监视镜位置的方法和微光刻投射曝光设备的照明系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2008年12月19日且发明名称为"微光刻投射曝光设备的照明 系统"的中国专利申请No. 201210586425. 6的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及用于微光刻投射曝光设备的照明系统，该照明系统具有布置为多镜阵 列且能够经由至少一个驱动器倾斜的镜、和该镜的驱动电子装置，以及还涉及驱动所述镜 的方法。
【背景技术】
[0003] 集成电路和其他微结构部件传统上通过将一些结构层施加到合适的基底来制作， 该合适的基底例如可以是硅晶片。为了构造所述层的目的，基底首先涂覆光致抗蚀剂，该光 致抗蚀剂对属于特定波长区域的光（例如，深紫外频谱区域（DUV)中的光）敏感。接着，已 经以该种方式涂覆的晶片在微光刻投射曝光设备中曝光。在该工艺中，布置在掩模上的结 构的图案借助于投射物镜被成像光致抗蚀剂上。因为在这个工艺中复制比例通常小于1，所 以这种类型的投射物镜也常称作缩小物镜。
[0004] 当光致抗蚀剂已经显影之后，晶片经历刻蚀处理，刻蚀处理的结果是所述层依照 掩模上的图案被结构化。接着从所述层的剩余部分移除留下的光致抗蚀剂。重复该过程直 到所有层都已经施加到晶片上。
[0005] 所使用的投射曝光设备的性能不仅由投射物镜的成像特性也由使用投射光照明 掩模的照明系统来确定。为此目的，照明系统包括光源（例如以脉冲模式工作的激光器） 以及从光源产生的光产生在场点会聚到掩模上的光束的若干光学元件。为此，光束必须具 有特定特征，该特征一般与投射物镜相匹配。
[0006] 这些特性尤其包括光束的角分布，该光束中的每一个会聚到掩模平面中的点。术 语"角度分布"描述了光束的总强度是如何分布到不同方向，来自所述不同方向光束的各个 光线打到掩模平面中的相关点。如果角度分布特别适于包含在掩模内的图案，所述图案能 够以较高成像质量成像到涂覆有光致抗蚀剂的晶片上。
[0007] 在微光刻投射曝光设备的照明系统中，近来已经开始考虑使用多镜阵列（MMA，也 称作微镜阵列或镜矩阵），该多镜阵列包括大量的可单独驱动的微镜以便在不同方向上偏 转照明系统的投射光的单个局部光束。例如，以这样的方式，借助于多个微镜，能够将投射 光的各个局部光束引导到照明系统光瞳平面中的不同位置。由于照明系统的光瞳平面中的 强度分布决定性地影响投射光的角度分布，通过独立倾斜各个微镜能够更灵活地设置角度 分布。具体地，在与照明了环形区域或光瞳平面中的几个极的所谓非传统照明设置的结合 中，MM的使用使得角度分布适于各个情形，尤其适于要投射的掩模，而不需要例如必须更 换衍射光学元件。
[0008] 这样的MMA常借助于从半导体技术已知的光刻工艺生产为微机电系统。利用该技 术的典型结构尺寸在某些情况中总计达到数微米。这样的系统的已知代表例如为具有多个 微镜的MMA，所述微镜能够在两个端位置之间关于轴数字地倾斜。这样的数字MMA用在数字 投射机中用于复制图像或膜。
[0009] 然而，对于微光刻投射曝光设备的照明系统中的应用，微镜应当能够取角度工作 范围内的任何倾斜角（准连续且具有高精度）。在该情形中，带来微镜倾斜的驱动器可以已 经构建为例如静电式或电磁式驱动器。因此，在已知静电式驱动器的情况中，微镜的倾斜例 如基于以下的事实，即固定的控制电极和安装在微镜背面的镜电极根据施加的电压可变化 地被强烈吸引。借助于适合的悬挂（suspension)和若干驱动器，微镜可以因此倾斜任意倾 斜角。
[0010] 因为在倾斜微镜的过程中对于精度的高要求，驱动器必须通过驱动电子装置极其 精确地被驱动。为此，观察到，由于MM中多个单个镜（例如1000个）通常借助于每个镜 若干驱动器来驱动，这样的驱动电子装置必须有效地设计。
[0011] 具体地，例如，对于利用以极其小的间隔布置的驱动器的静电驱动器驱动MM的 目的，必须利用高电压产生大量的不同输出电压值。根据目前的技术，借助于晶体管和电阻 器，在传统驱动器电路（所谓A类电路）中产生期望的输出电压，该晶体管和电阻器通过电 源电压提供有高电压。然而，由于该原理，在A类电路中，静态漏电流通过晶体管和电阻器 不变地流到地。结果，结合热的发展产生可观的功率损耗。由于功率损耗，电阻器因此必须 为高电阻的，结果它们在驱动器内并因而在驱动电子装置内需要大的空间。在驱动具有超 过1000个镜的较大MM的情况中，由于驱动器必须以相当小的间隙尽可能靠近MM布置， 这尤其具有不利效应。
