光刻机曝光系统照明均匀性的校正方法技术方案

一种光刻机曝光系统照明均匀性的校正方法，该方法是沿光轴方向移动所述的聚光镜组的最后一块透镜，实现矩形照明光斑边缘位置和中心位置相对光强的调节。本发明专利技术无需添加额外的光学元件，仅依靠原光刻机曝光系统中已有光学元件的简单移动，即可实现照明均匀性的校正。该方法具有操作方便、不引起光强衰减的特点。适用于任何紫外光波段的光刻机曝光系统。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，该方法是沿光轴方向移动所述的聚光镜组的最后一块透镜，实现矩形照明光斑边缘位置和中心位置相对光强的调节。本专利技术无需添加额外的光学元件，仅依靠原光刻机曝光系统中已有光学元件的简单移动，即可实现照明均匀性的校正。该方法具有操作方便、不引起光强衰减的特点。适用于任何紫外光波段的光刻机曝光系统。【专利说明】
本专利技术涉及光刻设备，特别是一种光刻机曝光系统的照明均匀性的校正方法。
技术介绍
在先进光刻机曝光系统中，为了保证曝光线条的一致性和均匀性，在一次曝光过程中，要求照射在掩模板上的照明光斑具有非常高的均匀性。特别是在步进扫描光刻机中，沿非扫描方向(定义为X方向)的积分非均匀性通常要求小于0.5%。利用面形精密控制的微透镜阵列对光束进行子波分解与再积分，可以实现照明光斑的高均匀性。但是，由于不同照明光斑上的光线在光束传播过程中所经过透镜的位置不同，造成透镜对不同视场上光线的吸收有所区别；而且，真实的光刻机曝光系统中，面形陡度较大的透镜表面的镀膜均匀性很难控制好，也会造成不同照明光斑的光强差异。因此，必须对光刻机曝光系统的照明均匀性进行充分校正，使之达到光刻机的使用要求。目前校正光刻机曝光系统照明均匀性的方法需要利用额外的光学元件，主要有两种方法:一种是利用两块变透过率板的往返运动，实现一维方向均匀性的校正；另外一种是通过指状物阵列中指定位置指状物的插入和移出调整照明均匀性。两种方法均需要在照明镜组后组和掩模板之间靠近掩模板的位置插入均匀性校正装置，这两种方法都存在以下缺点:I)都会引起一定的能量损失，两种方法均对照明区域内光强较强的部分进行衰减来实现均匀性校正，会造成系统整体能量的下降，影响光刻机的产率；2)要求光学系统具有较长的光学工作距离，增大光学设计难度；3)需要额外放置光学和机械元件，增加了系统的复杂性，均匀性校正装置含有运动部件，且移动量较大，需要较为复杂的运动和控制机构，不利于系统集成；4)这两种方法均含有遮挡元件，元件对光束的散射会增大系统噪声，不利于曝光系统的长期稳定。传统的矩形光斑均匀性校正方法是在照明镜组后组110和掩模板111之间靠近掩模板111的位置插入一个均匀性校正装置，该均匀性校正装置可以是由两块相互移动且移动方向垂直于光轴即X方向的变透过率板构成，也可以是由可以移入和移出的指状物阵列构成，他们的移入和移出的方向是垂直于光轴的方向，即X方向。显而易见，插入均匀性校正装置的方法由于对光束存在遮挡或衰减的问题，降低了系统的整体透过率，并且均匀性校正装置含有运动部件，且移动量较大，需要较为复杂的运动和控制机构，所以该方法不利于系统集成。在先技术“用于照射均匀性校正和均匀性漂移补偿的光刻设备和方法”(参见专利CN101923293B)中，公开了一种用于照射均匀性校正和均匀性漂移补偿的光刻设备和方法。具体公开一种光刻均匀性校正系统，系统指状物配置在与照明光束相交处，并可移入和移出，以便校正辐射束的各部分的强度。该方法通过指状物尖端的移动遮挡相应的照明区域，从而实现均匀性的补偿，但是该系统需要复杂的电控设备和机械装置。在先技术“一种照明均匀性补偿装置及具有该装置的光刻机”提供一种照明均匀性补偿装置，包括与光轴方向垂直并顺序排列的第一补偿板和第二补偿板，两块补偿板的透过率从一端向另一端递增，形成渐变的透过率分布，通过移动两块补偿板，可以实现照明均匀性补偿。第一补偿板和第二补偿板位于光刻机掩模板的上方靠近照明镜组的位置。该方法对于均匀性较差的系统进行补偿时，将引起透过率急剧下降，造成光刻机产率下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种光刻机曝光系统的照明均匀性的校正方法。该方法无需添加额外的光学元件，仅依靠曝光系统中已有光学元件的简单移动，即可实现照明均匀性的校正。