光刻投影物镜热效应评估方法技术

光刻投影物镜热效应评估方法，涉及深紫外光刻投影物镜像质评估领域，解决了现有方法存在的物镜热效应评价不精确、分析过程繁琐的问题。该方法为：采用有限元方法或有限体积法进行热仿真，输出物镜中每片透镜上的各个网格节点的空间坐标以及各个网格节点的温度值；获取每条追迹光线在每片透镜入射表面和出射表面的坐标及在出射光瞳上的坐标，得到原始光学系统每条追迹光线的光程差；根据每条追迹光线的实际传播路径和每片透镜的温度分布，采用数值积分方法计算得到每条追迹光线由透镜折射率变化引入的光程差；将每条追迹光线由透镜折射率变化引入的光程差叠加到原始光学系统相对应的追迹光线的光程差中。本发明专利技术物镜热效应评估精确，分析过程简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及深紫外光刻投影物镜像质评估
，具体涉及一种光刻投影物镜 热效应评估方法。
技术介绍
为了适应大规模集成电路的发展需求，需要不断提高光刻投影物镜的分辨力和生 产效率。对于目前商业化生产中应用较为广泛且曝光波长为193nm的光刻机，主要是通过 离轴照明技术和增加曝光能量等方式提高光刻投影物镜分辨率和生产效率。但是上述两种 方式会导致光刻投影物镜的热效应更加明显，极大的影响光刻机的曝光质量，然而这与光 刻机高分辨率所需的高成像质量相互矛盾。因此如何解决光刻投影物镜曝光过程中的热效 应成为目前光刻投影物镜发展的重要问题。 光刻投影物镜像热效应产生的主要原因是透镜材料对曝光能量的吸收，导致光刻 投影物镜产生不均匀的温度分布和温升。光刻投影物镜中透镜温度升高主要引起两方面的 变化：一方面是温度的改变引起物镜热变形及热应力；另一方面是透镜材料的折射率随着 温度的变化而变化。上述两个方面的变化在不同程度上都会引入像质的劣化。研究表明， 温度引入的透镜材料折射率变化是物镜像质劣化最重要的因素。 光刻投影物镜热效应评估主要分为两个阶段：第一阶段为以光刻投影物镜的具体 曝光工况为输入条件，对光刻投影物镜进行热分析，获取准确的温度分布；第二阶段为以光 刻投影物镜温度变化为输入条件，获得光刻投影物镜的像质变化，如波像差、畸变等。可见， 光刻投影物镜热效应分析的准确性主要取决于两个方面，一方面为是否能够依照光刻投影 物镜的具体曝光工况获取准确的物镜温度分布，另一方面为是否能够根据光刻投影物镜的 具体曝光工况温度的变化准确的获得光刻投影物镜像质的变化。 现有的中，一般通过光机转换软件，将由单片透镜 温度改变引入的透镜折射率变化转换为光学分析软件的接口数据，再通过光学分析软件进 行光刻投影物镜光学系统像质变化的评估。对于普通的光机转换软件和光机分析软件，为 了考虑通用性，在计算由温度引起透镜折射率改变而导致的光程差过程中，采用近似手段， 并非实际的光线传播路径，所以存在一定的误差，光刻投影物镜像质评价不精确；同时，上 述光刻投影物镜热效应分析过程中涉及到光机转换软件和光学分析软件，因此整个分析过 程较为麻烦。
技术实现思路
为了解决现有存在的物镜热效应评价不精确、分析 过程繁琐的问题，本专利技术提供一种，主要解决在已知物镜温 度分布的情况下，如何将由透镜温度改变引入的透镜折射率变化转换为光刻投影物镜像质 评价的主要指标波像差。 本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下： 本专利技术的，包括以下步骤： 步骤一、光刻投影物镜温度分布的计算 根据光刻投影物镜的曝光工况、热仿真边界条件以及光刻投影物镜材料属性，采 用有限元方法或有限体积法进行热仿真，输出光刻投影物镜中每片透镜上的各个网格节点 的空间坐标以及各个网格节点的温度值； 步骤二、光刻投影物镜光学系统的光线追迹 根据光刻投影物镜光学系统的参数，对各个视场点进行光线追迹；获取每条追迹 光线在每片透镜入射表面和出射表面的空间坐标以及在出射光瞳上的空间坐标，同时计算 出每条追迹光线与理想波面之间的光程差，得到原始光学系统每条追迹光线的光程差； 步骤三、透镜折射率变化引入光程差的计算 根据步骤二获得的每条追迹光线的实际传播路径，结合步骤一获得的光刻投影物 镜中每片透镜的温度分布，采用数值积分方法计算得到每条追迹光线由透镜折射率变化引 入的光程差； 步骤四、光刻投影物镜热效应像质评估 将步骤三获得的每条追迹光线由透镜折射率变化引入的光程差叠加到步骤二获 得的原始光学系统相对应的追迹光线的光程差中，计算光刻投影物镜光学系统的波像差和 畸变，获得光刻投影物镜热效应下的像质变化。 