一种用于折反射式投影物镜的热效应控制装置制造方法
【专利摘要】一种用于折反射式投影物镜的热效应控制装置，包括热效应校正光束产生装置、反射镜和挡光片，热效应校正光束产生装置出射的校正光束的数值孔径与投影物镜物方数值孔径一致，校正光束入射至投影物镜的前组的第一个镜片，在该镜片上，校正光束的位置、形状与经过掩模的有效成像光束的位置、形状关于X轴对称分布，且互不交叠，使镜片上的光能量呈对称分布，镜片表面由于热效应产生的形变也呈对称分布状态，校正光束由挡光片阻挡，而不入射至投影物镜的反射镜组上。
【专利说明】一种用于折反射式投影物镜的热效应控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光刻领域，尤其涉及用于光刻装置的折反射式投影物镜的热效应控制装置。【背景技术】
[0002]随着投影物镜分辨率的不断提高，对像差控制的要求也越来越严格。一般投影物镜控制像差主要依靠调整可动元件位置，这种方法只能控制低阶像差，对于高阶像差特别是由于热效应引起的不对称式高阶像差无能为力。
[0003]SPIE 中的文章 Thermal aberration control for low kl lithography (Proc.0f SPIE Vol.6520 1_11)中提出一种利用红外辐射光照射在待校镜片上，以抵消由于非旋转对称照明，如2级照明，产生的像散。对于高NA投影物镜，照明模式可以有传统、环形、二级、四级等多种照明模式。每种照明模式产生的热效应情况各不相同，其中二级照明在光瞳附近的光束集中照明在两个对称的圆形小区域内，这样在像面就会产生热致像散。采用一种红外辐射产生装置，产生两束对称的红外辐射光照射在光瞳附近，方向与二级照明区域垂直，这样光瞳位置的照明区域为旋转对称，可以有效校正焦面位置的像散。但是，这种方法只适用于全折射式投影物镜系统，对于折反射式投影物镜并不适用。
[0004]美国专利US20100172019中提出了一种折反射式投影物镜，数值孔径超过0.85，像方视场26*5.5mm，采用离轴视场.入射光束在前组镜片上的光斑只分布在镜片的上半部或者下半部，这样就造成镜片上半部分和下半部分能量分布不均，很容易引起镜片表面的非对称形变，在像面产生彗差。
[0005]对于高NA投影物镜，对于像质校正的要求越来越高，热效应是引起投影物镜工作状态下像质产生变化的重要原因，若能有效控制热效应就可以有效减少工作状态下物镜的像质变化，而且由于不用调整可动元件，也节约了镜片调整时间，提高了产率。但是，现有的热效应校正技术只针对全折射式投影物镜，校正光束入射位置在光瞳附近。入射光束可能会影响到后继镜片的面型分布。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提出了一种用于折反射式投影物镜的热效应控制装置，所述热效应控制装置包括热效应校正光束产生装置、反射镜和挡光片，热效应校正光束产生装置出射的校正光束的数值孔径与投影物镜物方数值孔径一致，校正光束入射至投影物镜的前组的第一个镜片，在该镜片上，校正光束的位置、形状与经过掩模的有效成像光束的位置、形状关于X轴对称分布，且互不交叠，使所述镜片上的光能量呈对称分布，所述镜片表面由于热效应产生的形变也呈对称分布状态，所述校正光束由挡光片阻挡，而不入射至投影物镜的反射镜组上。
[0007]其中，所述热效应校正光束产生装置包括光源单元、匀光单元、中继单元。
[0008]其中，所述光源单元包括光源和聚光镜组，所述光源包括发光单元和灯室。[0009]其中，所述发光单元为汞灯、氙灯或卤钨灯，所述灯室为椭球面反射镜。
[0010]其中，所述椭球面反射镜的端部为一平面反射镜。
[0011 ] 其中，所述聚光镜组为正光焦度镜组，包括一衰减片。
[0012]其中，所述匀光单元为石英棒。
[0013]其中，光束经所述聚光单元聚光后的汇聚点与石英棒的入射端面之间的距离小于8mm ο
[0014]其中，所述匀光单元为入射端面结合有微透镜阵列的石英棒。
[0015]其中，光束经所述聚光单元聚光后的汇聚点与微透镜阵列的入射面之间的距离小于 Smnin
[0016]其中，所述光源单元包括可调激光光源和扩束单元，所述扩束单元对激光光源发出的激光光束进行扩束准直。
