專利名稱：一種光刻照明光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及光刻機(jī)的一種光刻照明光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有光刻法中采用高壓汞燈照明的光學(xué)系統(tǒng)，主要對(duì)Μ436ηπι)1^405ηπι) i (365nm) 三線進(jìn)行曝光，在涂有光刻膠的硅片上得到一定的圖形。為了在硅片面上實(shí)現(xiàn)所需的曝光劑量和劑量均勻性，不僅對(duì)照明系統(tǒng)的光強(qiáng)有要求，對(duì)光強(qiáng)的均勻性也有要求，也就是平時(shí)所說的照明視場(chǎng)的不均勻性。照明系統(tǒng)中通常使用積分棒、微透鏡陣列、復(fù)眼透鏡等作為勻光器件?，F(xiàn)有技術(shù)一般是單獨(dú)使用積分棒或者微透鏡陣列作為勻光器件?，F(xiàn)有技術(shù)中使用積分棒2作為勻光器件的照明系統(tǒng)如圖1所示。單獨(dú)使用積分棒時(shí)，為了在視場(chǎng)上得到好的均勻性，在入射到積分棒光束的入射角和積分棒的端面尺寸不變的前提下，積分棒的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，光線在積分棒內(nèi)部全反射的次數(shù)越多，積分棒出射端光束的均勻性越好。因此為了提高照明視場(chǎng)的均勻性，積分棒的長(zhǎng)度要求越來越長(zhǎng)。隨著積分棒的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，積分棒加工難度增加，加工成本越來越高，以至于為了得到足夠長(zhǎng)的積分棒需要使用多個(gè)積分棒進(jìn)行拼接。積分棒增長(zhǎng)的同時(shí)照明系統(tǒng)的機(jī)械長(zhǎng)度也會(huì)隨之增加。使用微透鏡陣列組5和9作為勻光器件的照明系統(tǒng)如圖2所示。使用微透鏡陣列作為勻光器件時(shí)，微透鏡的數(shù)量關(guān)系著照明的均勻性的高低，目前微透鏡陣列中的單個(gè)微透鏡的尺寸可以做的很小，這就意味著同樣尺寸的微透鏡陣列中的微透鏡的數(shù)量可以大大增加，但是微透鏡的尺寸做的越小， 微透鏡陣列的成本會(huì)變的非常高，目前市場(chǎng)上的微透鏡陣列外形尺寸稍大一些，微透鏡數(shù)量稍多一些，價(jià)格都會(huì)非常高。使用復(fù)驗(yàn)透鏡的情況和微透鏡陣列的情況類似。使用復(fù)眼透鏡6作為勻光器件的照明系統(tǒng)如圖3所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于微光刻的照明系統(tǒng)，使用小尺寸低成本的均勻性增強(qiáng)元件配合積分棒達(dá)到更好的勻光效果。一種用于光刻的照明光學(xué)系統(tǒng)，包括光源，積分棒，以及中繼透鏡，其特征在于還包括一個(gè)均勻性增強(qiáng)元件。較佳地，所述均勻性增強(qiáng)元件放置在所述光源和所述積分棒之間。其中，所述均勻性增強(qiáng)元件緊貼所述積分棒入射端。較佳地，所述均勻性增強(qiáng)元件為衍射光學(xué)元件，如微透鏡陣列、復(fù)眼透鏡。其中，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括兩個(gè)以上的均勻性增強(qiáng)元件，組合使用。本發(fā)明通過在積分棒入射端加均勻性增強(qiáng)元件，在積分棒長(zhǎng)度較短的情況下大幅度提高照明均勻性。本發(fā)明使用的均勻性增強(qiáng)元件可以是微透鏡陣列、復(fù)眼透鏡或者其它衍射光學(xué)元件。加入均勻性增強(qiáng)元件之后，光瞳中心的光線向光瞳邊緣分散，光瞳邊緣的光線增加，光瞳中心的光線在積分棒中反射次數(shù)少，光瞳邊緣的光線在積分棒中反射次數(shù)多，加入均勻性增強(qiáng)元件之后在積分棒中反射次數(shù)多的光線增加，可以提高均勻性效果，勻光效果可以提高30%以上。和單獨(dú)使用很長(zhǎng)的積分棒相比，可以降低成本，減小機(jī)械尺寸，降低裝配難度。本照明系統(tǒng)可用于436nm、405nm、365nm甚至更短波長(zhǎng)的光刻機(jī)上，還可用于其它光學(xué)照明領(lǐng)域。


