使衍射能夠受控的光刻照射設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種光刻設(shè)備的照射器，并設(shè)及該種光刻設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 光刻法是一種用于制造半導(dǎo)體器件的技術(shù)，其通過使用電磁福射而在半導(dǎo)體器件 上產(chǎn)生細小圖案。出于此種目的，光刻設(shè)備的照射器照射掩膜，掩膜的圖像投射在半導(dǎo)體片 (也被稱為"晶圓"）上。
[0003]參考圖1，已知的照射器通常包括衍射光學(xué)元件（也稱作DOE)，其由照射源r進 行照射。
[0004] 照射源r例如為激光源。
[0005] 元件1可W是通常用于產(chǎn)生衍射的任意元件，例如球形微透鏡的二維陣列、菲涅 爾透鏡、衍射光柵等。該元件起到光學(xué)散射設(shè)備的作用，并且具有的主要功能為在其輸出處 產(chǎn)生具有通常所需圖案的光瞳，例如盤形或環(huán)形。
[0006] 照射器在元件1的輸出處包括由數(shù)個透鏡形成的變焦器（zoom) 2。變焦器2的功 能是將元件1的出射光瞳的像恢復(fù)至有限的距離，并且能夠使其尺寸變化。
[0007] 微透鏡陣列L1放置在變焦器2的出射處，其由包含兩個互相面對的面的平板組 成，并且在每個面上形成有球形的或圓柱形的微透鏡的網(wǎng)絡(luò)。微透鏡陣列L1將入射光束在 變焦器2的出射處分裂成為多個子光束。換句話說，陣列L1的出射光瞳分解為子出射光瞳。 [000引第二微透鏡陣列L2位于第一微透鏡陣列L1的下游，使得L1L2系統(tǒng)是無焦點的。
[0009] 第S微透鏡陣列L3位于第二微透鏡陣列L2的下游?？炜?3位于該第S陣列L3 的像方焦點處，包括孔徑W有規(guī)律的間隔在其上形成的板或柵格?？蛇x地，快口 3可W包括 兩個板31、32,該兩個板31、32沿著正交于光軸的方向，或正交于光軸并且必要時相互正交 的方向，與掩膜7W及待被照射的晶圓W的移動而同步移動?？蒞參考文獻W02007/028793 W獲得制作該快口的更多細節(jié)。
[0010] 在各種情況中，快口 3使得能夠控制照射量、圖像格式W及在掩膜7上的照度分 布。為此，快口 3定位在與聚光器5的焦平面共輛的平面上，掩膜7定位于聚光器5的焦平 面的略微下游。該使得能夠防止光傳輸出所需的區(qū)域，在被照射的晶圓上產(chǎn)生雜散光。事 實上掩膜相對于聚光器的焦平面略微地散焦，使得能夠通過使光脈沖能量的時間變化平滑 而改進照射量的控制。
[0011] 事實上快口 3的上游的L1L2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是無焦點的，該使得能夠限制照射快口的系 統(tǒng)的出射子光瞳的尺寸。因此，存在位于光束的微透鏡之間的無照射區(qū)域，其中當(dāng)像場必須 被完全照射時，快口 3的不透明部分可W被定位而不中斷光束。該使得在快口的出射處子 光束能夠被急劇地中斷，W及在掩膜處被急劇地封閉（obturation)。
[0012] 第=微透鏡陣列L3的像方焦點位于聚光器5的物方焦點處，W便使得照射器是遠 屯、的，也即，使得照射器的出射光瞳是在無限遠處的。關(guān)于聚光器5,其包括多個透鏡，通過 該些透鏡，來自L1L2陣列的子光束可W在掩膜處疊加。
[0013] 孔障設(shè)備（dispositifd'apodisation)6也放置在聚光器5和掩膜7之間。
[0014] 如之前所述，快口 3定位于聚光器的焦平面的共輛平面，W便確保光束10的急劇 封閉。
[0015] 對于沿著一維的光束，也即，當(dāng)必須確保光束的封閉沿著在快口的平面上的第一 軸時，該種照射器尤其提供良好的結(jié)果。
[0016] 然而，在必須確保封閉沿著快口平面的兩個軸，尤其是兩個垂直于光軸并且互相 垂直的軸的假設(shè)下，會出現(xiàn)成像問題。
[0017] 實際上，照射器的遠屯、條件要求快口 3在兩個封閉軸的方向都定位于微透鏡陣列 L3的物方焦點處。另一方面，快口在掩膜上的像清晰條件要求微透鏡陣列L3的像方焦點在 兩個方向上都位于聚光器的物方焦點處。
[001引該些條件都要求微透鏡陣列L3應(yīng)該沿著兩個方向都具有相同的焦距。此時，在 該種類型的照射器中，由于微透鏡的焦距具有與所述微透鏡的厚度相同的數(shù)量級，要確保 獲得該種結(jié)果，并且因此保證快口和掩膜之間在兩個方向上的完美結(jié)合在幾何學(xué)上不可能 的。
[0019] 在另一方面，快口導(dǎo)致衍射現(xiàn)象，其使得在聚光器的平面上難W獲得快口的清晰 的像，并且因此在掩膜上難W獲得快口的清晰的像。更具體地，根據(jù)比源于微透鏡陣列L1L2 的子光束的孔徑更大的孔徑，通過柵格進行的光的衍射分散了光束。由此導(dǎo)致了兩個負面 結(jié)果：
[0020] -如果衍射過大，來自快口的光可能不穿過正確的微透鏡陣列13,而在子光束100 之間產(chǎn)生串?dāng)_并且在掩膜上產(chǎn)生干設(shè)現(xiàn)象。
