投影曝光裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路制造領域，特別涉及一種投影曝光裝置。
【背景技術】
[0002] 在制造例如半導體元件或液晶顯示元件等時，使用了投影曝光裝置，該投影曝光 裝置將光掩模的圖案經(jīng)過投影光學系統(tǒng)，投影至硅片上。先前多使用投影曝光裝置(步進式 曝光機)，該投影曝光裝置以步進重復方式方法，將各個光掩模的圖案一并曝光至硅片上的 各照射區(qū)域。近年來，取代使用一個大的投影光學系統(tǒng)，提出了步進掃描方式的投影曝光裝 置，其沿著掃描方向，將具有相等倍率的多個小的部分投影光學系統(tǒng)以規(guī)定間隔配置為多 行，且一邊對光掩模進行掃描，一邊利用各部分投影光學系統(tǒng)將各個光掩模的圖案曝光至 硅片上。
[0003] 在上述步進掃描方式的投影曝光裝置中，利用裝備反射棱鏡、凹面鏡及各透鏡而 構成的反射折射光學系統(tǒng)，一次形成中間像，進一步利用另一層的反射折射光學系統(tǒng)，將光 掩模上的圖案以正立正像等倍率地曝光至硅片上。
[0004] 近年來，硅片日益大型化，由于部分投影光學系統(tǒng)具有等倍的倍率，因此，光掩模 亦將大型化。關于光掩模的成本，由于必須維持光掩?；宓钠矫嫘裕蚨庋谀Ｔ酱笮?化，成本越高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種投影曝光裝置，能夠將投影光學系統(tǒng)的放大倍率擴大，以此減小 光掩模的大小。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種投影曝光裝置，用于將掩模的圖像聚焦成 像在硅片上，所述裝置從掩模開始沿光軸依次包括：具有放大倍率3 1的第一成像光學系 統(tǒng)，用于對掩模的圖像成中間像；具有放大倍率0 2的第二成像光學系統(tǒng)，用于將中間像放 大后成像在硅片上；所述投影曝光裝置的放大倍率為0 = 0IX3 2。
[0007] 作為優(yōu)選，放大倍率0 1約等于1，0 2大于等于1. 5。
[0008] 作為優(yōu)選，放大倍率@ 1等于lx，@ 2為-1. 5x或_2x。
[0009] 作為優(yōu)選，所述第一成像光學系統(tǒng)為折反射結構，包括至少一反射棱鏡、一凹面反 射鏡和折反射透鏡組，所述折反射透鏡組配置在反射棱鏡與凹面反射鏡之間。
[0010] 作為優(yōu)選，所述折反射透鏡組包括至少六片透鏡。
[0011] 作為優(yōu)選，所述第一成像光學系統(tǒng)還包括用于調節(jié)所述凹面反射鏡的微動機構。
[0012] 作為優(yōu)選，所述第二成像光學系統(tǒng)沿著光軸方向依次包括：分別具有正光焦度的 第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組；
[0013] 其中，所述各透鏡組滿足以下關系：
[0014] 15<|fG22/fG21|<17
[0015] 0. 8<|fG23/fG24|<l. 2
[0016] 0. 05< |fG23/fG221 <0. 12
[0017] 上述各式中：421為所述第一鏡頭組的焦距；422為所述第二透鏡組的焦距；心 3為 所述第三透鏡組的焦距；fe24為所述第四透鏡組的焦距。
[0018] 作為優(yōu)選，所述第一透鏡組包括至少四片透鏡，并滿足公式：l.〇3〈|fel _/ fe211〈1. 95,其中，fel _為第一透鏡組內(nèi)光焦度最大的透鏡的焦距。
[0019] 作為優(yōu)選，所述第二透鏡組包括至少六片透鏡，其中至少包含兩對相鄰的正負透 鏡組合。
[0020] 作為優(yōu)選，所述正負透鏡組合中，正負透鏡的阿貝數(shù)比滿足：
[0021 ] 1. 23〈VG22正/VG22負〈1. 85 或 1. 59〈VG22正/VG22負〈2. 65
