一種用于折反射式投影物鏡的熱效應(yīng)控制裝置制造方法
【專利摘要】一種用于折反射式投影物鏡的熱效應(yīng)控制裝置，包括熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置、反射鏡和擋光片，熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置出射的校正光束的數(shù)值孔徑與投影物鏡物方數(shù)值孔徑一致，校正光束入射至投影物鏡的前組的第一個(gè)鏡片，在該鏡片上，校正光束的位置、形狀與經(jīng)過(guò)掩模的有效成像光束的位置、形狀關(guān)于X軸對(duì)稱分布，且互不交疊，使鏡片上的光能量呈對(duì)稱分布，鏡片表面由于熱效應(yīng)產(chǎn)生的形變也呈對(duì)稱分布狀態(tài)，校正光束由擋光片阻擋，而不入射至投影物鏡的反射鏡組上。
【專利說(shuō)明】一種用于折反射式投影物鏡的熱效應(yīng)控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及用于光刻裝置的折反射式投影物鏡的熱效應(yīng)控制裝置。【背景技術(shù)】
[0002]隨著投影物鏡分辨率的不斷提高，對(duì)像差控制的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。一般投影物鏡控制像差主要依靠調(diào)整可動(dòng)元件位置，這種方法只能控制低階像差，對(duì)于高階像差特別是由于熱效應(yīng)引起的不對(duì)稱式高階像差無(wú)能為力。
[0003]SPIE 中的文章 Thermal aberration control for low kl lithography (Proc.0f SPIE Vol.6520 1_11)中提出一種利用紅外輻射光照射在待校鏡片上，以抵消由于非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱照明，如2級(jí)照明，產(chǎn)生的像散。對(duì)于高NA投影物鏡，照明模式可以有傳統(tǒng)、環(huán)形、二級(jí)、四級(jí)等多種照明模式。每種照明模式產(chǎn)生的熱效應(yīng)情況各不相同，其中二級(jí)照明在光瞳附近的光束集中照明在兩個(gè)對(duì)稱的圓形小區(qū)域內(nèi)，這樣在像面就會(huì)產(chǎn)生熱致像散。采用一種紅外輻射產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生兩束對(duì)稱的紅外輻射光照射在光瞳附近，方向與二級(jí)照明區(qū)域垂直，這樣光瞳位置的照明區(qū)域?yàn)樾D(zhuǎn)對(duì)稱，可以有效校正焦面位置的像散。但是，這種方法只適用于全折射式投影物鏡系統(tǒng)，對(duì)于折反射式投影物鏡并不適用。
[0004]美國(guó)專利US20100172019中提出了一種折反射式投影物鏡，數(shù)值孔徑超過(guò)0.85，像方視場(chǎng)26*5.5mm，采用離軸視場(chǎng).入射光束在前組鏡片上的光斑只分布在鏡片的上半部或者下半部，這樣就造成鏡片上半部分和下半部分能量分布不均，很容易引起鏡片表面的非對(duì)稱形變，在像面產(chǎn)生彗差。
[0005]對(duì)于高NA投影物鏡，對(duì)于像質(zhì)校正的要求越來(lái)越高，熱效應(yīng)是引起投影物鏡工作狀態(tài)下像質(zhì)產(chǎn)生變化的重要原因，若能有效控制熱效應(yīng)就可以有效減少工作狀態(tài)下物鏡的像質(zhì)變化，而且由于不用調(diào)整可動(dòng)元件，也節(jié)約了鏡片調(diào)整時(shí)間，提高了產(chǎn)率。但是，現(xiàn)有的熱效應(yīng)校正技術(shù)只針對(duì)全折射式投影物鏡，校正光束入射位置在光瞳附近。入射光束可能會(huì)影響到后繼鏡片的面型分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種用于折反射式投影物鏡的熱效應(yīng)控制裝置，所述熱效應(yīng)控制裝置包括熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置、反射鏡和擋光片，熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置出射的校正光束的數(shù)值孔徑與投影物鏡物方數(shù)值孔徑一致，校正光束入射至投影物鏡的前組的第一個(gè)鏡片，在該鏡片上，校正光束的位置、形狀與經(jīng)過(guò)掩模的有效成像光束的位置、形狀關(guān)于X軸對(duì)稱分布，且互不交疊，使所述鏡片上的光能量呈對(duì)稱分布，所述鏡片表面由于熱效應(yīng)產(chǎn)生的形變也呈對(duì)稱分布狀態(tài)，所述校正光束由擋光片阻擋，而不入射至投影物鏡的反射鏡組上。
[0007]其中，所述熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置包括光源單元、勻光單元、中繼單元。
[0008]其中，所述光源單元包括光源和聚光鏡組，所述光源包括發(fā)光單元和燈室。[0009]其中，所述發(fā)光單元為汞燈、氙燈或鹵鎢燈，所述燈室為橢球面反射鏡。
[0010]其中，所述橢球面反射鏡的端部為一平面反射鏡。
[0011 ] 其中，所述聚光鏡組為正光焦度鏡組，包括一衰減片。
[0012]其中，所述勻光單元為石英棒。
[0013]其中，光束經(jīng)所述聚光單元聚光后的匯聚點(diǎn)與石英棒的入射端面之間的距離小于8mm ο
[0014]其中，所述勻光單元為入射端面結(jié)合有微透鏡陣列的石英棒。
[0015]其中，光束經(jīng)所述聚光單元聚光后的匯聚點(diǎn)與微透鏡陣列的入射面之間的距離小于 Smnin
[0016]其中，所述光源單元包括可調(diào)激光光源和擴(kuò)束單元，所述擴(kuò)束單元對(duì)激光光源發(fā)出的激光光束進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直。
