一種深紫外光刻照明系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種深紫外光刻照明系統(tǒng)，包括衍射元件和聚光鏡組；石英棒，位于聚光鏡組的光路上，聚光鏡組會聚的光經(jīng)由石英棒的入射端入射并經(jīng)由出射端出射；石英棒控制裝置，負(fù)責(zé)控制石英棒，有垂直于光軸的旋轉(zhuǎn)軸，繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動可調(diào)換石英棒的兩端，沿旋轉(zhuǎn)軸移動可將不同的石英棒置于光軸上。石英棒控制裝置由高精度旋轉(zhuǎn)臺控制轉(zhuǎn)動，由高精度一維平移臺控制軸向移動；錐形棱鏡組位于準(zhǔn)直鏡組的出射光路上；準(zhǔn)直鏡組位于控制裝置后，石英棒的出射光路上；復(fù)眼透鏡陣列在準(zhǔn)直鏡組后，負(fù)責(zé)將光束分解為多個二級光源并通過其后的成像系統(tǒng)照明掩模面。本發(fā)明利用簡單的方法實現(xiàn)了相干因子的多檔變化，簡化變焦透鏡的設(shè)計復(fù)雜度，達(dá)到簡化結(jié)構(gòu)降低成本的目的。
【專利說明】一種深紫外光刻照明系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，特別是一種深紫外光刻照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)投影光刻是利用光學(xué)投影成像的原理，將掩模版上的集成電路(IC)圖形以分步重復(fù)或步進(jìn)掃描曝光的方式將高分辨率圖形轉(zhuǎn)移到涂膠硅片上的光學(xué)曝光過程。
[0003]根據(jù)光刻機(jī)實際工作時不同的曝光要求，硅片上需要不同的數(shù)值孔徑或者相干因子。
[0004]現(xiàn)有的技術(shù)主要是變焦鏡組配合上錐形棱鏡來調(diào)整照明系統(tǒng)的相干因子。
[0005]如美國專利US6452662采用了變焦鏡組配合錐形棱鏡的方法調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子。圖1a和圖1b所示為該系統(tǒng)的見圖:該系統(tǒng)主要包括擴(kuò)束整形系統(tǒng)10，錐形棱鏡和變焦模塊12，勻光器和投影光學(xué)系統(tǒng)14。系統(tǒng)中定義了光軸16，光瞳面18和調(diào)制平面20。模塊12中包含了間距可調(diào)的錐形棱鏡組和變焦鏡組，其中錐形棱鏡22中前者為負(fù)錐，后者為正錐。激光器光源發(fā)出的經(jīng)光照明系統(tǒng)中的擴(kuò)束整形系統(tǒng)10后，進(jìn)入由錐形棱鏡和變焦鏡構(gòu)成的模塊12，最后進(jìn)入勻光器和投影光學(xué)系統(tǒng)模塊14后，照明調(diào)制平面。圖2所示為經(jīng)錐形棱鏡22和變焦鏡組24調(diào)節(jié)后，光瞳面18上可獲得的光能分布。其中光瞳形狀由A變?yōu)樾螤頑時，將錐形棱鏡的間隔置零，將變焦鏡組24的焦距變大即可；當(dāng)需要從光瞳形狀A(yù)變?yōu)樾螤頒時，增加錐形棱鏡22的間隔即可。上述過程就是在調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子。
[0006]然而對于上述的照明系統(tǒng)想要得到廣的相干因子變化范圍時，變焦鏡組的焦距比就更大，控制結(jié)構(gòu)就會變得更復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種深紫外光刻照明系統(tǒng)，能用簡單的方法改變照明系統(tǒng)的相干因子，簡化變焦鏡組，提高光刻機(jī)的效率，降低成本。
[0008]本發(fā)明技術(shù)解決方案:一種深紫外光刻照明系統(tǒng)，首先將穿過照明系統(tǒng)各組件中心的虛擬直線定義為系統(tǒng)的光軸，沿Z軸正方向為光軸的正方向，照明系統(tǒng)各元件的中心都在光軸上；
[0009]所述照明系統(tǒng)還包括:
