補(bǔ)償微光刻投射曝光系統(tǒng)的通道缺陷的設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)，其包含：(a)多個通道，每個通道引導(dǎo)部分光束且至少一個通道包含至少一個缺陷；及（b)至少一個光學(xué)元件，其布置在具有該至少一個缺陷的該至少一個通道中，該光學(xué)元件適配于至少部分補(bǔ)償該通道的部分光束的至少一個缺陷。
【專利說明】補(bǔ)償微光刻投射曝光系統(tǒng)的通道缺陷的設(shè)備及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及補(bǔ)償微光刻投射曝光系統(tǒng)的通道缺陷的領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 微光刻投射曝光系統(tǒng)用于生產(chǎn)微結(jié)構(gòu)組件，尤其是諸如集成電路（1C)的半導(dǎo)體 組件。微光刻投射曝光系統(tǒng)的必要組件包含光源、照明裝置或照明系統(tǒng)及投射物鏡或投射 系統(tǒng)。在使用深紫外光（DUV)波長范圍的電磁輻射的現(xiàn)代投射曝光系統(tǒng)中，光源通常是準(zhǔn) 分子激光系統(tǒng)（248nm的氟化氪（KrF)準(zhǔn)分子激光器、193nm的氟化氦（ArF)激光、或157nm 波長氟化物（F2)的準(zhǔn)分子激光）。
[0003] 照明系統(tǒng)的性質(zhì)決定微光刻投射曝光系統(tǒng)所能達(dá)到的成像質(zhì)量及晶片產(chǎn)量。照 明系統(tǒng)必須能夠從光源形成光束以用于各種可能的照明模式或設(shè)定。使用各種設(shè)定（如 具有不同相干度的環(huán)形場照明及/或雙極或四極離軸照明）以在基板上布置的感光層中 產(chǎn)生光刻掩模的結(jié)構(gòu)元件的最佳成像對比。同時，投射曝光系統(tǒng)必須具有合理的工藝窗 口（process window)。例如，可使用離軸傾斜照明以利用二光束干涉增加焦深（depth of focus，DoF)，以及還增加總體系統(tǒng)的分辨能力。
[0004] 由于產(chǎn)生波長減?。ㄓ绕湓贒UV波長范圍中）的電磁輻射的工作量及成本大大增 力口，照明系統(tǒng)必須以最高效率產(chǎn)生各種設(shè)定。此外，在照明模式中，光學(xué)強(qiáng)度分布必須盡可 能一致，因?yàn)槿魏尾痪鶆蛐詫p少要在基板上成像的特征元件的臨界尺寸（CD)。
[0005] 為了滿足這些需求，將光源的光束分離或分成多個部分光束，并通過光學(xué)照明系 統(tǒng)中的微結(jié)構(gòu)光學(xué)組件將這些光束單獨(dú)地成形和/或引向不同通道。使用分開及引導(dǎo)部分 光束的不同原理的微光刻照明系統(tǒng)例如公開在US2004/0108167 A1及W0 2005/026843 A2 中。
[0006] 術(shù)語"通道"在此處及下文中是指照明系統(tǒng)中的體積（volume)，部分光束通過此體 積從通過分開輸入光束而產(chǎn)生的位置行進(jìn)至與其它部分光束疊加或組合的位置。
[0007] 微光刻投射曝光系統(tǒng)的投射物鏡收集透射通過掩模的光并將其聚焦于分配在基 板上的感光層或光刻膠上，基板布置在投射物鏡的焦平面中?；逋ǔＪ前雽?dǎo)體晶片，如硅 晶片。
[0008] 由于半導(dǎo)體工業(yè)中不斷增加的集成密度，光刻投射曝光系統(tǒng)必須將越來越小的結(jié) 構(gòu)投射至光刻膠上。為了滿足此要求，如已經(jīng)提到的，投射曝光系統(tǒng)的曝光波長已從電磁光 譜的近紫外光跨越中間紫外光而移至深紫外光區(qū)?，F(xiàn)在，通常使用193nm的波長曝光晶片 上的光刻膠。結(jié)果，以逐漸增加的分辨率制造微光刻投射曝光系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，且因此 也變得越來越昂貴。未來，投射曝光系統(tǒng)將使用電磁光譜的極紫外光（EUV)波長范圍中明 顯更小的波長（如，在l〇nm-15nm的范圍中）。
[0009] 在給定波長，投射曝光系統(tǒng)的分辨率可通過增加其投射系統(tǒng)的數(shù)值孔徑（NA)而 增加。M.Totzeck 等人在文獻(xiàn)"Polarization influence on imaging"（J.Microlith.，Mi crolab.，Microsyst·，4 (3) (Jul-S印 2005)，p.031108-1 - 031108-15))中對以下進(jìn)行了討 論：對于高ΝΑ投射系統(tǒng)，照明光束的偏振對于投射曝光系統(tǒng)的分辨率具有重大的影響。
