專利名稱：照明系統(tǒng),投影曝光設(shè)備和器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及照明系統(tǒng)。本發(fā)明具體涉及照明系統(tǒng)，曝光設(shè)備和器件制造方法，其中波長(zhǎng)為200-100nm的超紫外(EUV)區(qū)或X射線區(qū)的光源用于工件的曝光，例如，半導(dǎo)體晶片的單晶襯底或液晶顯示器(LCD)的玻璃襯底。
背景技術(shù)：
作為制造有精細(xì)圖形的半導(dǎo)體電路器件方法的例子，它是一個(gè)利用波長(zhǎng)為13.4nm的EUV光縮小投影曝光方法。采用這個(gè)方法，利用EUV光照明有電路圖形的掩?；驑?biāo)線片(在本發(fā)明中，這兩個(gè)詞可以互換使用)，掩模圖形的圖像以縮小比例投影到晶片的表面，因此，該表面上的抗蝕劑被曝光，掩模上圖形就轉(zhuǎn)移到這個(gè)表面。
基于曝光的光源波長(zhǎng)λ和比例常數(shù)k1，投影曝光設(shè)備的分辨率R是由以下公式給出的R＝k1x(λ/NA)(1)另一方面，可以保持某種成像性能的聚焦范圍稱之為焦深?；诒壤?shù)k2，焦深DOF是由以下公式給出的DOF＝k2x(λ/NA2)(2)圖18是常規(guī)的EUV縮小投影曝光設(shè)備1000中主要部分的示意圖。在圖18中，標(biāo)記1001是EUV光的光發(fā)射點(diǎn)，標(biāo)記1002是EUV光束，而標(biāo)記1003是濾光片。標(biāo)記1004是第一旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡，而標(biāo)記1005是反射型積分器。標(biāo)記1006是第二旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡，而標(biāo)記1007是反射型掩模。標(biāo)記1008是構(gòu)成投影光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)反射鏡系統(tǒng)，而標(biāo)記1009是晶片。標(biāo)記1010是掩模平臺(tái)，而標(biāo)記1011是晶片平臺(tái)。標(biāo)記1012是弧形孔徑，而標(biāo)記1013是激光源。標(biāo)記1014是激光聚焦光學(xué)系統(tǒng)，而標(biāo)記1017是真空容器。圖19是用于解釋掩模1007上的照明區(qū)域1015與弧形區(qū)域1016之間關(guān)系的平面圖，曝光是在弧形區(qū)域1016上實(shí)現(xiàn)的。
因此，曝光設(shè)備1000包括光源單元(1013和1014)，照明光學(xué)系統(tǒng)(即，第一旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡1004，反射型積分器1005，和第二旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡1006)，反射型掩模1007，投影光學(xué)系統(tǒng)1008，晶片1009，放置掩模的平臺(tái)1010，放置晶片的平臺(tái)1011，對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)(未畫(huà)出)，用于掩模和晶片的精確對(duì)準(zhǔn)，真空容器1017，用于保持整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在真空中以避免EUV光的衰減，氣體排出單元(未畫(huà)出)，等等。
在照明光學(xué)系統(tǒng)中，來(lái)自光發(fā)射點(diǎn)1001的EUV光1002被第一旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡1004收集，并投影到反射型積分器1005，從而形成二次光源。來(lái)自二次光源的EUV光被第二旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡收集，并且EUV光互相疊加，從而均勻地照明掩模1007。
反射型掩模1007包括多層薄膜反射鏡，上面有EUV吸收材料制成的非反射部分，用于確定轉(zhuǎn)移圖形。從反射型掩模1007反射的EUV光有電路圖形的信息，EUV光投影光學(xué)系統(tǒng)1008成像到晶片1009的表面。
投影光學(xué)系統(tǒng)1008設(shè)計(jì)成在光軸中心之外的狹窄弧形區(qū)域內(nèi)有良好的成像性能。考慮到這種情況，有弧形開(kāi)口的孔徑1012正好放置在晶片1009之前，以保證僅僅這個(gè)弧形區(qū)域用于曝光。為了確保轉(zhuǎn)移矩形中整個(gè)掩模表面上的圖形，在同時(shí)掃描反射型掩模1007和晶片1009中實(shí)施曝光過(guò)程。
投影光學(xué)系統(tǒng)1008是由多個(gè)多層薄膜反射鏡構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)是為了使掩模1007的圖形以縮小比例投影到晶片1009的表面。通常，它包括一個(gè)圖像側(cè)的遠(yuǎn)心系統(tǒng)。至于在物體側(cè)(反射型掩模側(cè))，它通常有一個(gè)非遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)，為了避免與照射到掩模1007的照明光發(fā)生物理干涉。
激光源1013射出的激光在靶處(未畫(huà)出)被激光聚焦光學(xué)系統(tǒng)1014收集，該靶位于光發(fā)射點(diǎn)，從而形成高溫等離子體光源。從這個(gè)等離子體光源的熱輻射發(fā)射的EUV光1002被旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡1004反射，從而形成平行的EUV光束。這個(gè)平行光束被反射型積分器1005反射，從而形成多個(gè)二次光源。
來(lái)自二次光源的EUV光被第二旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡1006反射，以照明反射型掩模1007。此處，從二次光源到第二旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡1006的距離和從第二旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡1006到反射型掩模1007的距離設(shè)置成等于第二旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡1006的焦距。
由于第二旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡1006的焦點(diǎn)是在二次光源的位置，從一個(gè)二次光源發(fā)射的EUV光作為平行光照明掩模1007。因此，滿足柯勒照明的條件。換句話說(shuō)，照明反射型掩模上某個(gè)單點(diǎn)的EUV光是從所有二次光源分別發(fā)射EUV光的疊加。
如圖19所示，掩模表面上的照明區(qū)域1015類似于凸反射鏡或凹反射鏡反射面的平面形狀，這個(gè)反射鏡是反射型積分器1005的組成部分。若反射鏡形狀是矩形，則它變成包含弧形區(qū)域1016的近似矩形區(qū)域，曝光實(shí)際上是在該區(qū)域進(jìn)行的。投影光學(xué)系統(tǒng)1008設(shè)計(jì)成這樣，二次光源的圖像投影到投影光學(xué)系統(tǒng)1008的入射光瞳上。
