一种投影光刻机、照明系统、控制系统及方法

技术领域

本发明涉及光刻技术，特别涉及一种投影光刻机、照明系统、控制系统及方法。

背景技术

光刻是可以在涂有光敏感介质的硅片或基板上做出图形的一种技术，可用于集成电路(IC)及其封装、平板显示(FPD)、LED照明、微机电系统器件(MEMS)和其他精密器件的制造。光刻技术中的光刻设备是实现预期图形转移到硅片或基板目标区域上的一种工具。光刻机是一种可细分为接触式、接近式、投影式等多种工作方式的系统装置，以上光刻技术中，均要使用掩模版。

投影式光刻机的镜头倍率一般采用1：1、2：1、4：1或5：1等，其中步进投影光刻机一般采用1：1或5：1居多，扫描投影光刻机一般采用4:1居多。扫描投影光刻机通过曝光场与曝光场间工件台的步进运动，曝光场内工件台掩模台同步扫描运动的方式实现整个硅片的曝光。

在工件台与掩模台同步扫描过程中，需要配置可变扫描狭缝(简称扫描狭缝)模块配合一起扫描运动，以避免曝光场之间的光相互串扰。在曝光时，扫描狭缝用来将设定视场大小的光线入射到掩模面上，进而将掩模上的图形曝光到硅片上。这种传统投影光刻机通过掩模台、工件台以及扫描狭缝模块在扫描方向的同步运动，使得硅片面的同一点的剂量为投影物镜视场光强分布轮廓在扫描方向上各点光强的积分。在一个曝光视场的起始与终止位置，部分照明视场的位置位于曝光视场之外，超出曝光视场范围的照明视场会照射到相邻曝光场上。扫描狭缝模块作为传统投影光刻机曝光系统中重要的拦光装置，其作用是限定掩模面照明视场大小及其中心位置，在曝光过程中通过扫描狭缝的刀片与掩模/硅片的同步扫描运动，避免成像光束对曝光场以外的区域曝光。步进投影光刻机的扫描狭缝作为扫描投影光刻机扫描狭缝的一种应用特例，其通过扫描狭缝的静止开口大小来确定步进投影光刻机当前曝光窗口的大小。

在传统投影光刻机中，扫描狭缝模块的机械部件由两维方向上的两两相对的四个可动刀片组成，每个可动刀片由分布在四周的电机驱动，并通过位移传感器测量和反馈位置信息，通过控制四个可动刀片相对位置，以及相对打开和关闭，可以实现曝光视场设置和同步扫描曝光；可变狭缝控制部件由控制器、执行器、电机、位置传感器等组成。但是，传统机械式扫描狭缝模块是一个高速、高精的机电运动系统，在采用扫描狭缝模块限定掩模面照明视场时，因扫描狭缝模块的机械结构和控制结构非常复杂，会导致控制照明视场的技术难度大、可靠性低，生产及控制成本都很高。

发明内容

本发明技术方案所解决的技术问题是如何克服因扫描狭缝模块机械结构复杂且控制难度大带来的控制照明视场困难的问题。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种适用于投影光刻机的照明系统，包括：光源、匀光光路、微镜阵列、照明光路以及微镜阵列数字控制器；

所述光源适于发出曝光光束，所述微镜阵列数字控制器适于发出微镜阵列控制信号，以控制所述微镜阵列不同区域的微镜像素开闭状态；

所述微镜阵列适于根据所述微镜阵列控制信号的开关状态形成可变的、大小可控的开状态区域或关状态区域，其中开状态所在区域称为狭缝窗口，微镜阵列接收入射至所述狭缝窗口的曝光光束，以形成照明光束；

所述照明光路适于调制所述照明光束，以在掩模版上形成照明视场。

可选的，所述微镜阵列有一组，所述照明系统还包括：所述微镜阵列数字控制器适于发出一组微镜阵列控制信号，以控制所述该组微镜阵列不同区域的微镜像素开闭状态。

可选的，所述微镜阵列有多组，所述照明系统还包括：反射镜组件；所述微镜阵列数字控制器适于发出多组微镜阵列控制信号，以控制所述多组微镜阵列不同区域的微镜像素开闭状态；所述反射镜组件适于将多组微镜阵列形成的照明光束反射汇聚至所述照明光路。

可选的，所述光源有多个，每个光源适于发出曝光光束至对应微镜阵列。

可选的，所述光源也可以是分光光源，也即一个光源分成多组分光光源，以分别照射多组微镜阵列。

可选的，所述微镜阵列有两组，所述反射镜组件为双面棱镜，包括侧面棱镜；

一组微镜阵列适于接收入射至该微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第一照明光束，所述第一照明光束可通过一侧面棱镜反射至照明光路；

另一组微镜阵列适于接收入射至该微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第二照明光束，所述第二照明光束可通过另一侧面棱镜反射至照明光路；

所述照明光路适于调制所述第一照明光束以在掩模版上形成第一照明视场，调制所述第二照明光束以在掩模版上形成第二照明视场，所述掩模版上形成的照明视场为所述第一照明视场及第二照明视场形成的拼接视场。

