一种深紫外光刻照明系统中的相干因子调整系统技术方案

一种深紫外光刻照明系统中的相干因子调整系统，包括：聚光镜组，位于照明系统的照明光路上，负责将光会聚到指定位置；匀光棒，位于系统所述聚光镜组的光路上，聚光镜组会聚的光经由匀光棒的入射端入射并经由出射端出射；控制装置，用来固定多根不同口径比的匀光棒，装置有平行于照明系统光轴的旋转轴，装置绕此轴旋转调整匀光棒的位置，使指定的匀光棒置于照明系统光路中参与调节照明系统的相干因子；所述控制装置由高精度旋转台驱动；中继透镜位于所述匀光棒的出射光路上；照明场，位于所述中继透镜的出光光路上。本发明专利技术能用简单的方法调节系统的相干因子，或者简化变焦透镜的设计复杂度，达到简化结构降低成本的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光刻领域，尤其涉及深紫外光刻照明系统中一套调整相干因子的系统。
技术介绍
光学投影光刻是利用光学投影成像的原理，将掩模版上的集成电路(IC)图形以分步重复或步进扫描曝光的方式将高分辨率图形转移到涂胶硅片上的光学曝光过程。根据光刻机实际工作时不同的曝光要求，硅片上需要不同的数值孔径或者相干因子。 现有的技术主要是利用楔形匀光棒来获得不同的曝光视场、数值孔径或相干因子。也可以利用楔形匀光棒配合变焦透镜组来获得不同的曝光视场、数值孔径或相干因子。如中国专利CN101477317A采用了楔形匀光棒的方法来改变照明系统的相干因子。请参考图1，该系统主要包括汞灯光源，椭圆反射镜100，匀光棒200，准直透镜300 (含透镜310和透镜320)，照明场400。汞灯光源发出的光经椭圆反射镜100会聚后，由匀光棒201的入射端入射并经由出射端出射，再经过准直镜300变成平行光，在照明场400上形成照明视场。对于出射口径是入射口径的k倍的匀光棒，其出射数值孔径是入射数值孔径的I/k。在上述系统中，光依次经过匀光棒和放大率固定的中继透镜后，在照明场上形成与匀光棒201出射端面成比例的照明视场。系统中利用步进电机控制匀光棒，互换出射端口和入射端口实现数值孔径和曝光视场的变换。请参考图2(a)和图2(b)。图2(a)和2 (b)所示系统的照明视场与匀光棒出射端的面积比值都为中继系统的放大率。保持系统的其它条件不变，由图2(a)所示系统变成图2(b)所示系统时，系统的数值孔径减小，照明视场变大，相干因子也相应的变大。在上述系统中还可以采用变焦的中继透镜来改变系统的相干因子。再请参考图3，当图3中的中继透镜前组向Z轴负方向移动时，出射的数值孔径减小，视场将增大，相干因子减小。利用此方法可以获得较大范围的数值孔径和相干因子变化，并且系统的结构也比较简单。然而对于较长的匀光棒，调换匀光棒的端面需要较大的空间，使得照明系统的体积增大，成本增加。匀光棒长度越长，变化匀光棒的位置所需要的步进电机的精度就越高，变化位置的过程需要的时间也越长，容易影响光刻机的曝光效率。
技术实现思路
本专利技术技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种深紫外光刻照明系统中的相干因子调整系统，能用简单的方法改变照明系统的相干因子，提高光刻机的效率，降低成本。本专利技术技术解决方案一种深紫外光刻照明系统中的相干因子调整系统，其特征在于，包括聚光镜组，位于深紫外光刻照明系统的照明光路上，将得到的平行光会聚到匀光棒入射端口附近；匀光棒，位于所述聚光镜组的光路上，聚光镜组出射的光经由匀光棒的入射端入射，并由其出射端出射；所述匀光棒有多根，所有匀光棒的出射端口径相同，入射端口径不同； 控制装置，被固定在深紫外光刻照明系统的机械外壳上，用来固定所述多根匀光棒，控制装置有平行于照明系统光轴的旋转轴，控制装置绕此轴旋转即可调整每根匀光棒的位置，使指定的匀光棒置于照明系统光路中参与调节照明系统的相干因子；中继透镜，位于所述控制装置的出光光路上；照明场，位于所述中继透镜后的系统光路上。所述匀光棒入射端口口径与出射端口口径的比值在1/3到I. 333的范围内变化，匀光棒的端面形状为正方形或长方形。所述匀光棒的材料是熔石英或者氟化钙。所述控制装置由分辨率> 0.0001°，单向重复性> 0.0005°，绝对控制精度达到0.01°的高精度旋转台驱动，可以达到很高控制精度。所述聚光镜组还为变焦镜组。所述照明场为掩模面。本专利技术与现有技术相比的优点在于本专利技术利用控制装置控制出射端口径相同但是入射端口径不同的一系列匀光棒调节系统的相干因子，控制装置只需绕着平行于照明系统光轴的旋转轴旋转，即可实现多档数值孔径，也就是相干因子的变化。