CN1504829A - 保持折反射光刻系统以无翻转（非镜面）像的分束器光学设计 - Google Patents

Abstract

一种折反射系统，具有分划板光学组，分束器，非球面反射镜，遮光板，折叠反射镜和半导体晶片光学组。光通过分划板上的图案被分束器反射到非球面反射镜。后者将光向回反射通过分束器到达折叠反射镜。折叠反射镜将光反射回分束器。分束器将光反射到半导体晶片光学组。可将多个四分之一波片设置在光学元件之间的光路中，以改变入射光的偏振。光在通过半导体晶片光学组之前通过遮光板，遮光板可防止分束器中内反射产生的背景散射光进入半导体晶片光学组。在另一实施例中，将一隔离板插入分束器中，以在分划板光学组光轴与半导体晶片光学组光轴之间产生偏移。这可以减少从分划板光学组直接透过到达半导体晶片光学组的光。

Description

保持折反射光刻系统以 无翻转(非镜面)像的分束器光学设计

发明背景

发明领域

本发明涉及一种改进的光刻系统和方法。具体而言，本发明涉及使用折反射曝光光学系统的光刻系统和方法，且此折反射曝光光学系统可在无图像翻转的条件下投射高精度图像。

背景技术

光刻是一种用于在基板表面上产生细节特征(feature)的方法。这类基板可包括平板显示器、电路板、各种集成电路等制造过程中使用的基板。这种用途常常使用的基板为半导体晶片。虽然为了进行说明，本说明书就半导体晶片进行描述，不过本领域技术人员可知本说明也适用于本领域技术人员所知的其他类型基板。在光刻过程中，设置在晶片架上的晶片暴露于通过处于光刻设备内的曝光光学系统投射在该晶片表面上的图像。该图像指原始或源被曝光图像。被投影图像指实际接触晶片表面的图像。当曝光光学系统用于光刻时，取决于特定应用，可以使用不同类型的曝光设备。例如，如本领域技术人员所知，x-射线或光子光刻分别需要不同的曝光设备。此处为了说明的目的仅讨论特定的光刻例子。

被投影图像引起沉积在晶片表面上的例如光致抗蚀剂层的特性的改变。这些改变与曝光期间投射到晶片上的细节特征相对应。曝光之后该光致抗蚀剂层可被蚀刻，以产生图案化层。所述图案与曝光期间投射到晶片上的细节特征相应。然后利用这种图案化的层去除晶片内下伏结构层的曝光部分，如导电层，半导体层或绝缘层。随后与其它步骤一起重复这个过程，直至在晶片表面上形成所需的细节特征。

步进扫描技术与具有窄成像狭缝的投影光学系统共同工作。并非一次曝光整个晶片，而是每次一个地将各场扫描在晶片上。这通过是同时移动晶片和分划板，使扫描期间该成像狭缝在场上移动而实现。从而在场曝光之间必须异步步进晶片架，以能在晶片表面上曝光多拷贝的分划板图案。通过这种方法，使投射到晶片上的图像质量最佳。

曝光光学系统包括折射和/或反射元件，即透镜和/或反射镜。目前，用于商业制造的大多数曝光光学系统仅包括透镜。不过，折反射(即折射与反射元件的组合)曝光光学系统的使用逐渐增长。使用折射和反射元件能在制造过程中对大量光刻变量进行控制。而反射镜的使用可引起图像翻转的问题。

需要一种能在半导体晶片上产生无翻转(非镜面)图像的光学系统设计。此外，这种光学系统应该与以前折反射系统中的分划板设计向后兼容。最后，需要一种能使热分布均匀、对称以便减小热补偿系统负担的光学系统。

发明概述

本发明涉及一种用于在半导体晶片上形成图像图案的折反射光刻曝光设备。具体说来，本发明是一种包括分划板光学组，分束器，非球面反射镜光学组，折叠反射镜和半导体晶片光学组的折反射光刻系统。光束通过分划板上形成的图像图案到达分束器立方体，且从该处反射到非球面反射镜。非球面反射镜向回反射光束，使其通过该分束器立方体。设置在非球面反射镜与分束器立方体之间光路中的四分之一波片，改变进入分束器立方体的光的偏振态。在通过分束器立方体之后，靠近分束器立方体设置的折叠反射镜反射该光束。设置在折叠反射镜与分束器立方体之间的另一四分之一波片，改变进入分束器立方体的光的偏振态。然后，该光束被分束器立方体反射到晶片光学组。晶片光学组放大、聚焦和/或调节该光束，随后在半导体晶片上形成图案。半导体晶片上的该图案与分划板上的图像图案相应。