[0010]衍射元件:位于照明系統(tǒng)的前端照明光路上，將入射光束整形成對應(yīng)的形狀，在光瞳面上獲得相應(yīng)形狀的能量分布；
[0011]聚光鏡組，位于衍射元件后的照明系統(tǒng)光路上，將經(jīng)擴(kuò)束整形得到的平行光會聚到石英棒入射端口附近；
[0012]石英棒，位于所述聚光鏡組后的照明系統(tǒng)光路上，聚光鏡組出射的光經(jīng)由所述石英棒的入射端進(jìn)入，并由其出射端出射；系統(tǒng)中有多根所述石英棒；任意兩根石英棒兩端的口徑比不相同；
[0013]石英棒控制裝置，被安裝在照明系統(tǒng)的機(jī)械外殼上，用來固定所述多根石英棒，石英棒控制裝置有垂直于光軸的旋轉(zhuǎn)軸，石英棒控制裝置沿旋轉(zhuǎn)軸移動可以調(diào)節(jié)石英棒的位置，使指定的石英棒置于照明系統(tǒng)光路中參與調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子，還可以繞石英棒控制裝置的旋轉(zhuǎn)軸石英棒來調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子；
[0014]準(zhǔn)直鏡組:位于控制裝置后的照明系統(tǒng)光路上，負(fù)責(zé)將由石英棒出射的光束準(zhǔn)直；
[0015]錐形棱鏡組:位于準(zhǔn)直鏡組的照明系統(tǒng)光路上后，由兩個錐形棱鏡組成，通過調(diào)整錐形棱鏡的間隔能同時改變光束的內(nèi)外沿高度，保持光束寬度和角度不變；
[0016]復(fù)眼透鏡陣列:位于錐形棱鏡后的光路上，將光束分解為多個子光源，調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)掩模面上的照明均勻性；
[0017]復(fù)眼成像系統(tǒng):復(fù)眼透鏡陣列分解成的多個二級光源通過復(fù)眼成像系統(tǒng)照明掩模面；
[0018]光束經(jīng)過系統(tǒng)的衍射元件、聚光鏡組、石英棒、聚光鏡組、錐形棱鏡后，在復(fù)眼透鏡組的前表面形成由衍射元件整形成的特定光瞳形狀，此面為系統(tǒng)的光瞳面。
[0019]所述石英棒兩端的口徑不相同；
[0020]所述控制裝置由調(diào)整精度在微米量級的一位平移臺控制軸向移動，由分辨率>0.0001°，單向重復(fù)性> 0.0005°，絕對控制精度達(dá)到0.01°的高精度旋轉(zhuǎn)臺控制轉(zhuǎn)動，控制精度滿足照明系統(tǒng)的對準(zhǔn)要求。
[0021]所述準(zhǔn)直鏡組必須為變焦鏡組，以準(zhǔn)直經(jīng)過錐形棱鏡調(diào)整的不同高度入射的光線。
[0022]所述的錐形棱鏡組可以是一正錐形棱鏡和一負(fù)錐形棱鏡或者兩個錐形棱鏡。錐面向內(nèi)凹的錐形棱鏡為負(fù)錐形棱鏡、錐面向外凸的錐形棱鏡為正錐形棱鏡。正負(fù)錐形棱鏡配合時，負(fù)錐形棱鏡放置在在準(zhǔn)直鏡組后的照明系統(tǒng)光路上，正錐形棱鏡放置在負(fù)錐形棱鏡后，需要在負(fù)錐形棱鏡與準(zhǔn)直鏡組或者正錐形棱鏡與準(zhǔn)直鏡組之間留出足夠的軸向距離來移動錐形棱鏡；兩個正錐形棱鏡配合時，錐面的朝向必須相反才能保證光束經(jīng)過棱鏡組后只改變光束尺寸而不改變光束發(fā)散角。兩個錐形棱鏡的錐面的組合方式有:位置靠前的正錐形棱鏡正錐面朝光軸負(fù)方向而位置靠后的錐形棱鏡正錐面朝光軸正方向或者位置靠前的正錐形棱鏡正錐面朝光軸正方向而位置靠后的錐形棱鏡正錐面朝光軸負(fù)方向。正負(fù)錐形棱鏡配合時，調(diào)節(jié)相同的光束尺寸所需的軸向距離相對于兩個正錐形棱鏡配合需要的軸向距離小，但是負(fù)錐形棱鏡比正錐形棱鏡難加工；兩個正錐形棱鏡配合時，調(diào)節(jié)相同的光束尺寸時錐形棱鏡間的軸向間隔比正負(fù)錐形棱鏡配合時的軸向間隔大。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:本發(fā)明利用多根口徑比不同的石英棒，利用控制裝置控制石英棒。