这种方法比通过调换匀光棒的两端面位置来改变数值孔径的方法需要的空间小，可有效减小照明系统的体积；控制装置利用高精度旋转台驱动，可以达到很高控制精度；通过简单的方法实现多档相干因子变换，增加曝光效率。附图说明图I为中国专利CN101477317中使用楔形匀光棒来调节系统相干因子的照明系统；图2(a)和图2(b)为中国专利CN101477317中使用楔形匀光棒调节系统相干因子的实施示意图；图3(a)和图3(b)为中国专利CN101477317中使用楔形匀光棒配合变焦的中继透镜调节系统相干因子的实施示意图；图4为控制装置的示意图。其中图4(a)为控制装置固定4根匀光棒时的示意图；图4(b)为控制装置固定3根匀光棒时的示意图；图4(c)为控制装置固定5根匀光棒时的示意图。其中，左图为控制装置在YZ平面内的投影图，右图为控制装置在XY平面内的投影图。图5所示为本专利技术第一较佳实施例的照明系统方案图；其中图5(a)为匀光棒502a置于照明系统光路中的系统示意图；图5(b)为在XY平面内将图502a所示系统顺时针旋转90°后匀光棒502b置于照明系统光路中的系统示意图；图5(()为在XY平面内将图502a所不系统顺时针旋转180°后勻光棒502c置于照明系统光路中的系统不意图；图5(d)为在XY平面内将图502a所示系统逆时针旋转90°后匀光棒502d置于照明系统光路中的系统不意图。图6(a)所示为本专利技术第二较佳实施例的照明系统方案图；图6(13)为将图6(a)第2组聚光镜组102的位置向-Z方向移动Ad后的照明系统方案图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地描述。本专利技术能用简单的方法实现多档相干因子变换，减小照明系统空间，增加曝光效率。本专利技术利用控制装置控制出射端口径相同但是入射端口径不同的一系列匀光棒调节系统的相干因子，控制装置只需绕着平行于照明系统光轴的旋转轴旋转，即可实现多档数值孔径，也就是相干因子的变化。此方法比通过调换单根匀光棒的端面位置改变数值孔径的方法需要的空间小。控制装置利用高精度旋转台驱动，可以达到很高的控制精度。衡量一个光学系统收集光线的能力是拉格朗日不变量I = hnu_h，n，U，式中h、n和u分别表示物高、物空间折射率以及边缘光线在物空间的角度；h’、n’、u’分别表示像高、像空间折射率以及边缘光线在像空间的角度。尽管该关系式只在近轴近 似范围内严格有效，但按下列方式使用时精度也足够精确hnsinu = h，n，sinu’利用匀光棒端口的直径D代替式中的h，在本系统的说明中更为方便。匀光棒两端的拉格朗日不变量相等，即D1Hsinu1=D2Hsinu2式中D1, U1，为匀光棒入射端的口径和入射角。D2，U2为出射端的直径和出射角。勻光棒的出射端面是入射端面直径的k倍，由上述公式可得knsinufnsinuy即出射端的数值孔径是入射端数值孔径的1/k。如图5 (a)、图5 (b)、图5 (C)、图5 (d)所不，本专利技术包括聚光镜组501 ;勻光棒502a、匀光棒502b、匀光棒502c和匀光棒502d，图5 (a)中，匀光棒502a位于所述聚光镜组501的出光光路上，所述聚光镜组501出射的光经由匀光棒502a的入射端入射并由其出射端出射；控制装置503用来固定所述的多根匀光棒，并对匀光棒的位置进行调整；中继透镜504,位于所述控制装置503后的系统光路上；照明场505,位于所述中继透镜504的出光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深紫外光刻照明系统中的相干因子调整系统，其特征在于包括：聚光镜组，位于深紫外光刻照明系统的照明光路上，将经扩束整形得到的平行光会聚到匀光棒入射端口附近；匀光棒，位于所述聚光镜组后的光路上，聚光镜组出射的光经由匀光棒的入射端入射，并由其出射端出射；所述匀光棒有多根，所有匀光棒的出射端口径相同，入射端口径不同；控制装置，被固定在深紫外光刻照明系统的机械外壳上，用来固定所述多根匀光棒，控制装置有平行于照明系统光轴的旋转轴，控制装置绕此轴旋转即可调整每根匀光棒的位置，使指定的匀光棒置于照明系统光路中参与调节照明系统的相干因子；中继透镜，位于所述控制装置的出光光路上；照明场，位于所述中继透镜后的系统光路上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢亮，张海波，廖志杰，林妩媚，邢廷文，甘大春，何毅，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：