[發明專利]一種同軸對準消色差光學系統

有效

• 申請號: 200710172801.6
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN101211124A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 徐兵;呂曉薇
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F9/00;G02B17/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及一種同軸對準消色差光學系統，尤其涉及一種在半導體光刻設備中用于同軸對準系統的消色差光學系統。

背景技術

在半導體光刻設備中，位置對準裝置是非常重要的裝置之一。從結構上講，可將位置對準裝置分為同軸位置對準裝置和離軸位置對準裝置兩大類。同軸位置對準是指對曝光對象標記的照明和成像都通過曝光裝置中的光學投影系統。

同軸位置對準裝置位于掩模板上方，同軸對準光學系統是同軸位置對準裝置的重要部件之一，其設計質量的優劣將直接影響該同軸位置對準裝置的對準精度。同軸對準光學系統的設計不僅受曝光設備空間結構尺寸的制約，同時要求該同軸對準光學系統不僅能對掩模標記均勻照明和清晰成像，而且還要求其與光學投影系統一起實現對曝光對象標記的均勻照明和清晰成像。

在美國專利US?5621813中，設計了放大倍率近20倍的對準光學系統來實現對掩模標記及曝光對象標記清晰成像，為了優化成像質量，并保證足夠長的工作距離，在對準光學系統光路中設置了多個反射鏡以保證光學元件之間的空間布局更加緊湊；這種結構的設計雖然能保證得到較高的成像分辨率，但由于光路中設置了多塊反射鏡，不僅增加了對準光學系統的裝校難度，也使該對準光學系統的空間結構尺寸比較大。

在美國專利US?7148953?B2中，曝光設備中設計了寬波帶的光學投影系統，這個設計波段不僅包括了紫外曝光波段365nm～436nm，而且還包括了用于曝光對象標記成像的可見光波段520nm～650nm；這種結構的設計雖然消除了曝光對象標記在通過光學投影系統成像時在可見光波段產生的色差，但是當增大光學投影系統的設計視場和數值孔徑時，為滿足設計指標需求，光學投影系統光路中的主反射鏡則需要設計為非球面，這樣不僅增大了該光學投影系統的設計復雜度，更重要的是增加了裝校的難度和設備加工制造成本。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種同軸對準消色差光學系統，其不僅可解決背景技術中同軸對準光學系統存在的工作距離長、體積大、裝校困難等缺陷；同時光學投影系統在對準可見光波段產生的色差也將由該對準光學系統進行補償，從而降低了設備中光學投影系統的結構復雜度、有效控制了設備的加工制造成本。

為達上述目的，本發明提供一種同軸對準消色差光學系統，其包含同軸對準光學系統和同軸對準曝光系統，該同軸對準光學系統包含掩模標記照明系統和掩模標記成像系統，該同軸對準曝光系統包含曝光對象標記照明系統和曝光對象標記成像系統；特點是：

所述的掩模標記照明系統包含：從照明光纖出射端開始沿光軸依次放置的照明物鏡組、濾波片、分束直角棱鏡、孔徑光闌和前組成像物鏡組，其對于依次放置在所述前組成像物鏡組后的掩模板下表面上的掩模標記實現均勻照明；

所述的掩模標記成像系統包含：從掩模板下表面開始沿光軸依次放置的前組成像物鏡組、孔徑光闌、分束直角棱鏡、后組成像物鏡組和CCD(電荷耦合器件)攝像機接收面，其對所述掩模板上的掩模標記實現清晰成像；

所述的曝光對象標記照明系統是由掩模標記照明系統和光學投影系統組成的，即其包含：從照明光纖出射端開始沿光軸依次放置的照明物鏡組、濾波片、分束直角棱鏡、孔徑光闌、前組成像物鏡組、掩模板和光學投影系統，其對依次放置在光學投影系統后的曝光對象上表面上的曝光對象標記實現均勻照明；

所述的曝光對象標記成像系統是由掩模標記成像系統和光學投影系統組成的，即其包含：從曝光對象上表面開始沿光軸依次放置的光學投影系統、掩模板、前組成像物鏡組、孔徑光闌、分束直角棱鏡、后組成像物鏡組和CCD攝像機接收面，其對所述曝光對象上的曝光對象標記實現清晰成像。

所述的掩模板下表面為掩模標記成像系統的物面；所述的CCD攝像機接收面為掩模標記成像系統的像面。

所述的曝光對象上表面為曝光對象標記成像系統的物面；所述的CCD攝像機接收面為曝光對象標記成像系統的像面。

所述的掩模標記照明系統根據位置對準精度和掩模標記照明均勻性的要求，可以是臨界照明系統，也可以是柯勒照明系統。

所述的掩模標記照明系統為臨界照明系統時，照明光纖出射端與掩模板的下表面為物像共軛面，且所述的照明物鏡組是照明雙膠合物鏡組。

所述的照明雙膠合物鏡組由照明雙膠合物鏡組第一透鏡和照明雙膠合物鏡組第二透鏡膠合組成；該照明雙膠合物鏡組第一透鏡是雙凸透鏡，該照明雙膠合物鏡組第二透鏡是雙凹透鏡。

所述的掩模標記照明系統為柯勒照明系統時，所述的照明物鏡組是柯勒照明物鏡組。