[发明专利]一种确定光刻照明系统中各元件之间匹配关系的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定光刻照明系统中各元件之间匹配关系的方法，属于高分辨光刻技术领域。

背景技术

光刻技术是一种制造半导体器件技术，利用光学的方法将掩膜板上的电路图形转移到硅片上。光刻技术采用深紫外光源，如紫外（UV）、深紫外（DUV）等。多种半导体器件可以采用光刻技术制造，如二极管、晶体管和超大规模集成电路。一个典型的光刻曝光系统包括照明系统、掩膜、投影物镜和硅片。

光刻照明系统能够实现对掩膜的均匀照明并产生各种与物镜入瞳相匹配的二次照明光源，其性能好坏在很大程度上将直接影响到曝光线条的质量。光刻照明系统其包括：光源，光束整形单元，匀光单元和转像镜四个组成部分，由于上述组成部分功能各不相同，因此如何确定各部分之间的匹配关系显得尤为重要。

现有技术(Proc.of SPIE 2006,6154,61542I:1~10)针对高数值孔径（Numerical aperture,NA）光刻照明系统的设计需要考虑的问题进行论述，包括：照明系统的光学扩展量（étendue law）,照明系统光束横向和纵向关系，激光束相干性的控制，偏振照明控制，部分相干照明控制和聚光镜、转像镜的设计。但对于光刻照明系统设计中各部分之间的匹配关系如何确定均未给出。

发明内容

本发明的目的是提出一种确定光刻照明系统中各元件之间匹配关系的方法，该方法可以准确、快速的确定光刻照明系统各部分匹配关系。

实现本发明的技术方案如下：

一种确定光刻照明系统中各元件之间匹配关系的方法，该方法所针对的光刻照明系统沿光路方向依次包括光源、扩束镜、衍射光学元件、变焦镜、圆锥棱镜、复眼阵列、孔径光阑、聚光镜、视场光阑以及转像镜；具体步骤为：

步骤101、确定转像镜倍率K，根据所述K确定视场光阑的大小，即照明场直径D_FT，聚光镜的数值孔径NA_ILL；

步骤102、确定复眼阵列参数，该参数包括复眼阵列微透镜孔径p_LA、复眼阵列中微透镜焦距f_LA和复眼阵列外径D_array；

步骤103、根据科勒照明基本原理得到聚光镜的焦距f_CS和聚光镜的入瞳直径D_pupil；

步骤104、判断D_pupil是否大于D_array，若是，则重新选定复眼阵列，并返回步骤102，否则进入步骤105；

步骤105、根据当前确定的参数D_pupil，进行光线追迹，判断照明均匀性是否满足要求，若满足，则进入步骤106，否则在保证D_pupil小于D_array的情况下，调整复眼阵列规格和D_pupil，使得光束被更多的复眼阵列分割，再进行光线追迹，直至照明均匀性满足设计指标要求为止；

步骤106、令D_pupil为由扩束镜、衍射光学元件、变焦镜和圆锥棱镜所构成的光束整形单元的出射光束的大小，根据光束整形单元的入射光束和出射光束的大小，确定扩束镜、射光学元件、变焦镜和圆锥棱镜之间的匹配关系，而聚光镜焦距f_CS及数值孔径N_AILL、复眼阵列参数和转向镜倍率在之前步骤中也已确定，从而完成了光刻照明系统中各元件之间的匹配。

有益效果

本方法通过首先确定复眼阵列的结构，并利用科勒照明基本原理能够快速确定光刻照明系统各部分之间的匹配关系，为光刻照明系统各部分设计和各部分之间的协同提供了依据。

附图说明

图1光刻照明系统结构示意图。

图2科勒照明示意图。

图3本发明具体流程图。

图4掩模面照度分布图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明光刻照明系统作进一步的详细介绍。

坐标系的预定义：以激光光束前进的方向为Z轴，并依据左手坐标系原则建立坐标系(X,Y,Z)。如图1所示为一典型的光刻照明系统，其沿光路方向依次包括光源1、扩束镜2、衍射光学元件3(Diffractive Optical Element)、变焦镜4、圆锥棱镜5、复眼阵列6、孔径光阑7、聚光镜8、视场光阑9和转像镜10，其中附图1中还给出掩模11。