一种基于微反射镜阵列实现可变自由照明光瞳的方法技术

本发明专利技术提供一种基于微反射镜阵列实现可变自由照明光瞳的方法，包括光斑位置测量，光斑位置优化，光斑位置校正等步骤。其中，CCD相机测量每个微反射镜单元处于静态时反射光斑的位置参数；将上述参数代入网格搜索蚁群算法中优化，得到产生所需光瞳形貌的微反射镜阵列旋转角度矩阵；计算加载旋转角度矩阵后目标面上测量光强分布与所需光强分布的光斑位置差异，将其作为反馈校正优化所得的微反射镜阵列旋转角度，使结果最终满足目标面上照明需求。本发明专利技术可实现如非圆周对称的复杂照明光瞳在内的多种照明模式，优化速度快，收敛性好，准确性高，具有较强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，包括光斑位置测量，光斑位置优化，光斑位置校正等步骤。其中，CCD相机测量每个微反射镜单元处于静态时反射光斑的位置参数；将上述参数代入网格搜索蚁群算法中优化，得到产生所需光瞳形貌的微反射镜阵列旋转角度矩阵；计算加载旋转角度矩阵后目标面上测量光强分布与所需光强分布的光斑位置差异，将其作为反馈校正优化所得的微反射镜阵列旋转角度，使结果最终满足目标面上照明需求。本专利技术可实现如非圆周对称的复杂照明光瞳在内的多种照明模式，优化速度快，收敛性好，准确性高，具有较强的实用性。【专利说明】-种基于微反射镜阵列实现可变自由照明光瞳的方法
本专利技术属于微光刻领域，涉及一种光刻照明系统中自由照明光瞳的实现方法，具 体涉及。
技术介绍
微光刻是制造集成电路，液晶显示器以及其他微结构器件的技术，在光刻中，对图 像质量起关键作用的两个因素是分辨率和焦深，所以既要获得更好的分辨率来形成关键尺 寸的图形，又要保持合适的焦深。随着光刻工艺的不断发展，光刻节点的不断缩小，除了减 小曝光波长λ和投影物镜的数值孔径NA，改变曝光光源的形状是提高光刻分辨率的重要 途径之一，在此基础上，从90年代提出的离轴照明技术发展到近来的偏振多级照明技术， 随着工艺因子kl的进一步减小，光源-掩膜优化技术逐渐成为下一代分辨率增强技术的 核心。利用光源-掩膜优化技术（Source and Mask Optimization),采用可编程照明技术 (Programmable Illumination)来实现，如传统照明，离轴照明甚至较为复杂的自由照明， 得到更合适的照明光瞳出瞳形状。可编程自由照明技术与离轴照明相比，对较复杂的芯片 线条形状，可增大工艺窗口，减小掩膜误差放大因子MEEF。 在现有的技术中，为了得到灵活的瞬时可变的照明光瞳形状，采用基于MEMS的微 反射镜阵列（MMA，Micro Mirror Array)来照明光瞳表面，每个微反射镜由类似于数字微镜 器件（DMD，Digtal Micro Device)的静电装置驱动，并可向两个正交倾斜轴倾斜，每个微反 射镜在目标照明面上产生一个照明光斑，随着微反射镜旋转角度的变化。照明光斑可在目 标照明面上自由移动，形成所需要的理想光源分布。 在国际专利W02005/02684所示的结构中，微反射阵列包括10000个以上的表面镀 高反射膜的微反射镜阵列，在微反射镜与目标照明面间的准直聚光镜组将反射镜产生的各 种不同的反射角度转换为光瞳平面中的不同位置，在上述过程中，核心就是要计算出每个 微反射镜单元的旋转角度，使得目标照明面上的光斑分布接近所需要的理想光源分布。在 美国专利US2010/0265482A1中以实现环形照明为例，提出了一种确定微反射镜阵列旋转 角度的位置优化算法，即先计算入射到微反射镜阵列上的光强分布函数，并求出其互补分 布函数，使微反射镜的反射光斑向互补分布函数的规律变化，以补偿入射光束各部分光强 的不均匀性，实现均匀照明。 但这种方法只适用于产生简单，均匀光强分布的离轴照明，对于产生光强和形状 同时复杂变化的自由照明光瞳不再适用。同时，由于实际使用过程中可编程照明系统各种 像差和光学元件偏心的影响，实际得到的光斑与优化得出的理想光斑分布有一定的差异， 这些差异会影响输出光瞳面上光斑的均匀性和CD上的刻线质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于微反射镜阵列实现可变自 由照明光瞳的方法，该方法能够应用在产生复杂非圆周对称照明光瞳的场合，进一步补偿 了光斑位置差异，光瞳分布重构精度高。 