控制裝置只需沿著旋轉(zhuǎn)軸平移或是繞著垂直旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)就能實現(xiàn)照明系統(tǒng)多檔數(shù)值孔徑，即多檔相干因子的變化。對于特定石英棒置于光路上的照明系統(tǒng)，調(diào)整錐形棱鏡組的間距，可以在該特定的石英棒所決定的照明系統(tǒng)最小和最大相干因子之間調(diào)節(jié)。與僅通過變焦鏡組配合錐形棱鏡組來調(diào)整照明系統(tǒng)相干因子，這種方法調(diào)節(jié)時僅需調(diào)節(jié)一次石英棒控制裝置，控制結(jié)構(gòu)及過程更簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1a和圖1b為美國專利US6452662中使用變焦鏡組和錐形棱鏡來調(diào)整系統(tǒng)相干因子的照明系統(tǒng)，其中圖1a為采用石英棒勻光的照明系統(tǒng)實施圖；圖1b為采用復(fù)眼陣列透鏡勻光的照明系統(tǒng)；
[0025]圖2為美國專利US6452662中使用變焦鏡組和錐形棱鏡調(diào)整光瞳面能量分布示意圖；
[0026]圖3a、3b、3c中所示為本發(fā)明中控制裝置圖。圖3a為控制裝置在XZ平面內(nèi)的投影圖，圖3b為控制裝置在YZ平面內(nèi)的投影圖，圖3c為控制裝置在XY平面內(nèi)的投影圖；
[0027]圖4a、4b、4c、4d所示為本發(fā)明實施例的照明系統(tǒng)方案圖，其中圖4a為石英棒301置于照明系統(tǒng)光路中的照明系統(tǒng)實施簡圖，圖4b為調(diào)節(jié)控制裝置后將石英棒302置于照明系統(tǒng)光路中的照明系統(tǒng)實施簡圖，圖4c為石英棒303置于照明系統(tǒng)光路中的照明系統(tǒng)實施簡圖，圖4d為石英棒304置于照明系統(tǒng)光路中的照明系統(tǒng)實施簡圖；
[0028]圖5a、5b、5c、5d所示為本發(fā)明實施例將圖4中所示的石英棒控制裝置繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180°后的照明系統(tǒng)方案簡圖，其中圖5a為石英棒304置于照明系統(tǒng)光路中的照明系統(tǒng)實施簡圖，圖5b為調(diào)節(jié)控制裝置后將石英棒303置于照明系統(tǒng)光路中的照明系統(tǒng)實施簡圖，圖5c為石英棒302置于照明系統(tǒng)光路中的照明系統(tǒng)實施簡圖，圖5d為石英棒301置于照明系統(tǒng)光路中的照明系統(tǒng)實施簡圖；
[0029]圖6a、6b、6c、6d、6e為本發(fā)明石英棒配合錐形棱鏡調(diào)整光束尺寸的示意圖，其中圖6a、6b、6c、6d分別為將石英棒201、202、203、204置于照明系統(tǒng)光路中時，照明系統(tǒng)中從石英棒出射端出射的光線高度隨石英棒孔徑比不同的變化。圖6e為石英棒出射的光線經(jīng)過錐鏡調(diào)整的示意圖；
[0030]圖7a、7b、7c所示為可用于本發(fā)明的錐形棱鏡結(jié)構(gòu)形式，其中圖7a為正負(fù)錐形棱鏡調(diào)節(jié)光束高度的示意圖，圖7b所示為兩個正錐以第一種方式調(diào)節(jié)光束高度的示意圖，圖7c所示為兩個正錐調(diào)節(jié)以第二種方式光束高度的示意圖；
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0032]本發(fā)明能用簡單的方法實現(xiàn)多檔相干因子變換，簡化變焦鏡組，提高曝光效率。
[0033]本發(fā)明首先利用兩端口徑比不同的多根石英棒，通過控制裝置使特定的石英棒以不同的方式置于照明系統(tǒng)光路上參與照明系統(tǒng)相干因子調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)多檔數(shù)值孔徑，即相干因子的變化。再利用錐形棱鏡來改變光束的整體高度，增大相干因子的可調(diào)范圍。與僅通過變焦鏡組配合錐形棱鏡組來調(diào)整照明系統(tǒng)相干因子，這種方法調(diào)節(jié)時僅需調(diào)節(jié)一次石英棒控制裝置，控制結(jié)構(gòu)和過程都更簡單，并且可以獲得多檔相干因子?？刂蒲b置通過高精度旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動，可以達(dá)到較高的旋轉(zhuǎn)精度。