[0022] 其中：為所述第二透鏡組的正負透鏡組合中正透鏡的阿貝數(shù)；\22|1為與所述 正透鏡相鄰的負透鏡的阿貝數(shù)。
[0023] 作為優(yōu)選，所述第三透鏡組包含第一子透鏡組，所述第一子透鏡組的光焦度為正， 并包含第三透鏡組中至少兩個位置相鄰且光焦度為正的透鏡。
[0024] 作為優(yōu)選，所述第一子透鏡組與第三透鏡組之間滿足以下關系式：
[0025] 〇? 34< |fG23-ln/fG231 <〇? 87
[0026] 其中，fe23_ln為所述第一子透鏡組的焦距。
[0027] 作為優(yōu)選，所述第四透鏡組包含第二子透鏡組，所述第二子透鏡組的光焦度為正， 并包含所述第四透鏡組中至少三個位置相鄰且光焦度為正的透鏡。
[0028] 作為優(yōu)選，所述第二子透鏡組與所述第四透鏡組之間滿足以下關系式：
[0029] 0.21<|fG24_ln/fG24|<0. 47
[0030] 其中，fe24-ln為第二子透鏡組的焦距。
[0031] 作為優(yōu)選，所述第二成像光學系統(tǒng)中的透鏡包括至少兩種高折射率材料和至少兩 種低折射率材料。
[0032] 作為優(yōu)選，所述高折射率材料為I線折射率大于1. 55的材料，所述低折射率材料 為I線折射率小于1. 55的材料。
[0033] 作為優(yōu)選，所述高折射率材料包括：1線折射率大于1. 55且阿貝數(shù)小于45的第一 種材料，和I線折射率大于1. 55且阿貝數(shù)大于50的第二種材料。
[0034] 作為優(yōu)選，所述低折射率材料包括：1線折射率小于1. 55且阿貝數(shù)小于65的第三 種材料，以及I線折射率小于1. 55且阿貝數(shù)大于70的第四種材料。
[0035] 作為優(yōu)選，沿光軸方向，所述第一透鏡組的第一片透鏡和所述第四透鏡組的最后 一片透鏡均由第一種材料構成。
[0036] 作為優(yōu)選，所述第一、第二、第三、第四透鏡組中，至少有一片透鏡采用第一或第二 種材料。
[0037] 作為優(yōu)選，所述第一、第二、第四透鏡組中，至少有一片透鏡采用第一種材料。
[0038] 作為優(yōu)選，所述第三透鏡組中，至少有一片透鏡采用第二種材料。
[0039] 作為優(yōu)選，所述第二透鏡組內(nèi)包含至少一對凹面相對的透鏡；所述第三透鏡組內(nèi) 至少包含一片凹面面向像面的彎月式透鏡；所述第四透鏡組內(nèi)至少包含一片凹面面向物面 的彎月式透鏡。
[0040] 作為優(yōu)選，所述第一成像光學系統(tǒng)孔徑光闌與第二成像光學系統(tǒng)的光闌共軛。
[0041] 作為優(yōu)選，第一成像光學系統(tǒng)與第二成像光學系統(tǒng)的光軸平行。
[0042] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0043] 1、采用與其現(xiàn)有技術中投影曝光系統(tǒng)完全不同的光學結構；
[0044] 2、提高了放大倍率，降低了光掩模成本；
[0045] 3、投影曝光裝置的第一成像光學系統(tǒng)中前后兩個透鏡可以去掉，降低了裝配難 度，提高裝調效率；
[0046] 4、降低了第一成像光學系統(tǒng)與第二成像光學系統(tǒng)光軸的裝調精度，只需保證其平 行即可，提高了效率。
[0047] 5、本發(fā)明投影曝光系統(tǒng)結構中第二成像光學系統(tǒng)的孔徑光闌與第一成像光學系 統(tǒng)光闌共軛，因此，可通過凹面反射鏡微動結構校正各種光闌像差；
[0048] 6、本發(fā)明的物方數(shù)值孔徑至少為0. 25,提高了曝光系統(tǒng)的分辨率。
【附圖說明】
[0049] 圖1為本發(fā)明投影曝光系統(tǒng)的示意圖；
[0050] 圖2是實施例1放大倍率為-1. 5x的投影曝光裝置示意圖；
[0051] 圖3是實施例2放大倍率為-2X的投影曝光裝置示意圖；