在本发明一个实施例中，将一遮光板插在分束器立方体与晶片光学组之间。该遮光板用于吸收分束器立方体中由于内反射产生的背景散射光。该背景散射光的产生，是因为光束通过分束器立方体并被反射离开分束器立方体表面的结果。此外，该遮光板充分吸收背景散射光，而不将其反射回分束器立方体中。

在本发明另一实施例中，该分束器立方体包括由一隔离板隔开的两块光学半棱镜。该隔离板的宽度是物平面光束与晶片平面光束成像轴之间产生的偏移量的一个变量。物平面光束从物平面通过光学系统的分划板组。晶片平面光束则通过晶片组。隔离板的宽度取决于所需的物平面光束与晶片平面光束成像轴之间的偏移量。在一个实施例中该宽度可以为零(换句话说，两块半光学棱镜的光学表面光学接触)，或者在其他实施例中该宽度可以改变。隔离板的宽度决定入射到遮光板和晶片组上的背景散射光量。此隔离板可由与分束器立方体的光学半棱镜相同的光学材料制造。此外，在另一实施例中，该分束器立方体包括由多个隔离板隔开的两块光学半棱镜。多个隔离板能更有效地校正双折射。

本发明的系统和方法提供了相当均匀的热分布。通过两次通过分束器立方体，本发明使光通过该系统产生的热对称分布。这就减小了热补偿系统的负担。

另外，使用本发明的系统和方法，能使从分划板光学组通过的光被折叠偶数次。这就不会产生镜面像，并防止在半导体晶片上形成不适当的翻转图像。

下面参照附图详细描述本发明的其他特征和优点以及本发明多个实施例的结构和操作。

附图简述

此处所包含并构成说明书一部分的附图图解本发明，其与描述一起用于解释本发明的原理，以使本领域技术人员能制造和使用本发明。

图1说明能实现本发明一实施例的系统。

图2a说明本发明一个实施例，表示不带隔离板的分束器立方体。

图2b说明本发明一个实施例，表示带有隔离板的分束器立方体。

图3a表示光束在图2a所示本发明实施例中的传播路径。

图3b表示光束在图2b所示本发明实施例中的传播路径。

图4表示本发明中遮光板的一个实施例。

参照附图描述本发明。在附图中，相同附图标记表示相同或功能相似的元件。此外，附图标记中最左边的数字表示该附图标记最先出现的附图。

发明详述

目录

1.综述。

2.术语。

3.分束器光学设计。

a.不带隔离板的分束器光学设计。

b.在不带隔离板的分束器光学设计中的成像路径。

c.带有隔离板的分束器光学设计。

d.带有隔离板的分束器光学设计中的成像路径。

4.结论。

虽然此处参考特定应用的实施例描述本发明，不过应该理解本发明不限于此。本领域技术人员通过阅读此处给出的教导，将可以认识到处于本发明范围内的其他变型、应用和实施例，以及本发明具有显著用途的其他领域。

1.概述

本发明涉及使用可投影没有图像翻转的高质量图像的折反射曝光光学系统的光刻系统和方法。本发明能更有效和及时地制造半导体。

图1表示可实现本发明的示例场合。图1中表示出将光源(例如激光器)104发出的光102扩束而且不改变光102的空间相干性，并基本上消除斑点图案的系统100。激光器104可以为准分子激光器，深UV准分子激光器等。由光束调节器108接收光102。光束调节器108将光输出到照明光学系统110上，而照明光学系统110通过掩模或分划板112，经过投影光学系统114将光投射到基板116上。这种系统的一个实施例为光刻系统等。