[0034]衡量一個光學(xué)系統(tǒng)收集光線的能力是拉氏不變量:
[0035]L = nhu (I)
[0036]式中n、h和u分別表示介質(zhì)折射率、物高以及視場角；
[0037]由于式(I)是對小角度的光學(xué)系統(tǒng)的近似，在大角度系統(tǒng)中采用sinu代替U，可以獲得更接近真實系統(tǒng)的拉氏不變量。根據(jù)拉氏不變量在石英棒入射端和出射端不變可得到:
[0038]hnsinu = h' n/ sinu' (2)[0039]h、n、u分別表示石英棒入射端口徑、入射端介質(zhì)折射率以及入射端邊緣光線的角度；h'、n'、u'分別表示石英棒出射端口徑、出射端介質(zhì)折射率以及出射端邊緣光線的角度。
[0040]利用石英棒端口的直徑D代替式中的h，在本系統(tǒng)的說明中更為方便。石英棒兩端的拉格朗日不變量不變，nsinu即為系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(NA)，即:
[0041]D1NA1=D2NA2 (3)
[0042]式中D1,NA1，為石英棒入射端的口徑和入射數(shù)值孔徑，D2，NA2為出射端的直徑和出射數(shù)值孔徑。
[0043]石英棒的出射端面是入射端面直徑的k倍，即DfkD1，由上述公式可得NA1=IcNA2, SP出射端的數(shù)值孔徑是入射端數(shù)值孔徑的1/k。
[0044]圖4和圖5給出了本發(fā)明實施例的照明系統(tǒng)相干因子調(diào)整示意圖。本發(fā)明包括:穿過照明系統(tǒng)中各元件中心的照明系統(tǒng)光軸08，衍射元件01位于照明系統(tǒng)的前端，用于改變?nèi)肷涔馐男螤?；聚光鏡組02，負(fù)責(zé)會聚由衍射元件01整形后的光束到石英棒的入射端面附近；控制裝置03，用來固定不同口徑比的石英棒301a、石英棒302b、石英棒303c和石英棒304d，并通過沿垂直于光軸的旋轉(zhuǎn)軸平移或者繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動控制石英棒在照明系統(tǒng)中的位置；準(zhǔn)直鏡組和錐形棱鏡組成的模塊04，負(fù)責(zé)將光束準(zhǔn)直，再調(diào)整光束的高度。復(fù)眼透鏡陣列05，將經(jīng)過調(diào)整并準(zhǔn)直了的光束分解為多個二級光源，并通過復(fù)眼成像系統(tǒng)06均勻照明掩模面07 ;在照明系統(tǒng)中將復(fù)眼整列透鏡05的前表面定義為光瞳面09。光束在經(jīng)過衍射元件01，聚光鏡組02，石英棒03，錐形棱鏡組和準(zhǔn)直鏡組04以后，在光瞳面09上獲得由衍射元件01整形成的如圖2中所示的光瞳形狀。
[0045]本實施例中石英棒301 —端口徑是6mm,另一端口徑是IOmm,石英棒301沿Z軸方向的長度為50mm。
[0046]假設(shè)光束經(jīng)衍射元件01整形，再由聚光鏡02匯聚后，在301石英棒的入射端面的數(shù)值孔徑為0.05。
[0047]圖4a中石英棒301出射端的口徑是入射端口徑的1.67倍，由于聚光鏡的數(shù)值孔徑為0.05，由公式(3)可得石英棒出射端的數(shù)值孔徑為0.03。
[0048]定義相干因子O為照明系統(tǒng)的數(shù)值孔徑與投影光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑之比，表示為:
[0049]O =NAin/NApo (4)
[0050]由上式可以看出，當(dāng)投影光學(xué)系統(tǒng)的物方數(shù)值孔徑固定時，調(diào)整照明系統(tǒng)的像方數(shù)值孔徑就能調(diào)整照明系統(tǒng)的相干因子。
