CN201191356Y

CN201191356Y - 平面反射式复眼冷光源曝光***

Info

Publication number: CN201191356Y
Application number: CNU2008200583700U
Authority: CN
Inventors: 张岳方
Original assignee: SHANGHAI XUEZE OPTICAL MECHANICAL CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI XUEZE OPTICAL MECHANICAL CO Ltd
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2018-05-14

Abstract

一种平面反射式复眼冷光源曝光***，属于光刻技术领域。包括：灯源组、多面镜组装置、反光镜组、曝光装置等，其特征在于，多面镜组装置，包括上层镜座、下层镜座，上层镜座紧密叠合于下层镜座上；上层镜座包括：上盘、上镜片压圈、上盘反光片，上镜片压圈置于上盘、上盘反光片之间，上盘反光片依次紧密环行成圈放列于上盘内；下层镜座结构类似上层镜座。反光镜组包括：小反光镜组、大反光镜组，小反光镜组、大反光镜组平行对峙放置，并与水平夹角为45°。本实用新型提出了多层反射镜的位置排列，大大提高了曝光均匀性，并拓展为更大的曝光面积。

Description

平面反射式复眼冷光源曝光***

技术领域

本发明涉及光刻技术领域的曝光***，具体涉及一种平面反射式复眼冷光源曝光***。

背景技术

集成电路制造过程中的重要部分是光刻技术，至今为止，光学光刻技术仍然在集成电路制造中占有绝对的主导地位，曝光波长向深紫外发展，已经采用了196纳米的深紫外光谱，光刻线宽也已达到纳米级。

在中国国内，接近接触式光刻机仍然占据着主导地位，曝光技术的优劣将直接影响到光刻线条的质量。

目前，在国内外通常所采用的曝光技术有：

(1)多透镜复眼曝光***。

平行光通过多透镜形成了多个点光源，达到了衍射图形修均的目的，是现在常用的技术。但由于紫外光在通过透镜时光能量被大大地衰减，特别是光的波长越短，衰减越厉害。因此，已经难以用于深紫外曝光***。

(2)多棱镜曝光***

由于加工安装调试较为困难，制造成本高，以及同样是对紫外光在透射过程中的大量的衰减，因此，很少被使用。

(3)多反射镜复眼曝光***

国外曾使用过多反射镜(椭球反射镜)曝光技术，利用多个椭球的反射，形成多个点光源。但由于加工复杂、制造成本非常高，且形成的电光源数量有限(一般为8个或12个点光源)，因此，曝光***的曝光均匀性受到影响。不能得到广泛的应用。由于采用了反射的技术，因此，极大地减少了对紫外光的衰减。大大提高了紫外光能的利用率。

如上所述，随着短波长紫外光的曝光技术的发展，透射式曝光***已显现出严重的技术缺陷；而椭球反射式曝光技术虽然解决了光能量衰减的问题，但由于受到技术上的限制，只能形成数量极其有限的点光源，且制造成本很高，很难得到广泛的应用。

发明内容

发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种平面反射式复眼冷光源曝光***。本发明解决了短波长紫外光曝光***的光能利用率低的问题，解决了大面积曝光***的曝光均匀性差的问题。本发明提出了多层反射镜的位置排列，大大提高了曝光均匀性，并拓展为更大的曝光面积。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括：灯源组、多面镜组装置、反光镜组、曝光装置、罩壳，灯源组的光源中心置于多面镜组装置的中心点，反光镜组、曝光装置置于罩壳内；

所述的灯源组，包括超高压汞灯、超高压汞灯架，超高压汞灯固定于超高压汞灯架；

所述的多面镜组装置，包括上层镜座、下层镜座，上层镜座紧密叠合于下层镜座上；所述的上层镜座包括：上盘、上镜片压圈、上盘反光片，上镜片压圈置于上盘、上盘反光片之间，上盘反光片依次紧密环行成圈放列于上盘内；所述的下层镜座包括：下盘、下镜片压圈、下盘反光片，下镜片压圈置于下盘、下盘反光片之间，下盘反光片依次紧密环行成圈放列于下盘内；

所述的反光镜组包括：小反光镜组、大反光镜组，小反光镜组、大反光镜组平行对峙放置，并与水平夹角为45°；

所述的曝光装置包括：快门组、曝光准镜组、准直座轴、工作曝光面，快门组置于小反光镜组、大反光镜组之间，快门组、曝光准镜组、工作曝光面适应于光路依次放置；

所述的多面镜组装置，共有64个平面反光片组成。

所述的超高压汞灯发出的弧光通过上层镜座、下层镜座，形成64个点光源，投射到准直镜，准直镜的物距S重合在超高压汞灯的发光弧点上，然后经准直镜汇聚S’点，会聚角为3°。