进一步的，步骤一中，采用热分析软件对光刻投影物镜的温度分布进行计算，所述 热分析软件为 NX/Thermal Flow、Ansys 或 Nastran0 进一步的，步骤二中，每个视场点的追迹光线都能均匀充满入射光瞳，追迹光线的 条数满足在出射光瞳对波像差进行Zernike拟合时的采样点需求。 进一步的，步骤三中，每条追迹光线由透镜折射率变化引入的光程差通过式（1) 和式（2)计算得到： 式中：△ &为积分路径离散化后第i个离散点折射率的变化量，N-I为积分路径上 离散点的数量，A I1为第i个离散点对应的积分路径长度，A T1为数值积分点的温度与光 刻投影物镜工作温度的温差，dn/dT为透镜材料折射率随温度变化的系数。 进一步的，步骤三中，所述数值积分点的温度通过其周围网格节点的温度插值计 算得到，所述数值积分点分布于透镜内部。 本专利技术的有益效果是： 1、本专利技术基于真实光线追迹对由透镜折射率改变引入的光程差进行计算，以真实 光线路径进行透镜折射率变化引入的光程差计算，进一步提高了光刻投影物镜热效应像质 评估的精度，尤其对于光刻投影物镜此类极小像差系统，显得尤为重要。 2、本专利技术不必借助于光机转换软件和光机分析软件，极大的简化了光刻投影物镜 热效应评估的过程，省去了较为繁琐的操作，分析过程简单、方便、精确。 3、本专利技术能够更加准确的进行光刻投影物镜热效应的评估，以便能够在光刻投影 物镜的设计阶段进行物镜热效应的预估，或者在光刻机的工作阶段准确的提供所需要的前 馈参数。本专利技术在提高光刻投影物镜热效应的评估精度的同时，还能够进一步简化物镜热 效应评估的流程。【附图说明】 图1为本专利技术的一种的流程示意图。 图2为本专利技术中通过数值积分方法计算由透镜折射率变化引入光程差的示意图。【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术做进一步详细说明。 如图1所示，本专利技术的一种，该方法主要通过以下 步骤实现： 步骤一、光刻投影物镜的热分析即光刻投影物镜中每片透镜的温度分布计算 由于光刻投影物镜结构较为复杂，光刻投影物镜温度场的计算可以在热分析软件 中进行，如NX/Thermal Flow、Ansys、Nastran等，一般采用有限元方法或者采用有限体积 法。 光刻投影物镜温度场计算的准确度主要取决于以下几个方面：光刻投影物镜热载 荷、光刻投影物镜材料属性、光刻投影物镜热仿真边界条件的设置，其中光刻投影物镜热载 荷又与光刻投影物镜曝光工况有关，具体取决于曝光剂量和照明模式掩模图案，同时光刻 投影物镜材料属性的不准确也会导致光刻投影物镜热载荷不准确，例如光刻投影物镜中各 透镜材料的吸收率、膜层材料的消光系数等。 为了满足光刻投影物镜热效应评估的需求，根据光刻投影物镜的曝光工况、热仿 真边界条件以及光刻投影物镜材料属性，采用有限元方法或者有限体积法进行光刻投影物 镜的热分析。首先将光刻投影物镜划分为有限数量的网格，如图2所示，通过热分析软件输 出每个网格节点的空间坐标及相应的每个网格节点的温度值。这当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
光刻投影物镜热效应评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、光刻投影物镜温度分布的计算根据光刻投影物镜的曝光工况、热仿真边界条件以及光刻投影物镜材料属性，采用有限元方法或有限体积法进行热仿真，输出光刻投影物镜中每片透镜上的各个网格节点的空间坐标以及各个网格节点的温度值；步骤二、光刻投影物镜光学系统的光线追迹根据光刻投影物镜光学系统的参数，对各个视场点进行光线追迹；获取每条追迹光线在每片透镜入射表面和出射表面的空间坐标以及在出射光瞳上的空间坐标，同时计算出每条追迹光线与理想波面之间的光程差，得到原始光学系统每条追迹光线的光程差；步骤三、透镜折射率变化引入光程差的计算根据步骤二获得的每条追迹光线的实际传播路径，结合步骤一获得的光刻投影物镜中每片透镜的温度分布，采用数值积分方法计算得到每条追迹光线由透镜折射率变化引入的光程差；步骤四、光刻投影物镜热效应像质评估将步骤三获得的每条追迹光线由透镜折射率变化引入的光程差叠加到步骤二获得的原始光学系统相对应的追迹光线的光程差中，计算光刻投影物镜光学系统的波像差和畸变，获得光刻投影物镜热效应下的像质变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于新峰，倪明阳，李显凌，张巍，隋永新，杨怀江，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22