2.术语

为了更清楚地描述本发明，在说明中尽量使下列术语定义尽可能一致。

“非球面反射镜”，是一种具有非球形表面的反射镜。折反射光学系统中可利用反射镜的非球面来相对球面的反射作用提前或延迟所入射电磁能的波前。

“分束器”，是一种用于将光束分成两束或更多分离光束的光学器件。简单的分束器可以是一种非常薄的玻璃片，以某一角度插入光束中，以将一部分光束转向到不同方向。更高级类型的分束器包括以其斜面粘合在一起的两个直角棱镜。在粘接之前将一个棱镜的粘合面镀以具有所需反射特性的金属或介电层，按照反射率百分比和所需颜色。例如，在彩色电视摄像机中采用三向分束棱镜，其中在界面上沉积多层膜，以将红光和绿光偏转到两个摄像管，使蓝像通过到达第三个摄像管。在光刻系统中，分束器能透过与该分束器具有相同偏光性的光，并反射与该分束器具有不同偏光性的光。

“折反射光学系统”，是指一种同时使用反射和折射实现聚焦能力的光学系统。不同系统之间折反射光学系统中透镜与反射镜的相对聚焦能力是变化的，这类系统的特征通常在于使用反射面获得系统聚焦能力大部分，且与较小或零聚焦能力的折射表面相结合。这些系统产生出像差特性得到改善的图像。

“中间象”，是一种在光学系统中最后焦平面前形成的像。

“四分之一波片”是一种由双折射晶体制成的平板，且其具有在所通过光的寻常和非寻常成分之间形成四分之一周期相差的厚度和折射率差。

“分划板”是一种位于像平面的光学元件，包含帮助对准仪器或测量目标特性的图案。可以简单地为一对交叉线或复杂图案。在半导体图案产生期间，其为载有集成电路图像的玻璃或石英基板。

“晶片”，是从具有研磨或抛光的精细表面的单晶、熔融多晶或非晶材料坯料切割出的截面薄片。晶片被用作电子器件制造用的基板或光学元件。通常由硅、石英、砷化镓或磷化铟制成。在本申请中术语“晶片”和“基板”可互换使用。

3.分束器光学设计

a.不带隔离板的分束器光学设计

图2a表示本发明的一个实施例，其具有不带隔离板的分束器立方体。图2b表示本发明另一实施例，其具有带隔离板的分束器立方体。图3a表示光束在图2a实施例中的传播路径。图3b表示光束在图2b实施例中的传播路径。

图2a表示根据本发明一个实施例的折反射系统200。折反射系统200具有分划板光学组210，分束器220，非球面反射镜光学组230，折叠反射镜225，遮光板250，晶片光学组240和多个四分之一波片202(a，b，c，d)。

分划板光学组210靠近分束器立方体220。晶片光学组240也靠近分束器立方体220。分划板光学组210与晶片组240相对，从而分束器立方体220分隔开分划板光学组210与晶片光学组240。

非球面反射镜光学组230靠近分束器立方体220。折叠反射镜225也靠近分束器立方体220。非球面反射镜光学组230与折叠反射镜225相对，从而分束器立方体220分隔开非球面反射镜光学组230与折叠反射镜225。如图2a所示，分划板光学组210和晶片光学组240处于相同光轴上。同样，非球面反射镜光学组230与折叠反射镜225也处于相同光轴上。不过，分划板光学组210和晶片光学组240的光轴与非球面反射镜光学组230和折叠反射镜225的光轴不同(参见图3a)。本领域普通技术人员显然可以想到，折反射系统200中各光学元件也可以具有其他结构。

分划板光学组210包括分划板201，四分之一波片202a和分划板透镜(reticle lens)203。四分之一波片202a处于分划板201与分划板透镜203之间。分划板透镜203靠近分束器立方体220。在一个实施例中，分划板透镜203可以具有正或负屈光度。

非球面反射镜光学组230包括非球面反射镜231，第一非球面反射镜透镜232和第二非球面反射镜透镜233。第一非球面反射镜透镜232处于非球面反射镜231与第二非球面反射镜透镜233之间。在一个实施例中，第一非球面反射镜透镜232具有正屈光度，第二非球面反射镜透镜233具有负屈光度。四分之一波片202b分隔非球面反射镜光学组230与分束器立方体220。四分之一波片202b靠近第二非球面反射镜透镜233和分束器立方体220。在一个实施例中，非球面反射镜231为凹面镜。

