CN1729431A

CN1729431A - 双半球会聚器

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Publication number: CN1729431A
Application number: CNA2003801000259A
Authority: CN
Inventors: P·西尔弗曼; M·高尔德斯泰因
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2023-12-15
Also published as: US7034320B2; ATE470888T1; CN1729431B; EP1604246A2; DE60332966D1; TW200421010A; AU2003301038A8; KR100737645B1; US20060237668A1; AU2003301038A1; WO2004095140A3; EP1604246B1; WO2004095140A2; KR20050111780A; US7501641B2; US20040183031A1; TWI232351B

Abstract

提供了一种用于会聚辐射的***和方法，它们可以用于平版印刷照明***中。所述***包括第一表面(309)，它形成一定形状来在源(306)的第一半球(330)内反射辐射(310)以便在源的第二半球(320)内照明；以及第二表面(302)，它形成一定形状来在源的第二半球(320)内将辐射反射到输出平面(308)。

Description

双半球会聚器

背景

微片制造工艺在晶片上沉积各种材料层并在沉积的层上沉积感光膜或光阻材料。该工艺可以使用平版印刷术使光通过透射光学装置或从反射光学装置反射，并将调制盘或图案掩膜投射到光阻材料上，从而将图案图像转移到光阻材料上。一工艺可以除去暴露于光照的部分光阻材料。一工艺可以蚀刻不被其余光阻材料保护的部分晶片。这些动作中的某些可以重复。

远紫外(EUV)是平版印刷术的一种形式。EUV平版印刷工具可以用来将图案印到光阻材料上，尺寸小于通过其它平版印刷工具实现的尺寸。

附图概述

图1示出远紫外(EUV)平版印刷工具的一个实施例。

图2是密集等离子体聚焦(DPF)放电源中使用的一装置的侧剖视图。

图3是一双半球会聚器***的剖视图，它用于一平版印刷照明***中。

图4示出与图3有关的数值表。

图5是双半球会聚器***的另一个实施例的剖视图，它用于一平版印刷照明***中。

图6示出图5中第二会聚器形状的双曲线和椭圆的实例。

图7示出一种使用双半球会聚器***的方法。

具体实施方式

这里用平版印刷***描述双半球会聚器，但双半球会聚器可以与其它光源一起使用，这些光源用于汽车前灯、电影/视频/幻灯片投影仪和平版印刷之外的其它应用领域。

EUV平版印刷

图1示出远紫外(EUV)平版印刷工具100的一个实施例，它也称作“平版印刷曝光***”或“EUV扫描仪”。平版印刷工具100可以包括激光器102、激光致等离子体(LPP)源104、多个聚光光学装置106、具有图案的反射调制盘107以及多个反射缩小光学装置108。

EUV平版印刷工具100的其它实施例可以包括取代图1所示部件或除此之外的其它部件。例如，代替激光致等离子体源104，平版印刷工具100可以具有放电EUV源200，如图2所示。

EUV平版印刷工具100可以通过采用激光致等离子体(LPP)源104或放电源200来产生等离子体。激光致等离子体(LPP)源104通过将激光器102聚焦到诸如氙的一材料或多材料的气体、液体或细丝射流上来产生等离子体。

放电源通过用脉冲输出电流放电(kAs)(类似于电焊机)通过诸如氙的气体来产生等离子体。该等离子体发出可见的和EUV辐射。氙分子的激励使得电子在它们的壳层之间跃迁而产生EUV光子辐射。

EUV源104可以产生极短波长的辐射(光子)，诸如约13纳米。在其它实施例中，光子可以具有其它波长。

作为一个实例，对于每小时80块晶片的处理量，EUV平版印刷工具100需要将约50-120瓦的“干净”功率递送到投射光学装置。

单半球辐射会聚

图2示出单半球中辐射会聚器232的实例。图2是装置200的侧剖视图，该装置可以用于密集等离子体聚焦(DPF)放电源中。装置200包括阳极208、阴极202和绝缘体212。装置200可以与诸如氦的缓冲气体、诸如氙的源气体214、箔捕集器(foil trap)230、切向入射会聚器232和泵234一起使用。阳极208可以耦合到高电压源216，阴极202可以接地。

远紫外(EUV)光源，特别是激光致等离子体EUV源，可以具有有限功率输出，该输出射入多达约4π的大立体角。激光等离子体源趋向极小型，例如直径约300微米。由于其较小的尺寸，激光等离子体源可以当做是准点源。

会聚大立体角光的能力受几个因素限制，它们包括反射镜制造、涂层要求和大立体角本身。当前，近法向入射会聚器或切向入射会聚器尝试解决这些会聚光线的挑战。但如图1和2所示，这些会聚器仅在单半球中。