本专利技术采用的技术方案为：一种基于微反射镜阵列实现连续可变自由照明光瞳的 方法，所述方法包括如下步骤： 步骤（1)、用CCD相机测量每个微反射镜单元静态时照明目标面上反射光斑的位 置参数； 步骤（2)、将步骤（1)测量所得反射光斑的位置参数带入网格搜索蚁群算法中，优 化出产生所需光强分布的微反射镜阵列旋转角度矩阵； 步骤（3)、利用步骤（2)得到的旋转角度矩阵，生成各微反射镜驱动器的控制信号 并控制微反射镜进行角度旋转，测量此时照明目标面上光强分布，将其与所需光强分布的 光斑位置差异作为评价指标，对系统进行反馈控制，直到光斑位置差异满足设计要求。 进一步，该方法适用于利用微反射镜阵列实现任意照明分布的系统，其中每个微 反射镜单元可二维连续旋转，且微反射镜阵列通过一准直聚光镜组成像到目标照明面上， 微反射镜阵列所在位置与目标照明面成傅里叶关系。 进一步，在进行反射光斑位置测量之前用闭环反馈系统对微反射镜阵列进行标 定，使得微反射镜阵列的每个镜单元在上述步骤（1)，（2)，（3)三个过程中均能正常工作。 进一步，所述步骤（1)中每个微反射镜单元处于静态时，用CCD相机测定其在照明 目标面上反射光斑位置参数的具体过程如下： 设微反射镜阵列单元总数为M，给出微反射镜阵列一个旋转角度矩阵α，在此旋 转角度矩阵中除待测微反射镜单元M k(k为镜单元下标序号，且k = 1，2, . . .，Μ)的旋转角 度为0外，由控制单元控制其他镜单元以阵列中心为界线，包括界线以上的镜单元向上偏 转Y角，以下的镜单元向下偏转Y角，S卩α为： 【权利要求】1. ，其特征在于：所述方法包括 如下步骤： 步骤（1)、用CCD相机测量每个微反射镜单元静态时照明目标面上反射光斑的位置参 数； 步骤（2)、将步骤（1)测量所得反射光斑的位置参数带入网格搜索蚁群算法中，优化出 产生所需光强分布的微反射镜阵列旋转角度矩阵； 步骤（3)、利用步骤（2)得到的旋转角度矩阵，生成各微反射镜驱动器的控制信号并控 制微反射镜进行角度旋转，测量此时照明目标面上光强分布，将其与所需光强分布的光斑 位置差异作为评价指标，对系统进行反馈控制，直到光斑位置差异满足设计要求。2. 根据权利要求1所述的基于微反射镜阵列实现可变自由照明光瞳的方法，其特征在 于：该方法适用于利用微反射镜阵列实现任意照明分布的系统，其中每个微反射镜单元可 二维连续旋转，且微反射镜阵列通过一准直聚光镜组成像到目标照明面上，微反射镜阵列 所在位置与目标照明面成傅里叶关系。3. 根据权利要求1所述的基于微反射镜阵列实现可变自由照明光瞳方法，其特征在 于：在进行反射光斑位置测量之前用闭环反馈系统对微反射镜阵列进行标定，使得微反射 镜阵列的每个镜单元在上述步骤（1)，（2)，（3)三个过程中均能正常工作。4. 根据权利要求1所述的基于微反射镜阵列实现可变自由照明光瞳的方法，其特征在 于：所述步骤（1)中每个微反射镜单元处于静态时，用CCD相机测定其在照明目标面上反射 光斑位置参数的具体过程如下： 设微反射镜阵列单元总数为M，给出微反射镜阵列一个旋转角度矩阵α，在此旋转角 度矩阵中除待测微反射镜单元Mk(k为镜单元下标序号，且k = 1，2, . . .，Μ)的旋转角度为 0夕卜，由控制单元控制其他镜单元以阵列中心为界线，包含界线以上的镜单元向上偏转Y 角，以下的镜单元向下偏转Y角，S卩α为：(1-1) 其中Υ为每个镜单元的最大旋转角度，目标照明面上形成一个长为Η本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微反射镜阵列实现可变自由照明光瞳的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤(1)、用CCD相机测量每个微反射镜单元静态时照明目标面上反射光斑的位置参数；步骤(2)、将步骤(1)测量所得反射光斑的位置参数带入网格搜索蚁群算法中，优化出产生所需光强分布的微反射镜阵列旋转角度矩阵；步骤(3)、利用步骤(2)得到的旋转角度矩阵，生成各微反射镜驱动器的控制信号并控制微反射镜进行角度旋转，测量此时照明目标面上光强分布，将其与所需光强分布的光斑位置差异作为评价指标，对系统进行反馈控制，直到光斑位置差异满足设计要求。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢莎莎，杜猛，廖志杰，张海波，邢廷文，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51