掩模1007上弧形區(qū)域的照明必須是沒(méi)有不規(guī)則的照明。除此之外，必須使光線的中心對(duì)準(zhǔn)光線照射到弧形區(qū)域上的光強(qiáng)重心。然而，在常規(guī)的EUV縮小投影曝光設(shè)備中，這些條件不是總可以滿足的。所以，在弧形區(qū)域內(nèi)的某個(gè)點(diǎn)，若光線的重心不是與其中心對(duì)準(zhǔn)，則出現(xiàn)這樣一種結(jié)果，照明光主光線的投影偏離所要求的方向。這就造成掩模圖形正確曝光的失敗。
此外，如圖19所示，在掩模1007的表面上，EUV光投影到包含弧形區(qū)域的矩形區(qū)域1015，曝光實(shí)際上是在該區(qū)域進(jìn)行的。因此，浪費(fèi)了對(duì)曝光沒(méi)有貢獻(xiàn)的EUV光，它被晶片1009之前的弧形孔徑1012阻擋。就是說(shuō)，在常規(guī)的EUV縮小投影曝光設(shè)備中，曝光量的損耗非常大，它導(dǎo)致曝光時(shí)間的延長(zhǎng)和低的產(chǎn)量。
此外，在常規(guī)的EUV縮小投影曝光設(shè)備1000中，存在的另一個(gè)問(wèn)題是，來(lái)自掩模1007反射光的光軸沒(méi)有與投影光學(xué)系統(tǒng)1008的光軸對(duì)準(zhǔn)，因此，反射光被投影光學(xué)系統(tǒng)1008所遮擋。
此外，在常規(guī)的EUV縮小投影曝光設(shè)備1000中，根據(jù)所需的分辨率線寬或產(chǎn)量，隨意調(diào)整照明條件是很困難的，例如，相干因子σ，它對(duì)應(yīng)于照明光學(xué)系統(tǒng)的掩模側(cè)NA(數(shù)值孔徑)與投影光學(xué)系統(tǒng)的掩模側(cè)NA之間的比例。
此外，在常規(guī)的EUV縮小投影曝光設(shè)備1000中，雖然利用短波長(zhǎng)的EUV光可以提高分辨率，但仍要求裝置更加小型化。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種照明系統(tǒng)和/或利用照明系統(tǒng)的曝光設(shè)備，利用照明系統(tǒng)可以照明有均勻照度的照明區(qū)域，以及利用光線的中心可以對(duì)準(zhǔn)光線照射到照明區(qū)域上的光強(qiáng)重心。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種器件制造方法，例如，它利用以上描述的曝光設(shè)備。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種照明系統(tǒng)，和曝光設(shè)備和/或利用曝光設(shè)備的器件制造方法，因此，可以減小光量的損耗，可以縮短曝光時(shí)間，并可以增大產(chǎn)量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種照明系統(tǒng)，和曝光設(shè)備和/或利用曝光設(shè)備的器件制造方法，因此，利用投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸可以對(duì)準(zhǔn)來(lái)自掩模反射光的光軸。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種照明系統(tǒng)，和曝光設(shè)備和/或利用曝光設(shè)備的器件制造方法，因此，利用超紫外光區(qū)或X射線區(qū)光源發(fā)射的光可以改變照明條件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種照明系統(tǒng)，和曝光設(shè)備和/或利用曝光設(shè)備的器件制造方法，因此，與常規(guī)的分辨率比較，利用超紫外光區(qū)或X射線區(qū)光源發(fā)射的光可以獲得較高的分辨率。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種照明系統(tǒng)，利用光源的光照明待照明的表面，其特征是第一反射型積分器；第一聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在待照明的表面上互相疊加所述第一反射型積分器的光束；第二反射型積分器，放置在光源與所述第一反射型積分器之間；和第二聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在所述第一反射型積分器上互相疊加所述第二反射型積分器的光束。
在一種優(yōu)選形式中，所述第一反射型積分器有多個(gè)分段確定的反射面，每一分段是部分的圓柱面，多個(gè)分段基本上是互相平行放置的，因此，待照明表面上的照明區(qū)域是弧形。
在一種優(yōu)選形式中，所述第二反射型積分器有多個(gè)分段確定的反射面，每一分段是部分的圓柱面，多個(gè)分段基本上是互相平行放置的，其中所述第一反射型積分器和第二反射型積分器中圓柱面的母線基本上是互相垂直的。
在一種優(yōu)選形式中，所述第二反射型積分器有多個(gè)分段確定的反射面，每一分段是部分的球面，這些分段布置成二維形式。
在一種優(yōu)選形式中，圓柱面有是凸面形，凹面形，和凸面形和凹面形的組合之一。
在一種優(yōu)選形式中，所述照明系統(tǒng)有這樣的結(jié)構(gòu)，相對(duì)于子午截面，待照明表面的照明是臨界照明，而相對(duì)于徑向截面，待照明表面的照明是柯勒照明。
在一種優(yōu)選形式中，照明系統(tǒng)還包括(i)放置在所述第一聚光反射鏡系統(tǒng)與待照明表面之間的光闌，它的孔徑確定待照明表面上的照明區(qū)域，和(ii)反射光學(xué)系統(tǒng)，利用穿過(guò)所述孔徑的光，把所述光闌的所述孔徑成像到待照明的表面。
在一種優(yōu)選形式中，照明系統(tǒng)還包括調(diào)整單元，用于偏心地和/或旋轉(zhuǎn)地至少移動(dòng)所述反射光學(xué)系統(tǒng)中一個(gè)反射鏡，從而調(diào)整光照射到待照明表面的入射角。
在一種優(yōu)選形式中，照明系統(tǒng)還包括有孔徑的光闌，用于確定待照明表面上的照明區(qū)域。
在一種優(yōu)選形式中，照明系統(tǒng)還包括調(diào)整單元，用于偏心地和/或旋轉(zhuǎn)地至少移動(dòng)所述第一聚光反射鏡系統(tǒng)中一個(gè)反射鏡，從而調(diào)整光照射到待照明表面上的入射角。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于照明待照明表面的照明系統(tǒng)，其特征是反射鏡系統(tǒng)，用于引導(dǎo)光源的光到待照明的表面；和調(diào)整單元，用于偏心地和/或旋轉(zhuǎn)地至少移動(dòng)所述反射鏡系統(tǒng)中一個(gè)反射鏡，從而調(diào)整光照射到待照明表面上的入射角。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種利用光源的光照明待照明表面的照明系統(tǒng)，其特征是第一反射型積分器；第一光學(xué)系統(tǒng)，用于投影光源的光到所述第一反射型積分器；和第二光學(xué)系統(tǒng)，用于在待照明的表面上互相疊加所述第一反射型積分器的光束；其中所述第一光學(xué)系統(tǒng)包括改變單元，用于改變光照射到所述第一反射型積分器上的直徑和/或形狀。
在一種優(yōu)選形式中，所述改變單元包括有孔徑形狀和/或尺寸各不相同的多個(gè)光闌；和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于有選擇地放置一個(gè)所述光闌到所述第一反射型積分器的反射面或其附近。
在一種優(yōu)選形式中，每個(gè)孔徑的形狀是在沿光入射到所述第一反射型積分器的入射平面方向上伸展。
在一種優(yōu)選形式中，所述改變單元包括(i)第二反射型積分器，聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在所述第一反射型積分器上互相疊加所述第二反射型積分器的光束；和(ii)有可變孔徑直徑的光闌，它放置在所述第二反射型積分器的反射面或其附近。