四分之一波片202d分隔折叠反射镜225与分束器立方体220。在一个实施例中，折叠反射镜225为平面反射镜。在另一实施例中，折叠反射镜为具有光焦度的反射镜。

晶片光学组240具有多个晶片组透镜242(a，b，...m)。晶片组透镜242(a，b，...m)设置在半导体晶片241与分束器立方体220之间。在一个实施例中，晶片组透镜242(a，b，...m)具有不同屈光度。换句话说，某些晶片组透镜具有正屈光度，某些晶片组透镜具有负屈光度。例如，晶片组透镜242a具有正屈光度，晶片组透镜242i具有负屈光度。

遮光板250和四分之一波片202c分隔分束器立方体220与晶片光学组240。遮光板250靠近分束器立方体220和四分之一波片202c。四分之一波片202c靠近晶片光学组240的透镜242a和遮光板250。

分束器立方体220包括第一棱镜221和第二棱镜222，如图2a所示。第一棱镜221靠近第二棱镜222。此外，第一棱镜221靠近四分之一波片202b和分划板透镜203。而第二棱镜222靠近四分之一波片202d和遮光板250。第一棱镜221包括第一光学表面280a。第二棱镜222包括第二光学表面280b。第一光学表面280a靠近第二光学表面280b。

在本发明一个实施例中，分划板光学组210的一个作用在于对光束进行初步处理。分划板201上形成的图像图案为将要形成在半导体晶片241上的图像图案。分划板光学组210对通过分划板201进入的光聚焦，放大和/或调节。

分束器立方体220为偏光反射镜。因此，与分束器立方体220具有相同偏光性的光能通过该分束器立方体220，而具有不同偏光性的光被分束器立方体反射。并且，如果光与四分之一波片202(a，b，c，d)具有相同偏光性，则光能够进入和离开分束器立方体220。因为分束器立方体包括靠近第二棱镜222的第一棱镜221，由于Snell定律(即入射角等于反射角)，光被直接反射到非球面反射镜光学组230上。

非球面反射镜231增大分束器立方体220所反射的入射图像的振幅。设置在非球面反射镜231与分束器220之间光路上的四分之一波片202b，改变载有分束器立方体220所反射的入射图像的光的偏光性。由于偏光性发生改变，该光能进入并通过分束器立方体220。非球面反射镜231按照本领域技术人员熟知的方式实现这些作用，以及任何其他潜在的作用。

折叠反射镜225接收非球面反射镜231反射并通过分束器立方体220的光。设置在折叠反射镜225与分束器立方体220之间光路中的四分之一波片202d，改变光的偏光性，并将其反射回分束器立方体220中。在一个实施例中，折叠反射镜225为没有任何光焦度的平面反射镜。在另一实施例中，折叠反射镜225具有光焦度并进一步放大和/或调节来自分束器立方体220的光。

遮光板250防止光通过分束器立方体220泄漏。进入分束器立方体220的光被分束器立方体220内各光学表面(例如第一光学表面280a和第二光学表面280b)反射。光沿某一光轴反射。不过，有些光通过分束器立方体220被散射，并且不沿该光轴反射。这就增大了背景散射光，而背景散射光会引起半导体晶片241处形成的图像失真。遮光板250用于吸收，过滤，阻挡或防止这种背景散射光。遮光板250充分防止背景散射光导致半导体晶片241处形成的图像失真。遮光板250吸收分束器立方体220中内反射产生的所有背景散射光。当光被折反射系统200内的各光学表面(例如第一光学表面280a，第二光学表面280b等)反射时，在遮光板250处形成两个像。第一个像为分划板201上所形成的图像图案的集中像。第二个像为分划板201上所形成的图像图案的扩展像(由背景散射光产生)。该集中像为所需的像，而扩展的像不符合需要。从而，为了防止半导体晶片241上图像失真，遮光板250吸收扩展的像，并使集中的像通过，到达晶片组240。在一个实施例中，遮光板250由能吸收光的任何众所周知的材料制成。