[0010] 因此，為了能夠控制微光刻照明系統(tǒng)的出射光束的相干度，需要控制其偏振狀態(tài)。 已知在照明系統(tǒng)以及投射系統(tǒng)的光瞳平面和/或掩模平面中調(diào)整預(yù)定偏振分布以優(yōu)化圖 像對比度的各種方法。一些不詳盡的示例列舉如下：W0 2005/069081 A2、W0 2005/031467 A2、US 6191880 Bl、US 2007/0146676A1、TO 2009/034109 A2、TO 2008/019936 A2、TO 2009/100862 A1、EP 1879071 A2、及 DE 102004011733 Al。
[0011] 以上所提文獻(xiàn)說明照明系統(tǒng)的總光束或一些子光束（包含單獨(dú)通道的許多部分 光束）的偏振控制。另一方面，單獨(dú)通道中可能有缺陷，如由有缺陷或較差光學(xué)組件引起的 單獨(dú)部分光束的偏振缺陷。其中一個或幾個部分光束可能具有改變的或甚至不明確的偏振 狀態(tài)的部分光束的疊加可導(dǎo)致無法預(yù)期的總光束的偏振狀態(tài)。此情況造成優(yōu)選狀態(tài)下的強(qiáng) 度（intensity in preferred state,簡稱IPS)的減少，使其可能落在預(yù)定閾值以下。
[0012] 因此，本發(fā)明的目的在于提供補(bǔ)償部分光束通道內(nèi)的部分光束的缺陷的設(shè)備及方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種如權(quán)利要求1所述的方法。在實(shí)施例中，一種微 光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)包含：(a)多個通道，每個通道引導(dǎo)部分光束且至少一個通 道包含至少一個缺陷；及（b)至少一個光學(xué)元件，其布置在具有該至少一個缺陷的該至少 一個通道中，該光學(xué)元件適配于至少部分補(bǔ)償該通道的部分光束的至少一個缺陷。
[0014] 通過補(bǔ)償部分光束通道內(nèi)的缺陷，避免部分光束的局部缺陷可能使通過疊加從照 明系統(tǒng)出射的幾個部分光束以照明掩模而形成的光束的質(zhì)量降低。尤其，疊加幾個良性部 分光束及單一有缺陷部分光束可導(dǎo)致減損從照明系統(tǒng)出射的第二數(shù)量總光束。此減損可導(dǎo) 致對照明系統(tǒng)的（一個或多個）照明光束的復(fù)雜校正措施。
[0015] 由于光學(xué)元件僅最低限度地影響相應(yīng)通道中部分光束的光束特性，插入光學(xué)元件 并不需要對部分光束的補(bǔ)償措施。另一方面，補(bǔ)償缺陷有效增加從照明系統(tǒng)出射的（一個 或多個）光束的優(yōu)選狀態(tài)下的強(qiáng)度（IPS)。
[0016] 另外一方面，至少一個缺陷包含至少一個通道中部分光束的偏振變化。另一方面， 至少一個光學(xué)元件通過修改部分光束的偏振來至少部分補(bǔ)償至少一個缺陷。
[0017] 照明系統(tǒng)通道中的缺陷的一個示例是部分光束的偏振變化。此偏振變化的來源可 能是接口及涂層處的反射和/或透射和/或光束通道中光學(xué)組件的雙折射。雙折射可為固 有的或材料雙折射和/或可由光學(xué)組件的底座（mounting)造成的應(yīng)變所引致。通過選擇 性修改部分光束的偏振，可至少部分補(bǔ)償偏振變化。
[0018] 根據(jù)另外一方面，至少一個光學(xué)元件包含至少部分補(bǔ)償部分光束的偏振變化的應(yīng) 變引致雙折射。在另一有利效應(yīng)中，應(yīng)變引致雙折射包含將局部持續(xù)修改的至少一個布置 引入光學(xué)元件在其光學(xué)有關(guān)區(qū)外的區(qū)域中。
[0019] 眾所周知，在透明材料中引入局部變形會造成局部應(yīng)變引致雙折射變化?；诿?述引致的局部變形依據(jù)引入局部變形所用激光束的參數(shù)的模型，可控制在光學(xué)元件材料中 局部引致的應(yīng)變分布。因此，可將預(yù)定局部應(yīng)變分布引入光學(xué)元件中。此應(yīng)變分布造成相 應(yīng)雙折射分布。
[0020] 在優(yōu)選實(shí)施例中，在光學(xué)元件的光學(xué)無關(guān)區(qū)中引入一個或幾個局部持續(xù)修改的布 置。深遠(yuǎn)的應(yīng)變分量在光學(xué)元件的光學(xué)有關(guān)區(qū)中延伸，并造成至少部分補(bǔ)償相應(yīng)通道中光 學(xué)缺陷的應(yīng)變引致雙折射分布?？山柚?jì)算機(jī)系統(tǒng)從所需雙折射分布計(jì)算局部持續(xù)修改的 布置。
[0021] 在光學(xué)元件的光學(xué)有關(guān)區(qū)外的區(qū)域中引入局部持續(xù)修改的（一個或多個）布置的 構(gòu)造具有以下優(yōu)點(diǎn)：局部持續(xù)修改的布置對于部分光束的光子沒有任何影響。此外，局部持 續(xù)修改的布置不會使光學(xué)元件的光學(xué)有關(guān)區(qū)的光學(xué)特性惡化（degrade)。
