[发明专利]一种光刻物镜的畸变补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光刻技术领域，具体涉及一种光刻物镜的畸变补偿方法。

背景技术

光刻机是用于在晶片、印刷电路板、掩膜板、平板显示器、生物晶片、微机械电子晶片、光学玻璃平板等衬底材料上印刷构图的设备，而光刻物镜则是光刻机系统中最核心的部件之一，光刻物镜直接决定了光刻机曝光线条的质量。随着光刻技术的发展，光刻机投影系统光学性能逐步提升，不仅要求光刻物镜具有较高的分辨率，以实现芯片的高集成度，同时还要求光刻机投影成像系统具有较小的像差。由于高性能的光刻物镜在设计时有一定的难度，光学镜片的面型、中心厚度等在实际加工时难以精确地控制，加上光刻物镜在装配调校时带入的其他误差，光刻物镜难以很好地消除各种像差。光刻物镜自身残留的像差，尤其是畸变，将会带入光刻机系统，进而影响光刻机的整体性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种光刻物镜的畸变补偿方法，本方法能够消除光刻物镜自身残留的像差，改善曝光线条的质量，从而提升光刻机的整体性能。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种光刻物镜的畸变补偿方法，包括具有照明单元、像素数为A×B的图形发生器、放大倍数为S的光刻物镜单元和工件台单元的无掩膜直写光刻装置，其特征在于在无掩膜直写光刻装置上按以下步骤操作：

1）、标定光刻物镜的畸变

取大小相异的第一图形和第二图形作为向图形发生器中输入的图形，并将第一图形或者第二图形的中心设置在图形发生器的中心；所述第一图形和第二图形的纵坐标相同，第一图形的横坐标和第二图形的横坐标之间的间距为L，所述L=M×N，其中M的单位为Pixel也即像素，N为设定数值且N为正整数，且M×N≤B/2；

标定步骤如下：

当N=1时，初始化工件台单元，对输入图形发生器中的第一图形和第二图形曝光，在工件台单元中的掩模板上分别得到第一图形的首次投影和第二图形的首次投影；然后沿着图形发生器的横坐标方向移动工件台单元中的工件台，工件台移动步长为F_n，所述F_n=（M×N）/S，其中n=N，也即n与N的取值相同；再次曝光后，在工件台单元中的掩模板上得到第一图形的二次投影和第二图形的二次投影；所述第一图形的首次投影与第二图形的二次投影套设在一起构成套刻图形；测量所述套刻图形，得出第一图形的首次投影和第二图形的二次投影之间的第一横向中心偏差ΔX₁，所述第一横向中心偏差ΔX₁即为距离光刻物镜视场中心点为M/S的所有点的对于光刻物镜视场中心点的畸变值；

按当N=1时的步骤操作，当N=2时，测出第二横向中心偏差ΔX₂，第二横向中心偏差ΔX₂即为距离光刻物镜视场中心点为2M/S的所有点的对于光刻物镜视场中心点的畸变值；

当N=3时，测出第三横向中心偏差ΔX₃，第三横向中心偏差ΔX₃即为距离光刻物镜视场中心点为3M/S的所有点的对于光刻物镜视场中心点的畸变值；

重复上述标定步骤直至N达到设定数值，则得到以工件台移动步长为横坐标，以相对应的第一图形的首次投影和第二图形的二次投影之间的横向中心偏差为纵坐标的点，也即得到（F₁，ΔX₁）、（F₂，ΔX₂）、（F₃，ΔX₃）……（F_n，ΔX_n），其中n=N，也即n与N的取值相同，将上述点值彼此相连即拟合出光刻物镜的畸变曲线；

2）、修正需要曝光的图形

根据拟合出的光刻物镜的畸变曲线，对曝光图形进行补偿修正，

当ΔX＜0.5 Pixel/S时，其中0.5 Pixel为半个像素大小，S为光刻物镜放大倍率，不需要对输入图形发生器的图形进行修正；

当0.5m Pixel/S≤ΔX＜1.5m Pixel/S时，其中0.5m Pixel为0.5m个像素大小，1.5m Pixel为1.5m个像素大小，S为光刻物镜放大倍率，m为正整数；此时修正方式如下：