[发明专利]一种离轴照明系统

说明书

本发明公开了一种离轴照明系统，沿光路依次包括激光光源、四分之一波片和渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜，激光光源、四分之一波片、渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜同轴设置，四分之一波片和渥拉斯顿棱镜还与一控制器连接，控制器带动四分之一波片和渥拉斯顿棱镜在光路中切换或旋转。四分之一波片使线偏振光转换成圆偏振光，渥拉斯顿棱镜则使该圆偏振光转变成两束振动方向垂直的线偏振光，通过设置若干交替排列的四分之一波片和渥拉斯顿棱镜，并通过控制器带动四分之一波片和渥拉斯顿棱镜在光路中切换或旋转，以实现二级、四级等多级光瞳照明模式，有效提升了光刻机投影物镜的焦深，且元件成本低廉、安装调试简单、效果稳定，安全性高。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种离轴照明系统。

背景技术

半导体制造中的微光刻技术就是利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影曝光到涂过光刻胶的硅片上。

为了进一步增强曝光系统的分辨能力，提高焦深，增大工艺窗口，离轴照明技术(off-axis illumination，OAI)在扫描曝光系统中得到了广泛应用。传统的离轴照明包括环形照明、二级照明和四极照明等，主要是根据具体的掩膜图形来选择不同的离轴照明光瞳分布。

包括二级和四级照明的离轴照明模式，是一种分辨率增强技术方案，属于光瞳-掩膜优化(Source-Mask Optimization，SMO)技术方案中的一部分，即根据掩膜图形的分布，计算出最优的照明系统光瞳面的能量分布，并通过调制得到该种光瞳分布，以增强系统分辨率并增强焦深。

目前，二级照明或四级照明的技术方案包括以下几种：

一是在光瞳面设置挡板，或者透过率分布变化的玻璃平板，直接改变光瞳面的能量分布。该方案最为简单，而且可以应用在任意的光学系统中，但能量损失过大，降低了产率。

二是使用衍射光学元件(Diffraction Optical Element，DOE)，通过选择不同远场分布的DOE，在光瞳面得到相应的能量分布。该方案常用于激光器为光源的曝光系统中，能量利用率有所提高，但DOE的价格昂贵，成本高。

三是使用微反射镜阵列元件(Minute Mirror Array，MMA)，改变MMA中任意反射镜的反射角度，在光瞳面得到相应的能量分布。该方案常用于激光器为光源的曝光系统中，能量利用率高，可以形成任意的光瞳分布，但研发制作成本较高，形成相应光瞳能量分布的计算方法非常复杂。

发明内容

本发明提供了一种离轴照明系统，以解决现有技术存在的能量损失大、产率低，以及元件成本和研发成本高问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种离轴照明系统，沿光路依次包括激光光源、四分之一波片、渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜，所述激光光源、四分之一波片、渥拉斯顿棱镜以及傅里叶透镜同轴设置，所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜还与一控制器连接，所述控制器带动所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜在光路中切换或旋转。进一步的，所述四分之一波片的快轴方向与X轴的夹角为45度，线偏振光进入所述四分之一波片后变成圆偏振光。

进一步的，距离所述激光光源最近的四分之一波片和激光光源之间还设有扩束单元，所述扩束单元与所述傅里叶透镜同轴设置。

进一步的，所述四分之一波片和渥拉斯顿棱镜均包括多个，数量相同，交错设置，且距离所述傅里叶透镜最近的渥拉斯顿棱镜的后表面为散射面。

进一步的，距离所述傅里叶透镜最近的渥拉斯顿棱镜的后表面位于所述傅里叶透镜的物方焦面上。

进一步的，距离所述傅里叶透镜最近的渥拉斯顿棱镜与所述傅里叶透镜之间还设有偏振整形单元，所述偏振整形单元与所述傅里叶透镜同轴设置。