CN107621755A - 用于光刻曝光系统的光源布置和光刻曝光系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于光刻曝光系统(10)的光源布置(12)，包括：具有不同波长的至少三个光源(18、20、22)；以及分束单元(16)，其包括至少三个输入、一个输出和至少两个反射面。输入被分配给每个光源(18、20、22)和每个反射面。反射面将从分配给其对应输入的光源(20、22)发射的光反射到输出中。三个光源(18、20、22)被布置在分束单元(16)周围的三个不同的侧上。另外，示出了光刻曝光系统(10)。

Description

用于光刻曝光系统的光源布置和光刻曝光系统
技术领域
本发明涉及一种用于光刻曝光系统的光源布置和光刻曝光系统。
背景技术
光致抗蚀剂借由其沉积在晶片上的光刻曝光系统以光刻方法被曝光，通常包括光源以及将由光源生成的光反射到光掩模上的光学器件以及要以尽可能均匀的强度被暴露的晶片。
此外，光刻曝光系统现在倾向于以更紧凑的方式被设计。因此，LED可以被用作光源，其代替常规使用的相对大的气体放电灯。然而，来自发光二极管(LED)的光通量显着低于气体放电灯的光通量，因此需要多个LED来实现可比较的照明强度。这再次导致更大的LED布置，因此自由空间将被LED减小。
本发明的目的是提供仅需要较小足迹并且还提供高照明强度的光源布置和光刻曝光系统。
该目的通过一种用于光刻曝光系统的光源布置来实现，包括：具有不同波长的至少三个光源；以及分束单元，其包括至少三个输入、一个输出和至少两个反射面，其中输入被分配给每个光源和每个反射面，其中反射面将被分配给其对应输入的光源所发射的光反射到输出中，并且其中三个光源被布置在分束单元周围的三个不同侧上。这里，这些输入可被分配有其光轴与输出的光轴不同的反射面。这里，“不同波长”表示不同波长之间的差异至少为20nm。
本发明基于以下认识：不是气体放电灯的完整发射光谱务必由LED生成，而是完全足以使LED发射所用光致抗蚀剂对其已经适应的波长的光(即，其曝光光致抗蚀剂)。LED当然不会发射一个波长中的单色光，而是在中心波长周围的一些纳米带内具有高斯分布的光。然而为了便于理解，下面将使用术语“波长”来表示具有对应光谱的中心波长。然后，可以借由分束单元来添加三种不同的LED光谱的强度。由此，可以在相关的波长范围内实现与气体放电灯的照明强度相等的照明强度。
具有三个输入和一个输出的分束单元是指这些类型的光学组件，借助于这些光学组件，来自三个光源的光可以彼此组合并在相同方向上输出。例如，对于频谱不是选择性的分束板包括两个输入和两个输出。
优选地，光源发射波长小于500nm、特别是小于450nm的光，因此光源布置可以与通常的光致抗蚀剂一起使用。
例如，光的波长对应于汞蒸汽灯的发射光谱的i线、h线或g线中的至少一个光源，因此汞蒸气的有效光谱灯被模仿。i线对应于约365nm的波长，h线对应于约405mm的波长，并且g线对应于约436nm的波长。
当然，可以使用具有其它波长、特别是在UV范围内的LED。然而，LED的波长务必彼此间隔足够远，因此反射面分别仅反射相应LED的光或使其能够通过。LED的波长和反射面的选择取决于待被曝光的光致抗蚀剂等。
发明内容
在本发明的一个实施例中，光源包括一个或多个LED和/或LED阵列。这种方式可以提供节省空间和高效的光源。这里，可以为每个LED分配分离的准直器，或者为光源的所有LED提供完整的准直光学器件。
在本发明的一个示例性实施例中，分束单元包括两个分束板，它们彼此垂直布置，并且与光源的光轴形成特别是约45°的角度，因此可以以简单的方式实现具有三个输入和一个输出的分束单元。
优选地，每个分束板的至少一个表面形成分束单元的反射面，其中该表面面向或相对于相应的输入和输出，使得其光轴不同于输出的光轴的输入被分配有反射面。
该表面被设置有例如将对应光源的光反射至至少50％、优选地至少75％、更优选地至少90％的波长选择性反射涂层，并且其对从其他光源发出的光基本上是透明的。借由波长选择性反射涂层，可以将任何光源的光反射到输出中，而不会显着地影响由分束单元透射的剩余光源的强度。这里，剩余光源的光强度的损失量取决于分束板针对剩余光源的光的相应波长的透射度。
在一个实施例中，分束单元由X立方体形成，因此可以实现高质量的表示。
分束单元由例如四个棱镜的布置形成，这允许减少吸收损失。
优选地，完整布置具有矩形横截面。因此，这种布置更容易操控。
棱镜的表面可以被设置有波长选择性反射涂层，这进一步增强了曝光质量。
在本发明的一个实施例中，相对输入的光轴是同轴的和/或输出和与其相对的输入的光轴是同轴的，这确保了分束单元的特别紧凑的设计。
