監(jiān)視鏡位置的方法和微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2008年12月19日且發(fā)明名稱為"微光刻投射曝光設(shè)備的照明 系統(tǒng)"的中國專利申請No. 201210586425. 6的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及用于微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)具有布置為多鏡陣 列且能夠經(jīng)由至少一個驅(qū)動器傾斜的鏡、和該鏡的驅(qū)動電子裝置，以及還涉及驅(qū)動所述鏡 的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 集成電路和其他微結(jié)構(gòu)部件傳統(tǒng)上通過將一些結(jié)構(gòu)層施加到合適的基底來制作， 該合適的基底例如可以是硅晶片。為了構(gòu)造所述層的目的，基底首先涂覆光致抗蝕劑，該光 致抗蝕劑對屬于特定波長區(qū)域的光（例如，深紫外頻譜區(qū)域（DUV)中的光）敏感。接著，已 經(jīng)以該種方式涂覆的晶片在微光刻投射曝光設(shè)備中曝光。在該工藝中，布置在掩模上的結(jié) 構(gòu)的圖案借助于投射物鏡被成像光致抗蝕劑上。因為在這個工藝中復(fù)制比例通常小于1，所 以這種類型的投射物鏡也常稱作縮小物鏡。
[0004] 當(dāng)光致抗蝕劑已經(jīng)顯影之后，晶片經(jīng)歷刻蝕處理，刻蝕處理的結(jié)果是所述層依照 掩模上的圖案被結(jié)構(gòu)化。接著從所述層的剩余部分移除留下的光致抗蝕劑。重復(fù)該過程直 到所有層都已經(jīng)施加到晶片上。
[0005] 所使用的投射曝光設(shè)備的性能不僅由投射物鏡的成像特性也由使用投射光照明 掩模的照明系統(tǒng)來確定。為此目的，照明系統(tǒng)包括光源（例如以脈沖模式工作的激光器） 以及從光源產(chǎn)生的光產(chǎn)生在場點會聚到掩模上的光束的若干光學(xué)元件。為此，光束必須具 有特定特征，該特征一般與投射物鏡相匹配。
[0006] 這些特性尤其包括光束的角分布，該光束中的每一個會聚到掩模平面中的點。術(shù) 語"角度分布"描述了光束的總強度是如何分布到不同方向，來自所述不同方向光束的各個 光線打到掩模平面中的相關(guān)點。如果角度分布特別適于包含在掩模內(nèi)的圖案，所述圖案能 夠以較高成像質(zhì)量成像到涂覆有光致抗蝕劑的晶片上。
[0007] 在微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)中，近來已經(jīng)開始考慮使用多鏡陣列（MMA，也 稱作微鏡陣列或鏡矩陣），該多鏡陣列包括大量的可單獨驅(qū)動的微鏡以便在不同方向上偏 轉(zhuǎn)照明系統(tǒng)的投射光的單個局部光束。例如，以這樣的方式，借助于多個微鏡，能夠?qū)⑼渡?光的各個局部光束引導(dǎo)到照明系統(tǒng)光瞳平面中的不同位置。由于照明系統(tǒng)的光瞳平面中的 強度分布決定性地影響投射光的角度分布，通過獨立傾斜各個微鏡能夠更靈活地設(shè)置角度 分布。具體地，在與照明了環(huán)形區(qū)域或光瞳平面中的幾個極的所謂非傳統(tǒng)照明設(shè)置的結(jié)合 中，MM的使用使得角度分布適于各個情形，尤其適于要投射的掩模，而不需要例如必須更 換衍射光學(xué)元件。
[0008] 這樣的MMA常借助于從半導(dǎo)體技術(shù)已知的光刻工藝生產(chǎn)為微機電系統(tǒng)。利用該技 術(shù)的典型結(jié)構(gòu)尺寸在某些情況中總計達到數(shù)微米。這樣的系統(tǒng)的已知代表例如為具有多個 微鏡的MMA，所述微鏡能夠在兩個端位置之間關(guān)于軸數(shù)字地傾斜。這樣的數(shù)字MMA用在數(shù)字 投射機中用于復(fù)制圖像或膜。
[0009] 然而，對于微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)中的應(yīng)用，微鏡應(yīng)當(dāng)能夠取角度工作 范圍內(nèi)的任何傾斜角（準連續(xù)且具有高精度）。在該情形中，帶來微鏡傾斜的驅(qū)動器可以已 經(jīng)構(gòu)建為例如靜電式或電磁式驅(qū)動器。因此，在已知靜電式驅(qū)動器的情況中，微鏡的傾斜例 如基于以下的事實，即固定的控制電極和安裝在微鏡背面的鏡電極根據(jù)施加的電壓可變化 地被強烈吸引。借助于適合的懸掛（suspension)和若干驅(qū)動器，微鏡可以因此傾斜任意傾 斜角。
[0010] 因為在傾斜微鏡的過程中對于精度的高要求，驅(qū)動器必須通過驅(qū)動電子裝置極其 精確地被驅(qū)動。為此，觀察到，由于MM中多個單個鏡（例如1000個）通常借助于每個鏡 若干驅(qū)動器來驅(qū)動，這樣的驅(qū)動電子裝置必須有效地設(shè)計。