双半球辐射会聚

通过在辐射源/目标(例如306)周围双半球(例如，图3中的320和330)中使用会聚器可以解决上述挑战，参考图3-7。可以用图1的激光致等离子体(LPP)源104或将光线射入多达约4π的大立体角的任何其它光源来实现双半球辐射会聚器。

图3是可用于诸如图1***100的平版印刷照明***中的双半球会聚器***300的剖视图。图3中的辐射源306在一个半球320中发出向前辐射312而在另一个半球330中发出反向辐射310。反向辐射310被第一会聚器(C1)309(也称作“表面”、“反射镜”或“聚光镜”)以近法向入射角(即几乎垂直，例如75-89度)反射。第一会聚器309可以具有球面或非球面的形状，即椭圆或其它圆锥形。

第二会聚器302可以具有例如小于约60度的切向入射，并可以反射来自源306的向前辐射312。侧部302B是第二会聚器302A的延伸下部。第二会聚器302可以具有非球面形状，例如椭圆形。

会聚器C1、C2 309、302以单次反射将来自源306周围的半球320和330的光向输出点或x-z平面308聚集，其中“z”轴进入纸面而“x”是水平轴。可以设定会聚器302和309的形状、尺寸和位置以便将来自光源306的光反射到输出点或平面308。图3中数值的实例可以表述如下。对于第一会聚器(C1)309：

NA₁(数值孔径)＝0.75，L₁＝100mm，

θ₁＝sin^-1(NA₁)->H₁＝113.389mm。

1/L₁+1/(a+c)＝2/r₁

其中“a”和“c”是求解图3和4中椭圆会聚器的变量。“a”是图4中椭圆400的长轴。“b”是椭圆400的短轴，“c”是从原点起椭圆400的焦点。r1是非球面会聚器C1 309的曲率半径，r2是图4中点“a”处椭圆400的曲率半径。如果L1、“a”和“c”是已知的，则以上等式可以解出r1。

对于第二会聚器(C2)302：

(2 c - L_{4}) \tan [si n^{- 1} (N A_{2})] = (b / a) \sqrt{a - c + L_{4}} \sqrt{2 a - a + c - L_{4}};

c²＝a²-b²以及

2 \sqrt{c^{2} + b^{2}} = \sqrt{H_{4}^{2} + {(2 c - L_{4})}^{2}} + \sqrt{H_{4}^{2} + {L_{4}}^{2}}

其中L₄＝400，NA₂＝0.25/4＝0.0625，

θ₄->H₄

图4示出θ4和a、b、c、c/a、r2、f1＝a-c和r1的数值表。图4还示出用于椭圆400的等式：

z = a (1 - \sqrt{1 - x^{2} / b^{2}})

x = (b / a) \sqrt{z} \sqrt{2 a - z}

z = (x^{2} / r_{2}) / (1 + \sqrt{1 - (1 + k) {(x / r_{2})}^{2}})

图5是双半球会聚器***500的另一个实施例的侧剖视图，它可以用于平版印刷照明***中。在图5中，光源506产生在第一半球530内向后到达第一会聚器(C1)509(也称作“表面”、“反射镜”或“聚光镜”)的光510并产生向前到达一组第二会聚器(C2)502、504、506的光512。

第一会聚器509可以具有球面或非球面形状，即椭圆或其它圆锥形状。第一会聚器509向后通过源506周围的区域聚焦光510，且光经由上述一组第二会聚器(C2)502、504、506而反射。因此，来自后方的光510从近法向入射会聚器509随后切向入射会聚器502、504、506反射。

对于第一会聚器(C1)509：

1/L₁+1/L₂＝2/r₁->r＝L₁

图5还示出所述一组反射镜或切向入射会聚器502、504、506的截面上部502A、504A、506A和下部502B、504B、506B。会聚器502、504、506可以绕光轴516旋转。从点508向后看源506，会聚器502、504、506似乎是三个同心环(具有相同的中心)。会聚器502、504、506可以是对称的。会聚器502、504、506可以由一个或多个辐条514保持在一起。

每个会聚器502、504、506可以是“Wolter”会聚器，这是本技术领域内普通技术人员已知的。例如，会聚器502可以具有靠近源506且通常是双曲线形状的第一部分503B和远离源506且通常是椭圆形的第二部分503A。会聚器502、504、506将向前辐射512会聚和反射到一点或平面508。

Wolter会聚器包括两个圆锥反射镜部件503A、503B，它们用来形成切向入射成像光学装置。对于两个反射镜上入射的较小且类似角度，总反射率损耗可以近似地等效于单个较大反射角设计的损耗。