在一種優(yōu)選形式中，所述改變單元包括(i)多個(gè)第二反射型積分器，其發(fā)射光的發(fā)射角各不相同；(ii)聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在所述第一反射型積分器上互相疊加所述第二反射型積分器的光束；和(iii)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于有選擇地放置一個(gè)所述第二反射型積分器到光源的光程上。
在一種優(yōu)選形式中，照明系統(tǒng)還包括有可變孔徑的光闌，它放置在所述第二反射型積分器的反射面或其附近。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種利用光源的光照明待照明表面的照明系統(tǒng)，其特征是第一反射型積分器，其反射面是在光瞳位置；第一光學(xué)系統(tǒng)，用于傾斜地投影光源的光到所述第一反射型積分器；第二光學(xué)系統(tǒng)，用于在待照明的表面上互相疊加所述第一反射型積分器的光束；和光闌，放置在所述第一反射型積分器的反射面或其附近，所述光闌的孔徑形狀是在沿光傾斜入射到所述第一反射型積分器的入射平面方向上伸展。
在一種優(yōu)選形式中，該形狀對(duì)于完成待照明表面上照明區(qū)域的形變照明是有效的。
在一種優(yōu)選形式中，該形狀是圓環(huán)形狀。
在一種優(yōu)選形式中，該形狀是四極形狀。
在一種優(yōu)選形式中，光源的光波長(zhǎng)不大于20nm。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種曝光設(shè)備，利用上述的照明系統(tǒng)照明標(biāo)線片或掩模上形成的圖形，以及利用投影光學(xué)系統(tǒng)投影該圖形到工件上。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種器件制造方法，包括以下步驟利用上述的曝光設(shè)備曝光有器件圖形的工件，以及對(duì)曝光的工件完成預(yù)定的處理。
權(quán)利要求書(shū)中所述的器件制造方法的保護(hù)范圍，擴(kuò)展至作為中間產(chǎn)品或最后產(chǎn)品的器件。例如，該器件可以是半導(dǎo)體芯片(例如，LSI或VLSI)，CCD，LCD，磁傳感器，或薄膜磁頭。
在結(jié)合附圖理解以下描述的本發(fā)明幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例之后，本發(fā)明的這些和其他目的，特征和優(yōu)點(diǎn)變得更加顯而易見(jiàn)。


圖1是按照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的曝光設(shè)備示意圖。
圖2A是凸面型積分器的透視示意圖，它可應(yīng)用于圖1所示曝光設(shè)備中的反射型積分器。
圖2B是凹面型積分器的透視示意圖，它可應(yīng)用于圖1所示曝光設(shè)備中的反射型積分器。
圖3是用于解釋有圖2A和2B所示凸圓柱面的反射型積分器工作的示意圖。
圖4A是用于解釋圖3所示反射型積分器的圓柱面處光反射的透視圖。
圖4B是用于解釋圖3所示反射型積分器的圓柱面處光反射的矢量圖。
圖5是用于解釋圖4A所示圓柱面反射光的角分布示意圖。
圖6是用于解釋圖1所示曝光設(shè)備中兩個(gè)積分器確定的弧形照明的放大圖。
圖7是圖1所示光源側(cè)反射型積分器的另一個(gè)例子的透視示意圖。
圖8是按照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的曝光設(shè)備示意圖。
圖9是按照本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的曝光設(shè)備示意圖。
圖10是用于解釋圖9的曝光設(shè)備中一個(gè)光源側(cè)積分器的示意圖。
圖11是用于解釋圖9的曝光設(shè)備中另一個(gè)光源側(cè)積分器的示意圖。
圖12是用于解釋交換照明光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值孔徑的過(guò)程示意圖，其中互換圖9的曝光設(shè)備中光源側(cè)積分器。
圖13是類似于圖12的示意圖，用于解釋交換照明光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的過(guò)程，其中互換圖9的曝光設(shè)備中光源側(cè)積分器。
圖14A是利用圖9所示曝光設(shè)備中掩模側(cè)積分器的一個(gè)光闌例子的平面圖。
圖14B是利用圖9所示曝光設(shè)備中掩模側(cè)積分器的另一個(gè)光闌例子的平面圖。
圖14C是利用圖9所示曝光設(shè)備中掩模側(cè)積分器的另一個(gè)光闌例子的平面圖。
圖15是用于解釋圖9的曝光設(shè)備中掩模側(cè)積分器，旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡和遮光葉片的示意圖。
圖16是用于解釋制造諸如半導(dǎo)體晶片(IC或LSI)，LCD，CCD器件的過(guò)程流程圖。
圖17是用于解釋圖16的步驟4中晶片處理的詳細(xì)流程圖。
圖18是常規(guī)曝光設(shè)備的示意圖。
圖19是用于解釋掩模上的照明區(qū)域與曝光區(qū)域之間關(guān)系的平面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
參照附圖，詳細(xì)地解釋按照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的曝光設(shè)備10。
這個(gè)實(shí)施例的曝光設(shè)備10是分步掃描曝光型投影曝光設(shè)備，它利用EUV光(例如，波長(zhǎng)＝13.4nm)作為曝光的照明光。如圖1所示，曝光設(shè)備10包括光源單元100，照明光學(xué)系統(tǒng)200，掩模300，投影光學(xué)系統(tǒng)400，和待曝光的工件500。此外，曝光設(shè)備10包括掩模平臺(tái)350，用于承載掩模300；和晶片平臺(tái)550，用于承載工件500。掩模平臺(tái)350和晶片平臺(tái)550連接到控制單元(未畫(huà)出)，利用控制單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。光源單元100和照明光學(xué)系統(tǒng)200協(xié)同工作構(gòu)成照明系統(tǒng)。此處，圖1是曝光設(shè)備的示意圖。
EUV光的大氣透射率是很低的?？紤]到這種情況，在曝光設(shè)備10中，光源單元100置于真空容器12中，而其余的部件200-550置于另一個(gè)真空容器14中。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明覆蓋這樣一種情況，其中至少EUV光的光程保持在真空環(huán)境。
在光源單元100中，EUV光是從等離子體光發(fā)射點(diǎn)120產(chǎn)生的。光源單元100包括噴嘴130，用于射出液滴，作為等離子體產(chǎn)生的靶；液滴收集裝置140，用于校正沒(méi)有被激勵(lì)激光照射的液滴，以便重新使用；旋轉(zhuǎn)橢圓反射鏡150，和濾光片170。
高功率激勵(lì)脈沖激光110是從激勵(lì)激光單元(未畫(huà)出)射出的，它包括激勵(lì)激光源和聚光光學(xué)系統(tǒng)。在光發(fā)射點(diǎn)120的位置上收集這個(gè)脈沖激光。作為激光等離子體光源靶的液滴(例如，Xe)以恒定的時(shí)間間隔連續(xù)地從噴嘴130射出，它們傳播通過(guò)光收集點(diǎn)120。當(dāng)如此射出的液滴正好到達(dá)位置120時(shí)，激勵(lì)激光脈沖光照射液滴，因此，形成高溫等離子體發(fā)射點(diǎn)120。利用來(lái)自等離子體的熱輻射，輻射狀發(fā)射出EUV光。