[0011] 具體地，例如，對于利用以極其小的間隔布置的驅(qū)動器的靜電驅(qū)動器驅(qū)動MM的 目的，必須利用高電壓產(chǎn)生大量的不同輸出電壓值。根據(jù)目前的技術(shù)，借助于晶體管和電阻 器，在傳統(tǒng)驅(qū)動器電路（所謂A類電路）中產(chǎn)生期望的輸出電壓，該晶體管和電阻器通過電 源電壓提供有高電壓。然而，由于該原理，在A類電路中，靜態(tài)漏電流通過晶體管和電阻器 不變地流到地。結(jié)果，結(jié)合熱的發(fā)展產(chǎn)生可觀的功率損耗。由于功率損耗，電阻器因此必須 為高電阻的，結(jié)果它們在驅(qū)動器內(nèi)并因而在驅(qū)動電子裝置內(nèi)需要大的空間。在驅(qū)動具有超 過1000個鏡的較大MM的情況中，由于驅(qū)動器必須以相當(dāng)小的間隙盡可能靠近MM布置， 這尤其具有不利效應(yīng)。
[0012] 在US 6, 940, 629 Bl中描述了上面已經(jīng)概括出的解決問題的一個可能性。借助于 積分驅(qū)動器級進行MM鏡的驅(qū)動，在該積分驅(qū)動器級中，輸出電流累積（integrated)在外 部和/或內(nèi)部電容器上。在該情況中，輸出電流與通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器從數(shù)字值產(chǎn)生的基準電 流成比例。為此，由監(jiān)視單元產(chǎn)生數(shù)字值，在所述專利中未描述該監(jiān)視單元的任何細節(jié)。根 據(jù)本公開，通過經(jīng)由高壓元件供給積分器的可調(diào)持續(xù)時間的基準電流、和用于調(diào)整通過選 擇電流的持續(xù)時間而建立的各個微鏡的期望電壓，從而實現(xiàn)微鏡的驅(qū)動器的輸出電壓的設(shè) 置。在該情況中，通過數(shù)字控制信號建立基準電流的持續(xù)時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于說明一種微光刻投射曝光設(shè)備的照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括布 置為多鏡陣列且能夠借助于至少一個驅(qū)動器傾斜的鏡，以及包括該鏡的驅(qū)動電子裝置，和 也在于說明監(jiān)視和/或驅(qū)動該鏡的方法，該方法允許盡可能精確地驅(qū)動。
[0014] 就照明系統(tǒng)而言，根據(jù)本發(fā)明，通過該驅(qū)動電子裝置實現(xiàn)本目的，該驅(qū)動電子裝置 包括具有第一分辨率的粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器、具有高于第一分辨率的第二分辨率的精數(shù)模轉(zhuǎn)換 器、以及加法器，該加法器被配置以相加由兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的輸出量以產(chǎn)生總量，其 中，該總量至少能夠間接施加于鏡的至少一個驅(qū)動器。
[0015] 在正常情況中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出量將是電壓，從而粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有第一輸出 電壓范圍而精數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有第二輸出電壓范圍。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，當(dāng)然 也可以設(shè)想電流作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出量。
[0016] 在兩級數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)思的情況中，第二輸出電壓范圍優(yōu)選小于第一輸出電壓范 圍。結(jié)果，在用精數(shù)模轉(zhuǎn)換器驅(qū)動鏡的過程中，可以采取小的電壓變化但在借助粗數(shù)模轉(zhuǎn)換 器來覆蓋大的電壓范圍。
[0017] 此外，有利地的是，如果由精數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓位于第二輸出電壓范圍的中 間，那么能夠選擇通過粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的輸出電壓，從而獲得要施加于至少一個驅(qū)動器 的期望的總電壓。結(jié)果，精數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠在向上和向下方向在最大范圍校正施加于驅(qū)動 器的總電壓。由于粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器僅允許其輸出電壓的較大步進，精數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出可能 僅近似位于輸出電壓范圍的中間。
