[發(fā)明專利]一種用于深紫外光刻照明系統(tǒng)的chirp式復(fù)眼勻光單元

有效

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• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103926804A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李艷秋;肖雷;魏立冬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G02B27/09
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;李愛英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于深紫外光刻照明系統(tǒng)的勻光單元，具體涉及一種用于深紫外光刻照明系統(tǒng)的chirp式復(fù)眼勻光單元，屬于高分辨光刻技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光刻技術(shù)是一種制造半導(dǎo)體器件技術(shù)，利用光學(xué)投影的方法將掩模板上的電路圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。光刻技術(shù)采用紫外(UV)、深紫外(DUV)光源等。多種半導(dǎo)體器件可以采用光刻技術(shù)制造，如二極管、晶體管和超大規(guī)模集成電路。一個典型的光刻曝光系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)、掩模、投影物鏡和硅片。

光刻照明系統(tǒng)包括光束整形單元和勻光單元。其中勻光單元的主要作用是對掩模面進(jìn)行均勻的照明。目前深紫外光刻機中主流的勻光單元是由復(fù)眼微透鏡陣列與聚光鏡組成，其原理是復(fù)眼微透鏡陣列先將入射光束分割成許多子光束，然后由聚光鏡將子光束在掩模上進(jìn)行疊加，均勻照明掩模。常用的復(fù)眼微透鏡陣列分為非成像型和成像型兩種，前者為單排復(fù)眼，后者為雙排復(fù)眼，成像型復(fù)眼與非成像型復(fù)眼相比，具有勻光能力強與可以消除衍射效應(yīng)的優(yōu)點。

但是，這兩種常規(guī)型復(fù)眼都是由周期性排列的微透鏡陣列構(gòu)成，每個透鏡的口徑(pitch)、厚度相同，再加上深紫外光刻照明系統(tǒng)所用的光源發(fā)出的光束具有很高的相干性，所以在掩模面上會產(chǎn)生干涉散斑，這種干涉散斑嚴(yán)重影響掩模面上光強分布的均勻性。

目前在深紫外光刻機中解決上述問題的主要方法包括：在復(fù)眼微透鏡陣列前加旋轉(zhuǎn)散射元件或加光束延遲元件。旋轉(zhuǎn)散射元件是有著粗糙表面的熔融石英板，它隨機散射光束。當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時，照明面上形成散斑的位置也隨機改變，通過時間上的平均化作用，降低了散斑對光強均勻性的影響。其缺點是易對系統(tǒng)造成震動和能量損失。光學(xué)延遲元件為進(jìn)入復(fù)眼微透鏡陣列的各子光束引入一個光程差，使光束間在掩模上不能進(jìn)行干涉，其缺點是要加入階梯反射鏡陣列與分束器等光學(xué)元件，使照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種用于深紫外光刻照明系統(tǒng)的chirp式復(fù)眼勻光單元，該復(fù)眼勻光單元可以在不額外增加光學(xué)元件的情況下，有效抑制深紫外光刻照明系統(tǒng)中的干涉散斑，并且有很高的勻光能力。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于深紫外光刻照明系統(tǒng)的chirp式復(fù)眼勻光單元，包括chirp式復(fù)眼、孔徑光闌和聚光鏡；其中

chirp式復(fù)眼中第一排復(fù)眼的基底為階梯型結(jié)構(gòu)，第二排復(fù)眼的基底為等厚度結(jié)構(gòu)，且第一排復(fù)眼上子透鏡位于與其對應(yīng)的第二排復(fù)眼上子透鏡的物方焦平面處；基于通過chirp式復(fù)眼上每一子透鏡的光束在掩模面上的照明區(qū)域大小相同的限定條件，確定chirp式復(fù)眼上各子透鏡的口徑與曲率半徑。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述第一排復(fù)眼的基底的階梯端朝向光源。

進(jìn)一步地，以光束前進(jìn)的方向為z軸，依據(jù)左手坐標(biāo)原則確定坐標(biāo)系(x，y，z)；本發(fā)明chirp式復(fù)眼上各子透鏡的結(jié)構(gòu)構(gòu)成形式為：兩排復(fù)眼中朝向光源的一側(cè)為等長x柱形透鏡陣列，兩排復(fù)眼中朝向掩模的一側(cè)為y柱形透鏡陣列，在每一排復(fù)眼上，由x柱形透鏡陣列與y柱形透鏡陣列相互垂直正交形成多個子透鏡。

進(jìn)一步地，本發(fā)明chirp式復(fù)眼中第i對子透鏡的焦距f_i、口徑p_i及曲率半徑r_i；

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