[0022] 在本說明書中，術(shù)語"實(shí)質(zhì)上（essentially) "是指在最先進(jìn)測量技術(shù)的分辨率極 限以下的數(shù)量變化。
[0023] 光學(xué)元件的光學(xué)有關(guān)區(qū)是光束或部分光束穿過光學(xué)元件或光束或部分光束從光 學(xué)元件反射的區(qū)域。光學(xué)元件的所有其它區(qū)域部分則是光學(xué)無關(guān)區(qū)。
[0024] 另外一方面，二維反射鏡陣列的反射鏡將通過至少一個光學(xué)元件的部分光束引向 與預(yù)定目標(biāo)光瞳一致的光瞳的外邊緣。
[0025] 雙折射引起的延遲顯示光瞳平面中光束上的對稱變化。其從光瞳中心朝向光瞳邊 緣增加。因此，通過將穿過至少一個光學(xué)元件并因此取得限定的延遲的一個或多個部分光 束引向光瞳邊緣，可補(bǔ)償光瞳邊緣中的延遲。此程序必須考慮以下約束：光瞳平面中的強(qiáng)度 分布必須滿足預(yù)定的目標(biāo)分布。然而，光瞳平面中的缺陷不需要包含光瞳上的對稱變化以 在限定的照明系統(tǒng)中得到補(bǔ)償。
[0026] 根據(jù)另外一有利方面，至少一個光學(xué)元件的應(yīng)變引致雙折射包含具有固定方向的 快軸。
[0027] 在光學(xué)元件中引入具有帶有固定方向的快軸的應(yīng)變引致雙折射，允許對偏振變化 進(jìn)行空間解析的校正。
[0028] 另一方面，至少一個光學(xué)元件的應(yīng)變引致雙折射包含在至少一個光學(xué)元件的光學(xué) 有關(guān)區(qū)中的lnm-10nm、較佳2nm_8nm、以及最佳3nm_6nm的延遲。
[0029] 另一優(yōu)選方面，至少一個光學(xué)元件通過選擇至少一個光學(xué)元件的快軸相對于通道 中部分光束的偏振的取向來最大化部分光束的偏振的修改。
[0030] 若部分光束具有線性偏振及光學(xué)元件具有方向固定的快軸，則容易執(zhí)行所說明的 優(yōu)化過程。然而，若部分光束具有任意偏振及應(yīng)變引致雙折射未產(chǎn)生固定快軸，則還可執(zhí)行 缺陷補(bǔ)償。
[0031] 另一有利方面，照明系統(tǒng)適配于疊加至少一個第一通道及至少一個第二通道的部 分光束于單一斑點(diǎn)中，使得疊加部分光束的延遲補(bǔ)償照明系統(tǒng)的延遲。
[0032] 此特征是有利的，因其允許通過在局部疊加光束的通道的一個中插入特別設(shè)計(jì)的 光學(xué)元件，補(bǔ)償部分光束在單一斑點(diǎn)中疊加以形成從照明系統(tǒng)出射的照明光束的幾個通道 的缺陷。因此，大程度地簡化其中一些或全部通道具有缺陷的多個通道的缺陷補(bǔ)償。
[0033] 另外一方面，至少一個第一通道的部分光束的偏振相對于至少一個第二通道的部 分光束的偏振旋轉(zhuǎn)預(yù)定的量。
[0034] 根據(jù)另外一方面，至少一個缺陷的補(bǔ)償增加從照明系統(tǒng)出射的光束的優(yōu)選狀態(tài)下 的強(qiáng)度。
[0035] 優(yōu)選狀態(tài)下的強(qiáng)度（IPS)是投射曝光系統(tǒng)成像質(zhì)量的重要特性。因此，利用將可 使用光子損失限制于極低比例的閾值（如，IPS>97% )來限定IPS。
[0036] 另一方面，至少一個光學(xué)元件適配于包含致動器，以在至少一個光學(xué)元件的光學(xué) 有關(guān)區(qū)中引致應(yīng)變。另外一方面，致動器包含壓電元件。
[0037] 通過組合光學(xué)元件與致動器，可對光學(xué)元件施加暫時改變的應(yīng)變，允許雙折射快 速適配于新情況。致動器可改變延遲并使快軸不受影響，或其可布置成修改快軸的取向及 延遲二者。還可設(shè)想為光學(xué)元件布置兩個或兩個以上致動器。
[0038] 根據(jù)另一方面，至少一個光學(xué)元件適配于在照明系統(tǒng)操作期間動態(tài)插入至少一個 通道中。
[0039] 此特征可在投射曝光系統(tǒng)操作期間優(yōu)化投射曝光系統(tǒng)的IPS。其既不需要光學(xué)元 件實(shí)質(zhì)上變更部分光束的光學(xué)強(qiáng)度，也不需要改變其相位關(guān)系。
[0040] 又另外一方面，至少一個光學(xué)元件包含以不同固定快軸和/或不同延遲量制造的 多個光學(xué)兀件。
[0041] 例如，在微光刻照明系統(tǒng)的通道中可以有各種材料雙折射量的缺陷。因此，產(chǎn)生具 有適配于照明系統(tǒng)通道中發(fā)生的不同缺陷的局部持續(xù)修改的各種布置的光學(xué)元件將很有 利。
[0042] 根據(jù)另一方面，多個光學(xué)元件適配于插入各具有缺陷的多個通道中，使得最大化 從照明系統(tǒng)出射的光束的優(yōu)選狀態(tài)下的強(qiáng)度。