在這個(gè)實(shí)施例中，雖然Xe液滴用作靶，但是，Xe氣體可以從噴嘴射出到真空中作為靶，并可以利用絕熱膨脹產(chǎn)生的氣體束。另一個(gè)方案是，可以利用金屬表面冷卻和固化Xe氣體，或可以選取金屬銅制成的帶子。此外，雖然這個(gè)實(shí)施例利用激光等離子體方法產(chǎn)生EUV光，但也可以利用波紋機(jī)作為EUV光源。此外，關(guān)于EUV光的產(chǎn)生方法，可以采用Z收縮方法或放電方法，例如，空心陰極觸發(fā)Z收縮，毛細(xì)管放電，等離子體聚焦等。
從等離子體發(fā)射點(diǎn)120射出的EUV光被旋轉(zhuǎn)橢圓反射鏡150收集，從而產(chǎn)生EUV光束160。旋轉(zhuǎn)橢圓反射鏡150有形成的反射多層薄膜，以確保高效率的反射。由于它從高溫等離子體120吸收部分的輻射能，在曝光過(guò)程中它的溫度變得很高。因此，這種材料應(yīng)當(dāng)是具有高熱導(dǎo)率的金屬。此外，可以利用合適的冷卻裝置(未畫(huà)出)連續(xù)地冷卻這種材料。濾光片170用于阻擋來(lái)自等離子體或其附近區(qū)域散射的粒子(碎屑)，濾光片也攔截EUV光中多余的波長(zhǎng)。EUV光束從容器12與14之間接口的窗口210引入到真空容器14內(nèi)部的照明光學(xué)系統(tǒng)200。窗口210的功能是，在保持真空的同時(shí)使EUV光160通過(guò)。
照明光學(xué)系統(tǒng)200的功能是利用弧形的EUV光均勻地照明掩模300，弧形的EUV光對(duì)應(yīng)于反射型縮小投影光學(xué)系統(tǒng)100的弧形視場(chǎng)。它包括旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡220和260，拋物反射鏡240，反射型積分器230和250，遮光葉片270，中繼光學(xué)系統(tǒng)282-286(采用280作為代表，除非另有說(shuō)明)，和調(diào)整單元290。
旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡220的功能是反射通過(guò)窗口210引入的EUV光160，以產(chǎn)生平行的光束222。如此產(chǎn)生的平行的EUV光222照射到有多個(gè)凸圓柱面232的反射型凸圓柱面積分器230上。積分器230中這些圓柱面232產(chǎn)生二次光源，從這些二次光源射出的EUV光線被拋物反射鏡240收集并互相疊加，因此，有多個(gè)凸圓柱面252的反射型積分器250可以被基本均勻強(qiáng)度分布的光照明，其方向是沿積分器250中圓柱面排列的方向。
反射型積分器230有多個(gè)圓柱面，這些圓柱面與旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡240一起用于均勻地照明反射型積分器250(即，基本上是以下描述的柯勒照明)。利用這種安排，可以使弧形照明區(qū)域(以下描述)內(nèi)的光強(qiáng)分布在徑向方向上是基本均勻的。與此同時(shí)，可以使反射型積分器提供的有效光源分布是均勻的。反射型積分器230和250可以利用有圖7所示重復(fù)周期的蠅眼反射鏡230A代替，其中大量微小的凸球面或凹球面按照二維方向排成陣列。
反射型積分器250有多個(gè)圓柱面，它的功能是均勻地照明掩模表面。此處，參照?qǐng)D2A-4B，詳細(xì)地解釋積分器250均勻照明弧形區(qū)域的原理。圖2A是用于解釋平行光入射到有多個(gè)反射型凸圓柱面252的積分器250的透視示意圖。光的入射方向描繪積分器250的情況。圖2B是有多個(gè)反射型凹圓柱面252A的積分器250A的透視示意圖，它具有與圖2A類似的效應(yīng)。此外，積分器230的結(jié)構(gòu)類似于有反射型凸圓柱面252的積分器250的結(jié)構(gòu)。可以利用圖2B所示有反射型凹圓柱面252A的積分器250A代替積分器230和250?；蛘?，它們可以是凸圓柱面和凹圓柱面的組合。
如圖2A所示，若大致平行的EUV光入射到有多個(gè)圓柱面252的反射型積分器250上，則積分器250產(chǎn)生二次光源。此外，從這些二次光源射出EUV光的角分布是圓錐形。然后，利用其焦點(diǎn)位于二次光源位置的反射鏡反射EUV光，隨后，利用反射的EUV光照明掩模300或掩模300的共軛平面，完成弧形的照明。
圖3是有反射型凸圓柱面252的積分器250的局部放大圖。圖4A和4B分別是用于解釋EUV光在積分器250的圓柱面252處反射的透視圖和矢量圖，積分器250有反射型凸圓柱面252。圖5是用于解釋積分器250中圓柱面252反射EUV光的角分布示意圖，積分器250有反射型凸圓柱面252。
為了解釋有多個(gè)圓柱面252的反射型積分器250的工作原理，首先參照?qǐng)D4A和4B描述平行光入射到單個(gè)圓柱反射鏡時(shí)引起反射光的作用。
現(xiàn)在，如圖4A所示，考慮這樣一種情況，其中平行光以相對(duì)于垂直Z軸(圓柱面的中心軸)的平面(x-y平面)的夾角θ入射到單個(gè)圓柱面。其中入射平行光的光線矢量是P1，圓柱形反射面的法線矢量是n，于是，可以利用以下的矢量公式確定P1和n。此處，除了以下實(shí)際附加箭頭的矢量以外，為了方便，省略附加在P1，n，等等上代表矢量的箭頭。P→1=0-cosθsinθ----(3)]]>n→=-sinαcosα0----(4)]]>參照?qǐng)D4B，若n到-P1的正交投影矢量是“a”，則“a”可以利用以下公式表示 =|P→1|·{(-P→1·n→)/(|-P→1||n→|)}·n→----(5)]]>=-(P→1·n→)n→]]>此外，反射光P2的光線矢量是由以下公式給出P→2=a→+b→=a→+(P→1+a)=P→1+2a→----(6)]]>根據(jù)公式(3)和(4)，P2是由以下公式給出P→2=P→1-2(P→1·n→)n→]]>=0-cosθsinθ+2cosθcosα-sinαcosα0=-cosθsin2αcosθcos2αsinθ----(7)]]>若反射光P2的光線矢量投影到x-y平面上是Q，則它可以由以下公式定義Q→=-cosθsin2αcosθcos2α=cosθ·-sin2αcos2α=R-sin2αcos2α----(8)]]>因此，在圖5所示的相位空間畫(huà)圖時(shí)，Q出現(xiàn)在半徑R＝cosθ的圓周上，它的范圍是-2φ≤2α≤2φ。即，反射光P2是圓錐形的發(fā)散光，二次光源是在圓錐峰(頂點(diǎn))的位置。其中圓柱面是凹面，二次光源是在反射面之外的實(shí)像。若圓柱面是凸面，則二次光源是在反射面之內(nèi)的虛像。
此外，如圖3所示，反射面僅僅是由部分的圓柱面所限定的，其中心角是2φ，反射光P2的光線矢量是P2，如圖5所示，在x-y平面上弧形的中心角是4φ。
隨后，考慮這樣一種情況，其中平行光入射到包括部分圓柱面的反射鏡，且旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡的焦點(diǎn)是在二次光源的位置和焦距為f，另一方面，被照明的表面放置在離這個(gè)旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡的距離為f的位置。從二次光源射出的光是錐形的發(fā)散光，在被焦距為f的反射鏡反射之后，發(fā)散光轉(zhuǎn)變成平行光。此時(shí)的反射光是片狀光束，具有半徑為fxcosθ和中心角為4φ的弧形橫截面形狀。因此，僅僅可以照明半徑為fxcosθ和中心角為4φ的弧形區(qū)域。
