一種深紫外光刻照明系統(tǒng)中的相干因子調(diào)整系統(tǒng)，包括：聚光鏡組，位于照明系統(tǒng)的照明光路上，負(fù)責(zé)將光會聚到指定位置；勻光棒，位于系統(tǒng)所述聚光鏡組的光路上，聚光鏡組會聚的光經(jīng)由勻光棒的入射端入射并經(jīng)由出射端出射；控制裝置，用來固定多根不同口徑比的勻光棒，裝置有平行于照明系統(tǒng)光軸的旋轉(zhuǎn)軸，裝置繞此軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整勻光棒的位置，使指定的勻光棒置于照明系統(tǒng)光路中參與調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子；所述控制裝置由高精度旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動；中繼透鏡位于所述勻光棒的出射光路上；照明場，位于所述中繼透鏡的出光光路上。本發(fā)明專利技術(shù)能用簡單的方法調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相干因子，或者簡化變焦透鏡的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，達(dá)到簡化結(jié)構(gòu)降低成本的目的。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及深紫外光刻照明系統(tǒng)中一套調(diào)整相干因子的系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
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。根據(jù)光刻機(jī)實(shí)際工作時(shí)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。 現(xiàn)有的技術(shù)主要是利用楔形勻光棒來獲得不同的曝光視場、數(shù)值孔徑或相干因子。也可以利用楔形勻光棒配合變焦透鏡組來獲得不同的曝光視場、數(shù)值孔徑或相干因子。如中國專利CN101477317A采用了楔形勻光棒的方法來改變照明系統(tǒng)的相干因子。請參考圖1，該系統(tǒng)主要包括汞燈光源，橢圓反射鏡100，勻光棒200，準(zhǔn)直透鏡300 (含透鏡310和透鏡320)，照明場400。汞燈光源發(fā)出的光經(jīng)橢圓反射鏡100會聚后，由勻光棒201的入射端入射并經(jīng)由出射端出射，再經(jīng)過準(zhǔn)直鏡300變成平行光，在照明場400上形成照明視場。對于出射口徑是入射口徑的k倍的勻光棒，其出射數(shù)值孔徑是入射數(shù)值孔徑的I/k。在上述系統(tǒng)中，光依次經(jīng)過勻光棒和放大率固定的中繼透鏡后，在照明場上形成與勻光棒201出射端面成比例的照明視場。系統(tǒng)中利用步進(jìn)電機(jī)控制勻光棒，互換出射端口和入射端口實(shí)現(xiàn)數(shù)值孔徑和曝光視場的變換。請參考圖2(a)和圖2(b)。圖2(a)和2 (b)所示系統(tǒng)的照明視場與勻光棒出射端的面積比值都為中繼系統(tǒng)的放大率。保持系統(tǒng)的其它條件不變，由圖2(a)所示系統(tǒng)變成圖2(b)所示系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的數(shù)值孔徑減小，照明視場變大，相干因子也相應(yīng)的變大。在上述系統(tǒng)中還可以采用變焦的中繼透鏡來改變系統(tǒng)的相干因子。再請參考圖3，當(dāng)圖3中的中繼透鏡前組向Z軸負(fù)方向移動時(shí)，出射的數(shù)值孔徑減小，視場將增大，相干因子減小。利用此方法可以獲得較大范圍的數(shù)值孔徑和相干因子變化，并且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也比較簡單。然而對于較長的勻光棒，調(diào)換勻光棒的端面需要較大的空間，使得照明系統(tǒng)的體積增大，成本增加。勻光棒長度越長，變化勻光棒的位置所需要的步進(jìn)電機(jī)的精度就越高，變化位置的過程需要的時(shí)間也越長，容易影響光刻機(jī)的曝光效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)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)中的相干因子調(diào)整系統(tǒng)，能用簡單的方法改變照明系統(tǒng)的相干因子，提高光刻機(jī)的效率，降低成本。本專利技術(shù)技術(shù)解決方案一種深紫外光刻照明系統(tǒng)中的相干因子調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于，包括聚光鏡組，位于深紫外光刻照明系統(tǒng)的照明光路上，將得到的平行光會聚到勻光棒入射端口附近；勻光棒，位于所述聚光鏡組的光路上，聚光鏡組出射的光經(jīng)由勻光棒的入射端入射，并由其出射端出射；所述勻光棒有多根，所有勻光棒的出射端口徑相同，入射端口徑不同； 控制裝置，被固定在深紫外光刻照明系統(tǒng)的機(jī)械外殼上，用來固定所述多根勻光棒，控制裝置有平行于照明系統(tǒng)光軸的旋轉(zhuǎn)軸，控制裝置繞此軸旋轉(zhuǎn)即可調(diào)整每根勻光棒的位置，使指定的勻光棒置于照明系統(tǒng)光路中參與調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子；中繼透鏡，位于所述控制裝置的出光光路上；照明場，位于所述中繼透鏡后的系統(tǒng)光路上。所述勻光棒入射端口口徑與出射端口口徑的比值在1/3到I. 333的范圍內(nèi)變化，勻光棒的端面形狀為正方形或長方形。所述勻光棒的材料是熔石英或者氟化鈣。所述控制裝置由分辨率> 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)臺驅(qū)動，可以達(dá)到很高控制精度。所述聚光鏡組還為變焦鏡組。所述照明場為掩模面。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本專利技術(shù)利用控制裝置控制出射端口徑相同但是入射端口徑不同的一系列勻光棒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相干因子，控制裝置只需繞著平行于照明系統(tǒng)光軸的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)多檔數(shù)值孔徑，也就是相干因子的變化。