[发明专利]光刻投影物镜热像差的快速仿真方法

说明书

一种光刻投影物镜热像差快速仿真方法，分为镜片表面光强仿真、镜片温度分布仿真和热像差仿真三个过程。镜片表面光强仿真过程先设定照明方式和掩模图形等参数，然后仿真光瞳面光强分布，通过光瞳映射的方式得到镜片表面光强分布；镜片温度分布仿真过程通过对投影物镜镜片进行平板近似，根据推导的温度分布公式快速仿真镜片温度分布；热像差仿真过程通过计算镜片热折边和热形变引起的光程差变化，拟合得到投影物镜热像差。本发明实现了光刻投影物镜热像差的快速仿真。

技术领域

本发明涉及光刻机投影物镜，特别是一种光刻投影物镜热像差快速仿真方法。

背景技术

光刻机是极大规模集成电路制造的核心设备之一。投影物镜是光刻机最重要的分系统之一。随着光刻机产率和分辨率需求的提高，业界普遍采用更大功率的激光光源和分辨率增强技术。光源功率的增大增加了投影物镜镜片吸收的热量，分辨率增强技术的使用导致了镜片受热不均匀，因此，投影物镜热像差变得越来越严重，对光刻成像质量造成灾难性影响。为保证光刻成像质量，不仅需要在光刻机曝光过程中对投影物镜热像差进行实时的预测和补偿，还需要在投影物镜设计阶段通过优化物镜设计降低热像差。热像差模型常用来对投影物镜的热像差进行仿真预测，预测结果用以指导投影物镜的优化设计，是投影物镜优化设计的关键技术之一。

物理模型是常用的热像差仿真模型(参见在先技术1，Y.Ohmura,T.Ogata,T.Hirayama,et.al,“An aberration control of projection optics for multi-patterning lithography,”Proc.SPIE 7973,79730W(2011))。该模型通过有限元分析方法仿真投影物镜镜片在一定照明条件下的温度变化，从而计算热像差，仿真精度高，但由于有限元分析方法耗时较长，且需要逐个镜片进行仿真，计算复杂度较高，降低了投影物镜设计的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻投影物镜热像差快速仿真方法，能够快速仿真光刻投影物镜的热像差。

本发明的技术解决方案如下：

一种光刻投影物镜热像差快速仿真方法，该方法包括镜片表面光强仿真过程、镜片温度分布仿真过程和热像差仿真过程。

1)镜片表面光强仿真过程包括以下两个步骤：

a.光瞳面光强分布的仿真

设置仿真用照明方式及其部分相干因子，所述的照明方式可以是传统照明、环形照明、二极照明、四极照明和自由照明光源，传统照明光源的部分相干因子为σ。环形照明光源的部分相干因子为[σ_out,σ_in]，σ_out表示外部相干因子，σ_in表示内部相干因子。二极照明的部分相干因子为[σ_out,σ_in]，σ_out表示外部相干因子，σ_in表示内部相干因子，极张角为θ。四极照明的部分相干因子为[σ_out,σ_in]，σ_out表示外部相干因子，σ_in表示内部相干因子，极张角为θ。光刻机曝光波长λ，投影物镜的数值孔径NA,设定NA的取值范围为NA≥0.65。

设置投影物镜镜片个数N，设定N的取值范围为N≥1，以及每个镜片的几何结构。

设置硅片上视场点分布，X方向视场点数为F，设定F的取值范围为F≥1，Y方向视场点数为F'，设定F'的取值范围为F'≥1。

对照明光源有效函数分布S(f,g)和掩模衍射谱M(f,g)进行卷积操作，得到光瞳面的光强分布，公式如下：

I(f,g)＝S(f,g)*M(f,g)， ①