[发明专利]一种照明系统及方法

说明书

本发明公开了一种照明系统及方法，该系统包括沿光路依次排列的光源、匀光单元、视场切换单元、可变狭缝组件和中继镜组单元，所述视场切换单元与所述匀光单元的出射面对应，以改变所述匀光单元的视场尺寸。通过视场切换单元根据照明视场的扫描宽度确定子视场的数量，并根据所需子视场的数量调整光斑的大小从而满足视场需求，本发明将视场配置的功能与匀光的功能分离开，实现了视场配置的在线切换功能，不损失能量，不影响视场内的照度和积分均匀性；将匀光单元模块化，所有TFT光刻机使用相同规格的匀光石英棒，就可实现各种长宽比要求的扫描曝光视场，成本低廉，结构简单，高效安全，高度模块化，方便后续的改造，升级和维护。

技术领域

本发明涉及光刻机领域，具体涉及一种照明系统及方法。

背景技术

光刻机中照明系统的主要作用是在掩模面上提供正确的尺寸、形状的照明视场，并且在视场内满足照度、NA(数值孔径)、均匀性等光刻工艺需求，供后续光学系统使用。TFT(薄膜场效应晶体管)光刻机要求照明视场的长宽比比较大，同时TFT光刻机中照明视场的扫描宽度是决定光刻生产工艺窗口的重要因素。

TFT光刻机的扫描宽度决定了其所谓的“代次”，为了实现高代TFT光刻机完美兼容低代TFT光刻机的生产工艺，提高光刻机的竞争力，需要实现视场配置的在线切换。

目前，光刻机的视场配置是由照明系统中的匀光石英棒尺寸决定。尽管通过Variable Slit(VS，可变狭缝)组件可以实时调整掩模面的视场大小和位置，但这种调整只能在匀光石英棒的尺寸范围之内进行截取，而非真正意义上改变视场的配置。对于超过匀光石英棒端面尺寸的视场需求，是无法通过Variable Slit组件来实现的。

如图1所示为现有照明系统的结构示意图。包括汞灯1’、耦合单元2’、匀光石英棒3’、VS组件4’、中继镜组5’和均匀性补偿器6’，可以看出照明视场其实就是匀光石英棒3’后端面经过中继镜组5’的投影像。存在以下关系：视场尺寸＝石英棒端面尺寸×中继倍率；因此可以通过改变中继镜组5’的倍率来改变中继投影像的大小，但是这种方案不但会引入复杂的光学变焦结构，而且照明系统的数值孔径和匀光效果等都会发生改变，因此并不可行。

因此为了能够切换视场配置，则只能够通过改变匀光石英棒3’的端面尺寸来实现，包括两种方案，一是水平移动切换匀光石英棒3’；二是旋转移动切换匀光石英棒3’视场，该方案需要匀光石英棒3’前后端面尺寸不一致。

事实上，匀光石英棒3’的核心功能是实现对照明光线的匀化作用，如图2所示。石英棒的匀光能力与光线在石英棒中的反射次数成正比例关系。在长度一定时，石英棒端面尺寸越大，其匀光效果越差，端面尺寸越小，匀光效果越好。另外，石英棒的端面形状也会对性能有一定的影响。具体就是，石英棒端面越接近正方形，端面棱边的长宽比越小，最终的匀光效果和光瞳性能越好。

为了切换视场配置而切换匀光石英棒，会对照明系统最重要的性能——均匀性和远心等产生巨大影响，造成性能不稳定。同时，匀光石英棒长度长，脆弱易损坏，经常切换风险比较大。匀光石英棒的价格也比较昂贵，加工周期长，为照明系统配置多根匀光棒用于切换视场会带来巨大的成本压力。

发明内容

本发明提供了一种照明系统及方法，以解决现有技术中存在的无法实现超过匀光石英棒端面尺寸的视场需求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种照明系统，包括沿光路依次排列的光源、匀光单元、视场切换单元、可变狭缝组件和中继镜组单元，所述视场切换单元与所述匀光单元的出射面对应，以改变所述匀光单元的视场尺寸。

进一步的，所述视场切换单元包括具有不同视场配置的多组视场棱镜组件和带动所述多组视场棱镜组件在光路中切换的驱动组件，切换至光路中的一组视场棱镜组件的入射面与匀光单元的出射面对齐，不同视场配置的多组视场棱镜组件沿扫描方向具有不同的视场尺寸。