[發明專利]極紫外光刻光源收集及照明系統

有效

• 申請號: 201410145987.6
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103869633A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 張樹青;朱亮;張明祎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B17/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于極紫外先進光刻技術領域，涉及一種極紫外光刻光源收集及照明系統，用于等離子極紫外光源的光線收集和會聚光斑的整形及光譜過濾，以實現對掩膜板良好的照明作用。

背景技術

極紫外/軟X射線光刻被認為是下一代最具發展前景的光刻技術之一，光源收集系統和照明系統是極紫外光刻機的重要組成部分。

從用途來看，收集系統并不是純粹的成像系統，它的目的不是要將等離子光源成像到中間焦點處，而是簡單地把其所發出的極紫外光線會聚到中間焦點處，并且在滿足像方孔徑角要求的前提下，盡可能的使物方孔徑角有效最大化進而達到較高的收集效率。受光源特性和鏡體變形及機械支撐結構的影響，在中間焦點處所形成的亮斑通常形狀不規則，亮度分布不均，除了有效曝光波長(13.5nm為中心波長，2％波帶寬度)外，其他工作波段外的譜線也引入進來，特別是系統吸熱升溫所帶來的不容忽視的紅外輻射，所以此亮斑并不能直接用來照明掩膜板，需要在二者之間加入一個照明系統，使光斑能量均勻化和光譜凈化，進而形成掩膜板所需的照明條件和曝光要求。

無論是透射式照明系統還是反射式照明系統，通常都會采用一種典型的復眼型結構，廣義的復眼照明設計思想為：將實際光源所發出的光束分割成眾多的子光束，由于這些子光束的截面較窄，所以能量接近均勻分布，之后，這些子光束在空間順序性和對稱性的作用下，在照明處進行互補性的強度疊加，均勻性得到進一步的改善，通過鍍在鏡面表面的膜層的過濾作用，工作波長能夠高效通過，其它譜段波長得到明顯濾除。

極紫外光源的產生主要采用兩種方式：激光等離子光源(LPP)和放電等離子光源(DPP)，目前與DPP光源搭配的收集系統采用Wolter-I型掠入射反射鏡，由于其結構性能和使用壽命目前來看要優于與LPP搭配的正入射收集反射鏡，所以Wolter-I型收集系統也有望與LPP光源進行搭配使用。

然而，Wolter型收集系統由于其特殊的結構形式，導致其與光源的軸向距離很近，這給光源消雜系統的設計帶來一定困難，并且，鏡體前段的雙曲反射面加工難度大，在制造與成本方面這是必需要考慮的問題。初期所提出的極紫外復眼式照明系統，由于其各個微小鏡元的加工和裝配難度大，并沒有得到廣泛的實用性認可。

發明內容

針對現有技術出現的問題，本發明在Wolter收集反射鏡及復眼式照明系統的設計思想下，提出了一種新型的用于極紫外光線收集并同時完成照明優化的殼體嵌套式系統，該系統在設計上能夠滿足光刻要求，且利用現有加工技術較易實現，并能降低制造成本。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種極紫外光刻光源收集及照明系統，包括前端反射鏡組和后端反射鏡組兩部分，前端反射鏡組和后端反射鏡組之間通過星型支撐結構安裝固定，其中：

所述前端反射鏡組和后端反射鏡組都包括相同數量的、以嵌套形式從內層到外層進行安裝排布的殼體反射鏡，其中前端反射鏡組的某層殼體反射鏡與后端反射鏡組相應層數的殼體反射鏡在光路上存在一一對應的關系，并靠支撐結構銜接在一起；

所述前端反射鏡組中的每層殼體反射鏡的反射面都是某個拋物線繞光軸旋轉而成，光源位于拋物線的焦平面并處在光軸上，每層拋物線具有6°-8°光線收集角，且最小收集角為20°，最大收集角為60°。極紫外光源發出的光線經前端反射鏡組各拋物線反射后，以平行光路射出，且從最外層拋物線到最內層拋物線，它們所射出的平行光線的斜率由大到小依次降低；

所述后端反射鏡組中的每層殼體反射鏡為環帶狀圓錐面，各環帶狀圓錐面共軸設置，其中各環帶狀圓錐面沿軸截面為多段連續線段，各圓錐面母線斜率依次變化，形成多棱多段圓錐曲面，從而把前端反射面沿軸截面射出的平行光分割成多個細窄平行光路，最后每個殼體反射鏡把投射其上的細窄平行光路反射到最終的照明點處，由于各個殼體反射鏡的斜率依次變化，保證了多個細窄平行光路在照明點處相疊加。

本發明中，整個系統的前端反射鏡組和后端反射鏡組由5-6層殼體反射鏡組成，物方孔徑角為60°，像方孔徑角根據照明需求而定(一般為10°-15°)，系統軸向長度400m,徑向長度700mm，光源與照明點距離在1000-1500mm之間，光源與系統前端反射鏡組距離為150mm。