[0017]其中，所述匀光单元包括微透镜阵列。
[0018]其中，所述反射镜为矩形镜片。
[0019]其中，所述挡光片设置在所述投影物镜的前组透镜组和反射镜组之间。
[0020]其中，所述挡光片用于吸收校正光束，避免产生杂散光。
[0021]根据本发明的热效应控制装置的校正光束在前组第一镜片上的光斑形状与由经过掩模面入射在第一镜片上的光斑形状相同，位置关于X轴对称，此时物镜的第一片镜片上的光能量呈对称分布，由于镜片前组采用双高斯结构，通过掩模的有效成像光束和热效应校正光束在同一镜片上位置呈对称分布，且不存在交叉重叠的现象，这样在前组的每一片镜片上，热效应校正光束都能有效改变光能在镜片上的分布情况，镜片表面由于热效应产生的形变呈对称分布状态，这就大大降低了由于离轴视场照明造成的镜片受热不均引起的镜片非对称性形变，减小了焦面彗差，且不会影响有效成像光束的分布情况或者引入杂散光。
[0022]由于在第一镜组和反射镜组之间还放置了一挡光片，阻止了热效应校正光束入射到反射镜后表面而造成反射镜形变。
[0023]本发明提出的热效应校正技术针对具有两片反射镜的折反射式投影物镜，通过光学装置产生的校正光束，入射在前组上，只改变前组镜片的面型分布，对后面的镜片没有影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]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。
[0025]图1所示为根据本发明的热效应控制装置与折反射式投影物镜结合使用的结构示意图；
图2所示为根据本发明的一实施方式的热效应校正光束产生装置的结构示意图；
图3所示为根据本发明的另一实施方式的匀光单元的结构示意图；
图4所示为根据本发明的另一实施方式的热效应校正光束产生装置的结构示意图。
【具体实施方式】[0026]下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
[0027]图1所示为根据本发明的热效应控制装置与折反射式投影物镜100结合使用的结构示意图，其中折反射式投影物镜100包括前组101、反射镜组102和后组103，其中前组为类双高斯结构；热效应控制装置包括热效应校正光束产生装置200 (含光源、照明系统)、反射镜300和挡光片400，反射镜300用于将由热效应校正光束产生装置200产生的热效应校正光束旋转90度入射到折反射式投影物镜100的前组101上。
[0028]图2所示为根据本发明的一实施方式的热效应校正光束产生装置的结构示意图。在本实施方式中，热效应校正光束产生装置200包括光源210、聚光镜组220、石英棒230、中继镜组240和出口 250，其中聚光镜组220、石英棒230和中继镜组240组成了热效应校正光束产生装置的照明系统。在本实施方式中，光源包括发光单元211和灯室212，发光单元211可采用具有一定能量的汞灯或者氙灯或者卤钨灯，灯室212可为一椭球面反射镜，优选其端部为一平面反射镜，即优选灯室212为平面反射镜与椭球面反射镜的结合，发光单元位于椭球反射镜的一个焦点上，从发光单元发出的光经过椭球反射镜和平面反射镜后，会聚到椭球面的另一个焦点上。聚光镜组220包括4-6片光学镜片，为正光焦度镜组，其作用在于将会聚在椭球面焦面位置的光束以一定角度会聚到石英棒230的入口处，聚光镜组220优选包括一衰减片221，以便通过衰减片控制热效应校正光束能量；石英棒230在本实施例中起匀光作用，透过聚光单元的光束会聚到石英棒入口附近，石英棒入口在光束会聚点之外，其距离优选小于8mm，光束在石英棒内多次反射，可以很好的实现匀光效果；中继镜组240包括6-12片镜片，其作用在于将经过石英棒出射的均匀光束以一定的数值孔径和形状经出口 250入射到反射镜300上。
[0029]反射镜300用于将从出口 250出射的热效应校正光束旋转90度入射到折反射式投影物镜100的前组101的第一片镜片上。校正光束的数值孔径与投影物镜物方数值孔径一致，误差不超过10%，此时在第一镜片上的光斑形状与由经过掩模面入射在第一镜片上的光斑形状相同，其位置与经过掩模的有效成像光束位置关于X轴(垂直于光轴方向)对称分布，且互不交叠。由于前组101采用类双高斯结构，当校正光束依次通过前组各片镜片时，在各片镜片上的位置均和经过掩模的有效成像光束也呈对称分布。