[0051]沿旋轉(zhuǎn)軸移動控制裝置03可以調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的像方數(shù)值孔徑。除了石英棒301外控制裝置02中還固定其它了 3根石英棒，分別為302，303和304。其余三根石英棒的一端口徑也都為6mm,另一端的口徑分別為9mm, 8mm, 7mm。石英棒的兩個端面都為正方形。為了保證調(diào)節(jié)的便利性并且相鄰的石英棒彼此不影響，相鄰兩根石英棒的中心的距離都為15mm。
[0052]將圖4a中的控制裝置沿負(fù)X軸方向移動15mm，將石英棒302置于照明系統(tǒng)光路中，如圖4b所示。石英棒的入射端口徑為6mm，出射端的口徑為9mm。入射端的數(shù)值孔徑仍為0.05，出射端的數(shù)值孔徑變?yōu)?.0333。
[0053]將圖4b中的控制裝置沿負(fù)X軸方向移動15mm，將石英棒302置于照明系統(tǒng)光路中，如圖4c所示。石英棒的入射端口徑為6mm，出射端的口徑為8mm。入射端的數(shù)值孔徑仍為0.05，出射端的數(shù)值孔徑變?yōu)?.0375。
[0054]將圖4c中所不的控制裝置沿負(fù)X軸方向移動15mm,將石英棒302置于照明系統(tǒng)光路中，如圖4d所示。石英棒的入射端口徑為6mm，出射端的口徑為7mm。入射端的數(shù)值孔徑仍為0.05，出射端的數(shù)值孔徑變?yōu)?.0429。
[0055]把控制裝置繞著其旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)180°，將石英棒的兩端對調(diào)后，此時石英棒304在光路中，如圖5a所示。入射光的數(shù)值孔徑仍為0.05，入射端口徑為7mm，出射端口徑為6mm，出射端的數(shù)值孔徑為0.0583。
[0056]將圖5a中的控制裝置沿X軸正方向移動15mm，石英棒303置于光路中，如圖5b所示。石英棒的入射口徑為8mm,出射口徑為6mm。入射光的數(shù)值孔徑仍為0.05,出射端數(shù)值孔徑為0.0667。
[0057]將圖5b中的控制裝置沿X軸正方向移動15mm，石英棒302置于光路中，如圖5c所示。石英棒的入射口徑為9mm,出射口徑為6mm。入射光的數(shù)值孔徑仍為0.05,出射端數(shù)值孔徑為0.075。
[0058]將圖5c中的控制裝置沿X軸正方向移動15mm，石英棒302置于光路中，如圖5d所示。石英棒的入射口徑為IOmm,出射口徑為6mm。入射光的數(shù)值孔徑仍為0.05,出射端數(shù)值孔徑為0.083。
[0059]準(zhǔn)直后的光束高度與入射光數(shù)值孔徑成線性關(guān)系:隨著入射光數(shù)值孔徑增大，準(zhǔn)直后的光束高度也增加。
[0060]將照明系統(tǒng)設(shè)計成:當(dāng)石英棒出射端的數(shù)值孔徑為0.03時，準(zhǔn)直后的光束與錐形棱鏡的口徑比值約為0.27。由于錐形棱鏡402的通光尺寸決定了復(fù)眼透鏡陣列05的通光區(qū)域，錐鏡間隔為Omm時，光束在復(fù)眼透鏡陣列05上的高度與其通光口徑的比值也近似為0.27。
[0061]照明系統(tǒng)像方數(shù)值孔徑由光束在復(fù)眼透鏡陣列05上的入射高度決定:不同入射高度的光線在掩模面上的數(shù)值孔徑不同并且成比例。當(dāng)光線的入射高度正好等于復(fù)眼透鏡陣列的有效通光口徑時，光線在掩模面上的數(shù)值孔徑為照明系統(tǒng)的理論數(shù)值孔徑最大值，在光刻系統(tǒng)中該值等于投影光學(xué)系統(tǒng)的物方數(shù)值孔徑。
[0062]入射光束以0.27的相對口徑入射到復(fù)眼透鏡陣列05上時，其在掩模面上的數(shù)值孔徑與照明系統(tǒng)最大數(shù)值孔徑的比值也為0.27，由公式(4)可以得出照明系統(tǒng)的相干因子為 0.27。
[0063]將圖4a中的控制裝置沿X軸負(fù)方向移動15mm，石英棒303置于光路中，如圖4b所示，照明系統(tǒng)對應(yīng)的相干因子為0.3。
