專利名稱：照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微光刻技術(shù)，尤其涉及一種照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制造中的微光刻技術(shù)就是利用光學(xué)系統(tǒng)把掩膜版上的圖形精確地投影曝光到涂過光刻膠的硅片上。
如圖1和圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中，微光刻技術(shù)中的光學(xué)系統(tǒng)的照明系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)橢球反射鏡ll、汞燈12、平面反射鏡13和勻光器14，所述汞燈12設(shè)置在橢球反射鏡ll的第一焦點(diǎn)上，汞燈12發(fā)出的光線經(jīng)橢球反射鏡11和平面反射鏡13的反射后會(huì)聚于一點(diǎn)，在該點(diǎn)處放置一勻光器14 (圖1中勻光器14為石英積分棒，圖2中勻光器14為微透鏡陣列)，光線通過勻光器14后形成均勻的照明視場(chǎng)。為了提高照明視場(chǎng)的均勻性，照明系統(tǒng)中的勻光器采用石英積分棒和微透鏡陣列的組合。
隨著半導(dǎo)體制造業(yè)對(duì)半導(dǎo)體器件線寬要求的日益提高，對(duì)照明系統(tǒng)照明視
場(chǎng)的均勻性的要求也日益提高?，F(xiàn)有技術(shù)的照明系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，由于汞燈的發(fā)光電弧不是一個(gè)理想點(diǎn)，汞燈發(fā)出的有些光并不是從第一焦點(diǎn)發(fā)出的，當(dāng)這些光經(jīng)過橢球反射鏡和平面反射鏡的反射后，可能由于角度、位置等因素，在參與勻光器勻光時(shí)，不能耦合進(jìn)勻光器，或反射次數(shù)不夠多勻光效果不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種照明系統(tǒng)，提高照明視場(chǎng)的均勻性。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種照明系統(tǒng)，包括非球面反射鏡、光源和勻光器，所述非球面反射鏡、光源和勻光器依次排列；所述光源設(shè)置在非球面反射鏡的第一焦點(diǎn)處；所述勻光器設(shè)置在非球面反射鏡的主軸上，所述光源發(fā)射的光經(jīng)非球面反射鏡反射后耦合進(jìn)入勻光器的入射端。
3上述照明系統(tǒng)，其中，所述勻光器的入射端設(shè)置在非球面反射鏡的第二焦
上述照明系統(tǒng)，其中，所述勻光器的入射端設(shè)置在距離非球面反射鏡的第
二焦點(diǎn)2mm的范圍內(nèi)。
上述照明系統(tǒng)，其中，所述非球面反射鏡的曲面公式為
二次曲面系數(shù)，N為非球面項(xiàng)數(shù)，oti為非球面系數(shù)。
上述照明系統(tǒng)，其中，所述非球面反射鏡為偶次非球面反射鏡，即當(dāng)非球_
面系數(shù)oti的下標(biāo)i為奇數(shù)時(shí)，(Xi的取值為0。
上述照明系統(tǒng)，其中，所述勻光器為石英積分^f奉，該石英積分棒長(zhǎng)和寬的
比值大于等于15: 1。
上述照明系統(tǒng)，其中，所述勻光器為微透鏡陣列。上述照明系統(tǒng)，其中，所述勻光器為微透鏡陣列和石英積分棒的組合。上述照明系統(tǒng)，其中，所述光源的波長(zhǎng)為465nm、 405nm或365nm。本發(fā)明的照明系統(tǒng)由于采用非球面反射鏡可以使更多的不從非球面反射鏡
的第一焦點(diǎn)發(fā)出的光線反射后進(jìn)入勻光器，并能增大這些光線進(jìn)入勻光器時(shí)的
入射角，使光線在勻光器內(nèi)的反射次數(shù)增多，大大提高了照明視場(chǎng)的均勻性，
而且非球面反射鏡第二焦點(diǎn)處的功率密度較低，延長(zhǎng)了該第二焦點(diǎn)處的光學(xué)器
件薄膜的壽命。


本發(fā)明的照明系統(tǒng)由以下的實(shí)施例及附圖給出。圖l是一種現(xiàn)有技術(shù)的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是另一種現(xiàn)有技術(shù)的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明中非球面反射鏡的示意圖。
具體實(shí)施方式
點(diǎn)處。
