一种适用于光刻机照明系统的匀光方法与流程

1.本发明涉及光刻机照明系统技术领域，具体是一种适用于光刻机照明系统的匀光方法。


背景技术：

2.在光刻机照明系统中，均匀照明是保证加工出的线条线宽均匀一致的一项重要技术。为了确保线条线宽满足光刻机的设计指标。通常以匀光元件如积分棒，衍射光学元件，微透镜阵列等方式应用于光刻机照明系统。除去上述常见的匀光元件，还有静态灰度滤波法与动态灰度滤波法。其中静态灰度滤波法通过在校正板上镀一层带有特定透过率分布的光学薄膜达到提升光均匀性，而动态灰度滤波法则是通过改变两块镀有相反透过率分布的校正板的相对位置得到不同的透过率分布，从而提升光均匀性。
3.积分棒的不足之处在于，限制了照明最大孔径角，且由于积分棒内光束多次反射，降低了能量利用率；衍射光学元件囿于衍射效应能量利用率会被降低；静态灰度滤波法只能针对特定发光强度分布的照明光场；动态灰度滤波法虽然校正范围有所扩大但是其校正能力和范围还是相对有限。
4.照明光场积分均匀性是一项关键指标，因为硅片面内任一视场点的曝光剂量是照明光场在扫描方向上的积分能量，照明积分均匀性直接影响光刻机的特征尺寸均匀性。
5.当任意一台光刻机使用超期服役(即元器件超生命周期)，照明系统中透镜及膜层的透过率会随着长时间辐照而恶化，严重影响照明光场积分的均匀性。例如：照明系统中激光或者汞灯光源光束从发射器中出来经过椭球碗聚焦，再通过微透镜阵列进行匀光；但是由于光学元器件及膜层老化的原因，经过了微透镜阵列均匀的光线，其均匀性达不到工艺生产的要求，反映在光刻机上就是曝光map图形上每个区域的光强参差不齐。为了解决上述问题，本专利提供了一种适用于光刻机照明系统的匀光方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种适用于光刻机照明系统的匀光方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种适用于光刻机照明系统的匀光方法，包括以下步骤：
9.首先利用lighttools建立该补偿板的模型，在校正板表面上通过三维纹理的方式，使得表面镀上圆点；
10.其次设定所述圆点的半径厚度，再分别设定x方向间距和y方向间距；
11.再设定lighttools中的光源属性，光源为空间分布，光均匀性为60％，并使得不均匀的光通过所述校正板到达接收表面的接收器；
12.然后再分别将所述圆点在xy两个方向上的间距添加为优化变量，并在接收器上添加网格评价函数，将网格数据中的变化设置为基于总功率的缩放目标这一功能进行光均匀
性的调整；
13.之后lighttools会对当前建立的模型进行优化，得到优化后的xy方向间距。
14.作为本发明进一步的方案：所述校正板为1～3块单校正板组合在一起的。
15.作为本发明进一步的方案：所述圆点在xy两个方向上的间距是进行多次反复优化得到的。
16.作为本发明进一步的方案：所述圆点均匀分布在校正板上，且呈圆形的形状。
17.作为本发明进一步的方案：包括以下步骤：
18.首先利用lighttools建立该补偿板的模型，使用一块89mm*89mm厚度为2.1mm的校正板，并在该校正板表面上通过三维纹理的方式，使得表面镀上圆点，仿真时取5mm*5mm大小的校正板用以观测；
19.其次设定圆点的半径厚度分别为0.0023mm，0.005mm，再分别设定x方向间距为0.07mm，y方向间距为0.08mm；
20.再设定lighttools中的光源属性，光源为空间分布，光均匀性为60％，并使得不均匀的光通过所述校正板到达接收表面的接收器，光源和所述校正板间距为0.01mm，所述校正板与接收器的间距同样为0.01mm；
21.然后再分别将所述圆点在xy两个方向上的间距添加为优化变量，并在接收器上添加网格评价函数，将网格数据中的变化设置为基于总功率的缩放目标这一功能进行光均匀性的调整；
22.之后lighttools会对当前建立的模型进行优化，得到优化后的xy方向间距。
23.作为本发明进一步的方案：所述圆点在xy两个方向上的间距是进行多次反复优化得到的。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的方法可以使用单块或者至多三块校正板组合针对不同的透过率分布，且该校正板板对于入射孔径角不存在限制作用，因此适用性更广，也不需要更改多块校正板组合的相对位置。本发明的方法能使光均匀性获得大幅度的提升，均匀性从60％-70％提升到90％以上，同时也可以避免光强产生过大的损耗，从而保证光刻的稳定性；本发明的方法不会影响光学系统的光程，同时由于不需要横向或者纵向移动校正板，所以该方法的机械结构非常简单。
附图说明
25.图1为本发明实施例1提供的补偿光路示意图。
26.图2为本发明实施例1提供的补偿装置上圆点分布的示意图。
27.图3为本发明实施例1提供的均匀性为60％的光在接收器上的示意图。
28.图4为本发明实施例1提供的经过lighttools第二次优化后的光均匀性示意图。
29.图5为本发明实施例2提供的补偿光路示意图。