[0030]挡光板400位于投影物镜的前组101和反射镜组102之间，偏离光轴放置，光轴不通过挡光片，挡光片表面涂黑，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镜组102上，引起反射镜形变，同时也避免产生杂散光，对系统成像光束产生影响。
[0031]根据本发明的另一实施方式，与上一实施方式的区别在于，采用了如图3所示的微透镜阵列232与石英棒231相结合的结构2301作为匀光单元，在该匀光单元中微透镜阵列与石英棒共同作用，起到更好的匀光效果，其中微透镜阵列232位于石英棒231前段，其位置优选距离光束经聚光单元后会聚点5_以内。
[0032]根据本发明的另一实施方式，采用了如图4所示的热效应校正光束产生装置代替图2所示的热效应校正光束产生装置。其中光源采用了光能可调的激光光源501，照明系统包括扩束单元502、匀光单元503和中继镜组504。扩束单元502包括1_3片光学镜片，用于将由光源501发出的激光光束扩大口径,并且以近准直光出射。勻光单兀503可包括一至两片微透镜阵列，用于使由扩束单元出射的光束光强均匀分布。中继镜组504包括6-12片镜片，用于将经过匀光单元的均匀光束以一定的数值孔径和形状入射到反射镜上。
[0033]在本实施方式中，反射镜300采用矩形镜片，光阑位于反射镜附近。反射镜300将由中继镜组出射的热效应校正光束旋转90度，入射到投影物镜前组第一片镜片上。
[0034]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】
1.一种用于折反射式投影物镜的热效应控制装置，所述热效应控制装置包括热效应校正光束产生装置、反射镜和挡光片，热效应校正光束产生装置出射的校正光束的数值孔径与投影物镜物方数值孔径一致，校正光束入射至投影物镜的前组的第一个镜片，在该镜片上，校正光束的位置、形状与经过掩模的有效成像光束的位置、形状关于X轴对称分布，且互不交叠，使所述镜片上的光能量呈对称分布，所述镜片表面由于热效应产生的形变也呈对称分布状态，所述校正光束由挡光片阻挡，而不入射至投影物镜的反射镜组上。
2.根据权利要求1所述的热效应控制装置，其中，所述热效应校正光束产生装置包括光源单元、匀光单元、中继单元。
3.根据权利要求2所述的热效应控制装置，其中，所述光源单元包括光源和聚光镜组，所述光源包括发光单元和灯室。
4.根据权利要求3所述的热效应控制装置，其中，所述发光单元为汞灯、氙灯或卤钨灯，所述灯室为椭球面反射镜。
5.根据权利要求4所述的热效应控制装置，其中，所述椭球面反射镜的端部为一平面反射镜。
6.根据权利要求3-5之一所述的热效应控制装置，其中，所述聚光镜组为正光焦度镜组，包括一衰减片。
7.根据权利要求2所述的热效应控制装置，其中，所述匀光单元为石英棒。
8.根据权利要求7所述的热效应控制装置，其中，光束经所述聚光单元聚光后的汇聚点与石英棒的入射端面之 间的距离小于8mm。
9.根据权利要求2或8之一所述的热效应控制装置，其中，所述匀光单元为入射端面结合有微透镜阵列的石英棒。
10.根据权利要求9所述的热效应控制装置，其中，光束经所述聚光单元聚光后的汇聚点与微透镜阵列的入射面之间的距离小于5_。
11.根据权利要求2所述的热效应控制装置，其中，所述光源单元包括可调激光光源和扩束单元，所述扩束单元对激光光源发出的激光光束进行扩束准直。
12.根据权利要求11所述的热效应控制装置，其中，所述匀光单元包括微透镜阵列。
13.根据权利要求12所述的热效应控制装置，其中，所述反射镜为矩形镜片。
14.根据权利要求1所述的热效应控制装置，其中，所述挡光片设置在所述投影物镜的前组透镜组和反射镜组之间。
15.根据权利要求1或14之一所述的热效应控制装置，其中，所述挡光片用于吸收校正光束，避免产生杂散光。
【文档编号】G02B17/08GK103901623SQ201210581990
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】朱立荣 申请人:上海微电子装备有限公司