CN102063014A

CN102063014A - 一种用于微光刻的照明光学系统

Info

Publication number: CN102063014A
Application number: CN2009101987397A
Authority: CN
Inventors: 胡斌
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2011-05-18

Abstract

一种用于微光刻的照明光学系统，依次包含：照明光源；一组会聚透镜，对照明光源发出的光进行会聚并改变会聚后光源的数值孔径；积分棒，接收来自照明光源的光，光线经过积分棒匀光后，在积分棒出射端形成均匀照明面；中继透镜组，将从积分棒出射端出射的光会聚至掩模版上得到所需的照明视场；可变的孔径光阑，位于中继透镜组中改变掩模版上照明视场的数值孔径；掩模版，放置在中继透镜的焦平面上，在掩模版上形成所需的照明视场，其中，一组会聚透镜中各会聚透镜的数值孔径不同，根据照明视场的数值孔径更换不同数值孔径的会聚透镜和孔径光阑，孔径光阑的孔径大小与会聚透镜的数值孔径匹配，从而不损失照明能量。

Description

一种用于微光刻的照明光学系统

技术领域

本发明涉及微光刻领域，尤其涉及用于微光刻设备中的照明光学系统。

背景技术

现有光刻法中采用高压汞灯照明的光学系统，主要对g(436nm)、h(405nm)、i(365nm)三线进行曝光，在涂有光刻胶的硅片上得到一定的图形。

根据不同的曝光要求，硅片面上有时需要一定的照明视场上实现不同的数值孔径。

现有的技术主要是改变照明系统中中继透镜组的孔径光阑的大小来实现不同的数值孔径，或者把聚光透镜做成一个变焦系统来实现不同的数值孔径。

图1、图2所示的结构为现有技术中的照明系统的结构示意图，这两个系统中通过改变中继透镜组中的孔径光阑的尺寸来实现照明的数值孔径的改变，这样实现起来比较简单，但是得到小数值孔径的情况下，孔径光阑会挡住大量的光线，在照明面上的能量会损失很大。

图3所示的结构为US5245384中的照明系统的结构示意图，在该系统中通过把会聚透镜做成一个变焦系统来实现不同的数值孔径，这样可以实现连续变化的数值孔径。但是变焦的会聚透镜实现起来会比较复杂，而且在一些结构相对简单的照明系统不需要连续数值孔径连续可调，只需要数值孔径有数个档位可以调节就可以满足要求，这种情况下使用变焦的会聚透镜就会增加成本以及使整个照明结构变得复杂。

发明内容

微光刻设备中为了适应不同的线宽要求，如关键层和非关键层等，要求有不同的数值孔径。本发明的目的是提供一种用于微光刻的照明系统，在该照明系统中利用简单的结构实现在不损失照明能量的情况下，对数值孔径进行非连续调节。

本发明的用于微光刻的照明光学系统依次包含：

照明光源；

一组会聚透镜，对照明光源发出的光进行会聚并改变会聚后光源的数值孔径；

积分棒，接收来自照明光源的光，光线经过积分棒匀光后，在积分棒出射端形成均匀照明面；

中继透镜组，将从积分棒出射端出射的光会聚至掩模版上得到所需的照明视场；

可变的孔径光阑，位于中继透镜组中改变掩模版上照明视场的数值孔径；

掩模版，放置在中继透镜的焦平面上，在掩模版上形成所需的照明视场，

其特征在于，所述一组会聚透镜中各会聚透镜的数值孔径不同，根据照明视场的数值孔径更换不同数值孔径的会聚透镜和孔径光阑，孔径光阑的孔径大小与会聚透镜的数值孔径匹配，从而不损失照明能量。

其中，会聚透镜是单个会聚透镜或者会聚透镜组。

其中，会聚透镜组是横向排列或者旋转排列的。

其中，单个会聚透镜是可以更换的单个会聚透镜。

其中，透镜组中的透镜通过手动更换或者通过马达带动自动更换。

其中，照明视场的数值孔径为0.2NA、0.18NA、0.15NA、0.1NA四档可变，所述一组会聚透镜中有三个不同数值孔径的会聚透镜，光线经不同的会聚透镜进入积分棒的数值孔径分别为0.29*2、0.29*1.8、0.29*1.5，照明视场的数值孔径为0.1NA时积分棒的入射端不加会聚透镜。

