专利名称：用于大视场拼接照明的均匀性补偿装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及大规模集成电路制造技术领域，尤其一种用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置。
背景技术：
TFT是Thin Film Transistor (薄膜场效应晶体管)的简称，是一种采用新材料和新工艺的大规模半导体全集成电路制造技术。TFT是在玻璃或塑料基板等非单晶片上(当然也可以在晶片上)通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜，通过对膜的加工制作大规模半导体集成电路(LSIC)。随着相关电子消费类产品的发展，对TFT的尺寸要求越来越大，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。通常使用在集成电路制造、封装等步进光刻设备的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。采用多个照明系统拼接扫描是实现大视场TFT光刻的解决方案之一。在TFT光刻的现有技术中，美国专利US6480262采用7个镜头拼接的方式实现了大视场曝光，该拼接方法的难点之一在于如何将汞灯光源出射的光平均有效的分到各个单元照明视场。为了解决该问题，该专利中提供了两种技术方案。第一种技术方案如附图Ia和附图Ib所示，采用了光纤分光方式实现多拼接镜头的均勻性要求，一个灯室对多个照明或多个灯室对应多个照明。第一种技术方案如附图加和附图2b所示，采用分光镜分光的方式。上述两种技术方案虽然都能一定程度上解决多拼接镜头的均勻照明问题，但是它们的共同缺点是每一路照明系统中没有照明均勻性调节机构。美国专利US5579147可以调节每一路之间的均勻性，如图3所示。这种调节的前提是每一路本身的均勻性已经达到要求。即便是分光之后有石英棒和微透镜阵列进行勻光， 根据实际装调经验，也不能保证所有的单元照明视场均勻性同时达到要求。因此，提供一种可以实现每一路单独的均勻性调节机构是大视场拼接照明均勻性补偿技术中迫切需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种大视场拼接照明的均勻性补偿装置，使每一个照明单元的视场都具有较好的照明均勻性。本发明提供一种用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，沿光线传播的方向，依次包括光源、出光口至少为两路的分光结构及与所述分光结构出光口数目一致的中继透镜，其特征在于所述均勻性补偿装置还包括勻光光学元件，及反馈控制器；所述光源发出的光线经勻光光学元件、分光结构及中继透镜后，在基板上获得均勻照明视场；所述反馈控制器根据基板均勻性信号调节汞灯的位置和/或角度。更进一步地，所述勻光光学元件包括微透镜阵列和石英棒，所述微透镜阵列和石英棒依次位于所述光源和分光结构之间。更进一步地，所述均勻性补偿装置还包括调节档片阵列。更进一步地，所述调节档片阵列位于所述石英棒与所述分光结构之间。更进一步地，所述反馈控制器根据基板均勻性信号调节所述调节档片阵列的位置和/或角度。更进一步地，所述均勻性补偿装置还包括与所述分光结构出光口数目一致的均勻单元，所述均勻单元位于所述分光结构的出光口，所述均勻单元的出光口设置有所述调节档片阵列。更进一步地，所述勻光光学元件为均勻单元和调节档片阵列，所述均勻单元和调节档片阵列的数目分别与所述分光结构出光口数目一致。更进一步地，所述均勻性补偿装置还包括椭球反射镜，所述光源放置在所述椭球反射镜的内焦点处。更进一步地，所述中继透镜包括8片透镜。所述中继透镜包括前组透镜、光阑和后组透镜。更进一步地，所述分光结构为光纤。所述分光光纤有若干纤芯组成，所述分光光纤的入光口径为20mm，所述分光光纤的出光口径为5-10mm，所述每根纤芯直径为 0. 02-0. 07mm。本发明提供一种在汞灯照明的扫描式大视场拼接曝光系统中，对照明视场中的每一个单元拼接视场的均勻性进行调节的装置，该装置可以使每一个照明单元的视场都具有较好的照明均勻性。与现有技术相比较，本发明所提供的装置可以使大视场扫描拼接的照明视场具有更好的照明均勻性，可以通过简单有效的调节方式在光源稳定性、镀膜不均勻性、光学装调等因素使每一个单元照明视场的照明均勻性下降的情况下，还能在掩膜板上得到较高的照明均勻性。
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Ia至图Ib是现有技术中实现大视场均勻曝光的方法之一；图加至图2b是现有技术中实现大视场均勻曝光的方法之二 ；图3是现有技术中实现大视场均勻曝光的方法之三；图4是本发明所提供的大视场拼接照明的均勻性补偿装置的第一实施方式；图5是本发明所提供的大视场拼接照明的均勻性补偿装置的第二实施方式；图6是本发明所涉及的调节挡片的结构示意图；图7是本发明所提供的大视场拼接照明的均勻性补偿装置的第三实施方式；图8是本发明所提供的大视场拼接照明的均勻性补偿装置的第四实施方式；图9是本发明所涉及的中继透镜的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