雖然以上的描述涉及單個(gè)圓柱反射面，以下考慮這樣一種情況，如圖2A所示，其中寬弧形積分器250有互相平行排列的多個(gè)圓柱面252，且厚度為D的平行光沿圖示的方向入射到它的上面。若旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡和掩模300的位置與以上例子中的相同，則有互相平行排列的多個(gè)圓柱面反射鏡反射光的角分布與以上的例子中的相同。因此，在掩模300上，可以照明半徑為fxcosθ和中心角為4φ的弧形區(qū)域。此外，由于照射到掩模300上單個(gè)點(diǎn)的光線來(lái)自反射鏡上的整個(gè)照射區(qū)域，該反射鏡有多個(gè)排列的圓柱面，這些光線的角擴(kuò)展是D/f。數(shù)值孔徑NA是由sinθ給出的，因此，照明光學(xué)系統(tǒng)200的數(shù)值孔徑是D/(2f)。若投影光學(xué)系統(tǒng)400的數(shù)值孔徑在掩模300側(cè)是NAp1，則相干因子σ是σ＝D/(2fNAp1)。所以，根據(jù)照射到積分器250上平行光的厚度，可以設(shè)定最佳的相干因子σ。
基于利用上述積分器250以及利用積分器230照明弧形區(qū)域的原理，這個(gè)實(shí)施例確保更有效和均勻地照明弧形區(qū)域?，F(xiàn)在，參照具體地畫(huà)出圖1中積分器230和250的圖6，更詳細(xì)地描述這個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)。
在圖6中，積分器230中多個(gè)凸圓柱反射面232的直線方向235(母線方向)垂直于圖紙平面。附圖中的標(biāo)記233是積分器230的底面。此外，積分器250中多個(gè)凸圓柱反射面252的直線方向255平行于圖紙平面。附圖中的標(biāo)記253是積分器250的頂面。
如上所述，這個(gè)實(shí)施例中的重要特征是，關(guān)于兩個(gè)積分器230和250的空間布置，凸圓柱反射面232的排列方向與凸圓柱反射面252的排列方向是互相正交放置的。如以下所描述的，這種安排確保均勻的弧形照明。
如圖6所示，當(dāng)大致平行的EUV光束222入射到積分器230的反射面231時(shí)，即，與方向235垂直的方向，在積分器230內(nèi)部形成二次光源的虛像，EUV光線以相對(duì)小的預(yù)定發(fā)散角θ1從各自的二次光源上反射。這種發(fā)散EUV光被拋物反射鏡240反射，因此，它作為平行光入射到積分器250的反射面251。
拋物反射鏡240是這樣布置的，它的焦點(diǎn)位置與積分器230的反射面231基本對(duì)準(zhǔn)，來(lái)自反射面231上各個(gè)圓柱面232的反射光線在積分器250的反射面251上互相疊加。由于拋物反射鏡240足以使積分器250中圓柱反射面251上沿長(zhǎng)度方向(母線方向)的光強(qiáng)分布是均勻的，雖然該反射鏡應(yīng)當(dāng)有拋物形部分，但并不總需要利用其旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡。拋物反射鏡240的位置是這樣的，它相對(duì)于積分器250的反射面251大致滿足柯勒照明。利用這種安排，在積分器250的反射面251上，具體地說(shuō)，在255的方向上，獲得更均勻的強(qiáng)度分布。
如參照?qǐng)D2A至圖5所描述的，有多個(gè)凸圓柱反射面的積分器250反射的EUV光束被旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡260收集，在遮光葉片270上確定均勻的弧形照明區(qū)域，其中遮光葉片270是在其焦距f的位置上。
如圖6部分的正視圖所示，遮光葉片270有吸收EUV光材料制成的擋光部分272和最適合于曝光的弧形孔徑274。遮光葉片270的功能是阻擋對(duì)弧形照明沒(méi)有貢獻(xiàn)的多余雜散光，它的另一個(gè)功能是設(shè)定所需的狹縫寬度，與縫寬調(diào)整機(jī)構(gòu)(未畫(huà)出)協(xié)同工作，通過(guò)局部地改變縫寬以校正照明的非均勻性。
利用上述的結(jié)構(gòu)，在弧形照明區(qū)域，關(guān)于沿著弧的角方向(即，θ方向)，來(lái)自積分器250中多個(gè)圓柱面252的多個(gè)光束互相疊加，從而確保照明均勻性。關(guān)于垂直于弧的輻射方向(即，r方向)，來(lái)自積分器230的多光束互相疊加，從而確保照明均勻性。所以，其效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)結(jié)構(gòu)中的效率，并獲得非常均勻的弧形照明。
通過(guò)遮光葉片270中弧形開(kāi)口的EUV光束被中繼光學(xué)系統(tǒng)280轉(zhuǎn)變成所需的放大光，此后，它在掩模平臺(tái)350夾持的反射型掩模300上確定弧形照明區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)弧形照明。中繼光學(xué)系統(tǒng)280包括多個(gè)反射鏡表面，它的功能是以預(yù)定的放大倍數(shù)放大或縮小弧形區(qū)。
調(diào)整單元290是主光線(光軸)的調(diào)整機(jī)構(gòu)。它的功能是調(diào)整來(lái)自反射型掩模300的反射光，在中繼光學(xué)系統(tǒng)280中反射鏡的位置產(chǎn)生微小偏心運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使反射光與投影光學(xué)系統(tǒng)400中入射光側(cè)的光軸很好地對(duì)準(zhǔn)。
此外，如圖8所示，遮光葉片270可以放置在掩模300附近，就可以縮小中繼光學(xué)系統(tǒng)280的尺寸。圖8是圖1所示曝光設(shè)備10的變型例子中主要部件的示意圖，給對(duì)應(yīng)的元件分配相同的數(shù)字，我們省略重復(fù)的解釋。
每個(gè)反射鏡的表面，包括掩模300，在其上面形成一個(gè)多層薄膜，其中兩種材料有大的折射率差和小的吸收率，以曝光波長(zhǎng)的一半作為間隔交替和重復(fù)地形成這個(gè)多層薄膜。這可以確保EUV光在大致正入射方向投影到薄膜上時(shí)有很高的反射率。為了有較高的反射率，通常使用Mo或Si作為這種材料。然而，即使在此情況下，可獲得的最高反射率約為60％至70％。
由于這個(gè)原因，在照明光學(xué)系統(tǒng)200中，為了抑制反射光強(qiáng)的損耗，使用的反射鏡數(shù)目必須是最少。按照本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，有弧形開(kāi)口的遮光葉片放置在反射型掩模300的反射面附近。這可以省去圖1中的中繼光學(xué)系統(tǒng)282和284，因此，提高了照明光學(xué)系統(tǒng)200的效率。應(yīng)當(dāng)注意，也是在圖8的情況中，可以利用圖中未畫(huà)出的調(diào)整單元主光線(光軸)產(chǎn)生反射鏡288的微小偏心運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)整來(lái)自反射型掩模的反射光，使反射光與投影光學(xué)系統(tǒng)400的入射光側(cè)光軸很好地對(duì)準(zhǔn)。
以下，參照?qǐng)D9，描述可以設(shè)定所需照明條件的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例。圖9是按照本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的曝光設(shè)備10B的示意圖。
與圖1中所示曝光設(shè)備10比較，曝光設(shè)備10B包括兩個(gè)反射型積分器230和230B，根據(jù)所需的照明條件，這兩個(gè)積分器可以互換使用；光闌236和256；以及與其相關(guān)的光闌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)238和258。