可选的，所述微镜阵列有三组，所述反射镜组件为梯形棱镜，包括侧面棱镜及中间棱镜；

第一组微镜阵列适于接收入射至该微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第一照明光束，所述第一照明光束可通过一侧面棱镜反射至照明光路；

第二组微镜阵列适于接收入射至该微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第二照明光束，所述第一照明光束可通过另一侧面棱镜反射至照明光路；

第三组微镜阵列适于接收入射至该微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第三照明光束，所述第三照明光束可通过中间棱镜透射至照明光路；

所述照明光路适于调制所述第一照明光束以在掩模版上形成第一照明视场，调制所述第二照明光束以在掩模版上形成第二照明视场，调制所述第三照明光束以在掩模版上形成第三照明视场，所述掩模版上形成的照明视场为所述第一照明视场、第二照明视场及第三照明视场形成的拼接视场。

可选的，所述微镜阵列为空间光调制器或液晶显示器构成。

可选的，所述微镜阵列为N行乘以M列的由微米水平微镜排布而成的方形阵列，微镜总数量为N×M，N及M分别为大于或等于1的自然数。

可选的，所述微镜阵列包括可控制所述曝光光束直接照射或通过的可转动微镜，所述微镜阵列控制信号适于控制所述微镜阵列中微镜的转动角度以控制微镜像素开闭状态；或者，所述微镜阵列包括可控制所述曝光光束直接照射或通过的开关阵列，所述微镜阵列控制信号适于控制所述开关阵列的开启或关闭以控制微镜像素开闭状态。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种适用于投影光刻机的照明方法，基于如上所述的照明系统；包括：

所述微镜阵列根据所述微镜阵列数字控制器发出的微镜阵列控制信号控制不同区域的微镜像素开闭状态，以形成当前狭缝窗口；

使用光源发出曝光光束，入射至对应微镜阵列所述当前狭缝窗口，以形成照明光束；

通过所述照明光路调制所述照明光束，以在掩模版上形成照明视场。

可选的，所述微镜阵列有多组，所述照明系统还包括：反射镜组件；所述微镜阵列根据所述微镜阵列数字控制器发出的微镜阵列控制信号控制不同区域的微镜像素开闭状态，以形成当前狭缝窗口包括：

所述微镜阵列根据所述微镜阵列数字控制器发出的对应各组微镜阵列的微镜阵列控制信号控制不同组微镜阵列不同区域的微镜像素开闭状态，以形成各组微镜阵列的狭缝窗口；

所述照明方法还可以包括：

采用反射镜组件将多组微镜阵列形成的照明光束反射至所述照明光路。

可选的，所述使用光源发出曝光光束可以包括：采用分光光源发出曝光光束至对应微镜阵列。

可选的，所述微镜阵列有两组，所述反射镜组件为双面棱镜，包括侧面棱镜；

所述使用光源发出曝光光束，入射至对应微镜阵列所述当前狭缝窗口，以形成照明光束，包括：接收入射至一组微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第一照明光束，接收入射至另一组微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第二照明光束；

所述采用反射镜组件将多组微镜阵列形成的照明光束反射至所述照明光路包括：通过一侧面棱镜反射所述第一照明光束至照明光路，通过另一侧面棱镜反射所述第二照明光束至照明光路；

所述通过所述照明光路调制所述照明光束包括：通过所述照明光路调制所述第一照明光束以在掩模版上形成第一照明视场，通过所述照明光路调制所述第二照明光束以在掩模版上形成第二照明视场，所述掩模版上形成的照明视场为所述第一照明视场及第二照明视场形成的拼接视场。

可选的，所述微镜阵列有三组，所述反射镜组件为梯形棱镜，包括侧面棱镜及中间棱镜；

所述使用光源发出曝光光束，入射至对应微镜阵列所述当前狭缝窗口，以形成照明光束，包括：接收入射至第一组微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第一照明光束，接收入射至第二组微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第二照明光束，接收入射至第三组微镜阵列狭缝窗口的曝光光束以形成第三照明光束；

所述采用反射镜组件将多组微镜阵列形成的照明光束反射至所述照明光路包括：通过一侧面棱镜反射所述第一照明光束至照明光路，通过另一侧面棱镜反射所述第二照明光束至照明光路，通过中间棱镜透射所述第三照明光束至照明光路；

所述通过所述照明光路调制所述照明光束包括：通过所述照明光路调制所述第一照明光束以在掩模版上形成第一照明视场，通过所述照明光路调制所述第二照明光束以在掩模版上形成第二照明视场，通过所述照明光路调制所述第三照明光束以在掩模版上形成第三照明视场，所述掩模版上形成的照明视场为所述第一照明视场、第二照明视场及第三照明视场形成的拼接视场。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种适用于投影光刻机的控制系统，基于如上所述的照明系统，包括：微镜阵列控制模块、掩模台位移测量与控制模块及工件台位移测量与控制模块；