[0017]其中，所述勻光單元包括微透鏡陣列。
[0018]其中，所述反射鏡為矩形鏡片。
[0019]其中，所述擋光片設(shè)置在所述投影物鏡的前組透鏡組和反射鏡組之間。
[0020]其中，所述擋光片用于吸收校正光束，避免產(chǎn)生雜散光。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的熱效應(yīng)控制裝置的校正光束在前組第一鏡片上的光斑形狀與由經(jīng)過(guò)掩模面入射在第一鏡片上的光斑形狀相同，位置關(guān)于X軸對(duì)稱，此時(shí)物鏡的第一片鏡片上的光能量呈對(duì)稱分布，由于鏡片前組采用雙高斯結(jié)構(gòu)，通過(guò)掩模的有效成像光束和熱效應(yīng)校正光束在同一鏡片上位置呈對(duì)稱分布，且不存在交叉重疊的現(xiàn)象，這樣在前組的每一片鏡片上，熱效應(yīng)校正光束都能有效改變光能在鏡片上的分布情況，鏡片表面由于熱效應(yīng)產(chǎn)生的形變呈對(duì)稱分布狀態(tài)，這就大大降低了由于離軸視場(chǎng)照明造成的鏡片受熱不均引起的鏡片非對(duì)稱性形變，減小了焦面彗差，且不會(huì)影響有效成像光束的分布情況或者引入雜散光。
[0022]由于在第一鏡組和反射鏡組之間還放置了一擋光片，阻止了熱效應(yīng)校正光束入射到反射鏡后表面而造成反射鏡形變。
[0023]本發(fā)明提出的熱效應(yīng)校正技術(shù)針對(duì)具有兩片反射鏡的折反射式投影物鏡，通過(guò)光學(xué)裝置產(chǎn)生的校正光束，入射在前組上，只改變前組鏡片的面型分布，對(duì)后面的鏡片沒有影響。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
[0025]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的熱效應(yīng)控制裝置與折反射式投影物鏡結(jié)合使用的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的勻光單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0026]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0027]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的熱效應(yīng)控制裝置與折反射式投影物鏡100結(jié)合使用的結(jié)構(gòu)示意圖，其中折反射式投影物鏡100包括前組101、反射鏡組102和后組103，其中前組為類雙高斯結(jié)構(gòu)；熱效應(yīng)控制裝置包括熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置200 (含光源、照明系統(tǒng))、反射鏡300和擋光片400，反射鏡300用于將由熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置200產(chǎn)生的熱效應(yīng)校正光束旋轉(zhuǎn)90度入射到折反射式投影物鏡100的前組101上。
[0028]圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)施方式中，熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置200包括光源210、聚光鏡組220、石英棒230、中繼鏡組240和出口 250，其中聚光鏡組220、石英棒230和中繼鏡組240組成了熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置的照明系統(tǒng)。在本實(shí)施方式中，光源包括發(fā)光單元211和燈室212，發(fā)光單元211可采用具有一定能量的汞燈或者氙燈或者鹵鎢燈，燈室212可為一橢球面反射鏡，優(yōu)選其端部為一平面反射鏡，即優(yōu)選燈室212為平面反射鏡與橢球面反射鏡的結(jié)合，發(fā)光單元位于橢球反射鏡的一個(gè)焦點(diǎn)上，從發(fā)光單元發(fā)出的光經(jīng)過(guò)橢球反射鏡和平面反射鏡后，會(huì)聚到橢球面的另一個(gè)焦點(diǎn)上。聚光鏡組220包括4-6片光學(xué)鏡片，為正光焦度鏡組，其作用在于將會(huì)聚在橢球面焦面位置的光束以一定角度會(huì)聚到石英棒230的入口處，聚光鏡組220優(yōu)選包括一衰減片221，以便通過(guò)衰減片控制熱效應(yīng)校正光束能量；石英棒230在本實(shí)施例中起勻光作用，透過(guò)聚光單元的光束會(huì)聚到石英棒入口附近，石英棒入口在光束會(huì)聚點(diǎn)之外，其距離優(yōu)選小于8mm，光束在石英棒內(nèi)多次反射，可以很好的實(shí)現(xiàn)勻光效果；中繼鏡組240包括6-12片鏡片，其作用在于將經(jīng)過(guò)石英棒出射的均勻光束以一定的數(shù)值孔徑和形狀經(jīng)出口 250入射到反射鏡300上。
[0029]反射鏡300用于將從出口 250出射的熱效應(yīng)校正光束旋轉(zhuǎn)90度入射到折反射式投影物鏡100的前組101的第一片鏡片上。校正光束的數(shù)值孔徑與投影物鏡物方數(shù)值孔徑一致，誤差不超過(guò)10%，此時(shí)在第一鏡片上的光斑形狀與由經(jīng)過(guò)掩模面入射在第一鏡片上的光斑形狀相同，其位置與經(jīng)過(guò)掩模的有效成像光束位置關(guān)于X軸(垂直于光軸方向)對(duì)稱分布，且互不交疊。由于前組101采用類雙高斯結(jié)構(gòu)，當(dāng)校正光束依次通過(guò)前組各片鏡片時(shí)，在各片鏡片上的位置均和經(jīng)過(guò)掩模的有效成像光束也呈對(duì)稱分布。
