專利名稱：用于微光刻法的先進(jìn)的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微光刻法，更具體說，是涉及用于微光刻法設(shè)備的有高數(shù)值孔徑的照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光刻法(亦稱微光刻法)用于制造半導(dǎo)體器件。光刻法使用電磁輻射，如紫外(UV)、深UV、或可見光，在半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)中產(chǎn)生精細(xì)的圖。許多種半導(dǎo)體器件，如二極管、三極管、和集成電路，能夠用光刻技術(shù)制作。在半導(dǎo)體制作中，用曝光系統(tǒng)或設(shè)備來實(shí)施如蝕刻的光刻技術(shù)。曝光系統(tǒng)通常包括照明系統(tǒng)、含有電路圖的掩模版(亦稱掩模)、投影系統(tǒng)、和用于對(duì)準(zhǔn)涂覆了光致抗蝕劑的半導(dǎo)體晶片的晶片對(duì)準(zhǔn)臺(tái)。照明系統(tǒng)以優(yōu)良的矩形長孔照明場照明掩模版上的區(qū)域。投影系統(tǒng)把掩模版電路圖照明區(qū)域的像，投射到晶片上。
隨著半導(dǎo)體器件制作技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)制作半導(dǎo)體器件的光刻系統(tǒng)每一部件，永遠(yuǎn)存在增長的要求。該要求包括用于照明掩模版的照明系統(tǒng)。例如， 需要用均勻輻照度的照明場來照明掩模版(reticle)。在分步掃描光刻法中，還需要改變照明場的大小，使該照明場大小能夠適應(yīng)于不同的應(yīng)用和半導(dǎo)體晶片尺寸。
某些照明系統(tǒng)包括置于掩模版之前的陣列的或衍射散射光學(xué)單元。該散射光學(xué)單元產(chǎn)生需要的光角分布，其后把該光角分布成像或中繼至掩模版。
此外，一般使用的晶片尺寸有26×5mm、17×5mm、和11×5mm。因此，標(biāo)準(zhǔn)的變焦透鏡必須適應(yīng)照明場大小的變化。然而，在微光刻領(lǐng)域中出現(xiàn)一特殊的問題，即在半導(dǎo)體基片上需要形成的不同特征，要求部分曝光光學(xué)部件有可變的部分相干性。具體說，部分相干性(σ)，在微光刻法中一般定義為照明光學(xué)部件數(shù)值孔徑與投影系統(tǒng)數(shù)值孔徑之比，必需隨半導(dǎo)體基片上需要形成的不同特征的性質(zhì)而變化，例如，用于生成溝槽的σ與用于生成線的σ不同。
因此，需要一種簡單的微光刻系統(tǒng)，它能在大范圍上改變部分相干性參數(shù)，同時(shí)又能適應(yīng)不同的場的大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)一種微光刻系統(tǒng)，它有可變的部分相干性和場的大小。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是能提供一種微光刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有連續(xù)地可調(diào)整的部分相干性及離散地可調(diào)整的場的大小。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是能提供一種微光刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)的部分相干性及場的大小兩者都能連續(xù)地改變。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是能提供一種微光刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)能用簡單的光學(xué)部件達(dá)到上述目標(biāo)。
本發(fā)明另外的特征和優(yōu)點(diǎn)，將在下面的說明中闡述，且部分在說明中是顯而易見的，或者可從本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)中學(xué)到。本發(fā)明的這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)和取得，在于下面的說明及其權(quán)利要求書中以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)。
如已經(jīng)概括并廣為說明了的，為獲得這些和其他優(yōu)點(diǎn)，并按照本發(fā)明的目的，是提供一種用于微光刻的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括照明光源、照明光學(xué)系統(tǒng)、和投影光學(xué)系統(tǒng)，該照明光學(xué)系統(tǒng)又包括，按從物鏡側(cè)開始的順序(a)從照明光源接受照明的第一衍射光學(xué)單元，(b)變焦透鏡，(c)第二衍射光學(xué)單元，(d)聚光器透鏡，(e)中繼透鏡，和(f)掩模版；該投影光學(xué)系統(tǒng)用于把掩模版成像在基片上，其中，該投影光學(xué)系統(tǒng)為微光刻提供可變焦的數(shù)值孔徑。
按照本發(fā)明的另一方面，是提供一種用于微光刻的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括照明光源、照明光學(xué)系統(tǒng)、和投影光學(xué)系統(tǒng)，照明光學(xué)系統(tǒng)從照明光源接受照明，投影光學(xué)系統(tǒng)從照明系統(tǒng)接受照明，其中，照明系統(tǒng)的數(shù)值孔徑與投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑之比，是連續(xù)地可變的，而場的大小則是離散地可變的。