[0043] 微光刻照明系統(tǒng)具有多個通道。因此，可能多于一個通道具有缺陷。兩個或兩個以 上通道中的缺陷可具有實(shí)質(zhì)上相同的缺陷數(shù)量或不同通道的缺陷可具有不同的缺陷數(shù)量。 這些缺陷可通過在相應(yīng)有缺陷通道中插入最能補(bǔ)償相應(yīng)缺陷的光學(xué)元件而得到補(bǔ)償。通過 疊加的部分光束的IPS控制缺陷補(bǔ)償。
[0044] 另一方面，至少一個光學(xué)元件適配于包含偏振器，其將部分光束的偏振改變預(yù)定 量。
[0045] 通過在偏振器的非光學(xué)使用區(qū)中引入局部持續(xù)修改的布置，偏振器可對部分光束 執(zhí)行預(yù)定偏振操縱并可同時補(bǔ)償由通道中偏振變化引起的缺陷。此構(gòu)造可節(jié)省微光刻照明 系統(tǒng)通道中的空間。
[0046] 另外一方面，至少一個光學(xué)元件包含反射部分光束的反射鏡。根據(jù)再另一方面，至 少一個光學(xué)元件包含偏轉(zhuǎn)部分光束的透鏡。
[0047] 如已經(jīng)提到的，微光刻照明系統(tǒng)通常包含各引導(dǎo)一部分光束的許多不同通道。因 此，在不同的部分光束之間通常沒有太多空間。因此，有利的是結(jié)合缺陷補(bǔ)償與光學(xué)元件的 另一功能以節(jié)省照明系統(tǒng)中的空間。
[0048] 還可設(shè)想結(jié)合方才討論的方法與插入針對通道缺陷補(bǔ)償特別設(shè)計(jì)的一或多個光 學(xué)元件?？蔀橛欣氖牵瑢㈩A(yù)定的缺陷補(bǔ)償量加入特定通道（如接近通道矩陣邊緣及/或 角落的通道）的光學(xué)元件及僅對具有特定缺陷的幾個通道插入額外光學(xué)元件。
[0049] 根據(jù)另一方面，至少一個光學(xué)元件適配于包含具有用于至少兩個通道的至少兩個 光學(xué)有關(guān)區(qū)的至少一個板，光學(xué)有關(guān)區(qū)布置在至少一個板的光學(xué)上無關(guān)的區(qū)域之間。
[0050] 由于微光刻照明系統(tǒng)的通道布置通常包含許多通道，可能會有其中單獨(dú)地補(bǔ)償數(shù) 個通道中的缺陷的麻煩情況。若通道布置的數(shù)個相鄰?fù)ǖ谰哂腥毕荩瑒t單獨(dú)通道缺陷補(bǔ)償 的該方法可能因空間限制而受限。因此，有用的是產(chǎn)生可補(bǔ)償數(shù)個通道的缺陷的板。
[0051] 又另一方面，至少兩個光學(xué)有關(guān)區(qū)以一維列或二維矩形矩陣布置，至少兩個光學(xué) 有關(guān)區(qū)具有調(diào)整到部分光束直徑的直徑，及至少兩個光學(xué)有關(guān)區(qū)具有調(diào)整到至少兩個不同 通道的部分光束之間的距離的距離。
[0052] 另外一方面，該板包含適配于至少部分補(bǔ)償至少一個缺陷的至少一個光學(xué)有關(guān)區(qū) 和沒有應(yīng)變引致雙折射的至少一個光學(xué)有關(guān)區(qū)。
[0053] 類似于單一通道的光學(xué)元件，板可整合各種功能，如缺陷補(bǔ)償和產(chǎn)生預(yù)定偏振變 化。
[0054] 又另一方面，該板包含至少兩個適配于補(bǔ)償至少兩個不同缺陷的光學(xué)有關(guān)區(qū)。
[0055] 根據(jù)另外一方面，該板的至少兩個光學(xué)有關(guān)區(qū)包含偏振器，其將部分光束的偏振 改變預(yù)定量。
[0056] 在再另一方面，使用超短激光脈沖以引入局部持續(xù)修改的至少一個布置。
[0057] 另外一有利方面，該板適配于實(shí)質(zhì)上垂直于至少兩個部分光束的光束方向移動和 /或旋轉(zhuǎn)。
[0058] 類似于單一通道的光學(xué)元件，此特征可通過將該板調(diào)整到通道矩陣中最小化IPS 損失的位置來優(yōu)化缺陷補(bǔ)償。
[0059] 根據(jù)另一方面，該板適配于在照明系統(tǒng)操作期間動態(tài)插入至少兩個通道的部分光 束的光束路徑中。
[0060] 又另外一有利方面，補(bǔ)償微光刻投射曝光系統(tǒng)中照明系統(tǒng)的至少一個通道中至少 一個缺陷的方法使用上述方面的任一方面的照明系統(tǒng)。
[0061] 最后，另一方面另外包含在具有最能夠由至少一個光學(xué)元件補(bǔ)償?shù)娜毕莸闹辽僖?個通道中插入該至少一個光學(xué)元件的步驟。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0062] 為了更好地理解本發(fā)明及明白其實(shí)際應(yīng)用，在下文中提供并參考以下示圖。應(yīng)注 意，示圖僅給定作為示例，而不限制本發(fā)明的范圍。
[0063] 圖1示意性示出微光刻投射曝光系統(tǒng)的必要組件；
[0064] 圖2示意性顯示微光刻照明系統(tǒng)的通道布置的橫截面；
[0065] 圖3圖解在光刻掩模平面中分析的線性偏振光束的DUV投射曝光系統(tǒng)的照明系統(tǒng) 的延遲分布，圖3a重現(xiàn)照明系統(tǒng)焦平面視場的左方部分，圖3b示出中心部分，及圖3c指示 右方部分；
