[发明专利]一种多光源大视场拼接照明系统

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设备的多光源大视场拼接照明系统。 

背景技术

随着薄膜场效应晶体管TFT光刻技术的发展，基板的尺寸越来越大，集成的单元越来越多，单一的照明系统很难满足TFT光刻的需求。在集成电路IC、封装等步进光刻设备中最大的照明视场一般为8英寸，扫描光刻也只是在扫描方向有更大的视场，一般也不超过10英寸。但是现在五代以上的TFT曝光视场都在17英寸以上，所以单一镜头的照明视场远远不能满足大视场光刻的要求。 

采用多个照明分系统形成梯形曝光区域拼接扫描是实现大视场TFT光刻的解决方案之一，增大曝光分系统的数量有利于增大曝光区域的尺寸。这种解决方案主要解决两个问题：第一，将光源能量耦合并分解到分支的曝光分系统中去。第二，在曝光分系统中形成可以完好拼接扫描的梯形曝光视场。 

图1为现有单一光源的照明方案，该方案将光源的能量用单头两分枝的光纤结构耦合入两个曝光分系统中去实现大视场的拼接扫描。当采用单光源时，光源的能量被分解到多个曝光分系统中，曝光分系统越多，单一曝光视场的像面照度越低。 

为克服单光源时视场像面照度低的问题，现有技术多采用增加光源数量，将多个光源的能量耦合分解到多个曝光分系统中去的方案。日本专利JP1996139009采用3个光源4个镜头拼接的方式实现了大视场曝光，如图2所示。 

为实现多光源分系统的照明，日本专利JP3348467中采用了如图3所示的大端口多分支的光纤结构。前述照明方案中的光纤结构存在加工制造的困难，而且特殊的光纤结构对照明灯室的设计、安装造成了很大的限制性。此外，当采用多个光源将其能量耦合分解到多个分系统时，每个分系统都要接收所有光源的光能。当单个灯熄灭或者故障时，物面初始光能分布会发生较大的变化，而系统的耦合组没有相应的调节装置，会使所有分系统的照明视场均匀度下降，不利于光刻设备长期稳定的工作。 

楔形平板玻璃是一类重要的光学元件，利用其相对棱边的偏向角大小，可以调节通过楔形平板玻璃的光束的角分布。如图4所示，日本专利JP2005331694中利用两块楔形平板玻璃的相对移动和转动，实现了调节像面位置和放大倍率的目的。 

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种多光源大视场拼接照明系统，其特征在于，包括：多个光源，多个光纤，及多个照明分系统，每个光源和每个照明分系统之间设置有至少一个光纤，光线由所述光源发射，经过所述多个光纤分别入射到所述多个照明分系统，经所述照明分系统处理后在掩模板上形成照明视场。 

其中，所述照明分系统包括耦合透镜组，平板调节装置，匀光装置，及中继透镜组，由所述光纤引导的光线，入射到所述耦合透镜组耦合后，经平板调节装置调整角度，再经匀光装置匀光后进入中继透镜组。 

较优地，还包括投影物镜，所述投影物镜中设置狭缝光阑，由所述照明分系统出射的光线，经过所述投影物镜及所述狭缝光阑，在所述投影物镜的像面上形成梯形曝光视场。 

其中，所述光源包括汞灯光源及椭球反射镜。 

其中，所述匀光装置包括微透镜阵列和石英棒。 

其中，所述光纤的数目与照明分系统数目相同。 

其中，所述平板调节装置包括一个平行平板和两个楔角方向相反的楔形平板。 

其中，所述两个楔形平板的倾斜角度分别为13.68°和11.31°。 

其中，所述平板调节装置位于耦合透镜组后方，匀光装置前方。 

本发明使用多根光纤拼接耦合的技术方案可以克服大直径多分支光纤的制造困难和对灯室设计安装造成的限制。通过平行平板/楔形平板调节装置克服因单个汞灯故障造成的像面不均匀性。 

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。 

图1为现有单一光源照明系统； 

图2为现有多光源照明系统；

图3为现有多光源照明系统多分支光纤结构；

图4为现有多光源照明系统利用楔形平板的物镜结构；

图5为本发明多光源照明系统结构示意图；

图6为本发明多光源照明系统中光纤组入射端面结构示意图；

图7为本发明多光源照明系统中耦合透镜组结构示意图；

图8为本发明多光源照明系统中光纤组出射端面结构示意图；

图9为本发明多光源照明系统中平板调节装置结构示意图；

图10为汞灯熄灭是掩模面照度分布图；