按照本發(fā)明的另一方面，是提供一種用于微光刻的照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括，按從物鏡側(cè)開始的順序第一衍射光學(xué)單元、變焦透鏡、有矩形數(shù)值孔徑的第二衍射光學(xué)單元、聚光器透鏡、和中繼透鏡。
按照本發(fā)明的另一方面，是提供一種用于微光刻的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)和投影光學(xué)系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)又包括，按從物鏡側(cè)開始的順序(a)在第一側(cè)有第一衍射光學(xué)單元和在第二側(cè)有第二衍射光學(xué)單元的變焦透鏡，(b)聚光器透鏡，和(c)中繼透鏡；其中，照明系統(tǒng)的數(shù)值孔徑與投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑之比，是連續(xù)地可變的。
應(yīng)當(dāng)指出，前述的一般說明與下面的詳細(xì)說明兩者，都是示例性和解釋性的，并且如要求那樣，旨在對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。


各個(gè)附圖，是為提供對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的了解而被包括進(jìn)來的，并被本說明書引用和構(gòu)成本說明書的一部分，這些附圖舉出本發(fā)明各實(shí)施例，并與本說明一起，說明本發(fā)明的原理。附圖中圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖2是圖1實(shí)施例的另一個(gè)圖，表明透鏡的排列；圖3是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖4A-4C畫出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中使用的聚光器透鏡的光線軌跡圖；圖5A-5B畫出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中使用的中繼透鏡的光線軌跡圖；圖6A-6B畫出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中使用的變焦透鏡的光線軌跡圖；圖7畫出照明系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，例如圖1所示照明系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)；圖8是照片，表明用于衍射光學(xué)單元的變換器機(jī)構(gòu)；圖9是照片，表明用于圖7實(shí)施例的動(dòng)態(tài)可調(diào)整狹縫；和圖10是照片，表明用于圖7實(shí)施例的場成幀組件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明各優(yōu)選實(shí)施例，實(shí)施例所舉的例子，都在各附圖中畫出。
近年來，制造半導(dǎo)體器件使用的光刻法，已經(jīng)逐漸移向更短的波長，因?yàn)檠b置特征在大小上收縮。借助特征大小收縮至亞微米、及亞0.1微米范圍，半導(dǎo)體制造商不得不改變?yōu)槭褂米贤夤猓以谀承┣闆r下使用軟X射線光刻(或深UV)。例如，在248、193、和157nm范圍發(fā)射光的準(zhǔn)分子激光器，在半導(dǎo)體器件制造中的使用正逐漸增長?，F(xiàn)代微光刻設(shè)備中的照明光源，如上面所指出，通常是可見光激光器、準(zhǔn)分子激光器、或可能是軟X射線光源。(“光”與“照明”兩詞將在本文可交換地使用，指任何用于光致抗蝕劑的電磁輻射)。這些波長的使用，是對(duì)半導(dǎo)體制造設(shè)備的設(shè)計(jì)人員的一種挑戰(zhàn)，特別是用于準(zhǔn)分子激光器光束聚焦和整形的光學(xué)部件。在本發(fā)明中，對(duì)248和193nm的光源，最好用熔融石英，而對(duì)157nm光源，通常要求用氟化鈣或氟化鋇制成的光學(xué)單元，以便有效地對(duì)光束聚焦和整形。
說明的實(shí)施例既用衍射的，也用反射的光學(xué)單元。然而，本領(lǐng)域一般人員應(yīng)當(dāng)清楚，反射表面的使用，常常取決于有關(guān)的工程和設(shè)計(jì)，而不取決于本發(fā)明的基本原理。因此，應(yīng)當(dāng)指出，在下面的說明中，反射(折疊)光學(xué)單元的使用，嚴(yán)格地說，是由于工程設(shè)計(jì)選擇的需要，而為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明并不要求使用它們。
圖1畫出本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的基本配置。應(yīng)當(dāng)明白，在隨后各圖中，情況合適，尺寸是以毫米為單位的。
如在圖1可見，本發(fā)明的本實(shí)施例，包括衍射光學(xué)單元101(DOE1)，它是由照明光源(未畫出)照明的。
第一衍射光學(xué)單元101可以是通常任何用于產(chǎn)生衍射的單元，如2維球面微透鏡陣列、Fresnel透鏡、衍射光柵，等等。
從系統(tǒng)的透視圖，如圖1中所示，在第一衍射光學(xué)單元101之后，光束的數(shù)值孔徑接近0.065。