[0018] 如果第二輸出電壓范圍關(guān)于OV對稱，這尤為能夠容易地發(fā)生，由于在該情況中， 粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器僅必須輸出盡可能靠近期望總電壓的輸出電壓。
[0019] 就精確驅(qū)動多鏡陣列的鏡而言，第二輸出電壓范圍位于近似-5V到近似+5V的最 大電壓范圍內(nèi)則通常就足夠了。
[0020] 為了在驅(qū)動電子裝置內(nèi)尋址數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以規(guī)定該兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠有施加 于它們的共同的數(shù)字輸入信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的實際轉(zhuǎn)換電子裝置的上游所連接的電路在該 情形可以分開有關(guān)各個數(shù)字轉(zhuǎn)換器的信號，例如，數(shù)字值的特定位域，并將它們提供給轉(zhuǎn)換 電子裝置。
[0021] 然而，也能夠有利地，兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠具有施加于它們的不同數(shù)字輸入信號， 由于在特定狀況下，這減少驅(qū)動電子裝置的電路復(fù)雜度。
[0022] 由于在經(jīng)調(diào)整系統(tǒng)的情況中，基本上僅數(shù)模轉(zhuǎn)換器的相對分辨率重要，因此能夠 無需粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器的嚴格線性轉(zhuǎn)換器特性，有利地是粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有非線性轉(zhuǎn)換器特 性，以便使得粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器的實施成本較低。
[0023] 在該情況中，粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器優(yōu)選具有如下轉(zhuǎn)換器特性，該轉(zhuǎn)換器特性與表示鏡的 傾斜角和在至少一個驅(qū)動器施加的總量之間的關(guān)系的函數(shù)的逆函數(shù)相對應(yīng)。結(jié)果，在使用 靜電式驅(qū)動器的情況中發(fā)生的鏡的傾斜角關(guān)于施加電壓的二次依賴關(guān)系能夠借助于轉(zhuǎn)換 器特性來補償，并且驅(qū)動電子裝置的其余部分不用考慮該依賴關(guān)系。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一有利配置，驅(qū)動電子裝置包括開環(huán)控制單元，該開環(huán)控制單元 配置為至少間接驅(qū)動粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器。這使得鏡的傾斜角通過無控制環(huán)的控制系統(tǒng)粗略近似 期望的傾斜角。
[0025] 在使用開環(huán)控制單元的情況中，有利的是照明系統(tǒng)包括用于測量鏡的實際傾斜的 測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)包括配置為探測一圖案的探測器，并包括用于在總體圖案內(nèi)搜索該 探測圖案的圖案識別系統(tǒng)。在該情況中，通過圖案識別系統(tǒng)例如與開環(huán)控制單元接收相同 的信號或接收來自控制單元的信號，可以將圖案識別系統(tǒng)的搜索限$_總體圖案的子區(qū)域 中。結(jié)果，需要較少的計算能力用于搜索圖案的目的。
[0026] 有利地，還提供包括閉環(huán)控制單元的驅(qū)動電子裝置，該閉環(huán)控制單元配置為至少 間接地驅(qū)動精數(shù)模轉(zhuǎn)換器。借助于以閉控制環(huán)工作且驅(qū)動精數(shù)模轉(zhuǎn)換器的閉環(huán)控制單元， 能夠準確設(shè)置鏡的傾斜角。具體地，通過該手段能夠以高分辨率校正表示為傾斜角的變化 的相對小的機械或電子干擾。
[0027] 此外，驅(qū)動電子裝置可以包括坐標變換單元，該坐標變換單元配置為使旨在用于 粗數(shù)模轉(zhuǎn)換器和/或精數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信息經(jīng)歷坐標變換。結(jié)果，能夠關(guān)聯(lián)驅(qū)動器驅(qū)動 和鏡的實際傾斜之間更復(fù)雜的關(guān)系。當(dāng)鏡的傾斜依賴于若干驅(qū)動器（例如3個驅(qū)動器）的 組合驅(qū)動時，這尤其是關(guān)注的。
[0028] 關(guān)于驅(qū)動鏡的根據(jù)本發(fā)明的方