[0030]擋光板400位于投影物鏡的前組101和反射鏡組102之間，偏離光軸放置，光軸不通過(guò)擋光片，擋光片表面涂黑，其作用在于吸收校正光束上的光能量，避免校正光束直接照射在反射鏡組102上，引起反射鏡形變，同時(shí)也避免產(chǎn)生雜散光，對(duì)系統(tǒng)成像光束產(chǎn)生影響。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，與上一實(shí)施方式的區(qū)別在于，采用了如圖3所示的微透鏡陣列232與石英棒231相結(jié)合的結(jié)構(gòu)2301作為勻光單元，在該勻光單元中微透鏡陣列與石英棒共同作用，起到更好的勻光效果，其中微透鏡陣列232位于石英棒231前段，其位置優(yōu)選距離光束經(jīng)聚光單元后會(huì)聚點(diǎn)5_以內(nèi)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，采用了如圖4所示的熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置代替圖2所示的熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置。其中光源采用了光能可調(diào)的激光光源501，照明系統(tǒng)包括擴(kuò)束單元502、勻光單元503和中繼鏡組504。擴(kuò)束單元502包括1_3片光學(xué)鏡片，用于將由光源501發(fā)出的激光光束擴(kuò)大口徑,并且以近準(zhǔn)直光出射。勻光單兀503可包括一至兩片微透鏡陣列，用于使由擴(kuò)束單元出射的光束光強(qiáng)均勻分布。中繼鏡組504包括6-12片鏡片，用于將經(jīng)過(guò)勻光單元的均勻光束以一定的數(shù)值孔徑和形狀入射到反射鏡上。
[0033]在本實(shí)施方式中，反射鏡300采用矩形鏡片，光闌位于反射鏡附近。反射鏡300將由中繼鏡組出射的熱效應(yīng)校正光束旋轉(zhuǎn)90度，入射到投影物鏡前組第一片鏡片上。
[0034]本說(shuō)明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于折反射式投影物鏡的熱效應(yīng)控制裝置，所述熱效應(yīng)控制裝置包括熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置、反射鏡和擋光片，熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置出射的校正光束的數(shù)值孔徑與投影物鏡物方數(shù)值孔徑一致，校正光束入射至投影物鏡的前組的第一個(gè)鏡片，在該鏡片上，校正光束的位置、形狀與經(jīng)過(guò)掩模的有效成像光束的位置、形狀關(guān)于X軸對(duì)稱分布，且互不交疊，使所述鏡片上的光能量呈對(duì)稱分布，所述鏡片表面由于熱效應(yīng)產(chǎn)生的形變也呈對(duì)稱分布狀態(tài)，所述校正光束由擋光片阻擋，而不入射至投影物鏡的反射鏡組上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述熱效應(yīng)校正光束產(chǎn)生裝置包括光源單元、勻光單元、中繼單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述光源單元包括光源和聚光鏡組，所述光源包括發(fā)光單元和燈室。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述發(fā)光單元為汞燈、氙燈或鹵鎢燈，所述燈室為橢球面反射鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述橢球面反射鏡的端部為一平面反射鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述聚光鏡組為正光焦度鏡組，包括一衰減片。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述勻光單元為石英棒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，光束經(jīng)所述聚光單元聚光后的匯聚點(diǎn)與石英棒的入射端面之 間的距離小于8mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或8之一所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述勻光單元為入射端面結(jié)合有微透鏡陣列的石英棒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，光束經(jīng)所述聚光單元聚光后的匯聚點(diǎn)與微透鏡陣列的入射面之間的距離小于5_。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述光源單元包括可調(diào)激光光源和擴(kuò)束單元，所述擴(kuò)束單元對(duì)激光光源發(fā)出的激光光束進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述勻光單元包括微透鏡陣列。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述反射鏡為矩形鏡片。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述擋光片設(shè)置在所述投影物鏡的前組透鏡組和反射鏡組之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或14之一所述的熱效應(yīng)控制裝置，其中，所述擋光片用于吸收校正光束，避免產(chǎn)生雜散光。
【文檔編號(hào)】G02B17/08GK103901623SQ201210581990
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】朱立榮 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司