[发明专利]一种光刻照明系统中的相干因子调整装置

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及一种光刻照明系统中的相干因子调整模块。

背景技术

光学投影光刻是利用光学投影成像的原理，将掩模版上的集成电路(IC)图形以分步重复或步进扫描曝光的方式将高分辨率图形转移到涂胶硅片上的光学曝光过程。

根据光刻机实际工作时不同的曝光要求，硅片上需要不同的数值孔径或者相干因子。

现有的技术主要是变焦镜组配合锥形棱镜来调整照明系统的相干因子。

如美国专利US6452662采用了变焦镜组配合锥形棱镜的方法调节照明系统的相干因子。图1所示为该系统的图：该系统主要包括扩束整形系统10，锥形棱镜和变焦模块12，匀光器和投影光学系统14。系统中定义了光轴16，光瞳面18和调制平面20。模块12中包含了间距可调的锥形棱镜组和变焦镜组，其中锥形棱镜22中前者为负锥，后者为正锥。激光器光源发出的经光照明系统中的扩束整形系统10后，进入由锥形棱镜和变焦镜构成的模块12，最后进入匀光器和投影光学系统模块14后，照明调制平面。图2所示为经锥形棱镜22和变焦镜组24调节后，光瞳面18上可获得的光能分布。其中光瞳形状由A变为形状B时，将锥形棱镜的间隔置零，将变焦镜组24的焦距变大即可；当需要从光瞳形状A变为形状C时，增加锥形棱镜22的间隔即可。上述过程就是在调节照明系统的相干因子。

然而对于上述的照明系统想要得到大的相干因子变化范围时，变焦镜组的变倍比就很大，使得设计难度增加，由短焦变到长焦时动镜的行程会很长。另一方面，激光通过照明系统的玻璃镜片时，能量会被镜片吸收，变焦镜组和石英棒会影响系统的透过率。

发明内容

本发明主要解决技术问题为：主要提供了一种光刻照明系统中的相干因子调整装置，能用简单的方法实现照明系统的相干因子连续变化，提高光刻机的效率，降低成本。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种光刻照明系统中的相干因子调整装置，其特征在于：利用两组反射镜、一组准直镜以及一组锥形棱镜可以实现相干因子的连续变化；将准直镜组、锥形棱镜中心的连线定义为系统的光轴，所述装置包括：

反射镜组，由四片反射镜组成，起调整由聚光镜汇聚出射光的数值孔径的作用。每片反射镜都由高精度旋转电机控制其旋转，通过转动反射镜来改变光束从反射镜出射的数值孔径；

准直镜组：位于反射镜组后，负责准直反射镜组出射的光束；

锥形棱镜组：位于准直镜组后，由两个锥形棱镜组成，通过调整锥形棱镜的间隔能同时改变光束的内外沿高度，保持光束宽度和角度不变。

进一步的，每组反射镜分布于光轴的两侧，反射镜组的中心与准直镜组和锥形棱镜组的中心在同一条直线上。

进一步的，当每组反射镜组的反射镜分布于照明系统光轴两侧时，为了保证实现光束整形的功能，每组反射镜组的入射端间隔必须大于出射端间隔。

进一步的，反射镜组还可以与准直镜组和锥形棱镜组成非共轴系统调节照明系统的相干因子，其中，第一和第四片反射镜位于照明系统的光轴上，第二和第三片反射镜不位于照明系统的光轴上。

进一步的，可将第三片反射镜设置成动镜来确保由反射镜组出射光束的中心在照明系统的光轴上。

进一步的，为了保证反射镜组的出射光束能全部被准直，准直镜组的入射数值孔径必须大于反射镜组的出射数值孔径。

进一步的，所述反射镜由低转速高精度的旋转电机驱动，控制精度在秒级，以满足照明系统的对准精度要求。

进一步的，所述照明系统中的锥形棱镜由精度在微米量级的步进电机控制，控制精度满足照明系统的对准要求。

本发明的原理在于：

一种光刻照明系统中的相干因子调整装置首先将过照明系统中的准直镜组，锥形棱镜和均匀照明系统中心的直线定义为系统的光轴，沿Z轴正方向为光轴的正方向；

所述相干因子调整装置还包括：

反射镜组，由4片反射镜组成，负责调整由聚光镜汇聚出射光的数值孔径，位置靠近的两片反射镜为一组。每片反射镜都由高精度旋转电机控制其旋转，通过改变反射镜与光轴的夹角来改变光束从反射镜出射的数值孔径。所有反射镜与光轴的夹角数值都相等，每组反射镜组内部的反射镜与光轴夹角的符号相反。

准直镜组：位于反射镜组后的照明系统光路上，负责准直反射镜组出射的光束；

锥形棱镜组：位于准直镜组的照明系统光路上后，由两个锥形棱镜组成，通过调整锥形棱镜的间隔能在保持光束宽度和角度不变的前提下同时改变光束的内外沿高度；