物平面(OS)与该像平面(IS)之间，其中优选地，
11.一种以掩模的图案的至少一个像曝光辐射敏感基板的投射曝光方法，包含以下步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于微光刻投射曝光设备的照明系统(ill)，用于利用从来自初级光源(ls)的光产生的照明光来照明布置在下游投射镜头(po)的物平面(os)的区域中的图案，
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述均匀化单元(hom)包括积分棒装置(isa)，所述积分棒装置(isa)具有带有入射表面(ef1)和出射表面(af1)的入射积分棒(ie)，以及光学耦合到所述出射表面(af1)的第一局部表面(tf1)的第一出射积分棒(ia1)和光学耦合到所述出射表面(af1)的第二局部表面(tf2)的第二出射积分棒(ia2)，其中所述第一出射积分棒的出射表面(af2-1)被分配给所述第一照明场(ilf1)，并且所述第二出射积分棒的出射表面(af2-2)被分配给所述第二照明场(ilf2)。
3.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于，所述入射积分棒(ie)和所述出射积分棒(ia1、ia2)各自在轴向方向上具有恒定的横截面形状和横截面尺寸，并且布置在所述入射积分棒的出射表面和所述出射积分棒的每个入射表面之间的是棱镜装置(pa)，用于光束从靠近所述轴的位置偏转到远离所述轴的位置，位于距所述光轴(ax)一定距离处。
4.根据权利要求2或3所述的照明系统，其特征在于，所述第一出射积分棒(ia1)和所述第二出射积分棒(ia2)形成为锥形积分器，其中横截面尺寸从所述入口侧到所述出口侧连续减小。
5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述均匀化单元(hom)具有第一网格布置(ra1)和下游第二网格布...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·比林，M·施瓦布，S·贝德，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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