图4表示具有开口251的遮光板。开口251使载有分划板201上所形成的图案的集中像的光束通过。遮光板250上开口251的尺寸，形状和位置与特定应用有关。此外，遮光板250的尺寸和形状也与特定应用有关。遮光板250可由任何金属，塑料或能吸光、滤光、阻挡或基本阻止全部波长背景散射光的任何其他材料制造。本领域技术人员可以理解，遮光板250还可以具有其他实施方式。在另一实施例中，开口251的尺寸为30mm×26mm。

再返回到图2a，折反射系统200的这种实施方式具有处于同一光轴271上的分划板组210，分束器立方体220和晶片组240。这影响半导体晶片241上所形成的最终图像。此外，由于这些光学组位于相同光轴271上，故从分划板201射出的光有可能直接通过分束器立方体220到达晶片光学组240上而不被分束器立方体220反射。因此，该光构成背景散射光(如上所述)，且此背景散射光使形成于半导体晶片241上的图像产生失真。因而，遮光板250使到达半导体晶片241的背景散射光量最少。

晶片组240接收来自分束器立方体220的聚焦的像。在一个实施例中，晶片组240的透镜142(a，b，...m)放大并调节该像。透镜142可以具有不同屈光度。经过放大和/或调节的光在半导体晶片241上形成与分划板201上的图像图案相同的图案。

b.不带隔离板的分束器光学设计中的成像路径

图3a表示图2a的折反射系统200的实施例中的光束路径。在该实施例中，光通过分划板201并通过分划板透镜组310进入。分划板透镜组310将光301放大，聚焦和/或调节。图2a的分划板光学组210包括分划板210和分划板透镜组310。

随后，光301进入分束器立方体220的第一棱镜221。分束器立方体220反射光301。具体来说，第一棱镜221的第一光学表面280a反射光301。非球面反射镜光学组230接收被反射光302。设置在非球面反射镜231与分束器立方体220之间光路中的四分之一波片202b(图3a中未示出)改变光302的偏振态。在非球面反射镜231反射光302之前，非球面反射镜光学组230的光学体进一步聚焦、放大和/或调节光。

在偏振态改变之后，偏振光303向回进入分束器立方体220。在光303进入分束器立方体220之前，非球面反射镜光学组230中的光学体放大和/或调节由偏振光303表示的图像。偏振光303通过分束器立方体220，因为光303与分束器立方体220具有相同偏光性。

折叠反射镜225接收偏振的聚焦光303，并将其反射回分束器立方体220中。设置在折叠反射镜225与分束器立方体220之间光路中的四分之一波片202d(图3a中未示出)，改变光303的偏光性，并将其反射成为偏振光304。偏振光304与分束器立方体220的第二棱镜222具有相同偏光性。第二棱镜222朝向晶片组340和半导体晶片241反射光304。具体来说，第二棱镜222的第二光学表面280b反射光304。光束304变成光束305。

在被第二棱镜222反射之后，光305通过遮光板250。光305形成中间象299(如图2a中所示)。在光305通过遮光板250之前形成中间像299。光束305携带有分划板201上图像图案的集中像和扩展的像。在通过遮光板250之后，遮光板250消除扩展的像，并透过携带有集中像的光306。遮光板250吸收分束器立方体220内的所有背景散射光。

光306通过晶片光学组340，且被晶片光学组340内的光学体进一步聚焦，放大和/或调节。光束306成为经过聚焦、放大和/或调节的光束307。该聚焦、放大和/或调节光束307在半导体晶片241上形成图像图案。半导体晶片241上的图像图案与分划板201上所形成的图像图案相同。

这种设计的优点在于，折反射系统200内的光学体(即分划板光学组210，分束器立方体220，非球面反射镜光学组230等)反射光偶数次。这就消除了产生镜面像的可能性。第一棱镜221将通过分划板201的光第一次反射。非球面反射镜231将该光第二次反射并使其通过分束器220到达折叠反射镜225上。折叠反射镜225将该光第三次反射，反射到分束器立方体220的第二棱镜222中。第二棱镜222将光第四次反射，反射到晶片光学组340和半导体晶片241。由于光被反射偶数次，故半导体晶片241上形成的图像图案不会被翻转(mirrored)。

c.带有隔离板的分束器光学设计

图2b表示折反射系统200的另一实施例。图2b表示分划板光学组210，非球面反射镜光学组230，分束器立方体220，折叠反射镜225，遮光板250和晶片光学组240以及四分之一波片202(a，b，c，d)。分划板组210、非球面反射镜光学组230、折叠反射镜250和晶片光学组240的元件和功能与图2a的实施例相似。

