[發明專利]光刻機、曝光系統及實現離軸照明的方法與離軸照明裝置

有效

• 申請號: 201910818265.5
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN112445076B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 田毅強;蘭艷平;儲兆祥
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明涉及一種光刻機、曝光系統及實現離軸照明的方法與離軸照明裝置，所述離軸照明裝置包括光源及依次排列的反射單元、耦合單元、勻光單元及中繼鏡組，耦合單元至少包括變焦鏡組和匯聚鏡組，匯聚鏡組位于變焦鏡組和勻光單元之間，所述方法包括：將光束投射到勻光單元之前，使光瞳位置發生平移，使得平移后光瞳中的光束以非對稱的方式入射至勻光單元，但入射的非對稱光束經過勻光后形成離軸照明視場。本發明的優點是，在保證光瞳均勻性的前提下，減小能量損失，提高產率，同時簡化光路結構，降低成本，節省安裝空間。

技術領域

本發明設計光學技術領域，特別涉及一種光刻機、曝光系統及實現離軸照明的方法與離軸照明裝置。

背景技術

半導體制造中的微光刻技術就是利用光學系統把掩模版上的圖形精確地投影曝光到涂過光刻膠的硅片上。

曝光系統包括照明系統、掩模版、投影物鏡以及用于精確對準硅片的工件臺。照明系統需要在掩模面上提供均勻的矩形視場，然后通過投影物鏡將掩模版上的圖形投影到硅片上進行曝光。為了進一步增強曝光系統的分辨能力，提高焦深，增大工藝窗口，在掃描曝光系統中已廣泛采取了離軸照明技術。

傳統的離軸照明包括環形照明、二級照明和四級照明等，主要是根據具體的掩模圖形來選擇不同的離軸照明光瞳分布。而二級照明和四級照明均屬于光瞳-掩模優化(Source-Mask Optimization，SMO)技術方案中的一部分，實際應用時，根據掩模圖形的分布，可以計算出最優的照明系統光瞳面的能量分布，并通過調制得到這種光瞳分布，從而增強系統分辨率并增強焦深。

目前的二級照明或四級照明的技術方案中主要通過以下方式改變光瞳米面上的能量分布：

1、在光瞳面設置擋板，或者透過率分布變化的玻璃平板，直接改變光瞳面的能量分布，但是能量損失大，不利于增大產率；

2、選擇不同遠場分布的衍射光學元件(Diffraction Optical Element，DOE)，從而在光瞳面得到相應的能量分布，該方案雖可提高能量利用率，但DOE的使用成本高；

3、利用1對軸錐鏡組，拉開軸錐鏡組即可將傳統照明形成環形照明，也可配合變焦鏡組，形成照明系統相干因子的變化，從而改變光瞳面的能量分布，但由于軸錐鏡加工比較困難，加工成本高，尤其是頂部，常常會去掉其中一部分，造成傳統照明模式中心依然有空洞，并且需要較大的軸向空間。

4、使用微反射鏡陣列元件(Minute Mirror Array，MMA)，改變MMA中任意反射鏡的反射角度，在光瞳面得到相應的能量分布，該方案的能量利用率高，可以形成任意的光瞳分布，然而研發制作成本高，形成相應光瞳能量分布的計算方法非常復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光刻機、曝光系統及實現離軸照明的方法與離軸照明裝置，以解決調節光路所使用的零件加工困難、成本高、所需軸向空間大的問題，并還用于解決生成均勻離軸照明視場時能量損失大，產率低的問題。

為實現上述目的，本發明提供的一種實現離軸照明的方法，基于離軸照明裝置，所述離軸照明裝置包括光源以及依次排列的反射單元、耦合單元、勻光單元及中繼鏡組，所述耦合單元至少包括變焦鏡組和匯聚鏡組，所述匯聚鏡組位于所述變焦鏡組和所述勻光單元之間，所述方法包括：

光束投射到所述勻光單元之前，使光瞳位置發生平移，以使得平移后光瞳中的光束以非對稱的方式入射至所述勻光單元，所述勻光單元進一步對入射的非對稱光束進行勻光后形成離軸照明視場。

可選地，在所述的實現離軸照明的方法中，光束的傳播過程為：所述光源發出的光束經過所述反射單元反射后入射至所述耦合單元，所述耦合單元進一步將光束耦合后投射至所述勻光單元，所述勻光單元再進一步對光束進行勻光后投射至所述中繼鏡組。

可選地，在所述的實現離軸照明的方法中，所述使光瞳位置發生平移的步驟包括：