關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。圖1為現(xiàn)有積分棒作為勻光器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有微透鏡陣列作為勻光器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有復(fù)眼透鏡作為勻光器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例中使用的均勻性增強(qiáng)元件結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例中使用的均勻性增強(qiáng)元件結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為使用均勻性增強(qiáng)元件效果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。第一實(shí)施例本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例如圖4所示。光源100發(fā)出的光經(jīng)過橢球反射鏡會(huì)聚后照射到均勻性增強(qiáng)元件復(fù)眼透鏡200上，經(jīng)過復(fù)眼透鏡200，光束進(jìn)入積分棒300的入射端面300a，光束在積分棒300中多次全反射后，在積分棒出射端面300b上形成均勻照明，積分棒出射端面300b經(jīng)過中繼透鏡400放大后再通過孔徑光闌500成像在掩模板600上，在掩模板600上形成所需的具有一定數(shù)值孔徑、尺寸、均勻性的照明視場(chǎng)。在本實(shí)施例中，均勻性增強(qiáng)元件使用的復(fù)眼透鏡200，如圖5所示。第二實(shí)施例本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例如圖6所示。汞燈發(fā)出的光經(jīng)過橢球反射鏡會(huì)聚后經(jīng)過耦合透鏡700，耦合透鏡700可以改變光源100的數(shù)值孔徑也可以保持光源100的數(shù)值孔徑不發(fā)生變化，光線經(jīng)過耦合透鏡700后照射到均勻性增強(qiáng)元件微透鏡陣列800上，經(jīng)過微透鏡陣列800光束進(jìn)入積分棒300的入射端面300a，光束在積分棒300中多次全反射后，在積分棒出射端面300b上形成均勻照明，積分棒出射端面300b經(jīng)過中繼透鏡400放大后成像在掩模板600上，在掩模板600上形成所需的具有一定數(shù)值孔徑、尺寸、均勻性的照明視場(chǎng)。在本實(shí)施例中，均勻性增強(qiáng)元件使用的微透鏡陣列800，如圖7所示。圖8為使用均勻性增強(qiáng)元件效果圖。可以看出，使用均勻性增強(qiáng)元件后光斑更加均勻。本說明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于光刻的照明光學(xué)系統(tǒng)，包括光源，積分棒，以及中繼透鏡，其特征在于還包括一個(gè)均勻性增強(qiáng)元件。
2.如權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述均勻性增強(qiáng)元件放置在所述光源和所述積分棒之間。
3.如權(quán)利要求2所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述均勻性增強(qiáng)元件緊貼所述積分棒入射端。
4.如權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述均勻性增強(qiáng)元件為衍射光學(xué)元件。
5.如權(quán)利要求4所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述衍射光學(xué)元件為微透鏡陣列或復(fù)眼透鏡。
6.如權(quán)利要求4或5所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括兩個(gè)以上的均勻性增強(qiáng)元件，組合使用。
全文摘要
一種用于光刻的照明光學(xué)系統(tǒng)，包括光源，積分棒，中繼透鏡以及掩模，其特征在于還包括一個(gè)均勻性增強(qiáng)元件。本發(fā)明通過在積分棒入射端加入均勻性增強(qiáng)元件，在積分棒長(zhǎng)度較短的情況下大幅度提高照明均勻性。同時(shí)可以降低成本，減小機(jī)械尺寸，降低裝配難度。
文檔編號(hào)G02B3/00GK102566294SQ201010619059
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者胡斌 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司