，其中，c為表面頂點(diǎn)曲率，r為頂點(diǎn)半徑，k為以下將結(jié)合圖3~圖4對(duì)本發(fā)明的照明系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明照明系統(tǒng)包括非球面反射鏡、光源和勻光器；所述非球面反射鏡、光源和勻光器依次排列；所述光源設(shè)置在非球面反射鏡的第一焦點(diǎn)處；
所述勻光器設(shè)置在非球面反射鏡的主軸上，所述光源發(fā)射的光經(jīng)非球面反射鏡反射后耦合ii^勻光器的入射端。
現(xiàn)以 一具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的照明系統(tǒng)。
參見圖3，照明系統(tǒng)包括非球面反射鏡2、光源3和石英積分棒4，所述非球面反射鏡2、光源3和石英積分棒4依次排列。
參見圖4，所述非球面反射鏡2有兩個(gè)焦點(diǎn)即第一焦點(diǎn)Fl和第二焦點(diǎn)F2，所述第一焦點(diǎn)Fl離非球面反射鏡2的反射面較近，所述第二焦點(diǎn)F2離非球面反射鏡2的反射面較遠(yuǎn)。
所述光源3設(shè)置在非球面反射鏡2的第一焦點(diǎn)Fl處，所述光源3發(fā)出的光經(jīng)非球面反射鏡2反射后，反射光在非球面反射鏡2的第二焦點(diǎn)F2處會(huì)聚。
所述光源3為高壓汞燈，該光源3的波長(zhǎng)可以為465nm、 405nm、 365nm或更短波長(zhǎng)。
所述石英積分棒4設(shè)置在非球面反射鏡2的主軸上，該石英積分棒4的入射端41可以設(shè)置在非球面^Jt鏡2的第二焦點(diǎn)F2處，也可以設(shè)置在距離第二焦點(diǎn)F2 2mm的范圍內(nèi)。
所述光源3發(fā)出的光經(jīng)非球面反射鏡2反射后在非球面反射鏡2的第二焦點(diǎn)F2處會(huì)聚，it/v設(shè)置在第二焦點(diǎn)F2處的石英積分棒4，在石英積分棒4內(nèi)經(jīng)過多次反射后由石英積分才奉4的出射端42發(fā)射出來，形成均勻的照明視場(chǎng)。
所述石英積分棒4可以用其他勻光器替換，如微透鏡陣列，也可以是多個(gè)勻光器的組合，如石英積分棒和微透鏡陣列的組合。
所述石英積分棒4長(zhǎng)和寬的比值大于等于15: 1，較長(zhǎng)的石英積分棒4有利于提高石英積分棒4的均勻效果。
本發(fā)明的照明系統(tǒng)可以在光源3與勻光器之間設(shè)置具有改變光線路徑方向的光學(xué)器件，如平面鏡，以調(diào)整照明系統(tǒng)中各部件的排布。—=___^ V i
非球面反射鏡的曲面7>式可表示為 一(1*廣i=l ,其中，c
為表面頂點(diǎn)曲率，r為頂點(diǎn)半徑。k為二次曲面系數(shù)，N為非3求面項(xiàng)數(shù)，(Xi為非 J求面系數(shù)。
所述非球面反射鏡2可以使更多的不從第一焦點(diǎn)Fl發(fā)出的光線反射后進(jìn)入 石英積分棒4，并能增大這些光線進(jìn)入石英積分棒4時(shí)的入射角，使光線在石英 積分棒4內(nèi)的反射次數(shù)增多，也就是說，所述非球面^^射鏡2對(duì)有一定體積的 光源3來說，在第二個(gè)焦點(diǎn)F2處的光斑的大角度光線更多，光線也更集中。
設(shè)計(jì)非球面反射鏡時(shí)，先使用ZEMAX軟件的序列模式，選擇像斑較小的非 球面反射鏡，再使用ZEMAX軟件的非序列模式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇照明視場(chǎng)均 勻性好的非球面反射鏡。
本實(shí)施例中，所述非球面反射鏡2的表面頂點(diǎn)曲率c取0.00886454，頂點(diǎn) 半徑r取112. 809mm， 二次曲面系數(shù)k取-O. 75828，非球面項(xiàng)數(shù)N取IO，該非 球面反射鏡2采用偶次非球面(采用偶次非球面易于加工)，即a,、 ct3、 ot5、 oc7和a,都取0， &a2 = -3. 63007e—5、 oc4 = 4. 057467 e_1°、 a6 = -3. 102083 e—13、 a8 = 1.19713 e_7、 a 1() =-2. 332895 e—22,該非球面反射鏡2的大口直徑取 393. 7謡，該非球面反射鏡2的小口直徑取76. 2mm,該非球面反射鏡2的數(shù)值孔 徑取0. 3。
所述石英積分棒4長(zhǎng)度為300腿，該石英積分棒4的端面為20mm x 20mm的 正方形。
實(shí)驗(yàn)表明，在石英積分棒4的出射端42得到的照明視場(chǎng)均勻性為2.63% {均勻性=(最大照度-最小照度)x %/ (最大照度+最小照度)}。