還可以從圖1看到，在通過第一衍射光學(xué)單元101之后，光束接著照明變焦透鏡102。在本實(shí)施例中，變焦透鏡102是5x變焦球面透鏡，焦距是221.5-1107.7mm。光束在該點(diǎn)的直徑是180mm。該變焦透鏡102還畫在圖6。本領(lǐng)域普通人員應(yīng)當(dāng)清楚，變焦透鏡102能夠按需要使用或多或少的單元(片)。下面舉出一個(gè)例子(六單元設(shè)計(jì))加以說明(以CODE V輸出格式)RDY THI GLA＞OBJINFINITY INFINITYSTO INFINITY 8.0000002-25.247055.000000 ′CaF2′355.68759 16.5488344-48.9271425.342815′CaF2′ASPK1.779039 KC 0IC YES CUF0.000000 CCF100A0.146865E-05 B 0.705843E-08 C -.823569E-11 D 0.127469E-13AC 0 BC 0 CC 0 DC 05-36.472 194.9142606170.18706 28.207990′CaF2′7510.72551 17.5273338141.82233 51.966932′CaF2′9-277.7447112.376464ASPK -3.017335 KC 0IC YES CUF0.000000 CCF 100A0.913504E-07 B-.173047E-11 C -.291669E-15 D 0.148478E-19AC0BC0 CC0 DC010-297.5957910.000000 ′CaF2′
11143.26243 1101.01013412-352.19780 11.373314 ′CaF2′13-154.19122 187.731924ASPK-500.000000 KC0ICYES CUF0.000000 CCF100A-.125463E-05B0.451681E-09C-.724157E-13 D0.418162E-17AC0 BC0 CC0 DC0IMGINFINITY0.000000SPECIFICATION DATA(規(guī)格數(shù)據(jù))EPD27.66000DIMMMWL 157.63XAN0.000000.000000.00000YAN0.000001.856003.71900WTF3.000002.000002.00000VUY0.000000.000000.00000VLY0.000000.000000.00000REFRACTIVE INDICES(折射率)GLASS CODE157.63′CaF2′ 1.558739ZOOM DATA(變焦數(shù)據(jù))POS 1 POS 2 POS 3VUY F10.000000.000000.00000VLY F10.000000.000000.00000VUY F20.000000.000000.00000VLY F20.000000.000000.00000VUX F10.000000.000000.00000VLX F10.000000.000000.00000
VUX F20.00000 0.000000.00000VLX F20.00000 0.000000.00000THI S5194.914261.000001.00000THC S50 0 0THI S717.5273386.680621.45028THC S70 0 0THI S912.37646137.13744 222.36778THC S90 0 0POS 1 POS 2 POS 3INFINITE CONJUGATES(無限共軛)EFL 221.5400 664.6200 1107.7000BFL 164.6663 35.0875 11.1078FFL 115.3771 610.2350 1583.8486FNO 8.0094 24.0282 40.0470IMG DIS 187.7319 187.7319 187.7319OAL 1482.26811482.26811482.2681PARAXLALIMAGE(近軸像)HT 14.4001 43.2004 72.0006ANG 3.7190 3.7190 3.7190ENTRANCE PUPIL(入瞳)DIA 27.6600 27.6600 27.6600THI 0.0000 0.0000 0.0000EXIT PUPIL(出瞳)DIA 53.1110 30.1251 19.3446THI 590.0538758.9393785.8026STO DIA 27.6600 27.6600 27.6600如圖1中進(jìn)一步指出的，在本實(shí)施例中可以用折疊(反射鏡)103，通過折疊光路來控制并縮減整個(gè)設(shè)備的大小。如上面所指出，使用反射鏡103是任選的，且一般取決于工程/設(shè)計(jì)的選擇。
在被反射離開折疊反射鏡103之后，光束接著照明旋轉(zhuǎn)三棱鏡104(工作直徑170mm)。通過該旋轉(zhuǎn)三棱鏡104之后，光束有矩形的數(shù)值孔徑，在Y方向?yàn)?.046-0.009，在X方向?yàn)?.053-0.011。
通過旋轉(zhuǎn)三棱鏡104之后，光束接著通過第二衍射單元(DOE2)105。該第二衍射單元105最好是二元衍射陣列。一個(gè)例子是柱面微透鏡陣列。對(duì)該第二衍射單元105，規(guī)格如下相干長度，以mm為單位，X&Y248nm，時(shí)間上-無說明，空間上0.35×0.15193nm，時(shí)間上-3，空間上0.6×0.085X&Y光束發(fā)散角，mrad248nm+/-3.5x+/-3.5193nm+/-1x+/-1.75光束大小(nm)，X&Y；6×16；20×20；12×32在通過第二衍射陣列105之后，光束的數(shù)值孔徑接近0.165×0.04。
然后，光束通過球面聚光器透鏡106。在本實(shí)施例中，一種可用的聚光器透鏡106，可以有如下特性RDYTHI GLA＞OBJINFINITY INFINITYSTO INFINITY 75.0000002 323.84000 5.000000 ′CaF2′3 INFINITY 491.5000004 -145.94000 5.000000 ′CaF2′5 106.10000 278.5000006 -2090.2000015.000000′CaF2′7 -196.34000 50.000000IMGINFINITY 0.000000在本實(shí)施例中，聚光器透鏡106焦距為340mm(一般希望聚光器透鏡106有300-400mm的焦距)，而照明直徑是150-30mm。