图6示出用于模拟Wolter会聚器502的形状的双曲线602和椭圆600的实例。双曲线602可以具有实焦点f1和虚焦点f2。图5中源506可以设置在双曲线602的实焦点f1处。椭圆600可以具有第一焦点f2和第二焦点f3。因此，椭圆600的第一焦点处于双曲线602的虚或第二焦点f2处。输出点或像平面508可以位于f3，它是椭圆600的第二焦点f3。

来自源506的光束604从会聚器502A反射到点/平面508。另一个光束606从会聚器502A的双曲线部分503B随后经由椭圆部分503A反射到点/平面508。

会聚器***300、500以大的立体角会聚来自诸如远紫外(EUV)平版印刷中使用的激光致等离子体源的准点源306、506的光。***300、500的共同关键方面可以包括：

1.会聚器***300、500由目标或光源306和506周围的向前和向后半球320、330和520、530中的反射表面302、304、309和502、504、509组成。

2.***300、500的反射表面302、304、309和502、504、509可以沿x-z轴设置成将来自源306、506的光投射到点或平面308、508上。

平版印刷照明中，***300、500可以具有对着超过2π立体角的光会聚。每个反射镜都可以分开配置和涂覆。

使用双半球320、330、520和530可以实现较大的会聚角和更多会聚辐射。

图7示出使用双半球会聚器***的方法。该方法包括在辐射源的第一半球内设置第一反射表面，在辐射源的第二半球内设置第二反射表面(700)；将辐射从第一半球中的源反射到第二半球(702)；以及将辐射从第二半球中的源反射到预定平面(704)。

已描述了多个实施例。但可以理解，可以进行各种修改而不背离本发明的精神和范围。因此，其它实施例也在以下权利要求书的范围内。

Claims

1.一种装置，其特征在于，所述装置包括：

辐射源的第一半球内的第一表面，所述第一表面将辐射从辐射源反射到辐射源的第二半球；以及

所述源的第二半球内的第二表面，所述第二表面将第二半球内的辐射反射到输出平面。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辐射源包括远紫外(EUV)辐射源。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辐射源包括激光致等离子体(LPP)源。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一表面包括一个或多个反射镜。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一表面形成一定形状来反射来自辐射源的向后辐射。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一表面形成部分球面的形状。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一表面具有非球面形状。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一表面具有椭圆形。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一表面具有圆锥形状。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设置所述第一表面以便以约75到89度的入射角接收来自辐射源的辐射。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一表面被配置成将来自辐射源的辐射经由靠近辐射源的区域反射到第二表面。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二表面包括至少一个反射镜。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二表面具有椭圆形状。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二表面形成一定形状来反射来自辐射源的向前辐射。

15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二表面被调整成将辐射从第一表面反射到输出平面。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二表面被配置成以小于约60度的入射角接收来自辐射源的辐射。

17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二表面包括靠近辐射源的第一部分和远离辐射源的第二部分，所述第一部分形成部分双曲线的形状，所述第二部分形成部分椭圆的形状。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述双曲线具有靠近辐射源的实焦点和靠近椭圆的第一焦点的虚焦点，所述椭圆具有靠近输出平面的第二焦点。

19.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二表面包括一组同心会聚器，每个会聚器都具有靠近辐射源的第一部分和远离辐射源的第二部分，所述第一部分形成部分双曲线的形状，所述第二部分形成部分椭圆的形状。

20.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二表面包括一组切向入射会聚器。

21.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二表面都被配置成将辐射反射到输出平面。

22.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二表面被配置成以高达约4π的立体角会聚来自源的辐射。

23.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辐射源包括灯泡。

24.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置是车辆前灯。

25.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置是电影投影仪。

26.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置是视频投影仪。

27.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置是幻灯片投影仪。

28.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输出平面包括输出点。

29.一种平版印刷***，其特征在于，包括：

辐射源；

第一表面，它形成一定形状来在辐射源的第一半球内反射辐射以便在第二半球内照明；以及

第二表面，它形成一定形状来在辐射源的第二半球内将辐射反射到第二半球内的输出平面。

30.如权利要求29所述的***，其特征在于，所述源包括远紫外(EUV)源。

31.如权利要求29所述的***，其特征在于，所述源包括远紫外(EUV)激光致等离子体源。

32.如权利要求29所述的***，其特征在于，还包括光学元件，它们被设置成将辐射引导到预定图案。

33.一种方法，其特征在于，包括：

提供辐射源的第一半球内的第一反射表面和所述辐射源的第二半球内的第二反射表面；

在第一半球内将来自源的辐射反射到第二半球；以及

在第二半球内将来自源的辐射反射到输出平面。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，还包括产生辐射。

35.如权利要求33所述的方法，其特征在于，还包括会聚辐射。

36.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述源包括放电远紫外源。

37.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述源包括密集等离子体聚焦(DPF)放电远紫外源。

38.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述源包括激光致等离子体(LPP)源。