30.图6为本发明实施例2提供的经过lighttools优化后的光均匀性示意图。
具体实施方式
31.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
32.实施例1
33.请参阅图1至图4，一种适用于光刻机照明系统的匀光方法，包括以下步骤：
34.首先利用lighttools建立该补偿板的模型，使用一块89mm*89mm厚度为2.1mm的校正板，并在该校正板表面上通过三维纹理的方式，使得表面镀上圆点，仿真时取5mm*5mm大小的校正板用以观测；
35.其次设定圆点的半径厚度分别为0.0023mm，0.005mm，再分别设定x方向间距为0.07mm，y方向间距为0.08mm；
36.再设定lighttools中的光源属性，光源为空间分布，光均匀性为60％，并使得不均匀的光通过所述校正板到达接收表面的接收器，光源和所述校正板间距为0.01mm，所述校正板与接收器的间距同样为0.01mm；
37.然后再分别将所述圆点在xy两个方向上的间距添加为优化变量，并在接收器上添加网格评价函数，将网格数据中的变化设置为基于总功率的缩放目标这一功能进行光均匀性的调整；
38.之后lighttools会对当前建立的模型进行优化，得到优化后的xy方向间距。
39.校正板上优化后得到的x方向间距为0.0035365mm，y方向间距为0.0053411mm，lighttools完成第一次优化后，光均匀性提升到80.2％。当经过了第二次优化后，x方向间距为0.0036088mm，y方向间距为0.0054314mm，均匀性为86.2％，因此可以通过反复优化的方式，来达到的更好的优化效果。
40.实施例2
41.请参阅图5至图6，一种适用于光刻机照明系统的匀光方法，包括以下步骤：
42.首先利用lighttools建立该补偿板的模型，使用两块5mm*5mm厚度为2.1mm的两块校正板，并在该校正板表面上通过三维纹理的方式，使得表面镀上圆点，仿真时取5mm*5mm大小的校正板用以观测；
43.其次设定圆点的半径厚度分别为0.0023mm，0.005mm，再分别设定x方向间距为0.07mm，y方向间距为0.08mm；
44.再设定lighttools中的光源属性，光源为空间分布，光均匀性为60％，并使得不均匀的光通过所述校正板到达接收表面的接收器，光源和所述校正板间距为0.01mm，所述校正板与接收器的间距同样为0.01mm；
45.然后再分别将所述圆点在xy两个方向上的间距添加为优化变量，并在接收器上添加网格评价函数，将网格数据中的变化设置为基于总功率的缩放目标这一功能进行光均匀性的调整；
46.之后lighttools会对当前建立的模型进行优化，得到优化后的xy方向间距。
47.校正板上优化后得到的第一块校正板x方向间距为0.020098mm，y方向间距为0.008261mm，第二块校正板x方向间距为0.002643mm，y方向间距为0.040006mm，此时光均匀性达到了95.25％。
48.综上所述：本发明中所述校正板上圆点的坐标半径以及在校正板表面的分布规律是该技术方案的关键创新点，因为校正板上每一个正方形区域内圆点的半径大小、间距，及其在校正板表面上的坐标是影响光均匀性和光强的关键因素。由于相邻的两个圆点半径小且间距近，故其间距可以近似看作一道狭缝，当光束通过狭缝时，因为光的波动性，光束会发生干涉现象。因此多个相邻圆点可以形成多道狭缝，当光束通过每道狭缝时，都会产生相
对应的干涉现象，而多个干涉现象叠加在一起，会使得光场也叠加在一起，从而可以提升光均匀性。而当圆点的间距过大的时候，此时不体现的光的波动性，干涉现象便不存在，故而无法提升光的均匀性；多个相邻圆点可以形成多道狭缝，当光束通过每道狭缝时，都会产生相对应的干涉现象，而多个干涉现象叠加在一起，会使得光场也叠加在一起，从而可以提升光均匀性。因此圆点数量越多，相邻圆点构成的狭缝也越多，干涉现象可以叠加的光场也会越多，所以光均匀性也能越好。只有当校正板表面上圆的半径足够小，才能使得圆可以近似看作为一个点。数量众多的圆点分布在由十字刻线划分的若干正方形区域之中。在每一个正方形区域之中，圆点按照一定的规律分布，整体上呈现圆形的形状。因此经过微透镜阵列后均匀性较差的光通过该补偿方法可以大幅的提升其均匀性。
49.本发明提供的方法可以使用单块或者至多三块校正板组合针对不同的透过率分布，且该校正板板对于入射孔径角不存在限制作用，因此适用性更广，也不需要更改多块校正板组合的相对位置。本发明的方法能使光均匀性获得大幅度的提升，均匀性从60％-70％提升到90％以上，同时也可以避免光强产生过大的损耗，从而保证光刻的稳定性；本发明的方法不会影响光学系统的光程，同时由于不需要横向或者纵向移动校正板，所以该方法的机械结构非常简单。
50.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
51.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。