所述微镜阵列控制模块适于根据扫描曝光信号及狭缝信号发出第一扫描方向信号；

所述微镜阵列数字控制器适于根据所述第一扫描方向信号发出微镜阵列控制信号，以控制所述微镜阵列按所述第一扫描方向使对应微镜阵列区域的微镜像素沿所述第一扫描方向开启或关闭；

所述掩模台位移测量与控制模块适于根据所述扫描曝光信号发出第二扫描方向信号，以使掩模台按所述第二扫描方向运动；

所述工件台位移测量与控制模块适于根据所述扫描曝光信号发出第三扫描方向信号，以使工件台按所述第三扫描方向运动。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种适用于投影光刻机的控制方法，基于如上所述的控制系统，包括：

利用所述微镜阵列控制模块根据扫描曝光信号及狭缝信号发出第一扫描方向信号；

根据所述第一扫描方向信号发出微镜阵列控制信号，以控制所述微镜阵列按所述第一扫描方向使对应微镜阵列区域的微镜像素沿所述第一扫描方向开启或关闭；

根据所述扫描曝光信号发出第二扫描方向信号，以使掩模台按所述第二扫描方向运动；

根据所述扫描曝光信号发出第三扫描方向信号，以使工件台按所述第三扫描方向运动。

可选的，所述扫描曝光信号包括扫描曝光开始信号及扫描曝光结束信号，所述狭缝信号包括狭缝开启信号、狭缝保持信号及狭缝关闭信号；

当所述扫描曝光信号为扫描曝光开始信号，所述第二扫描方向信号为使掩模台按所述第二扫描方向同步运动的信号，所述第三扫描方向信号为使工件台按所述第三扫描方向与所述掩模台同步运动的信号，与此同时：

若狭缝信号为狭缝开启信号，所述第一扫描方向信号为逐步开启狭缝的扫描方向信号，所述微镜阵列控制信号相应地为控制所述微镜阵列的微镜像素沿所述第一扫描方向逐步开启的控制信号；

若所述狭缝信号为狭缝保持信号，所述第一扫描方向信号为保持开启狭缝的扫描方向信号，所述微镜阵列控制信号相应地为控制所述微镜阵列的微镜像素保持开启状态的控制信号；

当所述扫描曝光信号为扫描曝光结束信号，所述第二扫描方向信号为使掩模台按所述第二扫描方向结束扫描的信号，所述第三扫描方向信号为使工件台按所述第三扫描方向与所述掩模台同步结束扫描的信号；狭缝信号为狭缝关闭信号，所述第一扫描方向信号为逐步关闭狭缝的扫描方向信号，所述微镜阵列控制信号相应地为控制所述微镜阵列的微镜像素沿所述第一扫描方向逐步关闭的控制信号。

可选的，所述微镜阵列为N行乘以M列的由微米水平微镜排布而成的方形阵列，N及M分别为大于或等于1的自然数；所述第一扫描方向为微镜阵列的N行方向或M列的方向。

可选的，通过如下方式控制所述微镜阵列的微镜像素沿所述第一扫描方向逐步开启：

沿所述第一扫描方向成列或成行地开启所述微镜阵列的微镜像素，以在所述掩模版形成扫描狭缝光斑；

开启速率与所述掩模台及工件台扫描速度同步；

通过如下方式控制所述微镜阵列的微镜像素沿所述第一扫描方向逐步关闭：

沿所述第一扫描方向成列或成行地关闭所述微镜阵列的微镜像素，直到当前曝光场扫描完成。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种投影光刻机，包括：适于承载掩模版的掩模台、投影物镜、适于承载硅片的工件台、如上所述的照明系统及如上所述的控制系统；

所述照明系统，适于将照明光束照射至掩模版，以形成照明视场；

所述控制系统，适于根据扫描曝光信号及狭缝信号，同步驱动所述掩模台、工件台的同步扫描及所述照明视场的同步照射；

所述投影物镜，适于将掩模版照明视场的当前图案投影光刻至硅片当前曝光场的曝光区域。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种扫描投影光刻方法，基于如上所述的投影光刻机，包括：

采用如上所述的照明方法，在掩模版上形成照明视场；

采用如上所述的控制方法，根据扫描曝光信号及狭缝信号，同步驱动所述掩模台、工件台的同步扫描及所述照明视场的同步照射；

经投影物镜将掩模版照明视场的当前图案投影光刻至硅片当前曝光场的曝光区域，在光刻胶材料上进行光刻，以形成曝光场图案。

本发明技术方案的有益技术效果至少包括：

本发明采用微镜阵列及微镜阵列数字控制器取代传统机械式扫描狭缝的功能，实现数字狭缝控制，使投影光刻机的扫描狭缝具备控制简单、无机械运动部件等竞争优势，使照明视场的控制更有效率。

在本发明技术方案的可选方案中，可以使用多组微镜阵列形成拼接照明视场，使数字狭缝控制能够形成强度更高的照明光束，也能够扩展照明光束形成的照明视场，适用于更为广泛的掩模投影范围。