返回图2b，分束器立方体220包括第一棱镜221，隔离板223和第二棱镜222。隔离板223将第一棱镜221与第二棱镜222分隔开。分划板组210靠近第一棱镜221。分划板组透镜203靠近第一棱镜221。非球面反射镜光学组230靠近第一棱镜221。折叠反射镜225靠近第二棱镜222。遮光板250靠近隔离板223。晶片光学组240靠近第二棱镜222。在一个实施例中，可由与第一棱镜221和第二棱镜222相同的光学材料制造隔离板223。

隔离板223在分划板光学组210的轴272a与晶片光学组240的轴272b之间产生偏移。与图2a相比，不存在用于分划板光学组210和晶片光学组240的单一轴271。从而，隔离板223消除了分束器立方体220中的某些背景散射光。

此外，隔离板223具有两个分开的分束表面281a和281b。第一分束表面281a处于第一棱镜221内。第二分束表面281b处于第二棱镜222内。隔离板223的第一分束表面281a与隔离板223的第二分束表面281b不相邻。这与图2a的实施例不同，在图2a中第一光学表面280a与第二光学表面280b相邻。在图2b中，光反射离开分束器立方体220内的两个不同表面。这与图2a的实施例不同，在图2a中光反射离开第一光学表面280a和第二光学表面280b。

因为隔离板223在分划板光轴272a与晶片光轴272b之间产生偏移，故有助于防止光从分划板光学组210直接通过分束器立方体220到达晶片光学组240上时产生背景散射光。可根据允许从分划板光学组210通过分束器立方体220到达晶片光学组240上的光量，改变或预先确定隔离板223的宽度。因而，隔离板223越宽，则允许直接通过分束器立方体220而未被反射离开分束器立方体220内光学表面的光量越小。隔离板223越窄，则允许直接通过分束器立方体220的光量越多。因此，隔离板223的宽度取决于特定应用，即取决于设计者希望从分划板光学组210直接通过分束器立方体220到达晶片光学组240上的光量。

即使隔离板223能控制直接通过分束器立方体220的背景散射光量，从分划板光学组射出的光也产生附加的背景散射光。由分束器立方体220中的内反射产生所述的附加背景散射光。由于分束器立方体220中的内反射，故在光进入晶片光学组240之前，背景散射光在遮光板250处形成扩展的像，如上所述。

在另一实施例中，隔离板223可以包括多个隔离板。多个隔离板可以具有多层结构，并且可由与第一棱镜221和第二棱镜222相同的光学材料制造。此外，多个隔离板最好能校正双折射。这种实施方式可产生从分束器立方体220反射出并最终在晶片上产生图像的更加相干的光束。

从而，遮光板250与隔离板223的结合，可控制直接通过分束器220的光量和由内反射引起的分束器立方体220中的背景散射光的量。遮光板250用于阻止在遮光板250处形成任何扩展的像。遮光板250并不阻挡同样形成在遮光板处的集中的像。

在一个实施例中，折叠反射镜225为平面反射镜。在另一实施例中，折叠反射镜225具有光焦度。与图2a相似，这允许进一步聚焦、调节和/或放大光。

d.具有隔离板的分束器光学设计中的成像路径

图3b表示光束在图2b折反射系统200实施例中的成像路径。图3b表示分划板201，分划板光学系统301，带有隔离板223的分束器立方体220，非球面反射镜光学组230，折叠反射镜225，遮光板250，晶片光学系统340和半导体晶片241。

光束301通过分划板201上的图像图案进入折反射系统200，并通过分划板光学系统310。随后，光束301进入分束器立方体220的第一棱镜221。第一棱镜221通过第一分束器表面281a将光301反射到非球面反射镜光学组230上。光束301变成被反射的光束302。

非球面反射镜光学组230聚焦、放大和/或调节光束302。非球面反射镜231(图3b中未示出)反射光束302。设置在非球面反射镜231与分束器立方体220之间光路中的四分之一波片202b(图3b中未示出)改变光302的偏振态。光束302变成偏振光束313。