[0064]將圖4b中的控制裝置沿X軸負(fù)方向移動15mm，石英棒303置于光路中，如圖4c所示，照明系統(tǒng)對應(yīng)的相干因子為0.34。
[0065]將圖4c中的控制裝置沿X軸負(fù)方向移動15mm，石英棒303置于光路中，如圖4d所示，照明系統(tǒng)對應(yīng)的相干因子為0.39。
[0066]將圖4d中控制裝置旋轉(zhuǎn)180°后，照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5a所示，此時照明系統(tǒng)的相干因子為0.53。
[0067]將圖5a中的控制裝置沿X軸正方向移動15mm，照明系統(tǒng)如圖6b所示，照明系統(tǒng)對應(yīng)的相干因子為0.6。
[0068]將圖5b中的控制裝置沿X軸正方向移動15mm，照明系統(tǒng)如圖6c所示，照明系統(tǒng)對應(yīng)的相干因子為0.675。
[0069]將圖5c中的控制裝置沿X軸正方向移動15mm，照明系統(tǒng)如圖6d所示，照明系統(tǒng)對應(yīng)的相干因子為0.75。
[0070]由上述的調(diào)節(jié)過程可知:僅調(diào)節(jié)控制裝置即可以獲得8檔相干因子。
[0071]錐形棱鏡調(diào)整光束高度的原理如圖6所示。假設(shè)錐面的半錐角為9，材料折射率為n，光線平行于光軸入射到錐面上，光線相對于錐面出射的角度0 ’為:
[0072]9 ' = arcsin (n*sin 0 ) (5)
[0073]出射光線與光軸的夾角為:
[0074](J) = 0 ' - 0 (6)
[0075]光束變化的高度為Ah=Al*C0Sc]5，其中Al為錐形棱鏡402a和402b之間的間隔。為了確保光能無損失錐形，棱鏡的半口徑應(yīng)該大于準(zhǔn)直鏡組的像高。如圖6所示，錐形棱鏡402的間隔大小由石英棒的出射光數(shù)值孔徑?jīng)Q定。石英棒的出射光數(shù)值孔徑越大，保證光能不損失的前提下，錐形棱鏡的可移動間隔就越小，相應(yīng)的相干因子可調(diào)范圍也就越小。
[0076]上述獲得的8檔相干因子都是在錐形棱鏡402的間隔為0時獲得的，改變錐形棱鏡402的間隔也能改變系統(tǒng)的相干因子。對于相干因子0.27的照明系統(tǒng)，調(diào)整錐形棱鏡402的間隔，改變光束的高度可以使相干因子在[0.27，0.9]的范圍內(nèi)連續(xù)變化；當(dāng)相干因子為0.3時，調(diào)整錐形棱鏡402的間隔，改變光束的高度可以使相干因子在[0.3，0.9]的范圍內(nèi)連續(xù)變化；當(dāng)相干因子為0.34時，調(diào)整錐形棱鏡402的間隔，改變光束的高度可以使相干因子在[0.34，0.9]的范圍內(nèi)連續(xù)變化；當(dāng)相干因子為0.34時，調(diào)整錐形棱鏡402的間隔，改變光束的高度可以使相干因子在[0.39，0.9]的范圍內(nèi)連續(xù)變化；
[0077]旋轉(zhuǎn)控制裝置后，照明系統(tǒng)的相干因子分別可以在[0.53，0.9]，[0.6，0.9]，[0.675，0.9]和[0.75，0.9]的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0078]通過調(diào)整控制裝置03，系統(tǒng)的相干因子有8檔變化，再配合上錐形棱鏡402，系統(tǒng)的相干因子可以在更大的范圍內(nèi)變化。控制裝置由高精度旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動，可以獲得較高的精度。高精度旋轉(zhuǎn)臺可繞旋轉(zhuǎn)軸360°旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)中選擇最大轉(zhuǎn)速為30°的旋轉(zhuǎn)臺，6秒可以完成石英棒端口的對調(diào)。
[0079]如圖7中所示，錐形棱鏡的錐面有向內(nèi)凹和向外凸的兩種，其中錐面向內(nèi)凹的錐形棱鏡為負(fù)錐形棱鏡，錐面向外凸的錐形棱鏡為正錐形棱鏡。
