[发明专利]一种微光刻照明光瞳的整形结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造半导体器件的微光刻部件，具体地说，是关于一种连续可调节的照明光瞳整形结构。

背景技术

光刻法(亦称微光刻法)用于制造半导体器件。光刻法使用电磁辐射，如紫外(UV)、深UV或可见光，在半导体器件设计中产生精细的图。许多种半导体器件，如二极管、三极管和集成电路，都可用光刻技术制作。

光刻曝光系统通常包括照明系统、含有电路图的掩模版、投影系统、以及用于涂覆光刻胶的硅片和硅片对准台。照明系统照射掩模版电路图，是由投影系统先把掩模版电路图照明区域的像投射到所述的硅片上。随着半导体器件制作技术的进步，缩减尺寸变得越来越困难，为了进一步减少图形线宽，当今先进的光刻工艺要求使用离轴照明技术，包括环形照明、双极照明、四极照明等，这就要求照明系统具有可调节的光瞳。通过合理选择与曝光图案相匹配的光瞳形状可以最大限度地提高工艺窗口。

在光刻照明系统中，Nikon公司发明的一种典型的光瞳产生装置如图1所示(专利公开号CN1407408)，它在照明光瞳面插入不同形状的挡板6，用来遮挡出不同形状的光瞳，从而产生所需的照明模式。这种方法的缺点是照明模式不能连续改变，特别是遮挡板笨重，且遮挡会造成较大的光能损失，降低了光学系统的效率。

ASML公司发明的一种改进的方式(见图3)是采用衍射片101加变焦透镜组102加一对凹凸互补的旋转三棱镜104来产生连续可变的照明光瞳(专利公开号CN1474235)。这种方法在改变照明光瞳形状时可以不损失光能，效率高。但是缺点在于采用了衍射光学元件后，通常难以避免地会在光瞳的中心产生亮度很高的0级衍射斑，影响光瞳的均匀性，同时容易破坏元件的膜层。

为此，Nikon公司提出了专利公开号为CN101006556的专利，在一对凹凸互补旋转三棱镜的锥尖上加入了小挡光板来遮挡0级衍射斑。这是一种非常有效的解决办法。一对凹凸互补旋转三棱镜改变照明光瞳的原理是：在需要圆形光瞳(传统照明)时，凹凸互补旋转三棱镜合拢(见图4a)，在需要环形光瞳(环形照明)时，凹凸互补旋转三棱镜拉开(见图4b)。然而这样，就会带来一个问题，需要圆形光瞳时，一对凹凸互补旋转三棱镜容易接触到一起，对表面的光学膜层不利。

发明内容

综上所述，如何对所产生的连续可调节的照明光瞳进行调节，使之方便地形成各种所需的光瞳形状，并在任何情况下光学调节元件都不会接触，这些乃是本发明所要解决的技术问题。为此，本发明的目的在于提供一种改进的微光刻照明光瞳整形结构，其可避免潜在的接触摩擦危险，有效地保护元件的光学镀膜，提高照明系统的可靠性，同时也具备易于加工、机械夹持方便的优点。

本发明的技术方案如下：

根据本发明的一种微光刻照明光瞳的整形结构，包括依次光学连结的衍射光学元件、连续变焦透镜组，其特点是，还包括由两个由凸圆锥镜组成的光瞳调节器，其后接所述的连续变焦透镜组。

进一步，所述的两个凸圆锥镜具有相似的外形尺寸；所述的两个凸圆锥镜的母线具有相同的斜率，或者两个凸圆锥镜中的后一个凸圆锥镜的母线斜率略微低于前一个凸圆锥镜的母线斜率，这样，可以使出射光束更为准直；所述的两个凸圆锥镜，其入射光束经过第一个凸圆锥镜后先向内偏折，然后发散，再由第二个凸圆锥镜准直出射；所述的两个凸圆锥镜，在产生圆形光瞳截面时，无需靠近接触，可以保持一定距离；所述的衍射光学元件用于产生特定的照明模式(圆形、环形、双极、四极等)；所述的连续变焦透镜组用于改变照明系统光瞳截面的大小；所述的两个凸圆锥镜组成的光瞳调节器用于调节光瞳截面上内环的大小。

本发明的优点如下：

1、本发明采用了一种新的装置来产生连续可调节的照明光瞳，其特点是利用变焦透镜组加两个凸圆锥镜来实现光瞳调节，可以方便地形成各种所需的光瞳形状。

2、本发明采用两个凸圆锥镜，避免了制造难度较大的凹圆锥镜，本技术领域的技术人员都知道，凹圆锥镜特别是母线斜率较大的高精度凹圆锥镜在加工制造上的难度较大，而凸圆锥镜在加工上却比较容易实现高精度。

3、本发明的两个凸圆锥镜始终保持一定的距离，在任何情况下都无需接触，避免了潜在的摩擦危险，有效地保护了元件的光学镀膜，提高了照明系统的可靠性。另外，正是由于两个凸圆锥镜无需靠得很近，因此镜片夹持机构的设计得到了简化。

4、本发明的结构简单，在解决可靠性的同时，没有增大任何系统的复杂性，系统实现方式灵活。

附图说明

图1是Nikon公司专利公开号为CN1407408的照明系统示意图，它通过光瞳遮挡转盘6上不同形状的遮挡板来遮挡出所需形状的光瞳截面。