[0066] 圖4示意性表現(xiàn)在光學(xué)元件中引入局部持續(xù)修改的布置的設(shè)備的方塊圖；
[0067] 圖5示意性圖解具有引入局部持續(xù)修改的布置的光學(xué)有關(guān)區(qū)和光學(xué)無關(guān)區(qū)的光 學(xué)元件；
[0068] 圖6示意性表現(xiàn)圖2的片段，其中偏振板插入不同通道的部分光束中；
[0069] 圖7顯示在圖6中將光學(xué)元件布置在通道之一中以變更相應(yīng)部分光束的偏振；
[0070] 圖8示意性圖解兩個疊加部分光束的延遲具有加成性；
[0071] 圖9不意性描繪對4x4部分光束矩陣布置4x4光學(xué)有關(guān)區(qū)的板，其中一些光學(xué)有 關(guān)區(qū)具有不同局部持續(xù)修改的布置以造成具有不同快軸取向及不同延遲量的應(yīng)變引致雙 折射；
[0072] 圖10示意性顯示圖9的板具有光學(xué)有關(guān)區(qū)的應(yīng)變引致雙折射的四個不同構(gòu)造，其 中每個構(gòu)造具有其不同快軸取向及不同延遲量；
[0073] 圖11示意性表現(xiàn)在一部分通道矩陣中的三個偏振板和第一補(bǔ)償板的組合；
[0074] 圖12示意性顯示在一部分通道矩陣中的三個偏振板和第二補(bǔ)償板的組合。

【具體實(shí)施方式】
[0075] 優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述
[0076] 下文中，將參考圖解本發(fā)明示例實(shí)施例的附圖更詳細(xì)說明本發(fā)明。不過，本發(fā)明可 以不同方式實(shí)施，但不應(yīng)被視為受限于所列出的實(shí)施例。確切地說，所提供的這些實(shí)施例將 使得本公開內(nèi)容更為詳盡，并讓本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本發(fā)明的范圍。
[0077] 圖1示意性顯示微光刻投射曝光系統(tǒng)100的必要組件。光源110將線性偏振電磁 輻射發(fā)射至光束擴(kuò)展單元120中。對于紫外光（UV)或DUV波長范圍中的光刻系統(tǒng)，通常應(yīng) 用準(zhǔn)分子激光器作為光源110。如已經(jīng)提到的，KrF準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)用于248nm、ArF準(zhǔn)分子 激光系統(tǒng)用于193nm，F(xiàn) 2準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)用于157nm波長范圍。準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)通常發(fā)射 線性偏振電磁輻射。此外，準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)一般發(fā)射具有納秒范圍的脈沖持續(xù)時間的光脈 沖或激光脈沖。還可對用于未來光刻系統(tǒng)的其它波長應(yīng)用以下討論的系統(tǒng)及方法。
[0078] 光束擴(kuò)展單元120將激光束145的直徑從毫米范圍增加到厘米范圍。例如，進(jìn)入 擴(kuò)展單元120的光束可具有15nmX20nm的大小，從擴(kuò)展單元120出射的光束可具有例如 80mm X 80mm 的尺寸。
[0079] 在圖1的示例實(shí)施例中，照明系統(tǒng)130包含三個不同部分。第一部分131 (又稱為 "光學(xué)單元"）包含光學(xué)組件，以將光源100產(chǎn)生并由光束擴(kuò)展單元120擴(kuò)展的光束分成部 分光束或部分束（圖1未顯示）。將在圖2的背景中討論產(chǎn)生及形成部分光束的細(xì)節(jié)。偏 轉(zhuǎn)鏡132將部分光束引向第二部分134 (又稱為"透鏡組"）。在第二部分134中，使部分光 束成形，并重新布置光學(xué)強(qiáng)度的空間分布。在第二部分134的出口處存在其中布置掩模母 版遮蔽系統(tǒng)（REMA)的中間場平面，該REMA可用作可調(diào)整場光闌（圖1未指示）。第三部 分136包含將掩模母版遮蔽系統(tǒng)成像至晶片160上的物鏡，晶片布置在照明系統(tǒng)130的另 一場平面中。
[0080] 投射物鏡140將穿過掩模150的光成像至布置在基板160上的感光層170?；?160通常是娃晶片。
[0081] 圖2更詳細(xì)地示意性圖解照明系統(tǒng)130的第一部區(qū)，其布置在照明系統(tǒng)130的第 一部分131和第二部分134中。擴(kuò)展光束205進(jìn)入照明系統(tǒng)130的第一部分131。第一透 鏡210使擴(kuò)展光束205成形以便進(jìn)一步處理。接著，二維微透鏡光柵陣列215將擴(kuò)展光束 205分成多個部分光束235。多個部分光束235有規(guī)律地布置且互相平行。另一微透鏡陣 列225調(diào)整部分光束235的光束角度。