所述64个平面反光片，其每片反光镜与超高压汞灯光源中心之间的夹角U为5.16°，即SinU＝0.09。

与现有传统技术相比，本发明平面反射式复眼冷光源曝光***具有如下有益效果：

(1)NA达到了5.76，大大提高了光能利用率，这是传统的曝光***无法比拟的。

(2)采用上下两层64个平面反光片，形成了64个点光源，各点光源各自形成3°会聚角，有效的抑制了衍射对光刻的影响，这是多椭球反光镜曝光***难以实现的。

(3)平面反射式复眼冷光源曝光***的多点光源部分是利用反射的原理，有效地避免了光学透镜对紫外光的吸收，这也是传统的曝光***无法比拟的。

(4)由于采用了平面反射式复眼冷光源曝光***的技术，使曝光面积得以扩大。可以为大面积液晶屏幕的光刻提供有效的手段。

本发明采用64个平面反光片，通过精确计算，将64个平面反光片按不同角度和位置进行排列组合，重新形成了64个新的点光源，且各点光源经过准直镜后，相互之间形成的夹角为2.5°～3°，能有地效改善光刻衍射效应。

附图说明

图1为本发明曝光***的结构示意图。

图2为多面镜组装置与灯源组(超高压汞灯)的结构示意图。

图3为多面镜组装置的结构示意图。

图4为本发明曝光***光学原理示意图。

图5为本发明曝光***中64个平面反光片，每片反光镜与光源中心的夹角设计示意图。

图6为传统的多透镜复眼曝光***中聚光的会聚角示意图。

标记说明：

1-灯源组，11-超高压汞灯，12-超高压汞灯架，2-多面镜组装置，21-上层镜座，22-下层镜座，211-上盘，212-上镜片压圈，213-上盘反光片，221-下盘，222-下镜片压圈，223-下盘反光片，31-小反光镜组，32-大反光镜组，41-快门组，42-曝光准镜组，421-准直镜，43-准直座轴，44-工作曝光面，5-罩壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例平面反射式复眼冷光源曝光***，包括：灯源组1、多面镜组装置2、反光镜组、曝光装置、罩壳5，灯源组1的光源中心置于多面镜组装置2的中心点，反光镜组、曝光装置置于罩壳5内；

如图2所示，所述的灯源组1，包括超高压汞灯11、超高压汞灯架12，超高压汞灯11固定于超高压汞灯架12；

所述的多面镜组装置2，包括上层镜座21、下层镜座22，上层镜座21紧密叠合于下层镜座22上，

如图3所示，所述的上层镜座21包括上盘211、上镜片压圈212、上盘反光片213，上镜片压圈212置于上盘211、上盘反光片213之间，上盘反光片213依次紧密环行成圈放列于上盘211内；

如图3所示，所述的下层镜座22结构类似于上层镜座21，包括下盘221、下镜片压圈222、下盘反光片223，下镜片压圈222置于下盘221、下盘反光片223之间，下盘反光片223依次紧密环行成圈放列于下盘221内；

所述的反光镜组包括：小反光镜组31、大反光镜组32，小反光镜组31、大反光镜组32平行对峙放置，并与水平夹角为45°；

所述的曝光装置包括：快门组41、曝光准镜组42、准直座轴43、工作曝光面44，快门组41置于小反光镜组31、大反光镜组32之间，快门组41、曝光准镜组42、工作曝光面44适应于光路依次放置；

所述多面镜组装置2，共有64个平面反光片组成，包括上层镜座21、下层镜座22。

超高压汞灯11发出的弧光通过上层镜座21、下层镜座22，形成64个点光源，投射到准直镜421，准直镜421的物距S重合在超高压汞灯11的发光弧点上，然后经准直镜421汇聚S’点，会聚角为3°。

所述多点光源为64点光源，是通过超高压汞灯11发出的弧光经由64个平面反光片同时反射下形成；

所述64个平面反光片，其每片反光镜与超高压汞灯11光源中心之间的夹角U为5.16°，即SinU＝0.09。

所述上层镜座21、下层镜座22，分别以光源(超高压汞灯11)为中心，其中的各个反光镜片依次紧密环行成圈放列，光源中心与每一反光镜片的纵截面夹角为5.16°，使得充分提高光源的利用率。