在本发明技术方案中也提供了可用于同步扫描的控制系统及方法，微镜阵列控制模块可根据扫描曝光信号及狭缝信号使微镜阵列数字控制器控制微镜阵列按掩模台及工件台的运动速率同步沿对应扫描方向逐步开启、保持开启或逐步关闭，从而提高扫描投影的控制效率与准确率。

本发明技术方案的投影光刻机因具备新的照明系统及控制系统，相较于传统投影光刻机，能够进一步降低照明系统的硬件成本，并便于照明控制，优化了扫描投影的效率，简化了控制方式。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明技术方案提供的一种投影光刻机结构示意图；

图2为本发明技术方案提供的一种适用于投影光刻机的照明系统1 的结构示意图；

图3为本发明技术方案提供的一种数字狭缝模块的结构示意图；

图4为本发明技术方案提供的一种适用于投影光刻机的照明系统2 的结构示意图；

图5为本发明技术方案提供的一种适用于投影光刻机的照明系统3 的结构示意图；

图6为本发明技术方案提供的一种适用于投影光刻机的照明系统4 的结构示意图；

图7为本发明技术方案提供的一种适用于投影光刻机的控制系统的结构示意图；

图8为本发明技术方案提供的一种已使用本发明技术方案所提供照明系统及控制系统的投影光刻机的结构示意图；

图9为本发明技术方案所提供投影光刻机开始投影曝光但狭缝窗口未开启时的光路结构示意图；

图10为本发明技术方案所提供投影光刻机开始投影曝光且狭缝窗口逐渐开启时的光路结构示意图；

图11为本发明技术方案所提供投影光刻机正在投影曝光且狭缝窗口开启到最大窗口尺寸时的光路结构示意图；

图12为本发明技术方案所提供投影光刻机狭缝窗口开启到最大且保持该最大尺寸进行投影曝光的光路结构示意图；

图13为本发明技术方案所提供投影光刻机正在投影曝光且狭缝窗口逐渐关闭时的光路结构示意图；

图14为本发明技术方案所提供投影光刻机曝光结束且狭缝窗口已经关闭时的光路结构示意图；

图15为本发明技术方案所提供投影光刻机在投影曝光过程中狭缝窗口区域、掩模版照明视场及硅片曝光场曝光区域在XYZ三维坐标系上的光学成像关系结构示意图。

具体实施方式

为了更好的使本发明的技术方案清晰的表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

扫描光刻技术中的光刻设备是实现预期图形转移到基板或硅片目标区域上的一种工具。本发明技术方案所提供的系统及方法适用于如图1所示的投影光刻机。该投影光刻机由照明系统、掩模台、物镜、工件台、对准调焦模块(图1中显示的“对准调焦”)、掩模传输模块及硅片传输模块(图1中显示的“掩模传输/硅片传输”)、控制系统、内部框架及基础框架等几部分组成。

该投影光刻机采用的光源可以是汞灯、LED或激光器照明，提供诸如i线或gh线或ghi线或krF或ArF或EUV等各种紫外、深紫外、极紫外谱线的曝光照明。控制系统包括掩模台的位移测量与控制模块 (图1中显示的指向掩模台的“位移测量”)、工件台的位移测量与控制模块(图1中显示的指向工件台的“位移测量”)及照明系统内的控制模块(图1中未示出)。工件台用于承载硅片并在工件台的位移测量与控制模块的控制下进行步进或扫描运动；掩模台用于承载掩模版并在掩模台位移测量与控制模块的控制下进行步进或扫描运动。对准调焦模块包括对准单元与调焦调平单元，其中：对准单元适于通过对准传感器分别或同时测量掩模面标记和硅片面标记，建立硅片与掩模图形之间精确的坐标关系，可以采用图像识别方式，也可以采用光栅识别方式进行信号测量和提取；调焦调平单元适于通过调焦调平传感器测量硅片上表面，并据此调平硅片，驱动硅片进入焦深范围。物镜可以采用投影式物镜，其倍率可以根据需要设置为1：1、2：1、 4：1、5：1等。硅片传输模块用于与曝光装置传送、交换硅片；掩模传输模块用于与曝光装置传送、交换掩模版。内部框架是整个光刻机内部器件(包括工件台、物镜及掩模台等)的支撑框架。基础框架是光刻机与外部器件或设备配合的支撑基础，可将光刻机(包括内部框架及内部框架内的器件)都安置于隔振地基上。基础框架上安装有减震器，光刻机的物镜、工作台、对准调焦模块、位移测量与控制模块等都安装在减震器上面的内部框架之上。

本发明技术方案所提供光刻机的掩模台、物镜、工件台、对准调焦模块、掩模传输模块及硅片传输模块、内部框架及基础框架等几部分可以参考现有技术投影光刻机所配置的硬件结构，本发明技术方案并不对上述器件的具体硬件结构做限定。

