CN108983559A - 光刻机光瞳校正器及其使用方法 - Google Patents

光刻机光瞳校正器及其使用方法 Download PDF

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CN108983559A CN201810895283.9A CN201810895283A CN108983559A CN 108983559 A CN108983559 A CN 108983559A CN 201810895283 A CN201810895283 A CN 201810895283A CN 108983559 A CN108983559 A CN 108983559A
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张方
曾宗顺
马晓喆
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Abstract

一种光刻机光瞳校正器及其使用方法，其构成包括滤光元件和致动元件，每个致动元件与至少一个滤光元件相结合，所述的滤光元件是可折叠的，借助所述的致动元件在光瞳面内多维度运动。所述的滤光元件包括固定机构、牵引机构，以及连接在所述的固定机构和牵引机构之间的挡光机构，所述的固定机构和牵引机构至少一个与所述的致动元件相结合。在本发明光刻机光瞳校正器使用方法中，通过调整所述滤光元件在光瞳面内的位置，改变能量衰减百分比，将光瞳特性参数校正至满足要求的范围内，从而实现对光瞳能量分布平衡性的校正。

Description

光刻机光瞳校正器及其使用方法
技术领域
本发明涉及光学光刻领域，特别涉及一种光刻机光瞳校正器及其使用方法。
背景技术
光刻机是集成电路制造的一种关键设备，其主要性能参数包括分辨率、焦深和套刻精度等。在光刻机中，为了在提高分辨率的同时增加焦深，诸如离轴照明的光刻机分辨率增强技术被广泛采用。常用的照明模式主要包括传统照明、环形照明、四极照明、二极照明等。评价照明模式的光瞳特性参数主要包括相干因子(内相干因子和外相干因子)、光瞳椭圆度、X方向光瞳平衡性、Y方向光瞳平衡性、四象限光瞳平衡性、极方位角和极张角等。其中，光瞳椭圆度、X方向光瞳平衡性、Y方向光瞳平衡性和四象限光瞳平衡性从不同角度评估光瞳能量分布的平衡性。照明光瞳是引起水平方向和垂直方向线宽差异，及孤立线条和密集线条的线宽差异的主要因素，会影响曝光线宽均匀性。
在先技术“用于补偿不对称光瞳照明的滤光装置”(公开号：CN101088049A)公开了一种用于补偿光瞳能量分布平衡性的滤光装置，其原理是利用滤光元件的遮挡效应来调整光瞳的能量分布。但该装置只能衰减滤光元件所遮挡区域的能量，故其对光瞳平衡性的校正能力较小。虽然可以通过增加滤光元件数目以扩大校正范围，但由于滤光元件所包括的致动部件具有一定的尺寸，此时致动元件的排布难度较大。因此，该装置对光瞳能量平衡性的校正能力有限，结构实现困难。
发明内容
本发明旨在克服上述在先技术的不足，提供一种光刻机光瞳校正器及其使用方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种光刻机光瞳校正器，包括滤光元件和致动元件，每个致动元件与至少一个滤光元件相结合，所述滤光元件是可折叠的，借助所述致动元件在光瞳面内多维度运动。
所述滤光元件包括固定机构、牵引机构，以及连接在所述固定机构和牵引机构之间的挡光机构，所述固定机构和牵引机构至少一个与所述致动元件相结合。
所述挡光机构用于衰减通过其的光束能量。所述挡光机构由一个或多个挡光片组成，每个挡光片之间通过连接机构连接。所述挡光片为三角形、矩形、或者扇形。所述挡光片可以为金属片、柔性材料、镀膜玻璃片、偏振片及其他能调整光束能量的元件。