此外，通过包括如描述的光源布置的光刻曝光系统来解决该目的。
优选地，光刻曝光系统包括被布置在分束单元的输出侧的集成光学器件(integrator optics)，这是由于仅需要一个集成光学器件使能光刻曝光系统的紧凑且成本有效的制造的事实。
例如，光刻曝光系统可以包括至少三个集成光学器件，其分别被布置在分束单元和光源之一之间，其中可以实现关于光刻曝光系统的照明强度的更高的效率。
附图说明
在下面的描述中以及从将参考的附图，本发明的进一步的特征和优点将变得清楚。在附图中，
-图1示出了根据本发明的光刻曝光系统的示意性局部视图，
-图2示出了根据本发明的光源布置的示意图，
-图3a至图3c示出了根据图2的光源布置的不同光源的光路，并且
-图4示出了根据本发明的光刻曝光系统的第二实施例的示意性局部视图。
具体实施方式
在图1中，以部分示意的方式示出了包括光源布置12和光学器件14(这里由光学器件14的第一组件来标志)的曝光系统10。曝光系统10是光刻曝光系统。
在图2中，以放大的方式示出了光源布置12和光学器件14的输入元件。
光源布置12包括：分束单元16；以及集成光学器件17，其被布置在分束单元和光学器件14之间，并且因此位于分束单元16的输出侧。
此外，光源布置12包括被布置在分束单元16周围的三个不同侧上的三个光源18、20、22。
在示出的示例性实施例中，光源18、20、22包括被布置在LED阵列中的多个LED 24。可以将分离的准直器分配给每个LED 24，这里例如是非球面26，其将由LED 24发射的光以几乎平行的射线束进行准直。
当然，准直光学器件也可以分别对光源18、20、22的完整光进行准直。
单个LED 24的准直光束形成相应光源18、20、22的光束，其中所述光束的中轴被认为是光源18、20、22的光轴。
分别地，光源20和22被布置在分束单元16的相对侧上，并且朝向分束单元16被定向，即，由它们发射的光朝向分束单元16传播。在示出的实施例中，光源20和22的光轴是同轴的。
光源18的LED发射等于汞蒸气灯的发射光谱的h线的例如约405nm的波长的光，光源20的LED 24发射等于i线的约365nm的波长的光，并且光源22的LED 24发射等于g线的约436nm的波长的光。
分束单元16包括两个分束板28和30，它们彼此垂直布置并且分别地与光源18、20和22的光轴形成角度。在示出的示例性实施例中，这是45°的角度。
因此，分束板28和30可以以如下方式被布置：当从上面以俯视图观看到光轴之间限定的平面上时，它们形成X，如图2和图3a至图3c中示出的。
因此，在分束板28和30之间形成四个V形部分，其分别朝向光源18、20、22或光学器件14之一开口。
分束单元16朝向光源18、20或22开口的部分分别形成被分配给光源18、20或22之一的输入E18、E20或E22。面向光学器件14的部分形成分束单元16的输出A。
输入E18、E20或E22的光轴与分配给它们的光源18、20或22的光轴同轴。输出A的光轴与光学器件14的光轴同轴。
此外，在示出的实施例中，彼此相对的输入E20和E22的光轴是同轴的。此外，输出A和与所述输出相对的输入E18的光轴是同轴的。
分束板28和30每个包括反射面R20或R22。这里，将反射面R20分配给输入E20，并且从而分配给光源20，并且将反射面R22分配给输入E22和光源22。
这里，通过在例如将一定波长的光反射至至少50％、优选地至少75％、并且更优选地至少90％的分束板28、30的表面上设置涂层而形成反射面R20、R22。然而，反射面对于与该波长不同的光基本上是透明的。
波长选择性反射涂层分别被设置在分束板28、30中的每个的表面之一上。
在示出的实施例中，波长选择性反射涂层被设置在分束板28或30的表面上，其面向相关联的输入E20或E22(并且因此对应的光源20或22)并且还面向输出A。所述表面然后形成反射面R20和R22。
还可以想到，波长选择性反射涂层被沉积在表面上，该表面与相关联的输入(并且因此对应的光源)和输出相对，并且所述表面因此形成反射面。
为了将分束板28及其涂层的反射和透射的期望程度相互对准，分束板28的反射面R20被实施为高通滤波器，并且分束板30的反射面R22被实施为低通滤波器，其中反射面R20、R22两者都透射光源18的光。
反射面R20因此反射光源20的光，并且对于光源18和22的光大部分是透明的。相反，反射面R22反射光源22的光，并且对于光源18和20的光大部分是透明的。
当操作光源布置时，由单个LED 24发射的光借由非球面26被准直并通过输入E18、E20、E22之一传播到分束单元16。
来自光源18通过输入E18的光几乎完全被透射，并通过输出A(见图3a)。