如图2所示，本实施例提供了一种适用于上述投影光刻机的照明系统1，包括：均光光路10、数字狭缝模块11及照明光路12。

光源的曝光光束通过均光光路10，可形成均匀的目标光束。匀光光路10可由单阵列型微透镜阵列或双阵列型微透镜阵列构成，光源扩束准直后，平行入射。平行入射的激光束，打在微透镜阵列上，经过每个子单元的聚焦，重新形成阵列排布的焦点。重新聚焦后的多个小光束相互叠加，基于阵列排布的对称性，也即出射小光束的对称性，小光束的不均匀性相互抵消，形成均匀的目标光斑入射至数字狭缝模块11。

数字狭缝模块11如图3所示，可以由微镜阵列110及微镜阵列数字控制器111组成，光源发出曝光光束，经过匀光光路10后入射到微镜阵列110。由于微镜阵列数字控制器111可控制微镜阵列110不同区域的微镜的开闭状态，因此微镜阵列110可根据光刻机此时不同曝光场需求，动态形成不同尺寸的狭缝窗口，接收通过匀光光路10入射的曝光光束(均匀的目标光斑)。这曝光光束通过上述狭缝窗口，形成照射至照明光路12的照明光束。

照明光路12可以使用中继光路实现，中继光路对通过上述狭缝窗口入射的照明光束进行调制，包括整形及补偿，形成最终的照明光束。使用时，照明系统1形成的照明光束，照射至置于掩模台的掩模版后，经过物镜将掩模版图形成像在硅片面上，可通过控制系统控制工件台、掩模台以及数字狭缝模块11的同步驱动实现硅片掩模同步扫描曝光。

如图4所示的适用于上述投影光刻机的照明系统2，包括：光源20，数字狭缝模块21及照明光路22。光源20适于发出曝光光束，采用常规投影光刻机的光源配置即可满足本实施例的要求。光源20本身可发出均匀、可用于投影光刻的曝光光束时，可以不需要使用匀光光路的硬件结构。

数字狭缝模块11或21的微镜阵列可以由N行、M列微米水平的微镜排布形成的，是方形或长方形阵列。微镜的数量能够达到像素数目的极值，且数量为N×M(N、M根据需要配置为自然数)。微镜阵列数字控制器通过控制微镜中微镜阵列的转动角度来实现图像的投影显示。微镜阵列的转动角度的配置可以根据实际的操作要求配置，在微镜阵列转向为微镜阵列开启时，与照明光束的投影方向一致，在微镜阵列转向为微镜阵列关闭时，与照明光束的投影方向相反或设置为其他照明光线无法投影至掩模版投影面的角度。

例如，在扫描投影未启动状态，微镜阵列的微镜微镜阵列角度默认为0°。微镜阵列转向为微镜阵列开启时，微镜阵列转向为+12°，微镜阵列转向为微镜阵列关闭时，微镜阵列转向为-12°。在扫描投影启动时，发射的曝光光线，按预定的角度入射至微镜阵列：当微镜阵列的微镜微镜阵列转动至+12°，曝光光线可以通过该微镜照射至照明光路22，并最终照射至掩模面，使掩模面产生亮度，该微镜则处于“开启状态”；若微镜阵列的微镜微镜阵列偏向至-12°，曝光光线无法通过该微镜照射至照明光路22，并无法直至掩模面，该微镜则处于“关闭状态”。

本实施例通过控制微镜中微镜阵列的转动角度来实现图像的投影显示，进一步实现了数字化照明光束的简易控制。在扫描投影过程中，能够通过局部区域或选定区域的微镜开闭控制，形成任意的狭缝窗口，灵活实现数字化的照明视场。微镜采用像素化的数量控制，能够适配不同光源，快速实现扫描投影所需的窗口控制。

微镜阵列数字控制器能够根据计算机控制的需要针对每个微镜转向控制，发出微镜阵列控制信号。微镜阵列控制信号可以是电信号，根据电信号的强弱，控制微镜阵列不同区域的微镜像素开闭状态。

当微镜阵列的微镜像素状态为“开启状态”，而其他微镜像素状态为“关闭状态”，则“开启状态”的微镜像素使光源曝光光束通过，形成狭缝窗口，透过这些“开启状态”的微镜像素形成的光束为照明光束。照明光路12或22适于调制这些通过狭缝窗口的照明光束，以在掩模版上形成照明视场。

基于上述照明系统1、2的实施例，在其他实施例中，照明光路12 或22，也可以集成于其他外部模块组件，即照明系统1仅包括：均光光路10及数字狭缝模块11；照明系统2仅包括：光源20及数字狭缝模块21。当数字狭缝模块本身可以兼具照明、光线调制及光线控制时，照明系统也可以仅包括上述数字狭缝模块11或数字狭缝模块21。

基于上述照明系统1、2的实施例，在其他实施例中，数字狭缝模块也可由多组微镜阵列及对上述多组微镜阵列进行微镜转向控制的微镜阵列数字控制器构成。在这种由多组微镜阵列及微镜阵列数字控制器构成数字狭缝模块的实施例下，照明系统还须包括对微镜阵列狭缝窗口入射的照明光线进行反射调制的反射镜组件，以将多组微镜阵列的入射照明光线调整至照明光路，以实现照明光线的调制及准确入射至掩模面。由于多组微镜阵列在扫描光刻时，产生了多个狭缝窗口及多个狭缝窗口下入射的多组照明光线，因此在掩模面上形成的照明视场为拼接照明视场。