光束313现在通过分束器立方体220，因为光束313与分束器立方体220(包括第一棱镜221，隔离板223和第二棱镜222)具有相同偏光性。在通过分束器立方体220之后，折叠反射镜225将光束313向回反射到分束器立方体220中。设置在折叠反射镜225与分束器立方体220之间光路中的四分之一波片202d(图3b中未示出)改变光束313的偏振态。光束313变成偏振光束314。

之后，光束314进入分束器立方体220的第二棱镜222。第二棱镜222通过第二分束器表面281b将光束314反射到晶片光学系统340上。光束314变成被反射的光束315。

光束315表示分划板201上所形成的图像图案的集中的像或中间像299(图2b)。在光束315通过遮光板250并进入晶片组光学系统340之前形成中间像299。在遮光板250处形成扩展的像。由分束器立方体220内反射产生的背景散射光形成扩展的像。遮光板250阻挡扩展的像进入晶片组光学系统340并对半导体晶片241上的像产生不利影响。

此外，隔离板223在分划板光轴272a与晶片光轴272b之间产生偏移。从而，与图2a所示的实施例不同，光束301并不通过分束器立方体220通到晶片光学组340。

返回到图3b，晶片光学系统340进一步放大和/或调节光束315。光束315变成光束317。光束317表示分划板201上图案的进一步聚焦和/或调节的集中像。随后，光束317在半导体晶片214上形成图像。

与图2a的设计相似，这种设计的优点在于折反射系统200内的光学体(即分划板光学组210，分束器立方体220，非球面反射镜光学组230等)将光反射偶数次。这消除了图像翻转(mirroring)的可能性。第一棱镜221对通过分划板201的光进行第一次反射。非球面反射镜231对该光进行第二次反射，并使其通过分束器立方体220到达折叠反射镜225上。折叠反射镜225第三次将该光反射回分束器立方体220的第二棱镜222中。第二棱镜222第四次将光反射到晶片光学组340和半导体晶片241上。由于光被反射偶数次，故半导体晶片241上形成的图像图案不发生翻转。此外，由于将隔离板223加到分束器立方体220上与遮光板250组合，于是减少从分划板光学组210通过分束器立方体220泄漏的光量。

4.结论

此处描述了本发明的方法、系统和部件的示例。正如所述，这些实施例仅为了说明的目的，而非限制。本发明还可能有其他实施方式，且为本发明所覆盖。本领域技术人员根据此处所包含的教导很容易想到这些实施方式。因此，本发明的宽度和范围不应由任何上述实施例限制，而应当仅由所附权利要求及其等效物限定。

Claims (23)

1.一种用于将分划板上形成的图案投影到基板上的光学系统，包括

一分束器，其具有由隔离板分隔开的一对棱镜；

一靠近所述分划板和所述分束器第一面设置的分划板透镜组；

一靠近所述分束器第二面设置的非球面反射镜光学组；

一靠近所述分束器第三面并与所述非球面反射镜组相对设置的折叠反射镜光学组；

一靠近所述分束器第四面并与所述分划板透镜组相对设置的晶片光学组；并且

其中从分划板通过所述分划板透镜组投射的光被所述分束器反射到所述非球面反射镜光学组，被反射通过所述分束器到达所述折叠反射镜光学组，并被所述分束器反射到所述晶片光学组。

2.如权利要求1所述的系统，其中该光学系统还包括一靠近所述分束器所述第四面和所述晶片光学组设置的遮光板，其中所述遮光板防止所述分束器中光的内反射产生的背景散射光进入所述晶片光学组。

3.如权利要求2所述的系统，其中该光学系统还包括当光从所述分束器通过到达所述晶片光学组时在所述遮光板处形成的中间像。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述非球面反射镜光学组还包括一非球面反射镜和设置在所述非球面反射镜与所述分束器之间的多个透镜。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述晶片光学组还包括位于所述分束器与晶片之间光路中的多个透镜。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述折叠反射镜光学系统包括一具有光焦度的折叠反射镜。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述折叠反射镜光学组包括一平面折叠反射镜。