本发明提供一种大视场拼接照明的均勻性补偿装置，使每一个照明单元的视场都具有较好的照明均勻性。为了使每一个照明视场都具有较好的照明均勻性，本发明所提供的技术方案采用在分光之前勻光的方法，即在光源和分光光纤之间进行勻光，也就是在光线进入分光光纤之前就用积分棒或微透镜进行勻光。具体地，先调节汞灯或冷光镜使分光光纤入口处照明均勻性达到要求，通过光纤分光后，每一路照明视场的照明均勻性也能达到要求。该均勻性补偿装置，沿光线传播的方向，依次包括光源、出光口至少为2路的分光结构及与所述光纤出光口数目一致的中继透镜，在本发明中，所述光源采用汞灯，所述分光结构为分光光纤，其特征在于所述均勻性补偿装置还包括勻光光学元件及反馈控制器； 所述汞灯光源发出的紫外光经勻光光学元件、光纤及中继透镜后，在基板上获得均勻照明视场；所述反馈控制器根据基板均勻性信号调节汞灯的位置和/或角度。如图4所示，是本发明所提供的大视场拼接照明的均勻性补偿装置的第一实施方式，利用石英棒或微透镜阵列在光线进入分光光纤之前就进行勻光。在本实施中，汞灯光源 1所发出的紫外光线依次经过椭球反射镜2聚光，微透镜阵列3及石英棒4后被均勻调制。 经均勻调制后的紫外光线进入分光光纤5被至少分为2路。在中继透镜7的出光口处放置一探测器(图中未示出)用以获得基板照明均勻性信号，该信号传输至反馈控制器6，并根据该信号调节汞灯的位置。该均勻性补偿装置沿光线传输的方向依次包括汞灯光源1、椭球反射镜2，微透镜阵列3、石英棒4、分光光纤5、中继透镜7。汞灯光源1发出的光谱主要集中在g、h、i三线，一般TFT光刻用的光谱为i线或ghi三线，需要后续用滤波片滤出所需波长，滤波片的选用属于本领域技术人员之熟知技艺，因此此处省略。椭球反射镜2采用金属材料支撑，可承受大功率汞灯光源1发出的光和热，椭球碗内表面镀有紫外介质反射膜，可以将大部分的ghi三线波长的光反射到照明系统中。汞灯光源1放在椭球反射镜2的内焦点处，石英棒4放在椭球碗的外焦点处。紧贴石英棒4入口端放置微透镜阵列3，可在石英棒出口端得到具有一定视场、一定数值孔径的照明像面。分光光纤5紧贴石英棒出口，或者通过光纤耦合器耦合进光纤内。分光光纤5是石英光纤，可以保证紫外光在其中传播具有高透过率，石英光纤的入光口径可设计为20mm，每根纤芯直径为0. 02-0. 07mm,较细的石英纤芯可以保证高填充率。石英光纤出光口可以分为2路、3路……，设计口径可为5-10mm，在保证光纤弯曲半径的情况下分别导入到后续的光学系统中。石英光纤要固定连接，光纤移动将造成光纤内传输光能量的变化，导致照明不稳定。反馈控制器6接受基板照明均勻性信号，根据此信号调节汞灯的位置和/或角度，从而在基板上得到均勻照明视场。中继透镜7放置于分光光纤5的出光口及基板之间，分光光纤5的出射光经过中继透镜7后，可以有效的在掩膜面上形成需要尺寸的视场。本发明同时提供第二种实施方式，在该实施例中公开了在进入分光光纤之前勻光，还可以使用积分棒、微透镜加均勻性补偿装置的技术方案。在通常情况下，实施例一中所提供的技术方案能够达到常规的均勻性要求。如果经汞灯或冷光镜调节后，进入分光光纤入口的照明均勻性仍然不能达到要求，可用均勻性补偿装置在扫描方向上对较强的积分路线上的照明光强进行遮挡，使积分光强在进入分光光纤后均勻性达到要求。如图5中所示，为了防止经过石英棒勻光后，在基板上仍然得不到均勻的照明视场，在石英棒出端的非扫描方向上放置一排调节挡片阵列8。调节挡片阵列8的具体设置方式如图6中所示，如果石英棒在非扫描方向长33mm，调节挡片的尺寸可设计为2mm，这样在非扫描方向可布置17个调节挡片，可以对积分均勻性分成17个部分进行调节。调节档片Bi、B2、B3……Bi对应的调节区域为Kl、K2、K3……Ki，当在扫描方向进行曝光时，照明视场的均勻性由积分均勻性Σ Ι1、Σ Ι2、Σ 13、……Σ Ii决定。如果调节区域Km光强较大，可以把调节挡片to挡住一部分调节区域Km，使得积分光强Σ Lii减小。在本实施中，汞灯光源1所发出的紫外光线依次经过椭球反射镜2聚光，微透镜阵列3、石英棒4及调节档片阵列8后被均勻调制。经均勻调制后的紫外光线进入分光光纤5被至少分为2路。在中继透镜7的的出光口处放置一探测器(图中未示出)用以获得基板照明均勻性信号，该信号传输至反馈控制器6，并根据该信号调节汞灯和调节挡片阵列8的位置和/或角度。第三个实施例是根据实施例一和实施例二在照明系统的不同位置对单元照明视场进行勻光。在光源和分光光纤之间，在分光光纤和单个照明系统之间都对每一个单元照明拼接视场进行勻光。在光源和分光光纤之间用积分棒或微透镜阵列进行勻光，保证照明光强在进入石英棒之前就具有较好的均勻性。在分光光纤和单个照明系统之间用均勻性补偿装置进行勻光，也就是在单个照明拼接系统的勻光光路中，比如在单个照明拼接系统的积分棒出口或微透镜出口处，用均勻性补偿装置进行勻光，保证光强在分光之后照射到掩膜板之前具有较好的照明均勻性。如图6中所示，该均勻性补偿装置沿光线传输的方向依次包括汞灯光源1、椭球反射镜2，微透镜阵列3、石英棒4、分光光纤5、单元照明视场均勻单元9、单元照明视场调节档片阵列803及中继透镜7。