如图5所示的照明系统3，包括：光源a，光源b，均光光路a，匀光光路b，反射镜a，反射镜b，反射镜c，微镜阵列a，微镜阵列b，中继照明a及微镜阵列数字控制器(该控制器图5中未示出)。照明系统3 有两组微镜阵列，反射镜c为双面棱镜，该双面棱镜包括图示的左右两个侧面。

光源a通过均光光路a发出均匀的曝光光束，通过反射镜a反射至微镜阵列a。微镜阵列a根据微镜阵列数字控制器的微镜微镜阵列控制信号，基于微镜微镜阵列的转向控制，形成当前微镜阵列a的狭缝窗口。曝光光束通过当前微镜阵列a的狭缝窗口后形成照明光束a，并通过反射镜c的图示左侧面反射至中继照明a。

光源b通过均光光路b发出均匀的曝光光束，通过反射镜b反射至微镜阵列b。微镜阵列b根据微镜阵列数字控制器的微镜微镜阵列控制信号，基于微镜微镜阵列的转向控制，形成当前微镜阵列b的狭缝窗口。曝光光束通过当前微镜阵列b的狭缝窗口后形成照明光束b，并通过反射镜c的图示右侧面反射至中继照明a。

中继照明a对通过两组微镜阵列a、b狭缝窗口所形成的照明光束a、 b调制后，投影至掩模版，以形成照明视场a、b。此时照明视场为照明光束a、b所形成的照明视场a、b的拼接视场。

总的来说，图5中两组微镜阵列拼接形成数字狭缝照明视场，左光源a经过左匀光光路a后，经过若干左反射镜a照射入左微镜阵列a，并通过双面棱镜c的左侧反射面形成左照明视场a；相应的，右光源b 经过右匀光光路b后，经过若干右反射镜b照射入右微镜阵列b，并通过双面棱镜c右侧反射微镜阵列形成右照明视场b。左照明视场a与右照明视场b形成拼接照明视场。左右光源a、b也可以采用一个光源分光实现。

如图6所示的照明系统4，包括：光源d，光源e，光源f，均光光路d，匀光光路e，匀光光路f，反射镜d，反射镜e，反射镜f，微镜阵列d，微镜阵列e，微镜阵列f，棱镜，中继照明d，以及微镜阵列数字控制器。照明系统4有三组微镜阵列，图6中的棱镜为梯形棱镜，该梯形棱镜包括图示的左右两个侧面及中间面。

光源d通过均光光路d发出均匀的曝光光束，通过反射镜d反射至微镜阵列d。微镜阵列d根据微镜阵列数字控制器的微镜微镜阵列控制信号，基于微镜微镜阵列的转向控制，形成当前微镜阵列d的狭缝窗口。曝光光束通过当前微镜阵列d的狭缝窗口后形成照明光束d，并通过棱镜的图示左侧面反射至中继照明d。

光源e通过均光光路e发出均匀的曝光光束，通过反射镜e反射至微镜阵列e。微镜阵列e根据微镜阵列数字控制器的微镜微镜阵列控制信号，基于微镜微镜阵列的转向控制，形成当前微镜阵列e的狭缝窗口。曝光光束通过当前微镜阵列e的狭缝窗口后形成照明光束e，并通过棱镜的图示中间面透射至中继照明d。

光源f通过均光光路f发出均匀的曝光光束，通过反射镜f反射至微镜阵列f。微镜阵列f根据微镜阵列数字控制器的微镜微镜阵列控制信号，基于微镜微镜阵列的转向控制，形成当前微镜阵列f的狭缝窗口。

曝光光束通过当前微镜阵列f的狭缝窗口后形成照明光束f，并通过棱镜的图示右侧面反射至中继照明d。

中继照明d对通过三组微镜阵列d，e，f的狭缝窗口所形成照明光束d，e，f调制后，投影至掩模版，并形成照明视场。该照明视场为照明光束d，e，f所形成的照明视场d，e，f的拼接视场。

总的来说，图6示意了三组微镜阵列拼接形成的数字狭缝照明视场示意图。左光源d经过左匀光光路d后，经过若干左反射镜d照射入左微镜阵列d，并通过梯形棱镜左侧反射微镜阵列形成左照明视场d；相应的，右光源f经过右匀光光路f后，经过若干右反射镜f照射入右微镜阵列f，并通过梯形棱镜右侧反射微镜阵列形成右照明视场f；相应的，中间光源e经过中间匀光光路e后，照射入中间微镜阵列e，并通过梯形棱镜中间的平面镜(全透)形成中间照明视场e；左照明视场d、右照明视场f及中间照明视场e形成拼接照明视场。左中右光源d、e、f也可以采用一个光源分光实现。