其中，所述照明光源与会聚透镜之间还包括椭球反射镜。

上述结构比利用变焦会聚透镜改变数值孔径的方法要简单易行，在设计制造上更加容易实现，成本较低。和直接通过改变中继透镜组中的孔径光阑尺寸相比，本发明利用在积分棒的入射端加入一系列不同放大倍率的会聚透镜，和中继透镜组中不同尺寸的孔径光阑配合，这种方法在实现改变照明系统数值孔径的目的的同时不会损失照明系统的能量。会聚透镜可以由单个透镜来实现，也可以由几个不同NA的透镜组合实现。

附图说明

通过本发明实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1所示为现有技术中的用于微光刻的照明光学系统的结构示意图；

图2所示为现有技术中的用于微光刻的照明光学系统的结构示意图；

图3所示为现有技术中的用于微光刻的照明光学系统的结构示意图；

图4所示为根据本发明的具体实施例的用于微光刻的照明光学系统的结构示意图；

图5所示为会聚透镜组的结构示意图；

图6所示为会聚透镜组的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，附图中省略了现有技术中已有的相关部件，并将省略对这些公知部件的描述。

图4所示为根据本发明的一个具体实施例的用于微光刻的照明光学系统的结构示意图。汞灯光源1中汞灯发出的光经过椭球反射镜会聚后进入积分棒3，入射到积分棒端面光线的NA为0.29，积分棒出射端经过中继透镜组4的放大照射到掩模板6上。中继透镜组4的放大率为-2.9X，设计中继透镜组4的时候物方NA按照0.29*2进行设计。由于照明视场的NA要求实现0.2、0.18、0.15、0.1四档可变，在积分棒3的入射端放置三个不同NA的会聚透镜2，用于根据需要选择使用相应NA值的会聚透镜2以改变照明视场的NA，(注：虽然根据要求进行了修改，但是，由于在前面已经说明了四档可变，后面也有0.1NA时不加会聚透镜的说明，原来的描述也不会被认为是同时使用几个不同NA的会聚透镜)使光线先照射到会聚透镜2后再进入积分棒3，光线进入积分棒3的NA为分别为0.29*2、0.29*1.8、0.29*1.5，照明视场为0.1NA时积分棒的入射端不加会聚透镜。会聚透镜2的具体参数如下：

会聚透镜(经过会聚透镜后光线NA为0.29*2)的具体参数：

表面	表面类型	半径	厚度	玻璃	半孔径
						1	球面	11.32	20.53	F_silica	15
2	球面	无穷	0		15

会聚透镜(经过会聚透镜后光线NA为0.29*1.8)的具体参数：

表面	表面类型	半径	厚度	玻璃	半孔径
						1	球面	14.98	24.05	F_silica	15
2	球面	无穷	0		15

会聚透镜(经过会聚透镜后光线NA为0.29*1.5)的具体参数：

表面	表面类型	半径	厚度	玻璃	半孔径
						1	球面	24.69	25.76	F_silica	15
2	球面	无穷	0		15

会聚透镜2可以根据照明视场NA的要求不同手动更换，中继透镜组4中的视场光阑5的大小根据照明视场的NA不同进行更换。大小不同的视场光阑5匹配NA不同的会聚透镜2，视场光阑5处的能量基本不会损失。

本发明中的会聚透镜还可以做成如图5所示的横向排列的会聚透镜组，或者如图6所示旋转排列的透镜组。透镜组可以手动控制也可以通过马达带动自动更换，还可以根据不同NA的需求使用不同数量的会聚透镜。

本发明中的照明系统可用于436nm、405nm、365nm甚至更短波长的光刻机上。本发明还可用于其它光学需要调节数值孔径的照明领域。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims

1.一种用于微光刻的照明光学系统，该照明光学系统依次包含：

照明光源；

2.根据权利要求1所述的照明光学系统，其中，会聚透镜是单个会聚透镜或者会聚透镜组。

3.根据权利要求2所述的照明光学系统，其中，会聚透镜组是横向排列或者旋转排列的。

4.根据权利要求2所述的照明光学系统，其中，单个会聚透镜是可以更换的单个会聚透镜。

5.根据权利要求2或3所述的照明光学系统，其中，透镜组中的透镜通过手动更换或者通过马达带动自动更换。

6.根据权利要求1～4所述的照明光学系统，其中，照明视场的数值孔径为0.2NA、0.18NA、0.15NA、0.1NA四档可变，所述一组会聚透镜中有三个不同数值孔径的会聚透镜，光线经不同的会聚透镜进入积分棒的数值孔径分别为0.29*2、0.29*1.8、0.29*1.5，照明视场的数值孔径为0.1NA时积分棒的入射端不加会聚透镜。

7.根据权利要求1～4所述的照明光学系统，其中，所述照明光源与会聚透镜之间还包括椭球反射镜。