[发明专利]光刻照明用光瞳整形装置

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机照明设备，特别是一种用于紫外光刻机离轴照明系统中调节光瞳面光强空间分布尺寸的光瞳整形装置。

背景技术

在先进光刻机的照明系统中，通过选择和光刻掩模图形的结构和尺寸对应的光瞳面照明光强空间分布尺寸，特别是通过改变光瞳面上环形照明的环带的内径大小和环带宽度，来提高光刻系统的分辨率，改善光刻对比度，从而实现超精细光刻图形的精确加工。光瞳面照明光强空间分布的产生与调节是光瞳整形装置的功能。

目前光瞳整形装置主要由衍射光学元件、连续变焦透镜组和锥形镜组构成；衍射光学元件用于产生光刻照明所需的光瞳面光强分布花样，光刻照明系统中衍射光学元件产生的各种照明花样（如传统、环形、二极和四极等照明模式），光刻机中衍射光学元件设计可参见Jerry Leonard,James Carriere,Jared Stack,Rich Jones,MarcHimel,John Childers,Kevin Welch，Proc.SPIE.6924,Optical Microlithography XXI69242O，March 14,2008；所述的锥形镜组一般由凹、凸两个锥形镜构成，通过改变两个锥形镜之间的距离实现光瞳面上环带内径的调节；连续变焦透镜组用于调节光瞳面上环带宽度的调节。采用该方法的主要缺点有：锥形镜组的引入将使光学系统产生难于校正的轴外像差，使光瞳面光强分布劣化，改变了光瞳面切向极张角的大小，并且径向光强分布也会受到影响；锥形镜组的引入降低了整个光学系统的透过率，无法有效利用激光光源的能量；工作在深紫外波段的锥形镜的加工难度大，导致光刻机的制造成本高。

在现有技术中，“一种产生连续可变光瞳的照明装置”（参见专利CN101408285A）中，公开了一种光刻照明用的光瞳整形装置，通过在上述传统光瞳整形装置中，加入具有X和Y方向不同光焦度的光学系统，从而使光束X和Y方向具有不同尺寸的整形装置。该光瞳整形装置能够增加几种照明模式的调节自由度，但没有改变传统整形装置的整体布局，因此无法克服上述缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种用于紫外光刻机离轴照明系统中调节光瞳面光强空间分布尺寸的光瞳整形装置，该光瞳整形装置的特点是光学系统简单，光学透过率高，能克服锥形镜组引入的光瞳劣化问题，并能有效降低光刻机的生产成本。适用于任何紫外光波段光刻照明系统的光瞳整形。

本发明的技术解决方案如下：

一种光刻照明用光瞳整形装置，其特点在于包括转盘机构、连续变焦透镜组和控制器，所述的转盘机构沿圆周均匀地设有多个衍射光学元件，沿光刻机照明系统中产生的方形的入射光束方向依次是所述的转盘机构的衍射光学元件和连续变焦透镜组，所述的衍射光学元件位于所述的连续变焦透镜组的前焦面并垂直于装置的光轴，所述的控制器通过编码器精确控制所述的转盘机构的旋转和所述的衍射光学元件的移动，通过所述的转盘机构的旋转选择所需要的衍射光学元件以实现所需的照明方式，通过所述的衍射光学元件的移动，实现光瞳面上的照明环带内径的调整；光刻机照明系统中产生的方形的入射光束照射在所选定的衍射光学元件上，调节所述的连续变焦透镜组，改变透镜焦距实现照明光瞳面上环带宽度的调节，在所述的连续变焦透镜组的像方焦面即光瞳面上形成所需的照明光瞳分布。

所述的转盘机构沿圆周均匀地设有五个衍射光学元件，分别依次为环形照明衍射光学元件、X方向二极照明衍射光学元件、Y方向二极照明衍射光学元件、四极照明衍射光学元件和传统照明衍射光学元件，相应的在所述的光瞳面上形成环形照明、X方向二极照明、Y方向二极照明、四极照明和传统照明。

所述的环形照明衍射光学元件由一系列一维分区式的子区域构成，该子区域的排列方向和所述的环形照明衍射光学元件的移动方向相同，每个子区域分别对应于产生不同直径而环带宽度相同的照明环带，所述的环形照明衍射光学元件的子区域和所述的光瞳面上的环带相对应，即D子区域用于产生D环带，每个子区域和相邻子区域产生的照明环带是正好相接的，工作时，通过照射几个连续的子区域，得到一个总的照明环带，该总的照明环带的宽度等于被照射子区域的个数乘以一个照明环带的宽度。