8.一种用于将分划板上形成的图案投影到基板上的光学系统，包括：

一分划板透镜；

一分束器，其具有将一对棱镜分隔开的隔离板；

一非球面反射镜；

一折叠反射镜；和

一晶片光学元件；

其中从分划板通过所述分划板透镜投射的光被所述分束器反射到所述非球面反射镜，被反射通过所述分束器到达所述折叠反射镜，并被所述分束器反射到所述晶片光学元件。

9.如权利要求8所述的系统，其中该光学系统还包括一位于所述分束器与所述晶片光学元件之间的遮光板，其中所述遮光板防止所述分束器内光的内反射产生的背景散射光向所述晶片光学元件透过。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述遮光板包括一减小杂散光对系统影响的不透明屏蔽物。

11.如权利要求8所述的系统，还包括位于所述非球面反射镜与所述分束器之间的多个透镜。

12.如权利要求8所述的系统，其中光通过所述分束器产生的偏移随所述隔离板的宽度而改变。

13.一种在光学系统中使光通过分划板和分束器以在晶片板上形成图像用的方法，且该分束器具有由隔离板分隔开的光学棱镜部分，该方法包括步骤：

(a)将光射入分束器；

(b)将该分束器发出的偏振光改变方向，朝向非球面反射镜；

(c)从非球面反射镜将光反射到折叠反射镜，其中光通过分束器光学棱镜部分和隔离板；

(d)从折叠反射镜将光反射回分束器中；

(e)使折叠反射镜反射的光通过分束器，并到达晶片板。

14.一种在光学系统中使光通过分划板和分束器而在基板上形成图像用的方法，且该分束器具有由隔离板分隔开的第一和第二光学半棱镜，该方法包括步骤：

(a)使光通过分划板和第一光学半棱镜到达非球面反射镜，其中光被该非球面反射镜向回反射到分束器中；

(b)在被非球面反射镜反射之后，使光通过第一光学半棱镜、隔离板和第二光学半棱镜到达折叠反射镜，其中光被该折叠反射镜反射；

(c)在被折叠反射镜反射之后，使光通过第二光学半棱镜到达基板。

15.一种用于将分划板上形成的图案投影到基板上的光学系统，包括：

一具有一对棱镜的分束器；

一靠近所述分划板和所述分束器第一面设置的分划板透镜组；

一靠近所述分束器第二面设置的非球面反射镜光学系统；

一靠近所述分束器第三面并与所述非球面反射镜系统相对设置的折叠反射镜光学系统；

一靠近所述分束器第四面并与所述分划板透镜组相对设置的晶片光学系统；并且

其中从分划板通过所述分划板透镜组投射的光被所述分束器反射到所述非球面反射镜光学系统，被反射通过所述分束器到达所述折叠反射镜光学系统，并被所述分束器反射到所述晶片光学系统。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述分束器立方体中的所述棱镜被隔离板分隔开。

17.如权利要求15所述的系统，其中该光学系统还包括靠近所述分束器所述第四面和所述晶片光学系统设置的遮光板，其中所述遮光板防止所述分束器内光的内反射产生的背景散射光进入所述晶片光学系统。

18.如权利要求17所述的系统，其中该光学系统还包括当光通过所述分束器到达所述晶片光学系统时在所述遮光板处形成的中间像。

19.如权利要求15所述的系统，其中所述非球面反射镜光学系统还包括一非球面反射镜和位于所述非球面反射镜与所述分束器之间的多个透镜。

20.如权利要求15所述的系统，其中所述晶片光学系统还包括位于所述分束器与晶片之间光路中的多个透镜。

21.如权利要求15所述的系统，其中所述折叠反射镜光学系统包括具有光焦度的折叠反射镜。

22.如权利要求15所述的系统，其中所述折叠反射镜光学系统包括平面折叠反射镜。

23.一种用于在光学系统中在晶片光学元件上形成图像的方法，该方法包括步骤：

(a)使光通过分划板透镜进入分束器中，其中该分束器具有由隔离板分隔开的光学棱镜部分；

(b)由分束器将光反射到非球面反射镜；

(c)由非球面反射镜反射光通过分束器到达折叠反射镜；以及

(d)由折叠反射镜反射光通过分束器到达晶片光学元件。

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