在通過球面聚光器透鏡之后，光束有可變焦的圓形數(shù)值孔徑0.2125-0.043。然后，光束與限定器107(即光闌)相遇，使112×24mm的照明場變?yōu)?08×22mm。限定器107在光學(xué)上，通過利用中繼透鏡108(例如1X中繼，或3X-4X中繼)，與掩模版109共軛。為設(shè)計(jì)的目的，可以把折疊110放在中繼透鏡108之內(nèi)。對(duì)遠(yuǎn)心照明系統(tǒng)，光欄111放在中繼透鏡108的中心。
中繼透鏡108用于產(chǎn)生與掩模版109平面共軛的限定器107平面。1X中繼透鏡108的一個(gè)例子，在下面說明(注意，是10單元設(shè)計(jì))RDY THI GLA＞OBJINFINITY 73.362171AIR1169.2466915.000000′NCaF2′ASPK-0.916442ICYES CUF 0.000000A0.000000E+00 B0.000000E+00 C0.000000E+00 D0.000000E+002297.03762280.0000003607.7104732.530979′NCaF2′4-296.65731 1.000000CONK-2.3133665172.28333 33.841572′NCaF2′64765.413671.000000 AIR7129.90270 40.919042′NCaF2′8103.26821 29.5764419-306.345768.000000 ′NCaF2′10162.9010015.103930STO INFINITY 15.10400212-162.901008.000000′NCaF2′
13 306.34576 29.57644114-103.26821 40.919042′NCaF2′15-129.90270 1.00000016-4765.4136733.841572′NCaF2′17-172.28333 1.00000018 296.65731 32.530979′NCaF2′CONK -2.31336619-607.71047 280.00000020-297.03762 15.000000′NCaF2′21-169.24669 73.362171ASPK-0.916442ICYESCUF 0.000000A0.000000E+00 B0.000000E+00 C0.000000E+00 D0.000000E+00IMG INFINITY0.000000AIRXDE0.000000 YDE 0.000000 ZDE0.000000 DARADE0.000000 BDE 0.000000 CDE0.000000投影光學(xué)系統(tǒng)(未畫出)把掩模版向下成像在半導(dǎo)體晶片上(通常像的大小縮小4x，成為26×5mm、17×5mm、或11×5mm)。
本領(lǐng)域一般人員應(yīng)當(dāng)清楚，在該系統(tǒng)中使用旋轉(zhuǎn)三棱鏡104，能改善系統(tǒng)的光學(xué)特性，但本發(fā)明不用它也可以工作。本領(lǐng)域一般人員同樣應(yīng)當(dāng)清楚，旋轉(zhuǎn)三棱鏡104和第二衍射單元105的位置可以顛倒(即，旋轉(zhuǎn)三棱鏡104可以位于第二衍射單元105的下游)，雖然目前確信，圖1所示排列是較好的。
圖2更詳細(xì)地畫出照明系統(tǒng)光學(xué)單元的排列。特別是，圖2畫出變焦透鏡102(按5單元設(shè)計(jì)畫出)及其構(gòu)成單元102a、102b、102c、102d、和102e。圖2還畫出聚光器透鏡106的構(gòu)成單元(這里畫出的是4單元透鏡)，及1x中繼108(這里畫出的是8單元設(shè)計(jì))。圖上還畫出λ/4波片位置，還有掩模版(掩模)109，掩模版109通過中繼透鏡108，在光學(xué)上與限定器107的平面共軛。
圖7是圖1實(shí)施例的另一個(gè)圖，表明一般在現(xiàn)實(shí)的微光刻系統(tǒng)中看到的另外的單元。在圖1中的所有單元，都畫在圖7中，并用相同的參考數(shù)字。此外，圖7還畫出用于第二衍射光學(xué)單元105(也請(qǐng)參考圖8)的變換器單元701?？梢灶A(yù)料，為了獲得不同的場的大小，必需使用有不同數(shù)值孔徑的不同的衍射光學(xué)單元。因此，畫在圖7和圖8中的變換器單元107，能夠用于該目的。同樣明顯的是，如有必要，第一衍射光學(xué)單元101也可以用類似的變換器單元。
圖7還畫出動(dòng)態(tài)可調(diào)整狹縫702，它是限定器107組件(亦見圖9)的一部分?？烧{(diào)整狹縫702在U.S.Patent No.5,966,202中有進(jìn)一步的說明，本文引用該專利，供參考?？烧{(diào)整狹縫702與場成幀組件704一起，保證在限定器平面有適當(dāng)?shù)墓馐笮?，限定器平面與掩模版平面共軛。
圖7還畫出通光孔徑組件703，該組件用作中繼透鏡中心的遠(yuǎn)心光闌。(亦見圖10及U.S.Patent No.6,307,619，本文引用該專利，供參考)。
圖7還畫出λ/4波片112的位置，位于掩模版108平面之上和中繼透鏡108最后的光學(xué)單元(透鏡)之下。
雖然本發(fā)明各優(yōu)選實(shí)施例說明的系統(tǒng)，是用于離散的場大小曝光的(26×5mm、17×5mm、和11×5mm)，但期望該系統(tǒng)能做到有連續(xù)可變的場的大小。通過在光路中增加類似于第二衍射光學(xué)單元105的其他衍射光學(xué)單元，可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。借助增加一個(gè)或多個(gè)該種單元(如附加的二元衍射陣列，或柱面微透鏡陣列)，置于聚光器透鏡和第二衍射光學(xué)單元之間，同時(shí)通過調(diào)整它沿光軸的位置，可以獲得既有連續(xù)可變的部分相干性，又在晶片上有連續(xù)可變的場大小的微光刻系統(tǒng)。