[0052] 圖4是實施例3放大倍率為_2x的投影曝光裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0053] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明 的【具體實施方式】做詳細的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精 準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0054] 請參照圖1，本發(fā)明提供的投影曝光裝置，用于將掩模的圖像聚焦成像在硅片上， 所述裝置從掩模開始沿光軸依次包括：
[0055] 具有放大倍率P1的第一成像光學系統(tǒng)G1，用于對掩模的圖像成中間像；
[0056] 具有放大倍率0 2的第二成像光學系統(tǒng)G2,用于將中間像放大后成像在硅片上；
[0057] 因此，所述投影曝光裝置的放大倍率為3 2,其中，放大倍率M約等于 1，3 2大于等于1. 5。本發(fā)明采用與現(xiàn)有投影曝光系統(tǒng)完全不同的光學結構，放大掩模在硅 片上的圖像，且放大倍率可大于等于1. 5倍，降低了光掩模成本。
[0058] 請繼續(xù)參照圖1，作為優(yōu)選，所述第一成像光學系統(tǒng)G1為折反射結構，包括至少一 反射棱鏡L02、一凹面反射鏡L03、折反射透鏡組以及用于調節(jié)所述凹面反射鏡103的微動 機構。所述折反射透鏡組配置在反射棱鏡L02與凹面反射鏡L03之間，包括至少六片透鏡。 本發(fā)明以六片透鏡為例：從上向下，所述六片透鏡的光焦度分配分別為：正、負、正、正、負、 正，采用材料的色散度分別為：低、高、低、高、高、低。因此，通過對六片透鏡的正負焦度合理 分配及高低色散材料的選取，可以很好地校正第一成像光學系統(tǒng)G1的色差。
[0059] 需要說明的是，圖1中第一成像光學系統(tǒng)G1中前后兩個透鏡L01和L04均可以去 掉，從而降低裝配難度，提高裝調效率。
[0060] 請繼續(xù)參照圖1，所述第二成像光學系統(tǒng)G2沿著光軸方向依次包括：分別具有正 光焦度的第一透鏡組G21、第二透鏡組G22、第三透鏡組G23和第四透鏡組G24;其中，所述 各透鏡組滿足以下關系，以更好地校正像差和提高成像質量：
[0061] 15<|fG22/fG21|<17
[0062] 0. 8<|fG23/fG24|<1.2
[0063] 0. 05< |fG23/fG221 <0. 12
[0064] 上述各式中：&21為所述第一透鏡組G21的焦距；心2為所述第二透鏡組G22的焦 距；心3為所述第三透鏡組G23的焦距；&24為所述第四透鏡組G24的焦距。
[0065] 作為優(yōu)選，所述第一透鏡組G21包括至少四片透鏡，并滿足以下公式，以更好地校 正像差和提_成像質量：
[0066] 1.03<|feLfflax/fG21|<1.95
[0067]其中，fel _為第一透鏡組內(nèi)光焦度最大的透鏡的焦距。
[0068] 請繼續(xù)參照圖1，所述第二透鏡組G22包括至少六片透鏡，其中至少包含兩對相鄰 的正負透鏡組合。進一步的，在所述正負透鏡組合中，正負透鏡的阿貝數(shù)比滿足以下關系， 以更好地校正像差和提高成像質量：
[0069] 1. 23〈VG22正/VG22負〈1. 85 或 1. 59〈VG22正/VG22負〈2. 65
[0070] 上述公式中：為所述第二透鏡組G22的正負透鏡組合中正透鏡的阿貝數(shù)；Ve22 $為與所述正透鏡相鄰的負透鏡的阿貝數(shù)；
[0071] 所述第三透鏡組G23包含第一子透鏡組G23-ln，所述第一子透鏡組G23-ln的光焦 度為正，并包含第三透鏡組G23中至少兩個位置相鄰且光焦度為正的透鏡；進一步的，所述 第一子透鏡組G23-ln與第三透鏡組G23之間滿足以下關系式，以更好地