[发明专利]一种用于高数值孔径投影光刻系统的照明模式产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及光刻设备中照明技术领域，具体涉及一种用于高数值孔径紫外光刻机照明系统中照明模式的产生装置。

背景技术

随着光刻技术的不断发展，对光刻图形的质量有了更高的要求，既要获得更好的分辨率来形成关键尺寸的图形，又要求保持合适的焦深，光刻分辨率增强技术就是解决这种问题的方法，其中离轴照明技术既可以提高分辨率又可以增大焦深，离轴照明技术包括环形照明，二级照明，四级照明等。随着光刻技术进入45nm节点及以下，要求通过合理的选择与曝光图案相匹配的光瞳形状来最大限度的提高工艺窗口，这就要求照明系统在曝光过程中具有可变的易于调节的光瞳形貌。

对于曝光过程中较复杂的光刻线条而言，光源掩膜协同优化技术（SMO，souce and mask co-optimization）是一种重要的光刻分辨率增强技术，其利用光源及掩膜间的相互作用，通过改变光源明暗图形，掩膜图形及在掩膜上添加细小辅助图形的方法，达到增强光刻图像对比度，改善工艺窗口的效果。经过SMO的优化过程，输出相对于当前芯片而言最佳的光源模式和掩膜图形，优化后的光源大多为形状对称，但分布不均匀的自由分布式光源，由于曝光时间的要求，必须在这些自由分布式光源间进行快速（通常时间<10ms）的转换，以保证对芯片上不同形状光刻线条的最佳照明。为此，中国专利CN101364048公开了一种利用液晶空间光调制器的方法，利用加电时改变液晶分子的指向来控制液晶的双折射效应，从而改变入射光波的相位调制，使得输出光束的远场衍射分布接近于所期待的图形，实现实时可控的自由照明。

但这种方法主要通过衍射实现，能量利用率较低，还需联合变焦透镜组才能完成调节照明相干因子大小的目的，在变焦镜组的动镜移动时，其与其他光学器件同心对准问题难以解决。

国际专利WO2008/095695提出了一种利用微反射镜阵列来实现可编程照明的系统结构，其先将光束用阵列型器件分割成多个子光束，每个微单元能够独立调制对应的子光束，使其可向二维方向连续偏转不同的角度，从而在光瞳面上形成所需的强度模式，采用反射镜来调制光束位置，使得能量损失较小。但在这种结构中，只用一个微反射镜阵列通过静电驱动其每个单元向二维方向上偏转，在微反射镜MEMS的设计和制造上由于需要两次高精度的镜面偏转，使得制作成本极高，控制系统实现方面较困难；且由于微反射镜单元在向二维方向旋转过程中，由于耦合效应，其在x方向上光斑的偏移位置受到在y方向上角度偏转的影响，使得光斑的尺寸和位置等参数发生变化。

微变形镜阵列（DMMA）作为一种常用的波前矫正器，是自适应光学系统的重要部件之一。其中分立式变形镜阵列由于控制算法简单，驱动电压低，响应频率高等优点得到广泛的应用。在分立式变形镜阵列中，微镜反射面为平面，且每个镜单元都可以垂直运动或向不同方向旋转，本发明采用了两个可向一维方向旋转的分立式变形镜阵列，通过两个变形镜阵列分别向不同方向上的旋转，在照明目标面上获得水平方向和竖直方向上均有自由度的光斑分布，从而实现自由式的光源照明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高数值孔径投影光刻系统的照明模式产生装置，其为基于微变形镜阵列的光刻照明模式产生装置，用来实现曝光过程中连续可变的照明模式，满足一些较为复杂的光刻线条的需求。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于高数值孔径投影光刻系统的照明模式产生装置，该装置的构成包括可调准分子激光器，沿该可调准分子激光器激光输出方向的依次是扩束准直系统，单排微复眼阵列，微变形镜阵列，耦合镜组，傅里叶透镜组，照明目标面；所述微变形镜阵列包含可向Y方向一维旋转的第一微变形镜阵列，可向X方向一维旋转的第二微变形镜阵列；所述耦合镜组位于第一微变形镜阵列与第二微变形镜阵列之间，所述耦合镜组包含第一耦合镜组和第二耦合镜组；所述第一微变形镜阵列位于第一耦合镜组的前焦面上，第二微变形镜阵列位于傅里叶透镜组的前焦面上，傅里叶透镜组至少包含多片透镜；所述照明目标面位于所述傅里叶透镜组的后焦面上；

所述可调准分子激光器发出高斯光束经过扩束系统准直后，由扩束准直系统输出的准直的高斯激光光束经过单排微复眼阵列后被细分成多个子光束，这些子光束聚焦到第一微变形镜阵列上后被其反射，反射光束通过耦合镜组转向后，在第二微变形镜阵列上聚焦，被第一微变形镜阵列反射后的光束经过傅里叶透镜组成像在目标照明面上，随着第一控制系统和第二控制系统分别控制第一微变形镜阵列，第二微变形镜阵列的旋转，在目标照明面上形成不同的照明光强分布。