[發(fā)明專利]一種光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810183042.1
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108415171A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范真節(jié);邢廷文;林嫵媚;李聲;廖志杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/30
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本發(fā)明提供一種光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)，解決了高NA光刻技術(shù)中激光光束在不同傳輸距離時(shí)，光束口徑和發(fā)散角不能滿足使用需求的問題。所述光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)由兩塊球面鏡和四塊柱面鏡組成，其中兩塊柱面鏡光焦度為y方向，另外兩塊柱面鏡光焦度為x方向，單片球面鏡與不同光焦度方向柱面鏡組成一組準(zhǔn)直擴(kuò)束器，該系統(tǒng)共兩組準(zhǔn)直擴(kuò)束器，第一組準(zhǔn)直擴(kuò)束器先對激光光束進(jìn)行擴(kuò)束，然后使激光在5米～20米范圍內(nèi)傳輸，再用第二組準(zhǔn)直擴(kuò)束器對激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直，保證x方向光束和y方向光束均能口徑和發(fā)散角要求。該光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于加工裝調(diào)，在不同傳輸距離時(shí)無動(dòng)件，易于機(jī)械控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)，屬于光刻照明技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光學(xué)投影曝光技術(shù)自1978年誕生以來，先后經(jīng)歷了g線、i線、248nm、193nm等幾個(gè)技術(shù)發(fā)展階段。從出現(xiàn)至今的短短幾十年的時(shí)間里，受到社會(huì)信息化進(jìn)程的強(qiáng)烈牽引，與光學(xué)投影曝光技術(shù)相關(guān)的集成電路先后經(jīng)歷了小規(guī)模、超大規(guī)模直至極大規(guī)模等幾個(gè)發(fā)展階段，極大規(guī)模集成電路已經(jīng)成為高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的基石，從衛(wèi)星、火箭等航空航天領(lǐng)域，到雷達(dá)、激光制導(dǎo)導(dǎo)彈國防領(lǐng)域，以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域都離不開極大規(guī)模集成電路，它不僅是主要的信息處理器件，同時(shí)也發(fā)展成為信息存儲(chǔ)的重要載體之一。把越來越多的晶體管電路元件集成在硅片上，一直是國際微電子工業(yè)界不懈追求的目標(biāo)。因此，減小集成電路最小線寬尺寸是提高存儲(chǔ)能力的重要手段。在加工制造集成電路的設(shè)備很多，光刻機(jī)是目前技術(shù)最成熟的設(shè)備。光刻機(jī)的核心部件是投影曝光光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)最重要的組成部分是照明系統(tǒng)和投影物鏡系統(tǒng)。照明系統(tǒng)主要功能是為掩模面提供均勻照明、控制曝光劑量和實(shí)現(xiàn)照明模式。隨著半導(dǎo)體工業(yè)和納米技術(shù)的發(fā)展，對新一代具有納米級超精密圖形分辨力的光刻技術(shù)的需求顯得更加迫切。實(shí)踐證明，在發(fā)展短波長和高數(shù)值孔徑的同時(shí)，采用諸如離軸照明、移相掩模、光學(xué)鄰近效應(yīng)校正、光瞳濾波等分辨力增強(qiáng)技術(shù)，將上述幾種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，對于延伸現(xiàn)有光學(xué)光刻技術(shù)分辨力，延緩下一代光刻技術(shù)的成熟將起到重要的作用。

然而用于光刻的激光器出射光束口徑通常只有十幾毫米，該口徑不能滿足光刻照明需用寬光束的要求，使用時(shí)需對激光器發(fā)射光束進(jìn)行擴(kuò)束，同時(shí)，由激光器發(fā)射的光束激光發(fā)散角達(dá)到4毫弧度甚至更高，因激光傳輸距離最大為20米，因此使用時(shí)需要對該發(fā)散角進(jìn)行抑制，即準(zhǔn)直，發(fā)散角越小即準(zhǔn)直程度越高，激光準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)的作用就是激光光束擴(kuò)束成寬闊的準(zhǔn)直光束，保證投射到衍射元件上的光束滿足口徑和發(fā)散角指標(biāo)要求。

在中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所申請的專利200910217314.6中，介紹了通過改變透鏡間隔來保證準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)因環(huán)境溫度變化而引起的擴(kuò)束倍率和發(fā)散角的變化。中科院上海技術(shù)物理研究所申請的專利200810203386.0一文中提到利用變倍原理實(shí)現(xiàn)激光光束的連續(xù)變倍擴(kuò)束。以上技術(shù)僅適用于出射激光光束x方向通光口徑等于y方向通光口徑、x方向發(fā)散角等于y方向發(fā)散角的情況，存在動(dòng)鏡，且以上技術(shù)不能在激光傳輸距離改變時(shí)保證最終目標(biāo)光束通光口徑和發(fā)散角滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：提供一種光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)，解決高NA光刻技術(shù)中光束在不同傳輸距離的情況下光束口徑和發(fā)散角仍能滿足使用要求。所述光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)由兩塊球面鏡和四塊柱面鏡組成，其中兩塊柱面鏡光焦度為y方向，另外兩塊柱面鏡光焦度為x方向，單片球面鏡與不同光焦度方向柱面鏡組成一組準(zhǔn)直擴(kuò)束器，該系統(tǒng)共兩組準(zhǔn)直擴(kuò)束器，第一組準(zhǔn)直擴(kuò)束器先對激光光束進(jìn)行擴(kuò)束，然后使激光在5米～20米范圍內(nèi)傳輸，再用第二組準(zhǔn)直擴(kuò)束器對激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直，保證x方向光束和y方向光束均能滿足口徑和發(fā)散角要求。該光學(xué)準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于加工裝調(diào)，在不同傳輸距離時(shí)無動(dòng)件，易于機(jī)械控制，該系統(tǒng)對提升整個(gè)高均勻性照明以及整個(gè)光刻曝光光學(xué)系統(tǒng)性能都起著至關(guān)重要的作用。