投影光學(xué)系統(tǒng)(在各圖中沒有畫出)的使用，本領(lǐng)域是熟知的，且通常是4x透鏡，把落在晶片上的掩模版圖像縮小。
下面說明另一個(gè)實(shí)施例，與之對(duì)應(yīng)的圖，使用相同的參考數(shù)字標(biāo)記在圖1實(shí)施例中相同的單元。
圖3畫出本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的基本配置。如在圖3所見，本發(fā)明的本實(shí)施例，包括衍射光學(xué)單元101，由照明光源(未畫出)照明。
第一衍射光學(xué)單元(DOE1)101，可以是任何通常用于產(chǎn)生衍射的衍射或反射單元，如球面微透鏡陣列、Fresnel透鏡、衍射光柵、等等。在第一衍射光學(xué)單元101之后，光束的數(shù)值孔徑接近0.065(圓形)。
從102還可以看到，通過DOE1 101之后的光，照明變焦透鏡102。在本實(shí)施例中，變焦透鏡102是5x變焦球面透鏡，焦距為196-982mm。光束在該點(diǎn)的直徑是135mm。在本實(shí)施例中，該變焦透鏡102是5單元透鏡。
在通過變焦透鏡102并被反射離開折疊反射鏡103之后，光束接著照明旋轉(zhuǎn)三棱鏡104。在通過旋轉(zhuǎn)三棱鏡104之后，光束有矩形的數(shù)值孔徑，沿Y方向?yàn)?.46-0.009，沿X方向?yàn)?.053-0.011。
在通過旋轉(zhuǎn)三棱鏡104之后，光束接著通過第二衍射單元(DOE2)105(光束直徑135mm)。第二衍射單元105最好是二元衍射陣列。一個(gè)例子是柱面微透鏡陣列。通過第二衍射陣列105之后，光束的數(shù)值孔徑變?yōu)?.2×0.04。
然后，光束通過聚光器透鏡106。在本實(shí)施例中，聚光器透鏡的焦距是300mm，而照明的直徑是120-25mm。
在通過球面聚光器透鏡之后，光束有可變焦圓形數(shù)值孔徑0.2125-0.043。然后，光束落在限定器107(即光闌)上，使120×24mm的照明場變?yōu)?08×20mm。限定器107通過利用中繼透鏡108，在光學(xué)上與掩模版111共軛。中繼透鏡108用于使限定器107的平面與掩模版的平面共軛。為設(shè)計(jì)的目的，可以把折疊110置于中繼透鏡108之內(nèi)。對(duì)遠(yuǎn)心照明系統(tǒng)，光闌109放在中繼透鏡的中心。
投影光學(xué)系統(tǒng)(未畫出)把掩模版111向下成像在半導(dǎo)體晶片上(通常像的大小縮小4x)。
本領(lǐng)域普通人員應(yīng)當(dāng)清楚，中繼透鏡對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明不一定是必需的，因?yàn)檠谀０媾c限定器的光學(xué)平面是相互共軛的。但是，在大多數(shù)實(shí)際系統(tǒng)中，由于受機(jī)械的約束，所以用中繼透鏡來保證掩模版平面上場的適當(dāng)大小。
此外，顯而易見，通過使用附加的第二衍射單元，其性質(zhì)類似于前述第二衍射單元105，也可以使場的大小是連續(xù)的。另外，可以用更為復(fù)雜的變焦透鏡，或使用第二變焦透鏡，達(dá)到同一目的。
還有，顯而易見，如果需要，本發(fā)明能提供甚至更低的部分相干性σ，如0.001。要達(dá)到該目的，需要使用一種更為復(fù)雜的變焦透鏡(或多個(gè)變焦透鏡)。
本領(lǐng)域熟練人員清楚，在不違背本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明作出各種修改和變化。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，只要這些對(duì)本發(fā)明的修改和變化，是在后面權(quán)利要求書及其等價(jià)敘述范圍之內(nèi)，則本發(fā)明覆蓋這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于微光刻的系統(tǒng)，包括照明光源；照明光學(xué)系統(tǒng)，包含，按從物鏡側(cè)開始的順序(a)從所述照明光源接受照明的第一衍射光學(xué)單元；(b)變焦透鏡；(c)第二衍射光學(xué)單元；(d)聚光器透鏡；(e)中繼透鏡；(f)掩模版；和把所述掩模版成像在基片上的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述用于微光刻的系統(tǒng)，能提供可變焦的數(shù)值孔徑。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)的場的大小，是離散地可變的。
3.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)的場的大小，是離散地可變的，且所述照明光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑與所述投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑之比，是連續(xù)地可變的。
4.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)的場的大小，是連續(xù)地可變的。
5.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括在所述第二衍射光學(xué)單元與所述聚光器透鏡之間的第三衍射光學(xué)單元。
6.按照權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述第三衍射光學(xué)單元的位置，是可調(diào)整的，以便連續(xù)地調(diào)整所述系統(tǒng)的場的大小。