若采用標(biāo)準(zhǔn)橢球反射鏡，其表面頂點(diǎn)曲率取0.00886454、頂點(diǎn)半徑取 112. 809咖、二次曲面系數(shù)取-O. 75828 (與本實(shí)施例中所述非球面反射鏡的取值 相同)，該標(biāo)準(zhǔn)橢球反射鏡的數(shù)值孔徑也取0.3,該標(biāo)準(zhǔn)橢球反射鏡的大口直徑 也取393.7mm，該標(biāo)準(zhǔn)橢球反射鏡的小口直徑也取76. 2mm，實(shí)驗(yàn)表明，在石英 積分棒4的出射端42得到的照明視場(chǎng)均勻性為3. 36 % 。
可見，使用非球面反射鏡后，在同樣的數(shù)值孔徑、同樣的石英積分棒的前提下，照明視場(chǎng)均勻性可以提高21. 7%。
由于非球面反射鏡在第二焦點(diǎn)處的光斑略大于標(biāo)準(zhǔn)橢球反射鏡在第二焦點(diǎn) 處的光斑，因此非球面反射鏡在第二焦點(diǎn)處的功率密度較比標(biāo)準(zhǔn)橢球反射鏡在 第二焦點(diǎn)處的功率密度低，可延長(zhǎng)非球面反射鏡第二焦點(diǎn)處的光學(xué)器件薄膜的 壽命。
本發(fā)明照明系統(tǒng)不僅適用于微光刻技術(shù)中的光學(xué)系統(tǒng)，還適用于其他對(duì)照 明視場(chǎng)均勻性要求較高的光學(xué)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、一種照明系統(tǒng)，包括光源和勻光器，其特征在于，還包括非球面反射鏡，所述非球面反射鏡、光源和勻光器依次排列；所述光源設(shè)置在非球面反射鏡的第一焦點(diǎn)處；所述勻光器設(shè)置在非球面反射鏡的主軸上，所述光源發(fā)射的光經(jīng)非球面反射鏡反射后耦合進(jìn)入勻光器的入射端。
2、 如權(quán)利要求l所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述勻光器的入射端設(shè)置在非球面反射鏡的第二焦點(diǎn)處。
3、 如權(quán)利要求l所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述勻光器的入射端設(shè)置在距離非球面反射鏡的第二焦點(diǎn)2mm的范圍內(nèi)。
4、 如權(quán)利要求l所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述非球面反射鏡的曲面公式為1 + i=1 ，其中，c為表面頂點(diǎn)曲率，r為頂點(diǎn)半徑，k為二次曲面系數(shù)，N為非球面項(xiàng)數(shù)，0Ci為非球面系數(shù)。
5、 如權(quán)利要求4所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述非球面反射鏡為偶次非球面反射鏡，即當(dāng)非球面系數(shù)cti的下標(biāo)i為奇數(shù)時(shí)，oci的取值為0。
6、 如權(quán)利要求l所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述勻光器為石英積分棒，該石英積分棒長(zhǎng)和寬的比值大于等于15: 1。
7、 如權(quán)利要求l所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述勻光器為微透鏡陣列。
8、 如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述勻光器為微透鏡陣列和石英積分4奉的組合。
9、 如權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光源的波長(zhǎng)為465nm、 405nm或365nin。
全文摘要
本發(fā)明的照明系統(tǒng)包括非球面反射鏡、光源和勻光器，所述非球面反射鏡、光源和勻光器依次排列；所述光源設(shè)置在非球面反射鏡的第一焦點(diǎn)處；所述勻光器設(shè)置在非球面反射鏡的主軸上，所述光源發(fā)射的光經(jīng)非球面反射鏡反射后耦合進(jìn)入勻光器的入射端。本發(fā)明的照明系統(tǒng)提高了照明視場(chǎng)的均勻性，適用范圍廣。
文檔編號(hào)F21S2/00GK101639176SQ20091019485
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者張祥翔 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司