一种用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元，包括chirp式复眼、孔径光阑和聚光镜；其中chirp式复眼中第一排复眼的基底为阶梯型结构，第二排复眼的基底为等厚度结构，且第一排复眼上子透镜位于与其对应的第二排复眼上子透镜的物方焦平面处；基于通过chirp式复眼上每一子透镜的光束在掩模面上的照明区域大小相同的限定条件，确定chirp式复眼上各子透镜的口径与曲率半径。本发明在不使用旋转散射元件和光学延迟元件的情况下，可以有效抑制光刻照明系统中的干涉散斑，简化深紫外光刻照明系统。
【专利说明】—种用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于深紫外光刻照明系统的匀光单元，具体涉及一种用于深紫外光刻照明系统的Chirp式复眼匀光单元，属于高分辨光刻【技术领域】。
【背景技术】
[0002]光刻技术是一种制造半导体器件技术，利用光学投影的方法将掩模板上的电路图形转移到硅片上。光刻技术采用紫外(UV)、深紫外(DUV)光源等。多种半导体器件可以采用光刻技术制造，如二极管、晶体管和超大规模集成电路。一个典型的光刻曝光系统包括照明系统、掩模、投影物镜和硅片。
[0003]光刻照明系统包括光束整形单元和匀光单元。其中匀光单元的主要作用是对掩模面进行均匀的照明。目前深紫外光刻机中主流的匀光单元是由复眼微透镜阵列与聚光镜组成，其原理是复眼微透镜阵列先将入射光束分割成许多子光束，然后由聚光镜将子光束在掩模上进行叠加，均匀照明掩模。常用的复眼微透镜阵列分为非成像型和成像型两种，前者为单排复眼，后者为双排复眼，成像型复眼与非成像型复眼相比，具有匀光能力强与可以消除衍射效应的优点。
[0004]但是，这两种常规型复眼都是由周期性排列的微透镜阵列构成，每个透镜的口径(pitch)、厚度相同，再加上深紫外光刻照明系统所用的光源发出的光束具有很高的相干性，所以在掩模面上会产生干涉散斑，这种干涉散斑严重影响掩模面上光强分布的均匀性。
[0005]目前在深紫外光刻机中解决上述问题的主要方法包括:在复眼微透镜阵列前加旋转散射元件或加光束延迟元件。旋转散射元件是有着粗糙表面的熔融石英板，它随机散射光束。当它旋转时，照明面上形成散斑的位置也随机改变，通过时间上的平均化作用，降低了散斑对光强均匀性的影响。其缺点是易对系统造成震动和能量损失。光学延迟元件为进入复眼微透镜阵列的各子光束引入一个光程差，使光束间在掩模上不能进行干涉，其缺点是要加入阶梯反射镜阵列与分束器等光学元件，使照明系统的结构更加复杂。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提出一种用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元，该复眼匀光单元可以在不额外增加光学元件的情况下，有效抑制深紫外光刻照明系统中的干涉散斑，并且有很高的匀光能力。
[0007]实现本发明的技术方案如下:
[0008]一种用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元，包括chirp式复眼、孔径光阑和聚光镜；其中
[0009]chirp式复眼中第一排复眼的基底为阶梯型结构，第二排复眼的基底为等厚度结构，且第一排复眼上子透镜位于与其对应的第二排复眼上子透镜的物方焦平面处；基于通过chirp式复眼上每一子透镜的光束在掩模面上的照明区域大小相同的限定条件，确定chirp式复眼上各子透镜的口径与曲率半径。[0010]进一步地，本发明所述第一排复眼的基底的阶梯端朝向光源。
[0011]进一步地，以光束前进的方向为Z轴，依据左手坐标原则确定坐标系(X，y, Z);本发明Chirp式复眼上各子透镜的结构构成形式为:两排复眼中朝向光源的一侧为等长X柱形透镜阵列，两排复眼中朝向掩模的一侧为I柱形透镜阵列，在每一排复眼上，由X柱形透镜阵列与y柱形透镜阵列相互垂直正交形成多个子透镜。
[0012]进一步地，本发明chirp式复眼中第i对子透镜的焦距4、口径Pi及曲率半径A ；
【权利要求】
1.一种用于深紫外光刻照明系统的Chirp式复眼匀光单元，包括chirp式复眼、孔径光阑和聚光镜；其特征在于， chirp式复眼中第一排复眼的基底为阶梯型结构，第二排复眼的基底为等厚度结构，且第一排复眼上子透镜位于与其对应的第二排复眼上子透镜的物方焦平面处；基于通过chirp式复眼上每一子透镜的光束在掩模面上的照明区域大小相同的限定条件，确定chirp式复眼上各子透镜的口径与曲率半径。
2.根据权利要求1所述用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元，其特征在于，所述第一排复眼的基底的阶梯端朝向光源。
3.根据权利要求1所述用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元，其特征在于，以光束前进的方向为Z轴,依据左手坐标原则确定坐标系(X, y, Z);本发明chirp式复眼上各子透镜的结构构成形式为:两排复眼中朝向光源的一侧为等长X柱形透镜阵列，两排复眼中朝向掩模的一侧为y柱形透镜阵列，在每一排复眼上，由X柱形透镜阵列与y柱形透镜阵列相互垂直正交形成多个子透镜。
4.根据权利要求1或3所述用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元，其特征在于，chirp式复眼中第i对子透镜的焦距A、口径Pi及曲率半径& ；
5.根据权利要求1或3所述用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元，其特征在于，chirp式复眼中第i对子透镜沿X方向和y方向的口径分别为Pxi和Pyi，第一排复眼和第二排复眼上第i个子透镜的焦距分别为fuli和fU2i，第一排复眼和第二排复眼上第i个子透镜的曲率半径分别为fuli和fU2i ；
6.根据权利要求1或5所述用于深紫外光刻照明系统的chirp式复眼匀光单元，其特征在于，所述聚光镜由四片透镜组成，沿光路方向将四片透镜依次定义为:第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其中第一透镜的前表面、第二透镜的后表面、第三透镜的前后表面是非球面；像方远心度小于0.38mrad,正弦条件差小于0.004。
【文档编号】G02B27/09GK103926804SQ201410160658
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】李艳秋, 肖雷, 魏立冬 申请人:北京理工大学