7.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)的數(shù)值孔徑與所述投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑之比，是連續(xù)地可變的。
8.按照權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述比值是在約0.2和1之間連續(xù)地可變的。
9.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述照明光源，包括準(zhǔn)分子激光器。
10.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一衍射光學(xué)單元，包括微透鏡陣列。
11.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一衍射光學(xué)單元，包括Fresnel透鏡。
12.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述第一衍射光學(xué)單元，包括衍射光柵。
13.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述照明系統(tǒng)，還包括在所述變焦透鏡與所述第二衍射單元之間的旋轉(zhuǎn)三棱鏡。
14.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述照明系統(tǒng)，還包括在所述第二衍射單元與所述聚光器透鏡之間的旋轉(zhuǎn)三棱鏡。
15.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述第二衍射光學(xué)單元，有矩形的數(shù)值孔徑。
16.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述第二衍射光學(xué)單元，包括微透鏡陣列。
17.按照權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述第二衍射光學(xué)單元所述微透鏡陣列，包括柱面透鏡陣列。
18.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述照明系統(tǒng)，還包括在所述聚光器透鏡與所述中繼透鏡之間的限定器。
19.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述照明系統(tǒng)，還包括在所述中繼透鏡中心的遠(yuǎn)心光闌。
20.一種用于微光刻的系統(tǒng)，包括照明光源；從所述照明光源接受照明的照明光學(xué)系統(tǒng)；和從所述照明光學(xué)系統(tǒng)接受照明的投影光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)的數(shù)值孔徑與所述投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑之比，是連續(xù)地可變的，而場的大小則是離散地可變的。
21.按照權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)，還包括從所述照明光源接受照明的第一衍射光學(xué)單元。
22.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述第一衍射光學(xué)單元，包括微透鏡陣列。
23.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述第一衍射光學(xué)單元，包括Fresnel透鏡。
24.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述第一衍射光學(xué)單元，包括衍射光柵。
25.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)，還包括從所述第一衍射單元接受照明的變焦透鏡。
26.按照權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)，還包括從所述變焦透鏡接受照明的旋轉(zhuǎn)三棱鏡。
27.按照權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)，還包括從所述旋轉(zhuǎn)三棱鏡接受照明的第二衍射光學(xué)單元。
28.按照權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中，所述第二衍射光學(xué)單元有矩形的數(shù)值孔徑。
29.按照權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中，所述第二衍射光學(xué)單元包括微透鏡陣列。
30.按照權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中，所述第二衍射光學(xué)單元包括柱面透鏡陣列。
31.按照權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)，還包括從所述第二衍射單元接受照明的聚光器透鏡。
32.按照權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)，還包括從所述第二衍射單元接受照明的聚光器透鏡，和從所述聚光器透鏡接受照明的中繼透鏡。
33.按照權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)，還包括在所述聚光器透鏡與所述中繼透鏡之間的限定器。
34.一種用于微光刻的系統(tǒng)，包括，按從物鏡側(cè)開始的順序第一衍射光學(xué)單元；變焦透鏡；有矩形數(shù)值孔徑的第二衍射光學(xué)單元；聚光器透鏡；和中繼透鏡。
