一种深紫外光刻照明系统技术方案

一种深紫外光刻照明系统，包括衍射元件和聚光镜组；石英棒，位于聚光镜组的光路上，聚光镜组会聚的光经由石英棒的入射端入射并经由出射端出射；石英棒控制装置，负责控制石英棒，有垂直于光轴的旋转轴，绕旋转轴转动可调换石英棒的两端，沿旋转轴移动可将不同的石英棒置于光轴上。石英棒控制装置由高精度旋转台控制转动，由高精度一维平移台控制轴向移动；锥形棱镜组位于准直镜组的出射光路上；准直镜组位于控制装置后，石英棒的出射光路上；复眼透镜阵列在准直镜组后，负责将光束分解为多个二级光源并通过其后的成像系统照明掩模面。本发明专利技术利用简单的方法实现了相干因子的多档变化，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】
【专利摘要】一种深紫外光刻照明系统，包括衍射元件和聚光镜组；石英棒，位于聚光镜组的光路上，聚光镜组会聚的光经由石英棒的入射端入射并经由出射端出射；石英棒控制装置，负责控制石英棒，有垂直于光轴的旋转轴，绕旋转轴转动可调换石英棒的两端，沿旋转轴移动可将不同的石英棒置于光轴上。石英棒控制装置由高精度旋转台控制转动，由高精度一维平移台控制轴向移动；锥形棱镜组位于准直镜组的出射光路上；准直镜组位于控制装置后，石英棒的出射光路上；复眼透镜阵列在准直镜组后，负责将光束分解为多个二级光源并通过其后的成像系统照明掩模面。本专利技术利用简单的方法实现了相干因子的多档变化，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。【专利说明】一种深紫外光刻照明系统
本专利技术涉及光刻领域，特别是一种深紫外光刻照明系统。
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。现有的技术主要是变焦镜组配合上锥形棱镜来调整照明系统的相干因子。如美国专利US6452662采用了变焦镜组配合锥形棱镜的方法调节照明系统的相干因子。图1a和图1b所示为该系统的见图:该系统主要包括扩束整形系统10，锥形棱镜和变焦模块12，匀光器和投影光学系统14。系统中定义了光轴16，光瞳面18和调制平面20。模块12中包含了间距可调的锥形棱镜组和变焦镜组，其中锥形棱镜22中前者为负锥，后者为正锥。激光器光源发出的经光照明系统中的扩束整形系统10后，进入由锥形棱镜和变焦镜构成的模块12，最后进入匀光器和投影光学系统模块14后，照明调制平面。图2所示为经锥形棱镜22和变焦镜组24调节后，光瞳面18上可获得的光能分布。其中光瞳形状由A变为形状B时，将锥形棱镜的间隔置零，将变焦镜组24的焦距变大即可；当需要从光瞳形状A变为形状C时，增加锥形棱镜22的间隔即可。上述过程就是在调节照明系统的相干因子。然而对于上述的照明系统想要得到广的相干因子变化范围时，变焦镜组的焦距比就更大，控制结构就会变得更复杂。
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，能用简单的方法改变照明系统的相干因子，简化变焦镜组，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，首先将穿过照明系统各组件中心的虚拟直线定义为系统的光轴，沿Z轴正方向为光轴的正方向，照明系统各元件的中心都在光轴上；所述照明系统还包括:衍射元件:位于照明系统的前端照明光路上，将入射光束整形成对应的形状，在光瞳面上获得相应形状的能量分布；聚光镜组，位于衍射元件后的照明系统光路上，将经扩束整形得到的平行光会聚到石英棒入射端口附近；石英棒，位于所述聚光镜组后的照明系统光路上，聚光镜组出射的光经由所述石英棒的入射端进入，并由其出射端出射；系统中有多根所述石英棒；任意两根石英棒两端的口径比不相同；石英棒控制装置，被安装在照明系统的机械外壳上，用来固定所述多根石英棒，石英棒控制装置有垂直于光轴的旋转轴，石英棒控制装置沿旋转轴移动可以调节石英棒的位置，使指定的石英棒置于照明系统光路中参与调节照明系统的相干因子，还可以绕石英棒控制装置的旋转轴石英棒来调节照明系统的相干因子；准直镜组:位于控制装置后的照明系统光路上，负责将由石英棒出射的光束准直；锥形棱镜组:位于准直镜组的照明系统光路上后，由两个锥形棱镜组成，通过调整锥形棱镜的间隔能同时改变光束的内外沿高度，保持光束宽度和角度不变；复眼透镜阵列:位于锥形棱镜后的光路上，将光束分解为多个子光源，调节照明系统掩模面上的照明均匀性；复眼成像系统:复眼透镜阵列分解成的多个二级光源通过复眼成像系统照明掩模面；光束经过系统的衍射元件、聚光镜组、石英棒、聚光镜组、锥形棱镜后，在复眼透镜组的前表面形成由衍射元件整形成的特定光瞳形状，此面为系统的光瞳面。所述石英棒两端的口径不相同；所述控制装置由调整精度在微米量级的一位平移台控制轴向移动，由分辨率>0.0001°，单向重复性> 0.0005°，绝对控制精度达到0.01°的高精度旋转台控制转动，控制精度满足照明系统的对准要求。