该方法具有便于实现且不引起光强衰减的特点。适用于任何紫外光波段的光刻机曝光系统。本专利技术的技术解决方案如下:一种，所述的光刻机曝光系统中实现所需照明光斑的单元主要有衍射光学元件、变焦距准直镜组、锥形镜组、微透镜阵列、聚光镜组、扫描狭缝和照明镜组，所产生的矩形照明光斑照射在掩模板上，通过投影物镜实现掩模图形的传递，其特征在于，该方法是沿光轴方向移动聚光镜组最后一块透镜，实现矩形照明光斑边缘位置和中心位置相对光强的调节，从而校正矩形照明光斑的不均匀性。所述的聚光镜组最后一块透镜是靠近扫描狭缝的一块透镜。当所述的最后一块透镜向靠近扫描狭缝方向移动时，矩形照明光斑边缘位置的相对光强会增大。而当所述的最后一块透镜向远离扫描狭缝方向移动时，矩形照明光斑边缘位置的相对光强会减小。所述的最后一块透镜的移动范围是+/-3_，通过精密电动位移平台实现透镜的移动和精密定位。所述的最后一块透镜的移动量和光刻机曝光系统的照明模式及相干因子相关，所述的光刻机曝光系统的照明模式是指传统照明、均匀照明、二极照明和四极照明等照明模式，所述的相干因子是指投影物镜光阑面内照明光瞳的直径和所述的投影物镜光瞳的直径的比值。在所述方法的实际应用中，所述的最后一块透镜的移动量应通过测量硅片面上矩形照明光斑的均匀性来具体确定，并通过记录最后一块透镜的移动量和照明模式与相干因子之间的对应关系，编制数据矩阵，通过查找矩阵确定当前照明模式和相干因子条件下的最后一块透镜的移动量。所述的照明均匀性校正的方法仅移动聚光镜组最后一块透镜的位置，光刻机曝光系统中其余的光学单元和组件保持不动。所述的照明均匀性校正的方法既可校正所述的矩形照明光斑边缘光强低于中心光强的情况，又可用于校正所述的矩形照明光斑边缘光强高于中心光强的情况。与在先技术相比，本专利技术具有下列技术优点:(I)本专利技术通过沿光轴方向移动聚光镜组最后一片透镜位置，即可实现矩形光斑光强均匀性的校正，无须在曝光系统中添加额外的光学元件，降低了光学系统的复杂程度。(2)本专利技术不采用遮挡或者光束衰减的方法实现均匀性校正，提高了系统的整体透过率，有利于提高光刻机的产率。(3)本专利技术适用于193nm或248nm波长以及干法或浸没式的光刻机，在调整矩形光斑光强均匀性的同时，不影响照光瞳面光束的分布特性，同时不会影响光场的偏振特性，具有较强的适应能力。【专利附图】【附图说明】图1是光刻机曝光系统局部光路图(从衍射光学元件到掩模板)。图2是矩形照明光斑的示意图和二维方向的积分光强沿X和Y方向的分布(Z方向为光轴方向，X和Y方向与Z方向垂直)。图3是光刻机曝光系统中聚光镜组的光路图和矩形照明光斑均匀性校正的工作方式示意图。图4是本专利技术矩形照明光斑均匀性校正的原理图。图5是实施例光刻机曝光系统矩形照明光斑均匀性校正的结果。【具体实施方式】下面结合附图和实例对本专利技术作进一步的说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。先请参阅图1，图1是光刻机曝光系统局部光路图，包含从衍射光学元件到掩模板的局部光路，是构成光刻机曝光系统中照明系统的主要光学系统，依次包含衍射光学元件101、变焦距准直镜组102、第一反射镜103、锥形镜组104、微透镜阵列105、聚光镜组106、扫描狭缝107、照明镜组前组108、第二反射镜109和照明镜组后组110。照明系统所产生的矩形照明光斑照射在掩模板111上，并通过投影物镜将掩模板图形投本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻机曝光系统照明均匀性的校正方法，所述的光刻机曝光系统中实现所需照明光斑的单元主要有衍射光学元件、变焦距准直镜组、锥形镜组、微透镜阵列、聚光镜组、扫描狭缝和照明镜组，所产生的矩形照明光斑照射在掩模板上，通过投影物镜实现掩模图形的传递，其特征在于，该方法是沿光轴方向移动所述的聚光镜组的最后一块透镜，实现矩形照明光斑边缘位置和中心位置相对光强的调节，从而校正矩形照明光斑的不均匀性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱菁，黄惠杰，曾爱军，杨宝喜，陈明，李璟，王健，魏张帆，张方，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31