[0012] 在US 6, 940, 629 Bl中描述了上面已经概括出的解决问题的一个可能性。借助于 积分驱动器级进行MM镜的驱动，在该积分驱动器级中，输出电流累积（integrated)在外 部和/或内部电容器上。在该情况中，输出电流与通过数模转换器从数字值产生的基准电 流成比例。为此，由监视单元产生数字值，在所述专利中未描述该监视单元的任何细节。根 据本公开，通过经由高压元件供给积分器的可调持续时间的基准电流、和用于调整通过选 择电流的持续时间而建立的各个微镜的期望电压，从而实现微镜的驱动器的输出电压的设 置。在该情况中，通过数字控制信号建立基准电流的持续时间。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于说明一种微光刻投射曝光设备的照明系统，该照明系统包括布 置为多镜阵列且能够借助于至少一个驱动器倾斜的镜，以及包括该镜的驱动电子装置，和 也在于说明监视和/或驱动该镜的方法，该方法允许尽可能精确地驱动。
[0014] 就照明系统而言，根据本发明，通过该驱动电子装置实现本目的，该驱动电子装置 包括具有第一分辨率的粗数模转换器、具有高于第一分辨率的第二分辨率的精数模转换 器、以及加法器，该加法器被配置以相加由两个数模转换器输出的输出量以产生总量，其 中，该总量至少能够间接施加于镜的至少一个驱动器。
[0015] 在正常情况中，数模转换器的输出量将是电压，从而粗数模转换器具有第一输出 电压范围而精数模转换器具有第二输出电压范围。然而，对于本领域的技术人员而言，当然 也可以设想电流作为数模转换器的输出量。
[0016] 在两级数模转换器构思的情况中，第二输出电压范围优选小于第一输出电压范 围。结果，在用精数模转换器驱动镜的过程中，可以采取小的电压变化但在借助粗数模转换 器来覆盖大的电压范围。
[0017] 此外，有利地的是，如果由精数模转换器输出的电压位于第二输出电压范围的中 间，那么能够选择通过粗数模转换器输出的输出电压，从而获得要施加于至少一个驱动器 的期望的总电压。结果，精数模转换器能够在向上和向下方向在最大范围校正施加于驱动 器的总电压。由于粗数模转换器仅允许其输出电压的较大步进，精数模转换器的输出可能 仅近似位于输出电压范围的中间。
[0018] 如果第二输出电压范围关于OV对称，这尤为能够容易地发生，由于在该情况中， 粗数模转换器仅必须输出尽可能靠近期望总电压的输出电压。
[0019] 就精确驱动多镜阵列的镜而言，第二输出电压范围位于近似-5V到近似+5V的最 大电压范围内则通常就足够了。
[0020] 为了在驱动电子装置内寻址数模转换器，可以规定该两个数模转换器能够有施加 于它们的共同的数字输入信号。数模转换器的实际转换电子装置的上游所连接的电路在该 情形可以分开有关各个数字转换器的信号，例如，数字值的特定位域，并将它们提供给转换 电子装置。
[0021] 然而，也能够有利地，两个数模转换器能够具有施加于它们的不同数字输入信号， 由于在特定状况下，这减少驱动电子装置的电路复杂度。
[0022] 由于在经调整系统的情况中，基本上仅数模转换器的相对分辨率重要，因此能够 无需粗数模转换器的严格线性转换器特性，有利地是粗数模转换器具有非线性转换器特 性，以便使得粗数模转换器的实施成本较低。
[0023] 在该情况中，粗数模转换器优选具有如下转换器特性，该转换器特性与表示镜的 倾斜角和在至少一个驱动器施加的总量之间的关系的函数的逆函数相对应。结果，在使用 静电式驱动器的情况中发生的镜的倾斜角关于施加电压的二次依赖关系能够借助于转换 器特性来补偿，并且驱动电子装置的其余部分不用考虑该依赖关系。
[0024] 根据本发明的另一有利配置，驱动电子装置包括开环控制单元，该开环控制单元 配置为至少间接驱动粗数模转换器。这使得镜的倾斜角通过无控制环的控制系统粗略近似 期望的倾斜角。
[0025] 在使用开环控制单元的情况中，有利的是照明系统包括用于测量镜的实际倾斜的 测量系统，该测量系统包括配置为探测一图案的探测器，并包括用于在总体图案内搜索该 探测图案的图案识别系统。在该情况中，通过图案识别系统例如与开环控制单元接收相同 的信号或接收来自控制单元的信号，可以将图案识别系统的搜索限$_总体图案的子区域 中。结果，需要较少的计算能力用于搜索图案的目的。
[0026] 有利地，还提供包括闭环控制单元的驱动电子装置，该闭环控制单元配置为至少 间接地驱动精数模转换器。借助于以闭控制环工作且驱动精数模转换器的闭环控制单元， 能够准确设置镜的倾斜角。具体地，通过该手段能够以高分辨率校正表示为倾斜角的变化 的相对小的机械或电子干扰。
[0027] 此外，驱动电子装置可以包括坐标变换单元，该坐标变换单元配置为使旨在用于 粗数模转换器和/或精数模转换器的数字信息经历坐标变换。结果，能够关联驱动器驱动 和镜的实际倾斜之间更复杂的关系。当镜的倾斜依赖于若干驱动器（例如3个驱动器）的 组合驱动时，这尤其是关注的。
[0028] 关于驱动镜的根据本发明的方