反射型積分器230和230B都是有多個(gè)凸圓柱面的反射型積分器，但是它們之間的差別是圓柱面的曲率半徑(和聚光本領(lǐng))。通過(guò)互換積分器230和230B，照明系統(tǒng)的相干因子σ，即，數(shù)值孔徑，可以調(diào)整到所需的值。以下給以詳細(xì)的描述。
圖10是有多個(gè)凸圓柱面232的積分器230表面的示意圖，而圖11是積分器230B表面的示意圖。在這個(gè)例子中，積分器230和230B中圓柱面232和232B的曲率半徑r1和r2設(shè)置成滿足關(guān)系式r1＜r2。
現(xiàn)在，考慮這樣一種情況，其中平行光束從上方投影和入射到積分器230的凸圓柱反射面。在此情況下，雖然光束被凸圓柱反射面231發(fā)散，但是在凸表面的內(nèi)部，在與曲率中心O的距離為r1/2的位置上，出現(xiàn)一個(gè)虛像的聚焦點(diǎn)。因此，反射光是由以下公式給出的發(fā)射角θ1反射成發(fā)散光θ1≈2W/r1(9)類似地，在積分器230B中，在與凸圓柱面232B的曲率中心O距離為r1/2的位置上，光聚焦點(diǎn)是作為虛像出現(xiàn)的。因此，反射光成為以下公式給出發(fā)射角θ2的發(fā)散光θ2≈2W/r2(10)此處，根據(jù)關(guān)系式r1＜r2，使關(guān)系式θ1＞θ2得到滿足。就是說(shuō)，積分器230反射光的發(fā)散角θ1大于積分器230B反射光的發(fā)散角θ2。
圖12和13是用于解釋通過(guò)互換積分器230和230B交換照明光學(xué)系統(tǒng)200數(shù)值孔徑的過(guò)程示意圖。在圖12中，當(dāng)通過(guò)光闌236的大致平行的EUV光束222入射到積分器230的反射面231時(shí)，在積分器230的內(nèi)部形成二次光源的虛像，而EUV光以預(yù)定的發(fā)散角θ1從各個(gè)二次光源上反射。如此發(fā)散的EUV光束被焦距為f的拋物反射鏡240收集。然后，通過(guò)光闌256，作為大致平行光的光束投影到積分器250的反射面251上。
有多個(gè)凸圓柱反射面251的積分器250反射的EUV光束被旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡260收集，因此，在遮光葉片270上確定均勻的弧形照明區(qū)域，遮光葉片270放置在其焦距為f2的位置。此處，照明光學(xué)系統(tǒng)200在遮光葉片270處的數(shù)值孔徑NA1是由以下公式給出的NA1＝θ1′/2≈(f1·θ1)/2f2(11)數(shù)值孔徑NA1對(duì)應(yīng)于這樣一個(gè)量，它正比于照明光學(xué)系統(tǒng)200在反射型掩模300處的數(shù)值孔徑，且它正比于發(fā)散角θ1。
如圖13所示，借助于交換機(jī)構(gòu)(未畫(huà)出)，當(dāng)積分器230被積分器230B代替時(shí)，類似地，照明光學(xué)系統(tǒng)200在遮光葉片270處的數(shù)值孔徑NA2是由以下公式給出的NA2＝θ2′/2≈(f1·θ2)/2f2(12)根據(jù)關(guān)系式θ1＞θ2，可以看出，與使用積分器230B的情況比較，使用積分器230時(shí)可以得到照明光學(xué)系統(tǒng)200較大的數(shù)值孔徑，且相干因子σ也較大。
雖然已經(jīng)描述互換使用兩個(gè)積分器230和230B的例子，為了逐步改變相干因子σ，可以互換使用有不同發(fā)散角的多個(gè)積分器，例如，利用轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行互換?；蛘撸ㄟ^(guò)互換光闌256，可以控制入射光束的直徑到所需尺寸以響應(yīng)積分器230的交換。這可以確保更精確地控制相干因子σ。
光闌236放置在反射型積分器230或230B之前，它有光阻擋部分237a和開(kāi)口237b。光闌236是由光闌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)238驅(qū)動(dòng)的，因此，可以連續(xù)地改變開(kāi)口237b的孔徑直徑。此外，光闌236可以放置在積分器230或230B的表面或其附近。在此情況下，一旦通過(guò)光闌236的光束可以再通過(guò)光闌236而不受遮擋。調(diào)整開(kāi)口237b的孔徑直徑以響應(yīng)從控制系統(tǒng)(未畫(huà)出)加到光闌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)238的信號(hào)。光闌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)238可以包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何一種結(jié)構(gòu)，例如，可變光闌機(jī)構(gòu)。
此外，可以這樣調(diào)整積分器的位置，積分器的交換不會(huì)造成確定二次光源的平面位置的移動(dòng)。若由于交換積分器使照明表面上的照明是非均勻的照明，例如，通過(guò)調(diào)整遮光葉片的形狀可以校正這種非均勻的照明。
通過(guò)改變光闌236的孔徑直徑，如附圖中虛線所示，可以調(diào)整沿平行于附圖紙面方向光束入射到積分器250的擴(kuò)展。就是說(shuō)，若在附圖9中的光闌236孔徑直徑變大，則在在附圖9中，可以調(diào)整其徑向上的弧形狹縫寬度，該狹縫確定遮光葉片270上的照明區(qū)域。此外，通過(guò)調(diào)整光闌256，不但可以調(diào)整積分器230和230B的交換，而且可以調(diào)整光束照射到積分器250上的厚度D。利用這個(gè)過(guò)程，可以調(diào)整相干因子σ到所需的大小，從而可以校正非均勻的照明。
光闌256放置在反射型積分器250之前。光闌256是由光闌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)258驅(qū)動(dòng)的，用于連續(xù)改變它的孔徑直徑，因此，可以確定所需的有效光源分布。光闌256有光阻擋部分257a和開(kāi)口257b。光闌256可以放置在積分器250的表面或其附近。在此情況下，一旦通過(guò)光闌256的光束可以再通過(guò)光闌256而不受遮擋。
通過(guò)光闌256并被積分器250反射的EUV光束被旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡260收集，積分器250有多個(gè)凸圓柱反射面，從而在遮光葉片270上確定均勻的弧形照明區(qū)域，遮光葉片270放置在反射鏡的焦點(diǎn)位置上。
參照?qǐng)D14A-14C和15，描述通過(guò)交換光闌256完成形變照明的過(guò)程，例如，環(huán)形照明。圖14A-14C是可以用于光闌256的光闌平面圖。圖14A表示普通照明的光闌256A。圖14B表示稱之為環(huán)形照明的光闌256B。圖4C表示稱之為四極照明的光闌256C。可以制成轉(zhuǎn)盤(pán)形式的幾個(gè)圖形，例如，圖9中所示的光闌256，轉(zhuǎn)盤(pán)可以借助于光闌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)258轉(zhuǎn)動(dòng)以響應(yīng)來(lái)自控制系統(tǒng)(未畫(huà)出)的信號(hào)，從而有選擇地利用所需的孔徑形狀?？梢岳萌魏纹渌臋C(jī)械過(guò)程而不使用轉(zhuǎn)盤(pán)，例如，按順序互換多個(gè)光闌。