所述准直镜组必须为变焦镜组，以准直经过锥形棱镜调整的不同高度入射的光线。所述的锥形棱镜组可以是一正锥形棱镜和一负锥形棱镜或者两个锥形棱镜。锥面向内凹的锥形棱镜为负锥形棱镜、锥面向外凸的锥形棱镜为正锥形棱镜。正负锥形棱镜配合时，负锥形棱镜放置在在准直镜组后的照明系统光路上，正锥形棱镜放置在负锥形棱镜后，需要在负锥形棱镜与准直镜组或者正锥形棱镜与准直镜组之间留出足够的轴向距离来移动锥形棱镜；两个正锥形棱镜配合时，锥面的朝向必须相反才能保证光束经过棱镜组后只改变光束尺寸而不改变光束发散角。两个锥形棱镜的锥面的组合方式有:位置靠前的正锥形棱镜正锥面朝光轴负方向而位置靠后的锥形棱镜正锥面朝光轴正方向或者位置靠前的正锥形棱镜正锥面朝光轴正方向而位置靠后的锥形棱镜正锥面朝光轴负方向。正负锥形棱镜配合时，调节相同的光束尺寸所需的轴向距离相对于两个正锥形棱镜配合需要的轴向距离小，但是负锥形棱镜比正锥形棱镜难加工；两个正锥形棱镜配合时，调节相同的光束尺寸时锥形棱镜间的轴向间隔比正负锥形棱镜配合时的轴向间隔大。本专利技术与现有技术相比的优点在于:本专利技术利用多根口径比不同的石英棒，利用控制装置控制石英棒。控制装置只需沿着旋转轴平移或是绕着垂直旋转轴旋转就能实现照明系统多档数值孔径，即多档相干因子的变化。对于特定石英棒置于光路上的照明系统，调整锥形棱镜组的间距，可以在该特定的石英棒所决定的照明系统最小和最大相干因子之间调节。与仅通过变焦镜组配合锥形棱镜组来调整照明系统相干因子，这种方法调节时仅需调节一次石英棒控制装置，控制结构及过程更简单。【专利附图】【附图说明】图1a和图1b为美国专利US6452662中使用变焦镜组和锥形棱镜来调整系统相干因子的照明系统，其中图1a为采用石英棒匀光的照明系统实施图；图1b为采用复眼阵列透镜勻光的照明系统；图2为美国专利US6452662中使用变焦镜组和锥形棱镜调整光瞳面能量分布示意图；图3a、3b、3c中所示为本专利技术中控制装置图。图3a为控制装置在XZ平面内的投影图，图3b为控制装置在YZ平面内的投影图，图3c为控制装置在XY平面内的投影图；图4a、4b、4c、4d所示为本专利技术实施例的照明系统方案图，其中图4a为石英棒301置于照明系统光路中的照明系统实施简图，图4b为调节控制装置后将石英棒302置于照明系统光路中的照明系统实施简图，图4c为石英棒303置于照明系统光路中的照明系统实施简图，图4d为石英棒304置于照明系统光路中的照明系统实施简图；图5a、5b、5c、5d所示为本专利技术实施例将图4中所示的石英棒控制装置绕旋转轴旋转180°后的照明系统方案简图，其中图5a为石英棒304置于照明系统光路中的照明系统实施简图，图5b为调节控制装置后将石英棒303置于照明系统光路中的照明系统实施简图，图5c为石英棒302置于照明系统光路中的照明系统实施简图，图5d为石英棒301置于照明系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深紫外光刻照明系统，其特征在于：首先将穿过照明系统各组件中心的虚拟直线定义为系统的光轴，沿Z轴正方向为光轴的正方向，照明系统各元件的中心都在光轴上；所述照明系统包括：衍射元件：位于照明系统的前端照明光路上，将入射光束整形成对应的形状，在光瞳面上获得相应形状的能量分布；聚光镜组，位于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石英棒入射端口附近；石英棒，位于所述聚光镜组的光路上，聚光镜组出射的光经由所述石英棒的入射端进入，并由其出射端出射；系统中有多根所述石英棒；任意两根石英棒两端的口径比不相同；石英棒控制装置，被安装在照明系统的机械外壳上，用来固定所述多根石英棒，石英棒控制装置有垂直于光轴的旋转轴，石英棒控制装置沿旋转轴移动可以调节石英棒的位置，使指定的石英棒置于照明系统光路中参与调节照明系统的相干因子，还可以绕石英棒控制装置的旋转轴石英棒来调节照明系统的相干因子；准直镜组：位于控制装置后的照明系统光路上，负责将由石英棒出射的光束准直；锥形棱镜组：位于准直镜组的照明系统光路上后，由两个锥形棱镜组成，通过调整锥形棱镜的间隔能同时改变光束的内外沿高度，保持光束宽度和角度不变；复眼透镜阵列：位于锥形棱镜后的光路上，将光束分解为多个子光源，调节照明系统掩模面上的照明均匀性；复眼成像系统：复眼透镜阵列分解成的多个二级光源通过复眼成像系统照明掩模面；光束经过系统的衍射元件、聚光镜组、石英棒、聚光镜组、锥形棱镜后，在复眼透镜组的前表面形成由衍射元件整形成的特定光瞳形状，此面为系统的光瞳面。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢亮，张海波，何毅，林妩媚，
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：