采用多组微镜阵列组合照明的照明系统结构，可提高照明光束的强度或扩大照明光束的视场，由多组微镜阵列通过视场拼接的方式实现更大的照明视场或更高的照明强度，可以优化数字狭缝的拼接窗口，更能有效及多样化地控制照明视场的适应性投影策略。本发明并不局限于上述一组或两组或三组微镜阵列组合模式，三组以上的微镜阵列组合模式亦在本发明保护范围之内，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

在上述照明系统3，4中，包括对应微镜阵列的光源，光源发出相应的曝光光束至对应微镜阵列。这些光源可以是独立的曝光光源，也可以是由一个光源分光形成的分光光源。

在上述照明系统1至4中，微镜阵列可以是由DMD(Digital Micromirror Device)芯片或LCD(Liquid Crystal Display)芯片等数字驱动类光电器件实现。这些数字驱动类光电器件可以实现动态的照明视场窗口尺寸的快速精确控制，取代传统机械式扫描狭缝的功能。

如图7所示，本实施例还提供了一种适用于上述投影光刻机的控制系统5，包括：微镜阵列控制模块50、掩模台位移测量与控制模块 51及工件台位移测量与控制模块52。

微镜阵列控制模块50适于根据扫描曝光信号及狭缝信号发出第一扫描方向信号。对应于控制系统5，其可以与上述照明系统1至4中任意微镜阵列数字控制器控制连接，微镜阵列数字控制器可接收所述第一扫描方向信号，并根据第一扫描方向信号发出相应的微镜阵列控制信号，以使微镜阵列按所述第一扫描方向使对应微镜阵列区域的微镜像素沿所述第一扫描方向开启或关闭，即按第一扫描方向控制狭缝窗口逐渐打开或逐渐关闭。掩模台位移测量与控制模块51适于根据扫描曝光信号发出第二扫描方向信号，以使掩模台按所述第二扫描方向运动。工件台位移测量与控制模块52适于根据所述扫描曝光信号发出第三扫描方向信号，以使工件台按所述第三扫描方向运动。

以照明系统1与控制系统5结合为例，参考图8所示的光刻机扫描投影控制示意图，照明系统1按其照明结构，形成照明光束后，照射至掩模版。经过投影物镜的投影，将当前掩模版图案成像在硅片面上，以进行光刻。在上述投影过程中：微镜阵列控制模块50控制微镜阵列控制器发出微镜阵列控制信号，微镜阵列在微镜阵列数字控制器调制下，按第一扫描方向开启或关闭微镜窗口；掩模台位移测量与控制模块51控制掩模台按第二扫描方向运动，以带动掩模版同步运动，实现掩模图形投影；工件台位移测量与控制模块52控制工件台按第三扫描方向运动，以带动硅片同步运动，实现投影光刻。微镜阵列控制模块50、掩模台位移测量与控制模块51及工件台位移测量与控制模块52分别通过扫描曝光信号及狭缝信号等被计算机实时地同步控制。在计算机提供扫描曝光信号及狭缝信号等控制信号时，具体可采用实时控制器及同步控制器实现微镜阵列控制模块50、掩模台位移测量与控制模块51及工件台位移测量与控制模块52间实时地同步控制。

需要注意的是：扫描曝光信号是扫描投影时计算机给予的开始或终止信号，即包括扫描曝光开始信号及扫描曝光结束信号，狭缝信号则根据计算机检测到的狭缝窗口状态，发出的包括狭缝开启信号、狭缝保持信号及狭缝关闭信号等。狭缝信号在获得扫描曝光开始信号时，根据狭缝窗口状态发出。如果狭缝窗口为关闭，则默认为狭缝开启信号；如果狭缝窗口为开启或部分开启，则先发出狭缝关闭信号后，等待狭缝窗口为关闭时，再发出狭缝开启信号。也可以根据实际光刻投影的需要，设置这种状态与信号间的逻辑关系。

当扫描投影初始化后，曝光开始，扫描曝光信号为扫描曝光开始信号，且狭缝信号为开启信号，此时微镜阵列中的微镜像素都是关闭状态，未打开狭缝窗口，掩模台放置掩模版运动到曝光开始位置，工件台放置硅片也运动到曝光开始位置，结合图9，微镜阵列控制模块50基于扫描曝光开始信号及狭缝开启信号，通过控制微镜阵列数字控制器使微镜阵列沿第一扫描方向逐渐开启微镜阵列，掩模台位移测量与控制模块51 基于扫描曝光开始信号控制掩模台带动掩模版沿第二扫描方向同步运动，工件台位移测量与控制模块52基于扫描曝光开始信号控制工件台带动硅片沿第三扫描方向同步运动，逐步通过同步运动的方式进行扫描曝光。图9中的虚线箭头示意了未经过狭缝窗口的原始照明光束的投影状态示意，实际无光照射到掩模版上。此时狭缝窗口为关闭状态。

图10示意了微镜阵列沿第一扫描方向逐渐开启微镜阵列，形成狭缝窗口，掩模版及硅片分别沿第二扫描方向及第三扫描方向同步运动。此时狭缝窗口沿第一扫描方向逐渐开启，通过狭缝窗口形成扫描狭缝光斑，并与掩模版及硅片同步扫描运动，对硅片面的曝光场进行扫描曝光，此时照明视场及曝光视场逐渐增大。图10中的虚线箭头示意了曝光光束通过狭缝窗口形成照明光束，并投影在掩模版，该光束通过投影物镜对硅片面的曝光场进行投影曝光。