如圖9所示，光闌256放置在積分器250的反射面251附近。因此，在積分器250的反射面251處，若光束照射到積分器250上的入射角為θ，則光束直徑是在沿光入射到積分器250的平面方向(平行于附圖紙面的方向)上擴(kuò)展，其放大倍數(shù)為1/cosθ?？紤]到這種情況，光闌256的孔徑257b形狀必須在相同的方向以放大倍數(shù)1/cosθ擴(kuò)展。在圖14A中，例如，在光闌256A用于限制入射光束的直徑成圓形時(shí)，這個(gè)橢圓的縱橫比為1/cosθ。相同的情況適用于圖14B中的光闌256B和圖14C中的光闌256C。
以下，取光闌256B(設(shè)置環(huán)形照明模式)作為例子，解釋基于光闌256的形變照明原理。形變照明方法是超分辨率技術(shù)方法之一，即，RET(分辨率提高技術(shù))，它是基于減小公式(1)中比例常數(shù)k1的值。
圖15表示從圖9中所示結(jié)構(gòu)中取出的積分器250，旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡260和遮光葉片270。圖15(a)(上半部分)是側(cè)視圖，而圖15(b)(下半部分)是頂視圖，這是從被照射的反射鏡260中看到的。確定環(huán)形照明模式的光闌256B放置成如圖15A所示，為了描述簡(jiǎn)單化，它不出現(xiàn)在圖15B中。
關(guān)于入射到反射型積分器250的光束，其光軸中心部分和其直徑以外的部分被光闌256阻擋，因此，光是以環(huán)形分布259的形式反射，其形狀是橢圓形。環(huán)形分布259的形狀對(duì)應(yīng)于光闌256B的孔徑形狀。如此形成的光束被旋轉(zhuǎn)拋物反射鏡260收集，因此，均勻照明區(qū)域確定在遮光葉片270的位置，遮光葉片270放置在焦距f2的位置。由于光束的中心部分被阻擋，收集的光束是圖15中有陰影線262的光束。這也是圖15(b)中的情況，光束是有陰影線264的光束。按照這種方式，反射型積分器250的功能是照明掩模300(通過(guò)臨界照明)，因此，在弧形區(qū)域的角方向，二次光源互相疊加，而在弧形區(qū)域的徑方向上，所有的光線匯集成一個(gè)點(diǎn)。這意味著，在主光線與光軸之間相交點(diǎn)的位置，即，在瞳平面的位置295，完成278所示的照明分布，即，環(huán)形照明。
再參照?qǐng)D1，我們描述這個(gè)實(shí)施例中的曝光方法。掩模300的結(jié)構(gòu)是相同的，與圖8和9中的結(jié)構(gòu)一樣。
反射型掩模300包括多層薄膜反射鏡，在其上面形成EUV吸收材料制成的非反射部分以確定轉(zhuǎn)移圖形。反射型掩模300的照明是弧形照明，從它反射的EUV反射光攜帶掩模300上電路圖形的信息。然后，EUV光被投影光學(xué)系統(tǒng)400以適合于曝光的放大倍數(shù)投影和成像到有光敏材料的工件500上，從而完成電路圖形的曝光。這個(gè)實(shí)施例中的投影光學(xué)系統(tǒng)400包括有6個(gè)反射鏡的反射型投影光學(xué)系統(tǒng)，但是反射鏡的數(shù)目不限制于6個(gè)。例如，可以利用所需4個(gè)，5個(gè)或8個(gè)反射鏡。
工件500由晶片平臺(tái)550牢固地夾住。它的功能是沿附圖紙面的縱向和橫向平移運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)是利用激光測(cè)量裝置控制的，例如，激光干涉儀(未畫(huà)出)。若投影光學(xué)系統(tǒng)400的放大倍數(shù)是M，則反射型掩模300可以沿平行于附圖紙面的方向以速度v作掃描運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，工件500可以沿平行于附圖紙面的方向以速度v/M運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這種同步掃描，完成整個(gè)表面曝光。
雖然這個(gè)實(shí)施例中涉及晶片曝光，待曝光的工件500不限制于晶片。例如，它可以是液晶襯底，或需要處理的任何其他部件。工件500上涂敷光致抗蝕劑。光致抗蝕劑涂敷過(guò)程可以包括預(yù)處理，粘合劑增強(qiáng)處理，光致抗蝕劑處理，和預(yù)烘烤處理。預(yù)處理可以包括清洗，干燥等。粘合劑增強(qiáng)處理是用于改進(jìn)表面質(zhì)量的處理(利用界面激活劑的疏水處理)，例如，可以涂敷或蒸汽沉積諸如HMDS(六甲基二硅氨烷(Hexamethyl-disilazane))的有機(jī)薄膜。預(yù)烘烤處理是烘烤步驟(燒結(jié))以去除溶劑，但它與顯影過(guò)程之后的類似步驟比較是很和緩的。
晶片平臺(tái)550用于支承工件500。關(guān)于晶片平臺(tái)，可以利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何結(jié)構(gòu)。例如，可以利用線性電動(dòng)機(jī)使工件500沿X，Y和Z方向運(yùn)動(dòng)。借助于未畫(huà)出的控制單元，掩模300和工件500的運(yùn)動(dòng)是互相同步。此外，例如，借助于激光干涉儀，監(jiān)測(cè)掩模平臺(tái)350和晶片平臺(tái)550的位置，這些平臺(tái)以恒定的速度比運(yùn)動(dòng)。
以下，參照?qǐng)D16和17，解釋一個(gè)實(shí)施例中的器件制造方法，該方法利用上述的曝光設(shè)備。
圖16是用于解釋制造各種微型器件的過(guò)程流程圖，例如，半導(dǎo)體晶片(IC或LSI)，液晶屏面，或CCD。作為例子，此處解釋半導(dǎo)體晶片的制作過(guò)程。步驟1是設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程。步驟2是基于電路圖形設(shè)計(jì)的掩模制作過(guò)程。步驟3是利用諸如硅材料的晶片制備過(guò)程。步驟4是稱之為預(yù)處理的晶片處理，其中利用如此制備的掩模和晶片，采用光刻法在晶片上實(shí)際制成電路。此后的步驟5是稱之為后處理的組裝步驟，其中步驟4中處理過(guò)的晶片制成半導(dǎo)體芯片。這個(gè)步驟包括組裝(切割和壓焊)過(guò)程和封裝過(guò)程(芯片密封)。步驟6是檢查步驟，其中對(duì)于步驟5制成的半導(dǎo)體器件進(jìn)行運(yùn)行檢查和耐用性檢查。利用這些過(guò)程，制成半導(dǎo)體器件并運(yùn)輸發(fā)貨(步驟7)。
圖17是用于解釋晶片處理的詳細(xì)流程圖。步驟11是用于氧化晶片表面的氧化過(guò)程。步驟12是CVD處理，用于在晶片表面上形成絕緣薄膜。步驟13是電極形成過(guò)程，利用蒸汽沉積方法在晶片上制成電極。步驟14是離子注入過(guò)程，用于注入離子到晶片中。步驟15是抗蝕劑處理，加抗蝕劑(光敏材料)到晶片上。步驟16是曝光過(guò)程，利用上述的曝光設(shè)備通過(guò)曝光使掩模的電路圖形印制到晶片上。步驟17是顯影過(guò)程，用于顯影已曝光的晶片。步驟18是蝕刻過(guò)程，用于去除顯影抗蝕劑圖像以外的部分。步驟19是抗蝕劑分離過(guò)程，用于蝕刻過(guò)程之后分離殘留在晶片上的抗蝕劑材料。通過(guò)重復(fù)這些過(guò)程，電路圖形重疊地形成在晶片上。
利用這些過(guò)程，可以制成高密度的微型器件。
這個(gè)實(shí)施例中的器件制造方法確保制作高質(zhì)量的器件。因此，利用上述曝光設(shè)備10的器件制造方法和按照該方法制成的器件都是本發(fā)明所包含的內(nèi)容。
雖然本發(fā)明的描述是參照此處公開(kāi)的結(jié)構(gòu)，但它不限制于此處描述的這些細(xì)節(jié)，本申請(qǐng)應(yīng)當(dāng)覆蓋為了改進(jìn)目的或以下權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的各種改動(dòng)和變化。
