本发明专利技术公开了一种减小极紫外光刻投影系统变形的投影物镜结构优化方法，其采用有限元仿真软件建立以反射镜中心厚度和边缘宽度为参数的待优化反射镜的有限元模型；然后加载反射镜的热边界条件和结构边界条件，采用有限元仿真软件获得反射镜各节点的结构变形，进而计算反射镜通光孔径区域2D结构变形RMS值；在有限元仿真软件中设定反射镜的中心厚度和边缘宽度为设计变量，反射镜通光孔径2D结构变形RMS值为目标函数；改变反射镜中心厚度和边缘宽度的大小，使目标函数逼近最小；将目标函数最小值对应的反射镜中心厚度和边缘宽度作为优化结果。使用本发明专利技术能够在无需引入外加装置的基础上，减小各面反射镜的变形，降低反射镜变形对曝光系统光刻性能的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及极紫外光刻物镜变形控制
，具体设计一种。
技术介绍
极紫外光刻(EUVL)作为22nm 14nm技术节点极大规模集成电路光刻工艺主流技术的地位日益显现。在EUVL中为了得到接近衍射极限的分辨率，投影物镜总波像差的均方根(RMS)值要小于InmU/14，λ = 13. 5nm)。对于六镜系统，这就要求每一面镜子表面变形允许的RMS值小于0. 2nm(/l/28V^ , n = 6)。但在EUV波段，几乎所有已知光学材料都具有很强的吸收性，无法采用传统的折射式光学系统，所以极紫外投影物镜系统采用反射式设计，同时反射镜上镀Mo/Si多层膜增强反射率。虽然Mo/Si多层膜反射率很高，仍然接近35% 40%的EUV能量被反射镜吸收。由此造成反射镜表面温度升高，进而导致镜面结构变形，同时还有反射镜自身重力、装卡应力的影响，使反射镜发生几纳米甚至十几纳米的变形，这就对极紫外投影物镜系统的光刻性能提出了挑战。通常情况下，对于极紫外投影物镜变形的控制主要是针对某一种因数引起的变形来控制，如为了减小投影物镜热变形大小，采用在反射镜中加入温度控制装置等；为了减小投影物镜重力变形和装卡应力变形人们采用无接触装卡或运动学装卡等。还有一种就是采用自适应光学方法来减小反射镜的变形。这些方法都需要引入外加装置，这样就对外加装置的精度提出很高的要求，同时提高了成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的问题是寻找到极紫外光刻投影物镜各面反射镜的最佳厚度和边缘宽度，从而在无需引入外加装置的基础上，减小各面反射镜的变形，降低反射镜变形对曝光系统光刻性能的影响。本专利技术解决方案是由于极紫外光刻投影物镜系统采用的是反射式光学系统，因此光学系统中的每一面反射镜的中心厚度和边缘宽度在一定范围内可以变化，而反射镜中心厚度和边缘宽度的变化会引起反射镜变形大小的变化。因此，本专利技术采用有限元优化设计的方法，寻找到反射镜变形最小时的最佳厚度和边缘宽度，以此来减小反射镜的变形。由于对投影系统成像质量产生影响的是通光孔径区域的变形，且通光孔径区域Z轴方向的变形对成像质量的影响可以通过调整掩模与硅片之间的距离来校正，而通光孔径区域2D结构变形对成像质量的影响很难校正。因此主要寻找通光孔径区域2D结构变形随反射镜厚度和边缘宽度的变化。 具体步骤如下步骤1、确定反射式极紫外光刻投影系统中反射镜的材料和结构参数。步骤2、确定工作过程中反射镜的热边界条件和结构边界条件。步骤3、采用有限元仿真软件建立以反射镜的中心厚度和边缘宽度为参数的待优化反射镜的有限元模型，其中，所述边缘宽度为通光口径外边缘到反射镜边缘的径向距离； 然后加载反射镜的热边界条件和结构边界条件，采用有限元仿真软件获得反射镜各节点的结构变形，计算通光口径内所有节点的XY平面内结构变形的均方根RMS值，即为反射镜通光孔径区域2D结构变形RMS值。所述XY平面垂直于反射镜光轴。步骤4、确定反射镜的中心厚度和边缘宽度的取值范围，在有限元仿真软件提供的优化设计器中设定反射镜的中心厚度和边缘宽度为设计变量，反射镜通光孔径2D结构变形RMS值为目标函数；利用优化设计器改变反射镜中心厚度和边缘宽度的大小，使目标函数逼近最小；将目标函数最小值对应的反射镜中心厚度和边缘宽度作为优化结果。采用上述方法针对反射式极紫外光刻投影系统中的每个反射镜进行结构优化，最终获得达到减小紫外光刻投影系统变形的效果。有益效果本专利技术优化投影物镜结构的方法，从投影物镜镜体结构着手，分析投影物镜镜体结构对变形的影响，寻找投影物镜变形最小的镜体结构，以此来减小投影系统的变形。