35.按照權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)的場的大小，是離散地可變的。
36.按照權(quán)利要求34的系統(tǒng)，還包括投影光學(xué)系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)的場的大小和部分相干性兩者都是可變的。
37.按照權(quán)利要求36的系統(tǒng)，其中，所述部分相干性是在約0.2和1之間連續(xù)地可變的。
38.按照權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)，還包括在所述變焦透鏡與所述第二衍射單元之間的旋轉(zhuǎn)三棱鏡。
39.按照權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)，還包括在所述第二衍射光學(xué)單元與所述變焦透鏡之間的旋轉(zhuǎn)三棱鏡。
40.按照權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，所述第二衍射光學(xué)單元有矩形的數(shù)值孔徑。
41.按照權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，所述第二衍射光學(xué)單元包括微透鏡陣列。
42.按照權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中，所述第二衍射光學(xué)單元包括柱面透鏡陣列。
43.一種用于微光刻的系統(tǒng)，包括照明系統(tǒng)，它包含，按從物鏡側(cè)開始的順序(a)在第一側(cè)有第一衍射單元和在第二側(cè)有第二衍射單元的變焦透鏡；(b)聚光器透鏡；(c)中繼透鏡；和投影光學(xué)系統(tǒng)，其中，用于微光刻的所述系統(tǒng)的部分相干性，是連續(xù)地可變的。
44.按照權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中，用于微光刻的所述系統(tǒng)的場的大小，是離散地可調(diào)整的。
45.按照權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中，用于微光刻的所述系統(tǒng)的場的大小，是連續(xù)地可調(diào)整的。
46.按照權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中所述部分相干性，是在0.2和1之間連續(xù)地可變的。
47.按照權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中所述照明系統(tǒng)，還包括在所述變焦透鏡與所述聚光器透鏡之間的旋轉(zhuǎn)三棱鏡。
48.按照權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中所述第二衍射光學(xué)單元有矩形的數(shù)值孔徑。
49.按照權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中所述第二衍射光學(xué)單元包括微透鏡陣列。
50.按照權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中所述第二衍射光學(xué)單元包括柱面透鏡陣列。
51.按照權(quán)利要求43的系統(tǒng)，其中，所述照明系統(tǒng)還包括，在所述聚光器透鏡與所述中繼透鏡之間的限定器，它從所述中繼透鏡接受照明。
52.一種用于基片曝光的方法，包括的步驟有把照明光學(xué)系統(tǒng)照明，該照明光學(xué)系統(tǒng)包含，按從物鏡側(cè)開始的順序(a)從照明光源接受照明的第一衍射光學(xué)單元；(b)變焦透鏡；(c)第二衍射光學(xué)單元；(d)聚光器透鏡；(e)中繼透鏡；(f)掩模版；在掩模版的平面上形成可變焦數(shù)值孔徑的光束；和通過投影光學(xué)系統(tǒng)，把掩模版平面上形成的光束，投影到基片上。
53.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，還包括改變照明光學(xué)系統(tǒng)的場的大小的步驟。
54.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，還包括離散地改變照明光學(xué)系統(tǒng)的場的大小，和連續(xù)地改變投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的步驟。
55.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，還包括連續(xù)地改變照明光學(xué)系統(tǒng)的場的大小的步驟。
56.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明位于第二衍射光學(xué)單元與聚光器透鏡之間的第三衍射光學(xué)單元的步驟。
57.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，還包括調(diào)整第三衍射光學(xué)單元位置，以便連續(xù)地調(diào)整系統(tǒng)的場的大小的步驟。
58.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，還包括在約0.2到1之間，改變照明系統(tǒng)數(shù)值孔徑與投影光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值孔徑之比的步驟。
59.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含微透鏡陣列的第一衍射光學(xué)單元的步驟。
