[發明專利]折反射式光刻照明中繼鏡組

有效

• 申請號: 201410135489.3
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103984209A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 黃惠杰;方瑞芳;曾愛軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B17/08
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光刻照明，特別是用于光刻照明系統的一種折反射式光刻照明中繼鏡組。

背景技術

光刻照明系統是光刻機的重要組成部分，為光刻機提供高均勻性照明、控制曝光劑量和實現離軸照明，從而提高光刻分辨率和增大焦深。中繼鏡組作為光刻照明系統的關鍵單元，將中間平面成像到掩模板上，為掩模板提供均勻照明。在步進掃描光刻機中，通過在中間平面放置掃描狹縫選擇不同的工作視場，利用中繼鏡組1:1成像從而嚴格控制掩模板上的照明區域。為了減小掃描狹縫和掩模板的位置誤差對放大倍率的影響，照明物鏡必須采用雙遠心結構。同時，隨著光刻曝光視場的不斷增大，中繼鏡組在保證足夠數值孔徑的前提下具有很小的畸變。為了增大焦深和減少套刻誤差，必須校正中繼鏡組的球差和場曲。所以，中繼鏡組具有大數值孔徑、高遠心度、低像差等特點，其性能直接決定了光刻照明系統的照明均勻性。

目前最常見的光刻照明中繼鏡組采用全折射結構。在先技術[1]（參見Mark?Oskotsky,Lev?Ryzhikov等.Advanced?illumination?system?for?use?in?microlithography，US7187430B2,2007）提出的一種應用于光刻照明系統的中繼鏡組，如圖1所示。該中繼鏡組由10個透鏡組成，其中兩片采用非球面以校正像差。該鏡組實現的放大倍率為1:1，在掩模板上的曝光場大小為2Yх2X=(108х22)mm,數值孔徑NA=0.2125。該中繼鏡組的不足之處在于：

（1）結構的復雜性為光刻照明系統的對準增大了難度；

（2）每個透鏡表面的吸收和反射造成能量損失，透過率低；

（3）鏡組中使用了兩個高階非球面，加大了加工制造難度；

（4）透鏡的材料為CaF2，價格昂貴，成本高；

（5）隨著光刻分辨率的增強，光刻機的投影曝光系統在數值孔徑大于0.93時，一般采用折反射式結構，其光軸與全折射式的光刻照明系統不在一條線上，這為光刻照明系統和投影曝光系統的遠心度匹配增大了難度。

在先技術[2](參見Lev?Ryzhikov,Stanislav?Smirnov等.Relay?lens?used?in?an?illumination?system?of?a?lithography?system，EP1380871B1,2006)中描述了一種應用于光刻照明系統的中繼鏡組，如圖2所示。該鏡組的結構相對簡單，由7個透鏡組成，其中3片采用非球面。但是鏡組的倍率為1.65:1，在掩模板上實現的曝光場數值孔徑減小到0.1319，無法應用到高NA光刻照明系統中。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有系統的不足，提出一種折反射式光刻照明中繼鏡組。該中繼鏡組具有結構簡單、透過率高和成像質量高的特點，容易實現光刻照明系統和投影曝光系統的遠心度匹配，可為掩模板提供均勻照明。。

本發明的技術解決方案如下：

一種用于光刻照明系統的折反射式光刻照明中繼鏡組，其特點在于該鏡組由折射透鏡組、球面反射鏡陣列、孔徑光闌和平面反射鏡組成，其位置關系是：沿光束入射方向，依次是所述的折射透鏡組、孔徑光闌、球面反射鏡陣列，且所述的折射透鏡組、孔徑光闌和球面反射鏡陣列相對光軸呈軸對稱放置，所述的孔徑光闌設置在所述的球面反射鏡陣列附近，所述的孔徑光闌的中心與球面反射鏡陣列的中心重合；在垂直于入射光并在折射透鏡組的左邊一定距離處放置平面反射鏡，該平面反射鏡的法線與光軸成45°夾角，該平面反射鏡的中心與光軸的距離和物面中心與光軸的距離相等。

所述的折射透鏡組由依次的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡組成，所述的第一透鏡和第二透鏡在折射光路中將入射光線匯聚至第三透鏡，降低了數值孔徑，有效地校正了場曲，并保證物方實現遠心；所述的第三透鏡在折射光路中將光線發散至球面反射鏡陣列，讓球面反射鏡陣列分配更多的光焦度，提高曝光視場；所述的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡在反射光路中把光線匯聚在平面反射鏡上，校正了由球面反射鏡陣列引起的球差，并保證像方實現遠心。

所述的折射透鏡組中的透鏡的前后表面均為球面并鍍有抗反膜，透鏡使用的材料均為康寧ArF級熔石英材料。