[0080]圖7a中所示的正負(fù)錐形棱鏡組成的錐形棱鏡組，當(dāng)錐形棱鏡702a與702b之間的空氣間隔為0_時，光束尺寸不發(fā)生變化。當(dāng)空氣間隔大于0時，光束的高度就會改變。假設(shè)錐形棱鏡的張角為140°，當(dāng)光線平行于光軸入射到錐形棱鏡上時，光線在錐面上的入射角為20°。在錐面處根據(jù)折射定律IifSini1=IVljSini2可知，其中nl、il為錐形棱鏡的折射率和光線在錐面上的入射角，n2、i2為空氣的折射率和光線在空氣中的出射角。I1為20。假設(shè)錐形棱鏡的折射率為1.5608，可以算出i2=32.25°，出射光線與光軸的夾角i3=i2-(90-140/2) =12.25°。兩個錐形棱鏡的間隔為L，光線經(jīng)過負(fù)錐形棱鏡后相對于光軸的出射高度為，在正錐形棱鏡上的高度為h2,Vh1=Ltana3)。假設(shè)錐形棱鏡的口徑為D，當(dāng)光束以D/2的高度入射時，當(dāng)光束充滿正錐形棱鏡的通光口徑時，兩個錐形棱鏡的間隔 L=D/ (2*tan (i3))。
[0081]圖7b和7c中所示的兩個正錐形棱鏡組成的錐形棱鏡組，必須使平行于光軸入射的最外延光束在光軸上會聚后經(jīng)過位置靠后的正錐形棱鏡才能被準(zhǔn)直。兩個錐形棱鏡的間隔同樣為L，光線經(jīng)過負(fù)錐形棱鏡后相對于光軸的出射高度為Ii1，在正錐形棱鏡上的高度為h2。假設(shè)錐形棱鏡的半口徑為D，當(dāng)光束以D/2的高度入射時，Ii2-1i1=I tana3)-D/2，入射光束被以光軸為對稱軸上下調(diào)換，當(dāng)光束充滿正錐形棱鏡的通光口徑時，兩個錐形棱鏡的間隔 L=3*D/ (2*tan (i3))。
[0082]由此可見，同樣將光束的高度調(diào)整D/2時，兩個正錐形棱鏡的軸向間隔要比正負(fù)錐形棱鏡配合時的軸向間隔大了 D/tan(i3)，增加了照明系統(tǒng)的軸向長度，但是正錐形棱鏡的可加工性又優(yōu)于負(fù)錐形棱鏡，所以兩種方案各有優(yōu)點。
[0083]采用本發(fā)明改 變系統(tǒng)的數(shù)值孔徑、相干因子簡單易行，調(diào)節(jié)時只需調(diào)整石英棒控制裝置一次，比變焦配合錐形棱鏡的控制結(jié)構(gòu)及過程更簡單。
[0084]綜上所述，本發(fā)明利用旋轉(zhuǎn)控制裝置控制兩端面積不同的石英棒至于照明系統(tǒng)光路中，操作控制裝置將指定的石英棒置于照明系統(tǒng)光路中即可實現(xiàn)數(shù)值孔徑和曝光視場的變換。
[0085]相對于變焦鏡組配合錐形棱鏡調(diào)整照明系統(tǒng)的相干因子的方法，本發(fā)明通過高精度旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動控制裝置，使不同的石英棒置于光路中調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子，可達(dá)到的精度高。單獨通過石英棒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑、相干因子時，可獲得多檔變化。再配合上錐形棱鏡就可以實現(xiàn)更大范圍的相干因子調(diào)整，照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，效率高。
[0086]本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