通过输入E20和E22的光被反射面R20或R22朝向输出A反射，如图3b或3b中指示出的光束路径示出的。
最后，在输出A中叠加了三个光源18、20、23的光，因此三种颜色的光、即三种不同波长中的光离开分束单元16。
随后，光在其到达光学器件14的第一元件之前通过集成光学器件17，并且最终遇到待暴露的光致抗蚀剂(未示出)。
然后，光致抗蚀剂吸收其已经适应于的波长的光，这在本示例性实施例中包括365nm、405nm或436mm的波长的光。
在图4中，示出了曝光系统10的第二实施例。这基本上等于第一实施例之一，其中相同和功能相同的部件被给予相同的附图标记。
关于根据图1的实施例的曝光系统的差异在于，集成光学器件不被布置在分束单元16和光学器件14之间，而是设置三个不同的集成光学器件17.1、17.2和17.3。
所述集成光学器件17.1、17.2和17.3分别被布置在光源18、20和22之一以及分束单元16之间。
还可以想到使用一个或两个光源来延伸光源布置。相关于附图的绘图平面，所述光源然后被布置在分束单元16的下方或上方，超过绘图平面。在这种情况下，分束单元16还包括另外的分束板，其还将附加光源的光反射到输出A中。分束单元16的功能对应于第一实施例的功能，但是它包括五个输入和一个输出。
当然可以想到，分束单元16由X立方体形成。X立方体是例如以完整布置具有矩形横截面的方式被布置的四个棱镜的布置。当然，对应于分束板的表面，棱镜的表面务必被设置有波长选择性反射涂层。
当然也可以想到使用与上面描述的波长不同的波长的LED。然而，LED的波长务必彼此间隔足够远，因此每个分束板或分束板的涂层分别仅反射一个LED的光。

Claims (15)

1.一种用于光刻曝光系统的光源布置，具有：不同波长的至少三个光源(18、20、22)；以及分束单元(16)，其包括至少三个输入(E18、E20、E22)、输出(A)以及至少两个反射面(R20、R22)，其中输入(E18、E20、E22)被分配给每个光源(18、20、22)和每个反射面(R20、R22)，其中，所述反射面(R20、R22)将从被分配给其对应输入(E20、E22)的光源(20、22)所发射的光反射到所述输出(A)中，并且其中所述三个光源(18、20、22)被布置在所述分束单元(16)周围的三个不同的侧上。
2.根据权利要求1所述的光源布置，其特征在于，所述光源(18、20、22)发射具有波长小于500nm、特别是波长小于450nm的光。
3.根据权利要求1所述的光源布置，其特征在于，所述光源(18、20、22)的至少一个的波长对应于汞蒸汽灯的发射光谱的i线、h线或g线。
4.根据权利要求1所述的光源布置，其特征在于，所述光源(18、20、22)包括一个或多个LED和/或LED阵列。
5.根据权利要求1所述的光源布置，其特征在于，所述分束单元(16)包括两个分束板(28、30)，它们彼此垂直布置，并与所述光源(18、20、22)的光轴形成角度特别是约45°的角度。
6.根据权利要求5所述的光源布置，其特征在于，每个分束板(28、30)的至少一个表面形成所述分束单元(16)的反射面(R20、R22)，其中所述表面面向所述对应输入(E20、E22)和所述输出(A)或者与其相对。
7.根据权利要求5所述的光源布置，其特征在于，所述表面设置有波长选择性反射涂层，其将所述对应光源(20、22)的光反射至至少50％、优选地至少75％、更优选地至少90％，并且对从其他光源(18、20、22)发射的光基本上是透明的。
8.根据权利要求1所述的光源布置，其中所述分束单元(16)由X立方体形成。
9.根据权利要求1所述的光源布置，其中所述分束单元(16)由四个棱镜的布置形成。
10.根据权利要求9所述的光源布置，其中所述棱镜以整个布置包括矩形横截面的方式被布置。
11.根据权利要求9所述的光源布置，其中所述棱镜的表面设置有波长选择性反射涂层。
12.根据权利要求1所述的光源布置，其特征在于，相对输入(E20、E22)的光轴是同轴的并且/或者所述输出(A)的光轴和与其相对的输入(E16)的光轴是同轴的。
13.一种光刻曝光系统，包括权利要求1所述的光源布置(12)。
14.根据权利要求13所述的光刻曝光系统，其特征在于，所述光刻曝光系统(10)包括被布置在所述分束单元(16)的输出侧的集成光学器件(17)。
15.根据权利要求13所述的光刻曝光系统，其特征在于，所述光刻曝光系统(10)包括至少三个集成光学器件(17.1、17.2、17.3)，其分别被布置在所述分束单元(16)和所述光源(18、20、22)之一之间。
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