權(quán)利要求
1.一種照明系統(tǒng)，用于利用光源的光照明待照明的表面，其特征在于包括第一反射型積分器；第一聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在待照明的表面上互相疊加所述第一反射型積分器的光束；第二反射型積分器，放置在光源與所述第一反射型積分器之間；和第二聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在所述第一反射型積分器上互相疊加所述第二反射型積分器的光束。
2.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其中所述第一反射型積分器有多個(gè)分段確定的反射面，每一分段是部分的圓柱面，多個(gè)分段基本上是互相平行放置的，因此，待照明表面上的照明區(qū)域是弧形。
3.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其中所述第二反射型積分器有多個(gè)分段確定的反射面，每一分段是部分的圓柱面，多個(gè)分段基本上是互相平行放置的，且其中所述第一反射型積分器和第二反射型積分器中圓柱面的母線基本上是互相垂直的。
4.按照權(quán)利要求2的照明系統(tǒng)，其中所述第二反射型積分器有多個(gè)分段確定的反射面，每一分段是部分的球面，這些分段布置成二維形式。
5.按照權(quán)利要求2的照明系統(tǒng)，其中圓柱面具有凸面形，凹面形，及凸面形和凹面形的組合之一。
6.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其中所述照明系統(tǒng)有這樣的結(jié)構(gòu)，相對(duì)于子午截面，待照明表面的照明是臨界照明，而相對(duì)于徑向截面，待照明表面的照明是柯勒照明。
7.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其特征是，(i)放置在所述第一聚光反射鏡系統(tǒng)與待照明表面之間的光闌，它的孔徑確定待照明表面上的照明區(qū)域，和(ii)反射光學(xué)系統(tǒng)，利用穿過(guò)所述孔徑的光，把所述光闌的所述孔徑成像到待照明的表面。
8.按照權(quán)利要求7的照明系統(tǒng)，其特征是調(diào)整單元，用于偏心地和/或旋轉(zhuǎn)地至少移動(dòng)所述反射光學(xué)系統(tǒng)中一個(gè)反射鏡，從而調(diào)整光照射到待照明表面的入射角。
9.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其特征是有孔徑的光闌，用于確定待照明表面上的照明區(qū)域。
10.按照權(quán)利要求1的照明系統(tǒng)，其特征是調(diào)整單元，用于偏心地和/或旋轉(zhuǎn)地至少移動(dòng)所述第一聚光反射鏡系統(tǒng)中一個(gè)反射鏡，從而調(diào)整光照射到待照明表面上的入射角。
11.一種用于照明待照明表面的照明系統(tǒng)，其特征在于包括反射鏡系統(tǒng)，用于引導(dǎo)光源的光到待照明的表面；和調(diào)整單元，用于偏心地和/或旋轉(zhuǎn)地至少移動(dòng)所述反射鏡系統(tǒng)中一個(gè)反射鏡，從而調(diào)整光照射到待照明表面上的入射角。
12.一種利用光源的光照明待照明表面的照明系統(tǒng)，其特征是第一反射型積分器；第一光學(xué)系統(tǒng)，用于投影光源的光到所述第一反射型積分器；和第二光學(xué)系統(tǒng)，用于在待照明的表面上互相疊加所述第一反射型積分器的光束；其中所述第一光學(xué)系統(tǒng)包括改變單元，用于改變光照射到所述第一反射型積分器上的直徑和/或形狀。
13.按照權(quán)利要求12的照明系統(tǒng)，其中所述改變單元包括有孔徑形狀和/或尺寸各不相同的多個(gè)光闌；和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于有選擇地放置一個(gè)所述光闌到所述第一反射型積分器的反射面或其附近。
14.按照權(quán)利要求12的照明系統(tǒng)，其中每個(gè)孔徑的形狀是在沿光入射到所述第一反射型積分器的入射平面方向上伸展。
15.按照權(quán)利要求12的照明系統(tǒng)，其中所述改變單元包括(i)第二反射型積分器，聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在所述第一反射型積分器上互相疊加所述第二反射型積分器的光束；和(ii)有可變孔徑直徑的光闌，它放置在所述第二反射型積分器的反射面或其附近。
16.按照權(quán)利要求12的照明系統(tǒng)，其中所述改變單元包括(i)多個(gè)第二反射型積分器，其發(fā)射光的發(fā)射角各不相同；(ii)聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在所述第一反射型積分器上互相疊加所述第二反射型積分器的光束；和(iii)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于有選擇地放置一個(gè)所述第二反射型積分器到光源的光程上。
17.按照權(quán)利要求16的照明系統(tǒng)，其特征是，有可變孔徑的光闌，它放置在所述第二反射型積分器的反射面或其附近。
18.一種利用光源的光照明待照明表面的照明系統(tǒng)，其特征在于包括第一反射型積分器，其反射面是在光瞳位置；第一光學(xué)系統(tǒng)，用于傾斜地投影光源的光到所述第一反射型積分器；第二光學(xué)系統(tǒng)，用于在待照明的表面上互相疊加所述第一反射型積分器的光束；和光闌，放置在所述第一反射型積分器的反射面或其附近，所述光闌的孔徑形狀是在沿光傾斜入射到所述第一反射型積分器的入射平面方向上伸展。
19.按照權(quán)利要求18的照明系統(tǒng)，其中該形狀對(duì)于完成待照明表面上照明區(qū)域的形變照明是有效的。
20.按照權(quán)利要求18的照明系統(tǒng)，其中該形狀是圓環(huán)形狀。
21.按照權(quán)利要求18的照明系統(tǒng)，其中該形狀是四極形狀。
22.按照權(quán)利要求1-21中任一個(gè)的照明系統(tǒng)，其中光源的光波長(zhǎng)不大于20nm。
23.一種曝光設(shè)備，用于利用權(quán)利要求1-21之任一個(gè)所述的照明系統(tǒng)照明標(biāo)線片或掩模上形成的圖形，以及用于利用投影光學(xué)系統(tǒng)投影該圖形到工件上。
24.一種器件制造方法，包括以下步驟利用權(quán)利要求23中的曝光設(shè)備曝光有器件圖形的工件，以及對(duì)曝光的工件完成預(yù)定的處理。
全文摘要
公開(kāi)一種照明系統(tǒng)，用于照明有均勻照度的照明區(qū)域，其中光照射到照明區(qū)域的光強(qiáng)重心與光線的中心對(duì)準(zhǔn)。該照明系統(tǒng)包括第一反射型積分器；第一聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在待照明的表面上互相疊加第一反射型積分器的光束；第二反射型積分器；放置在光源與所述第一反射型積分器之間；和第二聚光反射鏡系統(tǒng)，用于在第一反射型積分器上互相疊加第二反射型積分器的光束。還公開(kāi)一種有這種照明系統(tǒng)的曝光設(shè)備，和利用該曝光設(shè)備的器件制造方法。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1400507SQ0212705
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者辻俊彥 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社