[0087]以上所述，僅為本發(fā)明部分【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種深紫外光刻照明系統(tǒng)，其特征在于:首先將穿過照明系統(tǒng)各組件中心的虛擬直線定義為系統(tǒng)的光軸，沿Z軸正方向為光軸的正方向，照明系統(tǒng)各兀件的中心都在光軸上；所述照明系統(tǒng)包括: 衍射元件:位于照明系統(tǒng)的前端照明光路上，將入射光束整形成對應(yīng)的形狀，在光瞳面上獲得相應(yīng)形狀的能量分布； 聚光鏡組，位于照明系統(tǒng)的照明光路上，將經(jīng)擴(kuò)束整形得到的平行光會聚到石英棒入射端口附近； 石英棒，位于所述聚光鏡組的光路上，聚光鏡組出射的光經(jīng)由所述石英棒的入射端進(jìn)入，并由其出射端出射；系統(tǒng)中有多根所述石英棒；任意兩根石英棒兩端的口徑比不相同；石英棒控制裝置，被安裝在照明系統(tǒng)的機(jī)械外殼上，用來固定所述多根石英棒，石英棒控制裝置有垂直于光軸的旋轉(zhuǎn)軸，石英棒控制裝置沿旋轉(zhuǎn)軸移動可以調(diào)節(jié)石英棒的位置，使指定的石英棒置于照明系統(tǒng)光路中參與調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子，還可以繞石英棒控制裝置的旋轉(zhuǎn)軸石英棒來調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子； 準(zhǔn)直鏡組:位于控制裝置后的照明系統(tǒng)光路上，負(fù)責(zé)將由石英棒出射的光束準(zhǔn)直； 錐形棱鏡組:位于準(zhǔn)直鏡組的照明系統(tǒng)光路上后，由兩個錐形棱鏡組成，通過調(diào)整錐形棱鏡的間隔能同時改變光束的內(nèi)外沿高度，保持光束寬度和角度不變； 復(fù)眼透鏡陣列:位于錐形棱鏡后的光路上，將光束分解為多個子光源，調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)掩模面上的照明均勻性； 復(fù)眼成像系統(tǒng):復(fù)眼透鏡陣列分解成的多個二級光源通過復(fù)眼成像系統(tǒng)照明掩模面；光束經(jīng)過系統(tǒng)的衍射元件、聚光鏡組、石英棒、聚光鏡組、錐形棱鏡后，在復(fù)眼透鏡組的前表面形成由衍射元件整形成的特定光瞳形狀，此面為系統(tǒng)的光瞳面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深紫外光刻照明系統(tǒng)，其特征在于:所述石英棒兩端的口徑不同，且兩端面都為正方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深紫外光刻照明系統(tǒng)，其特征在于:所述控制裝置由調(diào)整精度在微米量級的一維平移臺控制軸向移動，由分辨率> 0.0001°，單向重復(fù)性>0.0005°，絕對控制精度達(dá)到0.01°的高精度旋轉(zhuǎn)臺控制轉(zhuǎn)動，控制精度滿足照明系統(tǒng)的對準(zhǔn)要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深紫外光刻照明系統(tǒng)，其特征在于:所述錐形棱鏡組中的兩個棱鏡可以是負(fù)錐形棱鏡配合正錐形棱鏡，也可以是正錐形棱鏡配合正錐形棱鏡；錐面向內(nèi)凹的錐形棱鏡為負(fù)錐形棱鏡、錐面向外凸的錐形棱鏡為正錐形棱鏡；正負(fù)錐形棱鏡配合調(diào)整光束時，將負(fù)錐形棱鏡放置在準(zhǔn)直鏡組后的照明系統(tǒng)光路上，正錐形棱鏡放在負(fù)錐形棱鏡后；可通過負(fù)錐形棱鏡向光軸負(fù)方向移動或者將正錐形棱鏡沿光軸正方向移動的方式來改變光束的高度；當(dāng)照明系統(tǒng)采用兩個正錐形棱鏡配合調(diào)整光束高度時，兩個正錐面的朝向必須相反才能保證光束經(jīng)過錐形棱鏡組后只改變高度而不改變光線的發(fā)散角；兩個錐形棱鏡的錐面的組合方式有:位置靠前的正錐形棱鏡正錐面朝光軸負(fù)方向而位置靠后的錐形棱鏡正錐面朝光軸正方向，或者位置靠前的正錐形棱鏡正錐面朝光軸正方向而位置靠后的錐形棱鏡正錐面朝光軸負(fù)方向。
【文檔編號】G03F7/20GK103454865SQ201310400805
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】盧亮, 張海波, 何毅, 林嫵媚 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所