[0021] -快口的衍射導(dǎo)致在第S微透鏡陣列L3的輸入處的子光束的孔徑增大。此時，更 大的孔徑限制了微透鏡陣列L3的物方景深，該增加了快口相對于該陣列L3的物方焦平面 的散焦的敏感性。照射器的調(diào)整因此變得更加復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 本發(fā)明提出解決至少一個上述問題。
[0023] 出于此種目的，提出一種光刻設(shè)備的照射器，其包括：
[0024] -光束的光源，
[002引-聚光器，
[0026] -光均化系統(tǒng)，其包括至少一個微透鏡陣列，所述系統(tǒng)定位于聚光器的上游，W及
[0027] -快n，其定位于光均化系統(tǒng)的物方焦點處，
[002引照射器進一步包括孔徑光闊網(wǎng)絡(luò)，其定位于快口的平面的傅里葉變換平面上，或 傅里葉平面上。
[0029] 有利地，但可選地，本發(fā)明進一步包括至少一個下述特征；
[0030] -孔徑光闊網(wǎng)絡(luò)包括多個光闊，所述多個光闊放置為面向光均化系統(tǒng)的陣列的微 透鏡，光闊網(wǎng)絡(luò)的每個光闊放置為面向?qū)?yīng)的微透鏡，
[0031] -光均化系統(tǒng)的第一微透鏡陣列關(guān)于光軸方向的焦距fi、快口的照射角度0W及 光闊的孔徑b適合于使得穿過光闊的光線具有相干因子a該相干因子包含在 0 0.2和0.8之間，
[0032] -光闊的孔徑和穿過所述光闊的光線的相干因子從一個光闊到另一個光闊是變化 的，
[0033]-光闊的孔徑和光線的相干因子在兩個相鄰的光闊之間是可變的，
[0034] -孔徑的分布是隨機的，
[0035] -孔徑從一個光闊到另一個光闊的變化包含在0和50%之間，并且優(yōu)選為在0和 30 %之間，
[0036] -光均化系統(tǒng)的像方焦平面定位于聚光器的物方焦平面上。
[0037] 本發(fā)明的目標(biāo)進一步設(shè)及一種光刻設(shè)備，其包括掩膜和根據(jù)本發(fā)明的照射器，其 中照射器的快口定位于聚光器的像方焦平面的共輛面上。
[003引本發(fā)明具有許多優(yōu)點。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的照射器滿足不僅在正交于光軸的第一方向上而且在正交于光軸并 且優(yōu)選為正交于第一方向的第二方向上的快口和待照射掩膜之間的結(jié)合條件。
[0040] 另外，根據(jù)本發(fā)明的照射器使得能夠控制設(shè)及快口的衍射效應(yīng)，從而增加了快口 在掩膜上的像的清晰度。通過控制孔徑，能夠進一步使得第=微透鏡陣列L3對柵格相對于 微透鏡陣列L3的物方焦平面的散焦的敏感性更低，而該會有助于根據(jù)本發(fā)明的照射器的 安裝和調(diào)整。
【附圖說明】
[0041] 本發(fā)明的其他特征、目標(biāo)和優(yōu)點通過W下描述將變得清楚，該些描述是純粹說明 性的并且是非限定性的，其應(yīng)該參考附圖進行閱讀，其中：
[0042] -已經(jīng)描述的圖1示意性地顯示了現(xiàn)有技術(shù)中已知的照射器；
[0043] -圖2a、化和2c示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的照射器的不同實施方案；
[0044] -圖3顯示了關(guān)于在快口下游的微透鏡陣列的布置。
[0045] -圖4顯示了取決于穿過光闊（diap虹agmes)網(wǎng)絡(luò)的光束的相干性的在聚光器的 物方焦平面上快口的狹槽的像。
【具體實施方式】
[oow照射器的一般描i術(shù)
[0047] 圖2a至2c示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的照射器的一部分。
[0048] 在圖2a中，照射器包括：光束10的光源1'，例如激光源；衍射元件1，其位于光源 r的出射處；W及變焦器2 (該些元件未顯示在圖化和圖2c中）。
[0049] 其進一步包括無焦點系統(tǒng)L1L2,所述無焦點系統(tǒng)L1L2在變焦器2的出射處由第一 和第二微透鏡陣列L1和L2組成。
[0050] 光束10在無焦點系統(tǒng)L1L2的出射處包括多個子光束100,所述多個子光束100形 成無焦點系統(tǒng)L1L2的出射子光瞳。
[0化1] 照射器包括快口 3,其顯示為兩個柵格31、32,并且定位于無焦點系統(tǒng)L1L2的出射 光瞳處。
[0052] 包括第S微透鏡陣列L3的光均化系統(tǒng)4位于快口 3的下游，使得快口 3定位于光 均化系統(tǒng)4的物方焦平面上。
[0053] 照射器還包括聚光器5,通過聚光器5能夠?qū)碜詿o焦點系統(tǒng)L1L2的子光束100 疊加至光刻掩膜7上，孔障裝置6設(shè)置在聚光器5和掩膜7所定位于的平面之間。
[0054] 聚光器5的物方焦平面有利地定位于均化系統(tǒng)4的像方焦平面上，W便確?？炜?在掩膜上的像的清晰度。
[0化5] 包括該種照射器的光刻設(shè)備也包括掩膜7,掩膜7定位于待蝕刻的晶圓W上，快口 定位于聚光器5的像方焦平面的共輛平面上，應(yīng)當(dāng)理解，在使用期間，光學(xué)投射在晶圓W上 產(chǎn)生掩膜7的像。