本发明工作原理：如图4示，包括超高压汞灯11、上层镜座21、下层镜座22、多点光源、准直镜421、工作曝光面44。本发明利用多片反光镜聚光原理，为了能够实现多点光源，将多面镜组装置2设计成上下两层反光镜片组。超高压汞灯11发出的弧光通过上层镜座21、下层镜座22，形成64个点光源，投射到准直镜421，由于准直镜421的物距S重合在超高压汞灯11的发光弧点上，然后经准直镜421汇聚S’点，会聚角为3°，而不是传统的平行光。

本发明光能利用：该曝光***的设计中，将每个反光片与光源中心的夹角设计为SinU＝0.09，夹角约为5.16°，如图5示。上下二层镜座的反光片数为64片，因此，该***的总的NA是上述的总和，即：NA＝0.09X64＝5.76，也就是说，该平面反射式复眼冷光源曝光***的总的反射夹角的NA为5.76。

传统的多透镜复眼曝光***见图6聚光的会聚角约为45°，SinU＝1。

从上述的计算对比就可以清楚的表明：平面反射式复眼冷光源曝光***的光能利用率远远大于多透镜复眼曝光***，约5倍左右。而且，当紫外光透过玻璃镜片时，光能也将大大地被吸收。而反射曝光***除了准直镜外，则基本不会被吸收。

本实施例各个参数为

(1)曝光能量：18mw/cm²(200w汞灯时)，30mw/cm²(350w汞灯时)。

(2)曝光能量不均匀性：±2％

(3)曝光面积：Φ5英寸(可扩展到Φ20英寸)

(4)曝光谱线：254nm～436nm

与现有传统技术相比，本实施例平面反射式复眼冷光源曝光***具有如下有益效果：

(5)NA达到了5.76，大大提高了光能利用率，这是传统的曝光***无法比拟的。

(6)采用上下两层64个平面反光片，形成了64个点光源，各点光源各自形成3°会聚角，有效的抑制了衍射对光刻的影响，这是多椭球反光镜曝光***难以实现的。

(7)平面反射式复眼冷光源曝光***的多点光源部分是利用反射的原理，有效地避免了光学透镜对紫外光的吸收，这也是传统的曝光***无法比拟的。

(8)由于采用了平面反射式复眼冷光源曝光***的技术，使曝光面积得以扩大。可以为大面积液晶屏幕的光刻提供有效的手段。

本实施例可应用于光刻机，主要包括曝光光源、分离视场显微镜、精密工作台、输送硅片机构以及PLC控制器等。光刻机中的工作曝光面(即掩膜和硅片的位置)距准直镜顶点为100mm。当曝光时(即光刻时)，64个点光源同时起作用，以不同的角度同时照射在掩膜和硅片上，所获衍射图形均匀。平面反射式复眼冷光源曝光***在光刻机中得到了成功的应用，曝光能量达到了18mw/cm²，并且成功地开发出了分离视场显微镜，最大分视距离达到了100mm。

与现有技术相比，本实施例应用于光刻机，大大降低了紫外光的能量衰减，特别是降低了短波长紫外光的能量衰减。曝光谱线的波长范围能够扩大到254nm～436nm，传统的透射式冷光源是难以做到的。

本实施例可应用于微电子集成电路制造以及LCD液晶屏幕制造领域。本实施例实现了大面积紫外曝光，可拓展应用于大面积液晶屏光刻领域。

Claims

1.一种平面反射式复眼冷光源曝光***，包括：灯源组、多面镜组装置、反光镜组、曝光装置、罩壳，灯源组的光源中心置于多面镜组装置的中心点，反光镜组、曝光装置置于罩壳内，其特征在于，

所述的曝光装置包括：快门组、曝光准镜组、准直座轴、工作曝光面，快门组置于小反光镜组、大反光镜组之间，快门组、曝光准镜组、工作曝光面适应于光路依次放置。

2.如权利要求1所述的平面反射式复眼冷光源曝光***，其特征在于，所述的多面镜组装置共有64个平面反光片组成。

3.如权利要求1所述的平面反射式复眼冷光源曝光***，其特征在于，所述的超高压汞灯发出的弧光通过上层镜座、下层镜座，形成64个点光源，投射到准直镜，准直镜的物距S重合在超高压汞灯的发光弧点上，然后经准直镜汇聚S’点，会聚角为3°。

4.如权利要求2所述的平面反射式复眼冷光源曝光***，其特征在于，所述64个平面反光片，其每片反光镜与超高压汞灯光源中心之间的夹角U为5.16°，即SinU＝0.09。