[發明專利]一種用于微光刻的照明光學系統

有效

• 申請號: 200710173570.0
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN101216676A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 張祥翔
• 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;G02B27/09
• 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

本發明涉及微光刻法，更具體的說，涉及微光刻法設備中的一套照明光學系統。

背景技術

現有光刻法中采用高壓汞燈照明的光學系統，主要對g(436nm)h(405nm)i(365nm)三線進行曝光，在涂有光刻膠的硅片上得到一定的光刻膠圖形，再通過刻蝕等步驟使硅片上得到同樣的光刻膠圖形。

但汞燈由于能量不集中，損耗大，經過多組中繼透鏡和勻光器后，得到的譜線能量往往不能滿足曝光的要求。US20050083685采用了兩組汞燈的結構，將三根石英棒拼接后進行勻光，雖然增多了光源數，但是從汞燈出來的光直接進入石英棒，仍然有很多能量損耗，而且第1、2根石英棒和第3根石英棒的耦合還有耦合效率的問題。

另外，和汞燈配合使用的勻光器是石英棒和微透鏡，石英棒不僅起到勻光的作用，還可以限制光束口徑，產生方形視場；微透鏡在勻光的同時也可防止光線聚焦能量過強損壞下一元件的端面，現有技術一般單獨使用一種勻光器，在單汞燈的情況下能夠得到較好的勻光效果，如美國專利US5,906,429和US6,249,382?B1。

為了得到更大的曝光譜線能量，同時也能得到優良的勻光效果，這就需要多個汞燈，并綜合多種勻光器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于微光刻的照明光學系統，用于465nm、405nm、365nm甚至更短波長的光刻機上，產生大能量、均勻的照明視場。

為了達到上述目的，本發明提供一種用于微光刻的照明光學系統，包括兩個或兩個以上帶橢球反射鏡的高壓汞燈光源，與該高壓汞燈光源數目相同的石英棒勻光系統，二次勻光系統，聚光鏡模塊，中繼透鏡模塊和掩模板。該高壓汞燈光源位于該橢球反射鏡的一個焦點上，該高壓汞燈光源發出的光進入該石英棒勻光系統，該石英棒勻光系統射出的光同時進入該二次勻光系統，該二次勻光系統出射的光進入該聚光鏡模塊，經過聚光鏡模塊后，次級光源成像在該中繼透鏡模塊的物方焦面，該中繼透鏡模塊在掩模板位置形成遠心照明視場。

該石英棒勻光系統包括入射光導入45°棱鏡，出射光導出45°棱鏡和石英棒。該入射光導入45°棱鏡的入射端位于與該石英棒勻光系統對應的該高壓汞燈光源的橢球反射鏡的另一個焦點上；該入射光導入45°棱鏡的出射端緊貼該石英棒的一端；該石英棒的另一端緊貼該出射光導出45°棱鏡的入射端；所有出射光導出45°棱鏡的出射端相互緊靠，并位于同一平面內。

該二次勻光系統可以是兩組微透鏡陣列，其中一個微透鏡陣列緊貼該石英棒勻光系統的出射端，該兩組微透鏡陣列的彎曲面相對放置，相距為該微透鏡陣列的焦距。該二次勻光系統也可以是鍍膜的補償板，該補償板緊貼該石英棒勻光系統的出射端。

該聚光鏡模塊包括準直鏡和場鏡，該場鏡位于該準直鏡焦點附近。

該中繼透鏡模塊為4F雙遠心結構。

本發明不僅可以用于光刻機中的曝光系統中的照明光學系統，還可以用作對準系統的照明光學系統。

本發明的用于微光刻的照明光學系統特別適合多個汞燈光源同時使用的情況，可以均勻兩組以上的光源。使用多個能量較小的汞燈組合成能量較大的汞燈光源，可得到大能量的照明視場。每個汞燈的能量小，溫度低，則所需要的單獨的冷卻系統簡單。

本發明的用于微光刻的照明光學系統可以有效的減小單個石英棒的截面尺寸和長度，不僅提高了石英棒的成品率，降低成本，還有效的改善勻光效果，擴大勻光面積。眾所周知，石英棒勻光效果取決于光線在石英棒內的反射次數。當石英棒截面尺寸確定后，石英棒越長，勻光效果越好。而過長的尺寸往往是系統總體結構無法接受的。本發明采用多根石英棒，每根石英棒具有小的截面尺寸，這就使得單位長度的石英棒內部光線反射次數大大增加。而總的照明場大小由于多根石英棒的截面拼接實現。既保證了照明場大小，又減小了石英棒的尺寸。而且石英棒不用做的很長，提高石英棒成品率，降低成本。

本發明的用于微光刻的照明光學系統用微透鏡陣列進行二次勻光，和石英棒勻光很好的整合在一起。拼接石英棒后，同一石英棒出射截面均勻性較好，但不同石英棒間的截面均勻性可能存在差異，于是用微透鏡勻光，可以在準直鏡的焦面上將石英棒形成的多個次級光源放大，通過二次勻光改善了均勻性。

本發明的用于微光刻的照明光學系統有很好的拓展性。微透鏡陣列可以用具有相同功能的模塊取代，比如考慮到不同石英棒間的截面均勻性可能存在差異可以分別在截面上鍍膜或增加補償板改善均勻性。

附圖說明

圖1為本發明采用兩個高壓汞燈光源的實施例系統光路圖；