[发明专利]照明装置及照明方法和一种光刻机

说明书

本发明公开了一种照明装置，包括光源和匀光系统，所述匀光系统设置在所述光源的光轴上，所述光源出射的光束经过所述匀光系统成像在掩模上；所述光源包括LED阵列和光源控制器，所述光源控制器根据光瞳能量分布需求分别控制所述LED阵列中每个LED光源出射的光束与光源光轴的倾斜角度。所述照明装置通过改变每个LED光源出射光束与光源光轴的倾斜角，即可在光瞳面的不同位置得到所需的能量分布，实现对应的离轴照明模式。本发明还公开了一种照明方法，用于上述照明装置，实现离轴照明方法，操作简单，准确度高。本发明还公开了一种光刻机，包括上述照明装置，提高了光刻机投影物镜的焦深，提高了光刻机的光刻效率。

技术领域

本发明涉及一种照明装置及照明方法和一种光刻机。

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模版上的图形精确地投影曝光到涂过光刻胶的硅片上。

在光刻过程中，对图像质量起关键作用的两个因素是分辨率和焦深，为了增强曝光系统的分辨能力，提高焦深，增大工艺窗口，先进的光刻工艺要求使用离轴照明技术(off-axis illumination，OAI)，传统的离轴照明包括环形照明、二极照明和四极照明等，主要是根据具体的掩模图形来选择不同的离轴照明光瞳分布。

目前，二极照明或四极照明的技术方案包括：

1、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，但能量的损失较高，且光瞳切换速度较慢。

2、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，但只能得到预设的光瞳分布，光瞳切换速度较慢，而且DOE的价格较高。

随着发光二极管(LED)技术的发展，LED光源的功率越来越接近现代半导体工业大功率高强度的需求，LED光源具有体积小、寿命长、出射光功率易于控制等特点，LED光源通过使用不同的能量收集器件和匀光器件来满足在不同的使用场景下的需求，具有很大的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种照明装置，用以解决目前实现离轴照明的照明装置能量利用率低、光瞳切换速度慢以及造价高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种照明装置，包括光源和匀光系统，所述匀光系统设置在所述光源的光轴上，所述光源出射的光束经过所述匀光系统成像在掩模上；

所述光源包括LED阵列和光源控制器，所述光源控制器根据光瞳能量分布需求分别控制所述LED阵列中每个LED光源出射的光束与光源光轴的倾斜角度。

作为优选，所述光源还包括用于准直所述LED阵列出射光束的光束收集器阵列，所述LED阵列包括多个同类型的LED光源，所述光束收集器阵列包括多个光束收集器，一个所述光束收集器对应一个所述LED光源，所述LED光源与其对应的光束收集器固定为一个整体。

作为优选，所述LED光源出射的光束的角分布为朗伯分布。

作为优选，所述LED光源出射的光束的波长为365nm、248nm或更短。

作为优选，所述匀光系统包括依次设置在所述光源光轴上的第一汇聚镜组、匀光单元和中继透镜组，所述第一汇聚镜组的物面位于所述光源的出光端，所述匀光单元的入光端位于所述第一汇聚镜组的像面，所述中继透镜组的物面位于所述匀光单元的出光端。

作为优选，所述第一汇聚镜组为定焦汇聚镜组或变焦汇聚镜组，所述第一汇聚镜组控制所述光源出射的光束与光源光轴的倾斜角的同时，还可以控制照明光瞳面的光瞳分布位置，改变光瞳的大小，更好的实现多种离轴照明模式。