[0082] 在一示例實(shí)施例中，擴(kuò)展光束具有80mmX80mm的尺寸。二維微透鏡光柵陣列215 將光束分成例如4mmX 4mm的方形，其導(dǎo)致20X20部分光束205的陣列或矩陣。這表示在 討論的示例中，部分光束235的通道220具有垂直于光束方向的尺寸4mmX4mm。在圖2中， 以虛線標(biāo)出通道220。兩個二維微透鏡陣列215及225將部分光束235集中成2mmX 2mm的 面積。在圖10 - 12(在下文說明）的討論中應(yīng)用的照明系統(tǒng)使用64X64反射鏡元件的多 反射鏡陣列（MMA)。
[0083] 在微透鏡陣列225的下游，在部分光束235的一些通道220中插入偏振板230。偏 振板230例如通過將偏振旋轉(zhuǎn)預(yù)限定角度和/或通過形成圓偏振的部分光束235來以限定 方式改變部分光束的線性偏振。因此，偏振板230允許設(shè)定從照明系統(tǒng)130出射的（一個 或多個）光束285的預(yù)定偏振狀態(tài)以照明掩模150。
[0084] 每個部分光束235照在二維反射鏡陣列250的相應(yīng)反射鏡240。在討論的示例中， 反射鏡陣列250的反射鏡240為平的且具有3mmX3mm的大小。每個反射鏡240可繞彼此 垂直對準(zhǔn)的兩個傾斜軸傾斜。每個反射鏡240的傾斜運(yùn)動可由控制單元260單獨(dú)地控制， 控制單元260經(jīng)由電連接255連接至反射鏡陣列250。
[0085] 單獨(dú)反射鏡240位于4mmX 4mm的方形區(qū)域中，方形區(qū)域在二維反射鏡陣列250上 位于彼此旁邊?？蓪为?dú)反射鏡240的數(shù)目調(diào)整為部分光束235的數(shù)目，并且在討論的示 例中，此數(shù)目彡400。反射鏡陣列250布置在照明系統(tǒng)130的第一部分131的偏轉(zhuǎn)鏡132 上。代替反射鏡陣列250,還可使用可控反射衍射光柵陣列（an array of controllable reflective diffraction gratings)以將部分光束235偏轉(zhuǎn)在預(yù)定方向上。
[0086] 使用光學(xué)組件265以使自反射鏡240反射的部分光束235形成或成形。為此目的， 至少一些光學(xué)組件265可沿著照明系統(tǒng)130的光軸（圖2未顯示）移動。例如，光學(xué)元件 265可形成變焦三棱軸錐體物鏡（zoom-axicon objective)。光學(xué)組件265的出瞳是照明 系統(tǒng)130的光瞳成形表面。
[0087] 在討論的不例中，光柵兀件270布置在光瞳成形表面中或接近光瞳成形表面。光 柵元件270具有滿足若干功能的衍射或折射光學(xué)元件的二維陣列。光柵元件270使入射部 分光束235成形。此外，光柵元件270形成離開光柵元件270且在隨后的場平面中疊加的 部分光束，并因此混合部分光束以均勻照明該照明系統(tǒng)130的出瞳（其中布置掩?；蜓谀?母版150,圖2未顯示）。光柵元件270可實(shí)現(xiàn)為二維棱鏡陣列，其中按順序布置單獨(dú)棱鏡 以視需要照明均勻化的場平面。代替光柵元件270,還可使用形式為積分棒或蠅眼聚光器的 常規(guī)混合元件（圖2未顯示）。
[0088] 透鏡280象征布置在照明系統(tǒng)130的第三部分136中的物鏡，其將具有掩模系統(tǒng) 的均勻化場平面投射至其中布置掩模150的掩模母版平面290上。
[0089] 反射鏡陣列250改變部分光束235入射在反射鏡陣列250的反射鏡240上的角分 布，并因此重新布置擴(kuò)展光束205的光學(xué)強(qiáng)度分布。在圖2示意性圖解的示例中，光束205 被集中成可用以形成雙極設(shè)定的兩個輸出光束285。在圖2的示例中，光束235的上部用以 形成雙極設(shè)定的第一部分，光束235的下部用以形成雙極設(shè)定的第二部分。然而，還可應(yīng)用 光束235的不同分離以形成圖2的雙極設(shè)定或一般地形成預(yù)定設(shè)定。
[0090] 此外，反射鏡陣列250可通過單獨(dú)反射鏡在光瞳平面的相應(yīng)部分中的相應(yīng)傾斜來 切換單獨(dú)部分光束235。這提供在照明系統(tǒng)130的光瞳平面中設(shè)定所要或預(yù)定的延遲分布 以補(bǔ)償光瞳平面中的相應(yīng)延遲分布的可能性。所說明的延遲補(bǔ)償過程必須另外滿足以下要 求：光學(xué)強(qiáng)度在預(yù)定設(shè)定（即圖2的示例中的雙極設(shè)定）內(nèi)均勻分布。