反馈控制器6接受基板照明均勻性信号，根据此信号调节汞灯的位置，从而在基板上得到均勻照明视场。中继透镜7放置于单元照明视场调节档片阵列803的调节区域处，可以有效的在掩膜面上形成需要尺寸的视场。实施例三在分光后用均与性补偿装置在每一个单元照明视场的光路中调节积分均勻性。这个方法可以更好的保证每一个单元视场的积分均勻性。第四个实施例也是根据实施例一和二在照明系统的不同位置对单元照明视场进行勻光。在分光光纤和单个照明系统之间对每一个照明单元视场进行勻光。在单元照明视场的勻光光路中，比如在单个照明拼接系统的积分棒出口或微透镜出口处，用均勻性补偿装置进行勻光，保证光强在分光之后照射到掩膜板之前具有较好的照明均勻性。第四实施例为了克服实施三的成本增加的缺点，在本实施方式中省略了微透镜阵列3和石英棒4，仅在分光后的每一路照明系统中用均与性补偿装置调节积分均勻性，在分光之前不再用石英棒或微透镜阵列勻光。这种方法可以减少照明系统的尺寸，降低系统成本。附图9是本发明所涉及的中继透镜的结构示意图。其中该图中示意性地给出了一个中继透镜的结构，但是在实际应用过程中，可根据不用应用场合选择不同种类的中继透镜。如图9所示该，该中继透镜具有8片镜片式结构，其中分为前组透镜和后组透镜。沿光线传输的方向，依次是前组透镜901、光阑902及后组透镜903。与现有技术相比较，本发明所提供的装置可以使大视场扫描拼接的照明视场具有更好的照明均勻性，可以通过简单有效的调节方式在光源稳定性、镀膜不均勻性、光学装调等因素使每一个单元照明视场的照明均勻性下降的情况下，还能在掩膜板上得到较高的照明均勻性。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，沿光线传播的方向，依次包括光源、 出光口至少为两路的分光结构及与所述分光结构出光口数目一致的中继透镜，其特征在于所述均勻性补偿装置还包括勻光光学元件，及反馈控制器；所述光源发出的光线经勻光光学元件、分光结构及中继透镜后，在基板上获得均勻照明视场；所述反馈控制器根据基板均勻性信号调节汞灯的位置和/或角度。
2.如权利要求1所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述勻光光学元件包括微透镜阵列和石英棒，所述微透镜阵列和石英棒依次位于所述光源和分光结构之间。
3.如权利要求2所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述均勻性补偿装置还包括调节档片阵列。
4.如权利要求3所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述调节档片阵列位于所述石英棒与所述分光结构之间。
5.如权利要求3所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述反馈控制器根据基板均勻性信号调节所述调节档片阵列的位置和/或角度。
6.如权利要求3所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述均勻性补偿装置还包括与所述分光结构出光口数目一致的均勻单元，所述均勻单元位于所述分光结构的出光口，所述均勻单元的出光口设置有所述调节档片阵列。
7.如权利要求1所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述勻光光学元件为均勻单元和调节档片阵列，所述均勻单元和调节档片阵列的数目分别与所述分光结构出光口数目一致。
8.如权利要求1所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述均勻性补偿装置还包括椭球反射镜，所述光源放置在所述椭球反射镜的内焦点处。
9.如权利要求1所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述中继透镜包括8片透镜。
10.如权利要求1所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述中继透镜包括前组透镜、光阑和后组透镜。
11.如权利要求1所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述分光结构为分光光纤。
12.如权利要求11所述的用于大视场拼接照明的均勻性补偿装置，其特征在于，所述分光光纤有若干纤芯组成，所述分光光纤的入光口径为20mm，所述分光光纤的出光口径为 5-10mm，所述每根纤芯直径为0. 02-0. 07mm。
全文摘要
本发明提供一种用于大视场拼接照明的均匀性补偿装置，沿光线传播的方向，依次包括光源、出光口至少为两路的分光结构及与所述光纤出光口数目一致的中继透镜，其特征在于所述均匀性补偿装置还包括匀光光学元件及反馈控制器；所述光源发出的光线经匀光光学元件、分光结构及中继透镜后，在基板上获得均匀照明视场；所述反馈控制器根据基板均匀性信号调节汞灯的位置和/或角度。
文档编号G03F7/20GK102540736SQ20101058221
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者张祥翔 申请人:上海微电子装备有限公司