[发明专利]一种光刻照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻装置的光刻照明系统。

背景技术

光刻法，亦称微光刻法，用于制造半导体器件，是半导体制造中的一道重要工艺。许多半导体器件都能够用光刻技术制作，如二极管、三极管和集成电路等。现有的光刻法中常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，将掩模板上图案精确地转移到衬底（如：硅片）上。

根据半导体器件光刻制作和曝光的要求，光刻机所需的照明系统通常要求是远心设计的，照明系统产生的照明视场内的光强分布要求尽量均匀，硅片面上的部分照明视场内有时需要实现不同的数值孔径。

要实现照明远心的足够小，现有设计中一般是以主光线的远心值作为照明系统设计远心度的参考值，主光线处的远心值是指中心波长下各视场内主光线与光轴在像面上的夹角。按此法设计的主光线远心与现实光路中的远心实际是有差别的，因为实际光路中的远心度是多个波长共同作用后的结果。设计远心值与实际值偏差过大，会导致掩模面上由于加工产生的不平整度极其敏感，从而引起硅片面上的成像质量，尤其是畸变的极大变化。

现有设计中往往由于镀膜条件的限制、积分棒倒角、棱边以及毛边漫反射等因素的影响，会导致镀膜玻璃透镜边缘位置的透过率低于中间位置，使入射到掩模面上的光照强度呈现中间高四周低的情形，如图1所示，从而影响掩模面上光照强度分布的均匀性。

美国专利US5245384公开的一种照明系统中，为实现不同的数值孔径，把聚光透镜做成一个变焦系统50b，如图2所示。现有技术中，或者通过改变照明系统中中继透镜组中孔径光阑的大小来实现不同的数值孔径。

发明内容

本发明的目的在于提出一种光刻照明系统，通过优化设计，在保证照明系统光强均匀性的前提下，增大边缘视场的数值孔径，提高掩模面和硅片面上边缘视场的光照强度，克服光强分布呈中间高四周低的情形，增强系统的实用性。

为了实现上述发明目的，本发明提出一种光刻照明系统，包括高压汞灯、耦合透镜组、石英棒、中继透镜组、掩模板，汞灯发出的光经耦合透镜组会聚，在石英棒中经过多次全反射形成均匀照明光，经过中继透镜组放大，在掩模板上形成具有一定数值孔径、尺寸和均匀性的照明视场；其特征在于：所述中继透镜组用于提升照明视场内边缘视场光照强度。

更近一步地，所述耦合透镜组具有变焦功能，用于改变耦合镜组输出端面光束的数值孔径。

更进一步地，所述耦合透镜组包含：具有正光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2；所述第一透镜组G1至少包含两片透镜；所述第二透镜组G2至少包含两片透镜。所述第一透镜组G1至少包含一个弯月式的正透镜，以及一个双凸式的正透镜；所述第二透镜组G2至少包含一个弯月式的正透镜，以及一个弯月式的正透镜。

更近一步地，所述耦合透镜组包含有一可移动镜片，设置在所述耦合透镜组的入射端，用于通过移动所述可移动镜片的位置，改变所述耦合透镜组输出端出射光束的数值孔径。所述出射光束的数值孔径的变化范围为0.32至0.34。

更进一步地，所述中继透镜组包含：具有正光焦度的第三透镜组G3，具有正光焦度的第四透镜组G4以及具有正光焦度的第五透镜组G5；所述第三透镜组G3至少包含三片透镜，所述第四透镜组G4至少包含两片透镜，所述第五透镜组G5至少包含三片透镜。所述第三透镜组G3至少包含一个弯月式的正透镜，一个双凸式的正透镜以及一个弯月式的负透镜；第四透镜组G4至少包含一个弯月式正透镜以及一个双凸式的正透镜；第五透镜组G5至少包含一个双凹式负透镜，一个弯月式正透镜以及一个双凸式正透镜。

其中，所述光刻照明系统的像方工作距大于100mm。

与现有技术相比较，本发明使用多波长光线质心远心的优化设计，能得到更加切合实际的多波长光路中的远心度。同时，本发明提升了照明视场中边缘视场的光照强度，补偿了由于镀膜条件、石英棒毛边漫反射等因素引起的照明视场边缘光照强度低于中间的情形，有效地保证了照明视场内光照强度的均匀性。本发明通过调节耦合透镜组中第一片镜片的位置，实现了耦合透镜组输出端面数值孔径的微小可调，其变化范围覆盖了汞灯数值孔径的变化范围，能随着光源数值孔径的改变而调节耦合透镜组输出端面的数值孔径，避免由于汞灯数值孔径变化造成的影响，从而使汞灯光源和整个照明系统具有更强的实用性。

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。