[0091] 在部分光束的從二維光柵陣列215到二維光柵陣列270的路徑上，部分光束235 穿過幾個光學(xué)兀件，如微透鏡陣列225、偏振板230及光學(xué)組件265。此外，部分光束235從 反射鏡240反射。在部分光束235與光學(xué)組件215、225、240、230、265、270的每個交互作用 中，部分光束235可被扭曲。例如，部分光束235的光子可被吸收或從光束散射，導(dǎo)致部分 光束235的強(qiáng)度降低。此外，部分光束235中的相位關(guān)系可通過與光學(xué)組件215、225、230、 240、265、270的交互作用而扭曲。此外，部分光束235的偏振可通過部分光束235在組件 215、225、230、240、265、270的界面和/或涂層處的反射和/或透射而扭曲。另外，光學(xué)元件 215、225、230、265、270的固有或材料雙折射可改變部分光束235的偏振狀態(tài)。
[0092] 以下說明重點(diǎn)在于補(bǔ)償部分光束235在相應(yīng)通道220的路徑中獲得的偏振變化。 但應(yīng)了解，所討論的措施還可用于補(bǔ)償部分光束235的其它缺陷。
[0093] 在下一個步驟中，解說能夠補(bǔ)償部分光束235的偏振變化的光學(xué)元件的制造。然 后，討論在部分光束235的通道220中插入光學(xué)元件的示例。
[0094] 圖3示意性描繪投射曝光系統(tǒng)100的照明系統(tǒng)130的光學(xué)組件215、225、230、265、 270在掩模150的平面290中的固有或材料雙折射的效應(yīng)。如在圖1的討論已經(jīng)提過，激光 源110的輸出光束205實(shí)質(zhì)上線性偏振。通常，光束205為水平偏振（在圖2的紙張平面 中）或垂直偏振（垂直于圖2的紙張平面）。
[0095] 圖3呈現(xiàn)標(biāo)量雙折射分量Ret45的示例性示圖，其圖解向量延遲在45°軸上的投 影，其中該角度是相對于X軸而測量的。圖3a-3c清楚指出，延遲朝著照明系統(tǒng)130的透鏡 邊緣而明顯增加。此外，圖3a_3c還指出，延遲還朝著光瞳邊緣而明顯增加。這表示照明系 統(tǒng)130的光學(xué)元件215、225、230、265、270的材料雙折射具有強(qiáng)烈的場及光瞳依賴性。
[0096] 具有材料雙折射的光學(xué)元件215、225、230、265、270、500的延遲Λ根據(jù)以下方程 式由光學(xué)元件215、225、230、265、270、500的厚度(1及其快軸的折射率％及慢軸的折射率 ns決定：
[0097]

【權(quán)利要求】
1. 一種微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)，包含： a. 多個通道，每個通道引導(dǎo)部分光束，至少一個通道包含至少一個缺陷；及 b. 至少一個光學(xué)元件，布置在具有所述至少一個缺陷的所述至少一個通道中，所述光 學(xué)元件適配于至少部分補(bǔ)償所述通道的部分光束的至少一個缺陷。
2. 如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個缺陷包含所述至少一個通道中 的所述部分光束的偏振變化。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件通過修改所述部分 光束的偏振而至少部分補(bǔ)償所述至少一個缺陷。
4. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件包含應(yīng)變引 致雙折射，其至少部分補(bǔ)償所述部分光束的偏振變化。
5. 如權(quán)利要求4所述的照明系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)變引致雙折射包含在所述光學(xué)元件的 光學(xué)有關(guān)區(qū)外的光學(xué)元件區(qū)中引入局部持續(xù)修改的至少一個布置。
6. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，二維反射鏡陣列的反射鏡將通過所 述至少一個光學(xué)兀件的部分光束引向與預(yù)定目標(biāo)光瞳一致的光瞳的外邊緣。
7. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件的應(yīng)變引致 雙折射包含具有固定方向的快軸。
8. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件的應(yīng)變引 致雙折射在所述至少一個光學(xué)元件的光學(xué)有關(guān)區(qū)中包含lnm-10nm、較佳2nm-8nm、及最佳 3nm_6nm的延遲。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件通過選擇所述至少 一個光學(xué)元件的快軸相對于所述通道中的所述部分光束的偏振的取向而最大化所述部分 光束的偏振的修改。
10. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)適配于將至少一個第 一通道和至少一個第二通道的部分光束疊加于單一斑點(diǎn)中，使得所疊加的光束的延遲補(bǔ)償 所述照明系統(tǒng)的延遲。
11. 如權(quán)利要求10所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個第一通道的部分光束的偏振 相對于所述至少一個第二通道的部分光束的偏振旋轉(zhuǎn)預(yù)定量。
12. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個缺陷的補(bǔ)償增加從所 述照明系統(tǒng)出射的光束的優(yōu)選狀態(tài)下的強(qiáng)度。
13. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件適配于包含 致動器，以在所述至少一個光學(xué)元件的光學(xué)有關(guān)區(qū)中引起應(yīng)變。
14. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件適配于在所 述照明系統(tǒng)操作期間動態(tài)插入所述至少一個通道中。
15. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件包含以不同 固定快軸和/或不同延遲量制造的多個光學(xué)元件。
16. 如權(quán)利要求15所述的照明系統(tǒng)，其中，所述多個光學(xué)元件適配于插入各具有缺陷 的多個通道中，使得從所述照明系統(tǒng)出射的光束的優(yōu)選狀態(tài)下的強(qiáng)度最大化。
17. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件適配于包含 偏振器，其將所述部分光束的偏振改變預(yù)定量。
18. 如權(quán)利要求1-16所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件包含反射所述部 分光束的反射鏡。
19. 如權(quán)利要求1-16所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件包含偏轉(zhuǎn)所述部 分光束的透鏡。
20. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少一個光學(xué)元件適配于包含 具有用于至少兩個通道的至少兩個光學(xué)有關(guān)區(qū)的至少一個板，所述光學(xué)有關(guān)區(qū)布置在所述 至少一個板的光學(xué)上無關(guān)的區(qū)域之間。
21. 如權(quán)利要求20所述的照明系統(tǒng)，其中，所述至少兩個光學(xué)有關(guān)區(qū)以一維行或二維 矩形矩陣布置，所述至少兩個光學(xué)有關(guān)區(qū)具有調(diào)整到所述部分光束的直徑的直徑，所述至 少兩個光學(xué)有關(guān)區(qū)具有調(diào)整到所述至少兩個不同通道的部分光束之間的距離的距離。
22. 如權(quán)利要求20或21所述的照明系統(tǒng)，其中，所述板包含至少兩個光學(xué)有關(guān)區(qū)，其適 配于補(bǔ)償至少兩個不同缺陷。
23. 如權(quán)利要求20-22所述的照明系統(tǒng)，其中，所述板的至少兩個光學(xué)有關(guān)區(qū)包含偏振 器，其將所述部分光束的偏振改變預(yù)定量。
24. 如權(quán)利要求5所述的照明系統(tǒng)，其中，超短激光脈沖用于引入所述局部持續(xù)修改的 至少一個布置。
25. 如權(quán)利要求20-23所述的照明系統(tǒng)，其中，所述板適配于實(shí)質(zhì)上垂直于所述至少兩 個部分光束的光束方向移動和/或旋轉(zhuǎn)。
26. 如權(quán)利要求20-23或25所述的照明系統(tǒng)，其中，所述板適配于在所述照明系統(tǒng)操作 期間動態(tài)插入所述至少兩個通道的部分光束的光束路徑中。
27. -種補(bǔ)償微光刻投射曝光系統(tǒng)的照明系統(tǒng)的至少一個通道中的至少一個缺陷的方 法，所述方法使用如權(quán)利要求1-26中任一項(xiàng)所述的照明系統(tǒng)。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，還包含以下步驟：在具有最能夠由至少一個光學(xué)元件 補(bǔ)償?shù)娜毕莸闹辽僖粋€通道中插入至少一個光學(xué)元件。
【文檔編號】G03F7/20GK104220931SQ201280071975
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】I.薩恩杰, F.施萊塞納 申請人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司