60.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含F(xiàn)resnel透鏡的第一衍射光學(xué)單元的步驟。
61.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含衍射光柵的第一衍射光學(xué)單元的步驟。
62.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明位于變焦透鏡與第二衍射單元之間的旋轉(zhuǎn)三棱鏡的步驟。
63.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明位于第二衍射單元與聚光器透鏡之間的旋轉(zhuǎn)三棱鏡的步驟。
64.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明有矩形數(shù)值孔徑的第二衍射光學(xué)單元的步驟。
65.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含微透鏡陣列的第二衍射光學(xué)單元的步驟。
66.按照權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含柱面透鏡陣列的第二衍射光學(xué)單元的步驟。
67.一種用于基片曝光的方法，包括的步驟有把照明光學(xué)系統(tǒng)照明，該照明光學(xué)系統(tǒng)包含，按從物鏡側(cè)開始的順序(a)在第一側(cè)有第一衍射單元和在第二側(cè)有第二衍射單元的變焦透鏡；(b)聚光器透鏡；(c)中繼透鏡；和用投影光學(xué)系統(tǒng)，把中繼透鏡形成的光束，投影到晶片上；和連續(xù)地改變柱面光學(xué)系統(tǒng)/投影光學(xué)系統(tǒng)組合的部分相干性。
68.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，還包括改變照明光學(xué)系統(tǒng)的場的大小的步驟。
69.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，還包括離散地改變照明光學(xué)系統(tǒng)的場的大小，和連續(xù)地改變投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的步驟。
70.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，還包括連續(xù)地改變照明光學(xué)系統(tǒng)的場的大小的步驟。
71.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明位于第二衍射單元與聚光器透鏡之間的第三衍射光學(xué)單元的步驟。
72.按照權(quán)利要求71的系統(tǒng)，還包括調(diào)整第三衍射光學(xué)單元位置，以便連續(xù)地調(diào)整系統(tǒng)的場的大小的步驟。
73.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，還包括在約0.2到1之間，改變照明系統(tǒng)數(shù)值孔徑與投影光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值孔徑之比的步驟。
74.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含微透鏡陣列的第一衍射光學(xué)單元的步驟。
75.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含F(xiàn)resnel透鏡的第一衍射光學(xué)單元的步驟。
76.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含衍射光柵的第一衍射光學(xué)單元的步驟。
77.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明位于變焦透鏡與第二衍射單元之間的旋轉(zhuǎn)三棱鏡的步驟。
78.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明位于第二衍射單元與聚光器透鏡之間的旋轉(zhuǎn)三棱鏡的步驟。
79.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明有矩形數(shù)值孔徑的第二衍射光學(xué)單元的步驟。
80.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含微透鏡陣列的第二衍射光學(xué)單元的步驟。
81.按照權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中，所述照明步驟包括，照明包含柱面透鏡陣列的第二衍射光學(xué)單元的步驟。
全文摘要
一種用于微光刻的系統(tǒng)，包括照明光源；照明光學(xué)系統(tǒng)；和投影光學(xué)系統(tǒng)，該照明光學(xué)系統(tǒng)包括，按從物鏡側(cè)開始的順序，(a)從照明光源接受照明的第一衍射光學(xué)單元，(b)變焦透鏡，(c)第二衍射光學(xué)單元，(d)聚光器透鏡，(e)中繼透鏡，(f)掩模版，該投影光學(xué)系統(tǒng)用于把掩模版成像在基片上，其中，用于微光刻的本系統(tǒng)，提供可變焦的數(shù)值孔徑。
文檔編號(hào)G02B13/18GK1474235SQ03142709
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月11日
發(fā)明者馬克·奧斯考特斯凱, 萊?！だ兹湛品? 斯高特·考斯坦, 詹姆斯·察考印尼斯, 沃特·奧格斯特茵, 察考印尼斯, 考斯坦, 奧格斯特茵, 雷日科夫, 馬克 奧斯考特斯凱 申請(qǐng)人:Asml控股股份有限公司