[发明专利]一种光刻照明光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别地，涉及光刻机的一种光刻照明光学系统。

背景技术

现有光刻法中采用高压汞灯照明的光学系统，主要对g(436nm)h(405nm)i(365nm)三线进行曝光，在涂有光刻胶的硅片上得到一定的图形。

为了在硅片面上实现所需的曝光剂量和剂量均匀性，不仅对照明系统的光强有要求，对光强的均匀性也有要求，也就是平时所说的照明视场的不均匀性。照明系统中通常使用积分棒、微透镜阵列、复眼透镜等作为匀光器件。

现有技术一般是单独使用积分棒或者微透镜阵列作为匀光器件。现有技术中使用积分棒2作为匀光器件的照明系统如图1所示。单独使用积分棒时，为了在视场上得到好的均匀性，在入射到积分棒光束的入射角和积分棒的端面尺寸不变的前提下，积分棒的长度越长，光线在积分棒内部全反射的次数越多，积分棒出射端光束的均匀性越好。因此为了提高照明视场的均匀性，积分棒的长度要求越来越长。随着积分棒的长度变长，积分棒加工难度增加，加工成本越来越高，以至于为了得到足够长的积分棒需要使用多个积分棒进行拼接。积分棒增长的同时照明系统的机械长度也会随之增加。使用微透镜阵列组5和9作为匀光器件的照明系统如图2所示。使用微透镜阵列作为匀光器件时，微透镜的数量关系着照明的均匀性的高低，目前微透镜阵列中的单个微透镜的尺寸可以做的很小，这就意味着同样尺寸的微透镜阵列中的微透镜的数量可以大大增加，但是微透镜的尺寸做的越小，微透镜阵列的成本会变的非常高，目前市场上的微透镜阵列外形尺寸稍大一些，微透镜数量稍多一些，价格都会非常高。使用复验透镜的情况和微透镜阵列的情况类似。使用复眼透镜6作为匀光器件的照明系统如图3所示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于微光刻的照明系统，使用小尺寸低成本的均匀性增强元件配合积分棒达到更好的匀光效果。

一种用于光刻的照明光学系统，包括光源，积分棒，以及中继透镜，其特征在于：还包括一个均匀性增强元件。

较佳地，所述均匀性增强元件放置在所述光源和所述积分棒之间。

其中，所述均匀性增强元件紧贴所述积分棒入射端。

较佳地，所述均匀性增强元件为衍射光学元件，如微透镜阵列、复眼透镜。

其中，所述照明光学系统包括两个以上的均匀性增强元件，组合使用。

本发明通过在积分棒入射端加均匀性增强元件，在积分棒长度较短的情况下大幅度提高照明均匀性。本发明使用的均匀性增强元件可以是微透镜阵列、复眼透镜或者其它衍射光学元件。加入均匀性增强元件之后，光瞳中心的光线向光瞳边缘分散，光瞳边缘的光线增加，光瞳中心的光线在积分棒中反射次数少，光瞳边缘的光线在积分棒中反射次数多，加入均匀性增强元件之后在积分棒中反射次数多的光线增加，可以提高均匀性效果，匀光效果可以提高30％以上。和单独使用很长的积分棒相比，可以降低成本，减小机械尺寸，降低装配难度。本照明系统可用于436nm、405nm、365nm甚至更短波长的光刻机上，还可用于其它光学照明领域。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1为现有积分棒作为匀光器件结构示意图；

图2为现有微透镜阵列作为匀光器件结构示意图；

图3为现有复眼透镜作为匀光器件结构示意图；

图4为本发明第一实施例的结构示意图；

图5为本发明第一实施例中使用的均匀性增强元件结构示意图；

图6为本发明第二实施例的结构示意图；

图7为本发明第二实施例中使用的均匀性增强元件结构示意图；

图8为使用均匀性增强元件效果图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

第一实施例

本发明的一个具体实施例如图4所示。光源100发出的光经过椭球反射镜会聚后照射到均匀性增强元件复眼透镜200上，经过复眼透镜200，光束进入积分棒300的入射端面300a，光束在积分棒300中多次全反射后，在积分棒出射端面300b上形成均匀照明，积分棒出射端面300b经过中继透镜400放大后再通过孔径光阑500成像在掩模板600上，在掩模板600上形成所需的具有一定数值孔径、尺寸、均匀性的照明视场。

在本实施例中，均匀性增强元件使用的复眼透镜200，如图5所示。

第二实施例