[發(fā)明專利]投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件重力變形氣壓差補(bǔ)償裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010243111.7
• 申請日: 2010-08-03
• 公開（公告）號: CN101907833A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙磊;鞏巖;張巍;倪明陽;王學(xué)亮;袁文全
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B7/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件重力補(bǔ)償?shù)难b置及方法，具體涉及于深紫外投影光刻物鏡系統(tǒng)的光學(xué)元件重力補(bǔ)償。

背景技術(shù)

投影光刻裝備是大規(guī)模集成電路制造工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，投影光刻物鏡又是投影光刻裝置的核心部件，因此保證投影光刻物鏡系統(tǒng)的光學(xué)性能具有重要意義。

近年來，隨著集成電路線寬精細(xì)程度的不斷提高，投影光學(xué)裝備的分辨率亦逐漸提高，目前波長193.368nm的ArF準(zhǔn)分子激光器投影光刻裝備已成為90nm、65nm和45nm節(jié)點(diǎn)集成電路制造的主流裝備。不斷提高的光學(xué)裝備性能，需要其核心部件投影光刻系統(tǒng)具有更高的性能要求，例如需要光學(xué)系統(tǒng)具有更高的數(shù)值孔徑(NA)、更小的系統(tǒng)波像差等，從而相應(yīng)地對投影光刻系統(tǒng)的光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更多的挑戰(zhàn)。

投影光學(xué)系統(tǒng)光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，若采用傳統(tǒng)的環(huán)形支撐方式，由于環(huán)形面加工精度受限制，無法預(yù)測支撐引起變形的形狀和大小，也就無法通過面形補(bǔ)償?shù)姆椒ǜ纳乒鈱W(xué)系統(tǒng)的性能。因此光刻裝備均采用三點(diǎn)支撐或者運(yùn)動學(xué)支撐的方式，但是不論采用何種支撐均無法避免光學(xué)元件自身重力對其面形的影響，例如當(dāng)采用三點(diǎn)支撐時，雖然可以預(yù)測光學(xué)元件變形的形狀和大小，但由于光學(xué)元件上遠(yuǎn)離三個支撐點(diǎn)的區(qū)域會產(chǎn)生較大的位移量，導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生三葉像差，將會影響投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能。

美國專利US6239924B1，于2001年公開了一種運(yùn)動學(xué)主支撐、多點(diǎn)輔助支撐的透鏡固定裝置，在鏡框圓周方向上均勻分布三個主支撐座，用于透鏡的支撐固定，并通過在主支撐座間布置多個彈片進(jìn)行輔助支撐，以減小三葉像差，實(shí)現(xiàn)對透鏡自身重力變形的補(bǔ)償。由于起輔助支撐作用的彈片在光軸方向上具有足夠的彈性，不會對光學(xué)元件造成過約束。但是該方法由于采用多個彈片機(jī)械式輔助支撐，無法實(shí)現(xiàn)絕對均勻的重力補(bǔ)償，在抑制三葉像差的同時，會產(chǎn)生其他高級像差，并且由于多個彈片的預(yù)載力難以做到準(zhǔn)確、實(shí)時控制，很難有效實(shí)現(xiàn)對透鏡重力變形的補(bǔ)償。

美國專利US6909493B2，于2005年公開了一種補(bǔ)償修正光學(xué)元件自身重力變形的新方法、新裝置。透鏡保持裝置鏡框包括三個支撐部、施加與重力相反方向力的第一彈性構(gòu)件以及施加與重力相同方向力的第二彈性構(gòu)件，其中第一彈性構(gòu)件和第二彈性構(gòu)件均由多個彈片組成，并且第一彈性構(gòu)件產(chǎn)生的力大于第二構(gòu)件，因此能夠使透鏡在圓周方向上重力分布均勻，從而實(shí)現(xiàn)重力的補(bǔ)償。但是該種方法只能實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件邊緣部分的重力補(bǔ)償，無法從整體上提高光學(xué)元件的光學(xué)性能，并且該裝置對零部件的加工、裝調(diào)精度要求極高，增加了生產(chǎn)制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有光學(xué)元件重力補(bǔ)償裝置安裝調(diào)試?yán)щy，制造成本高，無法實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的中心區(qū)域補(bǔ)償?shù)葐栴}，提供一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件重力變形氣壓差補(bǔ)償裝置及方法。

投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件重力變形氣壓差補(bǔ)償裝置，它包括第一鏡筒單元組件、第二鏡筒單元組件、隔圈、第一氣體壓力傳感器、第二氣體壓力傳感器和第三氣體壓力傳感器；所述第一鏡筒單元組件與第二鏡筒單元組件之間設(shè)置隔圈；

所述第一鏡筒單元組件包括第一鏡筒單元、第一鏡框單元、第二鏡框單元、第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件；所述第一鏡筒單元為環(huán)形結(jié)構(gòu)；第一鏡框單元和第二鏡框單元依次安裝在第一鏡筒單元內(nèi)；所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件分別設(shè)置在第一鏡框單元和第二鏡框單元內(nèi)；

第二鏡筒單元組件包括第二鏡筒單元、第三鏡框單元、第四鏡框單元、第三光學(xué)元件和第四光學(xué)元件；所述第三鏡框單元和第四鏡框單元依次安裝在第二鏡筒單元內(nèi)；第三光學(xué)元件和第四光學(xué)元件分別設(shè)置在第三鏡框單元和第四鏡框單元內(nèi)部；

所述第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件之間形成第一密封腔；所述第一密封腔內(nèi)設(shè)置第一氣體壓力傳感器；第二光學(xué)元件與第三光學(xué)元件之間形成第二密封腔；第三光學(xué)元件與第四光學(xué)元件之間形成第三密封腔；所述第三密封腔內(nèi)設(shè)置第三氣體壓力傳感器所述第二光學(xué)元件與第三光學(xué)元件之間形成的第二密封腔由隔圈形成；所述隔圈上設(shè)置第二氣體壓力傳感器；

所述第一密封腔的右側(cè)設(shè)置第一進(jìn)氣管道，第一密封腔的左側(cè)設(shè)置第一排氣管道；所述第二密封腔的右側(cè)設(shè)置第二進(jìn)氣管道，第二密封腔的左側(cè)設(shè)置第二排氣管道；所述第三密封腔的右側(cè)設(shè)置第三進(jìn)氣管道，第三密封腔的左側(cè)設(shè)置第三排氣管道。

投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件重力變形氣壓差補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ摲椒ǖ木唧w步驟為：

步驟一、第一氣體壓力傳感器、第二氣體壓力傳感器和第三氣體壓力傳感器分別測量第一密封腔、第二密封腔和第三密封腔內(nèi)的氣壓，將獲得三個密封腔內(nèi)的氣壓值經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸入到主控制器；