本方法不需要引入外加装置，提升了极紫外光刻物镜系统控制变形的潜力，并且不仅针对一种因素引起的变形使用，同时还适用于多种因数引起的变形控制。附图说明图1为六面反射极紫外光刻投影物镜系统二维结构图。图2为本专利技术减小紫外光刻投影系统变形的投影物镜结构优化方法流程图。图3为反射镜热负载示意图。图4为运动学侧面三点支撑方式节点限制图。图5为EUVL空间结构布局图。图6为M2反射镜仿真最后时刻温度分布图CC )。图7为M2反射镜仿真最后时刻结构变形分布图(mm)。具体实施例方式下面结合附图与具体实例进一步对本专利技术进行详细说明。为满足22nm产业化极紫外光刻的需求，设计像方孔径达到0. 3，像方视场宽度达到1. 5mm，六面反射投影物镜系统，如图1所示。命名靠近掩模的反射镜为M1，其余各面反射镜的命名沿着光路依次类推，最后一面反射镜命名为M6。在典型产业化EUVL样机产率的光刻机模型下(表1)，本专利技术以优化系统中的M2反射镜结构来控制M2反射镜变形为例来说明。权利要求1.一种，用于对反射式极紫外光刻投影系统中的反射镜进行结构优化，其特征在于，该方法包括采用有限元仿真软件建立以反射镜的中心厚度和边缘宽度为参数的待优化反射镜的有限元模型，其中，所述边缘宽度为通光口径外边缘到反射镜边缘的径向距离；然后加载反射镜的热边界条件和结构边界条件，采用有限元仿真软件获得反射镜有限元模型各节点的结构变形，计算通光口径内所有节点的XY平面内结构变形的均方根RMS值，即为反射镜通光孔径区域2D结构变形RMS值；所述XY平面垂直于反射镜光轴；在有限元仿真软件提供的优化设计器中设定反射镜的中心厚度和边缘宽度为设计变量，所述反射镜通光孔径2D结构变形RMS值为目标函数；利用优化设计器在反射镜的中心厚度和边缘宽度的取值范围内改变反射镜中心厚度和边缘宽度的大小，使目标函数逼近最小；将目标函数最小值对应的反射镜中心厚度和边缘宽度作为优化结果。2.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述热边界条件包括曝光过程中反射镜通光孔径吸收的EUV能量即能量加载大小、能量加载方式，并且设置反射镜温度高于环境温度时向外辐射的能量。3.如权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述反射镜通光孔径吸收的EUV能量为根据EUV能量到达硅片的大小结合反射镜的发射率沿光路逆推，计算得出待优化的反射镜吸收的EUV能量。4.如权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述能量加载方式为加载-停止-加载-停止循环的能量加载方式。5.如权利要求4所述的优化方法，其特征在于，所述能量加载方式的加载时间设定为9 秒，停止时间设定为27秒。6.如权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述反射镜温度高于环境温度时向外辐射的能量的设置方式为设定反射镜起始温度为20°C ；在建立的反射镜有限元模型的表面设置多个第一表面效应单元，在反射镜有限元模型之外的一个空间节点上设置一个第二表面效应单元用于模拟环境温度并设置空间节点的温度为20°C，建立第一表面效应单元和第二表面效应单元之间的辐射关系。7.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述结构边界条件包括反射镜装卡方式和自身重力所述装卡方式为侧面三点式装卡，三点分布在反射镜侧面的水平中线上，且两两之间的角度为120°，并在这三点处实施完全约束；根据反射镜的空间设置方向和光路方向确定出重力加载方向。8.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述优化设计器的优化过程中，中心厚度的取值范围为5 40mm，边缘宽度的取值范围为0 10mm。9.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述有限元仿真软件采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李艳秋，杨光华，刘菲，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。