当扫描投影持续进行，扫描曝光信号仍为扫描曝光开始信号，此时狭缝窗口为全开状态，照明视场为本次扫描曝光的最大照明窗口，此时狭缝信号为狭缝保持信号，微镜阵列中相应区域的微镜像素开启使狭缝窗口保持全开，掩模版及硅片分别沿第二扫描方向及第三扫描方向同步运动。图11示意了本次扫描投影时狭缝窗口在全开状态时的光路状态。微镜阵列控制模块50基于扫描曝光开始信号及狭缝保持信号，通过控制微镜阵列数字控制器使微镜阵列保持微镜阵列的状态，维持最大狭缝窗口，掩模台位移测量与控制模块51基于扫描曝光开始信号继续控制掩模台带动掩模版沿第二扫描方向同步运动，工件台位移测量与控制模块52基于扫描曝光开始信号继续控制工件台带动硅片沿第三扫描方向同步运动，继续通过同步运动的方式进行扫描曝光，此时照明视场及曝光视场保持最大状态。图12示意了最大狭缝窗口保持下，掩模版及硅片分别沿第二扫描方向及第三扫描方向同步运动，以进行扫描投影曝光的状态。图11及图12中的虚线箭头都示意了经过最大狭缝窗口的照明光束的投影状态。

当扫描投影持续进行快要结束，扫描曝光信号仍为扫描曝光开始信号，狭缝窗口需要逐渐关闭，照明视场逐渐减小，此时狭缝信号为狭缝关闭信号，微镜阵列中相应区域的微镜像素逐渐关闭使狭缝窗口逐渐关闭(具体可以根据曝光场的需要及尺寸逐渐沿着第一扫描方向成列或成行关闭)，掩模版及硅片分别沿第二扫描方向及第三扫描方向继续同步运动。图13示意了本次扫描投影时狭缝窗口逐渐关闭的光路状态。微镜阵列控制模块50基于扫描曝光开始信号及狭缝关闭信号，通过控制微镜阵列数字控制器使微镜阵列逐渐使微镜阵列成列或成行进入关闭状态，逐渐关闭狭缝窗口，掩模台位移测量与控制模块51基于扫描曝光开始信号继续控制掩模台带动掩模版沿第二扫描方向同步运动，工件台位移测量与控制模块52基于扫描曝光开始信号继续控制工件台带动硅片沿第三扫描方向同步运动，继续通过同步运动的方式进行扫描曝光，此时照明视场及曝光视场逐渐减小。图13中的虚线箭头示意了狭缝窗口逐渐减小时照明光束的投影状态。

当扫描投影持续进行结束，扫描曝光信号为扫描曝光结束信号，狭缝窗口已关闭，此时狭缝信号为狭缝关闭信号。

图14示意了本次扫描投影时狭缝窗口关闭的光路状态(图14中虚线箭头为未经过狭缝窗口的原始照明光束示意，实际无光照射到掩模版上)。微镜阵列控制模块50基于扫描曝光结束信号及狭缝关闭信号，通过控制微镜阵列数字控制器使微镜阵列完全关闭，使狭缝窗口关闭，掩模台位移测量与控制模块51基于扫描曝光结束信号使掩模台停止运动或运动到下一次曝光的起始位置，工件台位移测量与控制模块52基于扫描曝光结束信号使工件台停止运动或到下一次曝光的起始位置。

当前曝光场完成曝光后，需要工件台步进到下一个曝光场，按照上述控制逻辑完成硅片上剩余曝光场的曝光。当前硅片完成曝光后，需要通过投影光刻机的掩模传输模块或者硅片传输模块，更换新的掩模版或硅片，以进行下一轮的光刻投影，或者就此结束光刻投影。

采用本发明技术方案照明系统1至4任一种照明系统以及控制系统 5可用于作为投影光刻机中的照明系统及控制系统。参考图15可知这种投影光刻机在投影曝光过程中数字狭缝模块11(或21)所形成的狭缝窗口(图15中的KLGJ)、掩模版照明视场(图15中的FEAD)及曝光场曝光区域(图15中的fead)在XYZ三维坐标系上的光学成像关系。图 15中的虚线箭头示意了照明光束的投影方向。

以对掩模版上图案ABCD进行扫描曝光为例，数字狭缝模块的微镜阵列正沿着第一扫描方向逐步打开微镜阵列，微镜阵列KLGJ开启，形成狭缝窗口，曝光光线入射形成照明光束。掩模版图形ABCD经过投影物镜后在硅片面形成曝光场abcd。当微镜微镜阵列KLGJ开启，对应掩模版运动到FEAD区域，曝光场曝光到feab区域。当微镜微镜阵列开启到JIHG，此时狭缝窗口达到最大，可获得最大照明视场及曝光视场。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。