這種方法比通過調(diào)換勻光棒的兩端面位置來改變數(shù)值孔徑的方法需要的空間小，可有效減小照明系統(tǒng)的體積；控制裝置利用高精度旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動，可以達(dá)到很高控制精度；通過簡單的方法實(shí)現(xiàn)多檔相干因子變換，增加曝光效率。附圖說明圖I為中國專利CN101477317中使用楔形勻光棒來調(diào)節(jié)系統(tǒng)相干因子的照明系統(tǒng)；圖2(a)和圖2(b)為中國專利CN101477317中使用楔形勻光棒調(diào)節(jié)系統(tǒng)相干因子的實(shí)施示意圖；圖3(a)和圖3(b)為中國專利CN101477317中使用楔形勻光棒配合變焦的中繼透鏡調(diào)節(jié)系統(tǒng)相干因子的實(shí)施示意圖；圖4為控制裝置的示意圖。其中圖4(a)為控制裝置固定4根勻光棒時(shí)的示意圖；圖4(b)為控制裝置固定3根勻光棒時(shí)的示意圖；圖4(c)為控制裝置固定5根勻光棒時(shí)的示意圖。其中，左圖為控制裝置在YZ平面內(nèi)的投影圖，右圖為控制裝置在XY平面內(nèi)的投影圖。圖5所示為本專利技術(shù)第一較佳實(shí)施例的照明系統(tǒng)方案圖；其中圖5(a)為勻光棒502a置于照明系統(tǒng)光路中的系統(tǒng)示意圖；圖5(b)為在XY平面內(nèi)將圖502a所示系統(tǒng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后勻光棒502b置于照明系統(tǒng)光路中的系統(tǒng)示意圖；圖5(()為在XY平面內(nèi)將圖502a所不系統(tǒng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°后勻光棒502c置于照明系統(tǒng)光路中的系統(tǒng)不意圖；圖5(d)為在XY平面內(nèi)將圖502a所示系統(tǒng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后勻光棒502d置于照明系統(tǒng)光路中的系統(tǒng)不意圖。圖6(a)所示為本專利技術(shù)第二較佳實(shí)施例的照明系統(tǒng)方案圖；圖6(13)為將圖6(a)第2組聚光鏡組102的位置向-Z方向移動Ad后的照明系統(tǒng)方案圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。本專利技術(shù)能用簡單的方法實(shí)現(xiàn)多檔相干因子變換，減小照明系統(tǒng)空間，增加曝光效率。本專利技術(shù)利用控制裝置控制出射端口徑相同但是入射端口徑不同的一系列勻光棒調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相干因子，控制裝置只需繞著平行于照明系統(tǒng)光軸的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)多檔數(shù)值孔徑，也就是相干因子的變化。此方法比通過調(diào)換單根勻光棒的端面位置改變數(shù)值孔徑的方法需要的空間小。控制裝置利用高精度旋轉(zhuǎn)臺驅(qū)動，可以達(dá)到很高的控制精度。衡量一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)收集光線的能力是拉格朗日不變量I = hnu_h，n，U，式中h、n和u分別表示物高、物空間折射率以及邊緣光線在物空間的角度；h’、n’、u’分別表示像高、像空間折射率以及邊緣光線在像空間的角度。盡管該關(guān)系式只在近軸近 似范圍內(nèi)嚴(yán)格有效，但按下列方式使用時(shí)精度也足夠精確hnsinu = h，n，sinu’利用勻光棒端口的直徑D代替式中的h，在本系統(tǒng)的說明中更為方便。勻光棒兩端的拉格朗日不變量相等，即D1Hsinu1=D2Hsinu2式中D1, U1，為勻光棒入射端的口徑和入射角。D2，U2為出射端的直徑和出射角。勻光棒的出射端面是入射端面直徑的k倍，由上述公式可得knsinufnsinuy即出射端的數(shù)值孔徑是入射端數(shù)值孔徑的1/k。如圖5 (a)、圖5 (b)、圖5 (C)、圖5 (d)所不，本專利技術(shù)包括聚光鏡組501 ;勻光棒502a、勻光棒502b、勻光棒502c和勻光棒502d，圖5 (a)中，勻光棒502a位于所述聚光鏡組501的出光光路上，所述聚光鏡組501出射的光經(jīng)由勻光棒502a的入射端入射并由其出射端出射；控制裝置503用來固定所述的多根勻光棒，并對勻光棒的位置進(jìn)行調(diào)整；中繼透鏡504,位于所述控制裝置503后的系統(tǒng)光路上；照明場505,位于所述中繼透鏡504的出光本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種深紫外光刻照明系統(tǒng)中的相干因子調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于包括：聚光鏡組，位于深紫外光刻照明系統(tǒng)的照明光路上，將經(jīng)擴(kuò)束整形得到的平行光會聚到勻光棒入射端口附近；勻光棒，位于所述聚光鏡組后的光路上，聚光鏡組出射的光經(jīng)由勻光棒的入射端入射，并由其出射端出射；所述勻光棒有多根，所有勻光棒的出射端口徑相同，入射端口徑不同；控制裝置，被固定在深紫外光刻照明系統(tǒng)的機(jī)械外殼上，用來固定所述多根勻光棒，控制裝置有平行于照明系統(tǒng)光軸的旋轉(zhuǎn)軸，控制裝置繞此軸旋轉(zhuǎn)即可調(diào)整每根勻光棒的位置，使指定的勻光棒置于照明系統(tǒng)光路中參與調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)的相干因子；中繼透鏡，位于所述控制裝置的出光光路上；照明場，位于所述中繼透鏡后的系統(tǒng)光路上。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧亮，張海波，廖志杰，林嫵媚，邢廷文，甘大春，何毅，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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