所述固定机构和所述牵引机构具有一定的强度，用于固定、连接或牵引所述挡光机构。当考虑能量利用率时，所述固定机构和牵引机构在光束传播方向上的投影面积应尽可能地小。
所述固定机构和牵引机构相连。所述固定机构和牵引机构的相连绞点位于固定机构和牵引机构的端点处、中点处或任意处。
在所述致动元件的驱动下，所述滤光元件沿径向伸缩、沿径向折叠、沿径向卷曲、沿切向折叠、沿切向卷曲、绕所述滤光元件的旋转轴旋转，或这些动作的任意组合的多个维度的运动。
当所述致动元件与多个所述滤光元件相结合时，利用分时复用技术使所述滤光元件同步或异步运动。所述滤光元件也可以与多个所述致动元件相结合。
本发明光刻机光瞳校正器中包含一个以上所述滤光元件，优选八个或十六个所述滤光元件。
本发明光刻机光瞳校正器放置于光刻机曝光系统的光瞳面，或光瞳面的共轭面，或与这些面存在一定距离的平面处。
一种光刻机光瞳校正器的使用方法，包括步骤：
步骤1)在光刻机掩模面或硅片面对所需视场点的光瞳分布进行测量，并计算光瞳特性参数；
步骤2)根据滤光元件的个数，将光瞳分区，并确定各区能量衰减百分比；
步骤3)根据滤光元件的位置与能量衰减百分比的关系式，确定所述滤光元件所需调整到的位置；
步骤4)在光刻机掩模面或硅片面对所需视场点的光瞳分布再次进行测量，并计算光瞳特性参数：若光瞳特性参数满足要求，则光瞳校正完毕；若光瞳特性参数不满足要求，则对所述滤光元件的位置进行微调，直至光瞳特性参数满足要求，即完成光瞳校正。
所述滤光元件在光瞳面内会形成遮挡效应，能量遮挡效果与所述滤光元件在光瞳面内的投影面积相关。步骤3)中滤光元件的位置与能量衰减百分比的关系式是在光瞳校正前，通过理论计算或实验标定的方法得到。
与在先技术相比，本发明具有以下技术优点：
1)本发明光刻机光瞳校正器中的所述滤光元件在所述致动元件的驱动下可实现多个维度运动，使其具有较大的光瞳平衡性校正能力。
2)本发明中所述致动元件可与多个所述滤光元件相结合，所需所述致动元件个数相对较少，便于排布。
3)当本发明所述致动元件与多个所述滤光元件相结合时，可利用分时复用技术使所述滤光元件同步或异步运动，实现高效的光瞳校正。
附图说明
图1a是本发明光刻机光瞳校正器实施例一的整体构造示意图。
图1b是本发明光刻机光瞳校正器实施例一校正光瞳能量分布平衡性的示意图。
图1c是本发明光刻机光瞳校正器实施例一中所述滤光元件未展开时的示意图。
图1d是本发明光刻机光瞳校正器实施例一中所述滤光元件的结构示意图，以及所述致动元件与所述滤光元件的第一种结合方式示意图。
图1e是本发明光刻机光瞳校正器实施例一中所述致动元件与所述滤光元件的第二种结合方式示意图。
图2a是本发明光刻机光瞳校正器实施例二中所述滤光元件的结构示意图。
图2b是本发明光刻机光瞳校正器实施例二的整体构造示意图。
图2c是本发明光刻机光瞳校正器实施例二校正光瞳能量分布平衡性的第一种示意图。
图2d是本发明光刻机光瞳校正器实施例二校正光瞳能量分布平衡性的第二种示意图。
图3a是本发明光刻机光瞳校正器实施例三中所述滤光元件的结构示意图。
图3b是本发明光刻机光瞳校正器实施例三的整体构造示意图。
图3c是本发明光刻机光瞳校正器实施例三校正光瞳能量分布平衡性的示意图。
图4a是本发明光刻机光瞳校正器实施例四中所述滤光元件的结构示意图。
图4b是图4a所述滤光元件的左视图。
图4c是本发明光刻机光瞳校正器实施例四的整体构造示意图。
图4d是本发明光刻机光瞳校正器实施例四校正光瞳能量分布平衡性的示意图。
图5a是本发明光刻机光瞳校正器实施例五中所述滤光元件的结构示意图。
图5b是图5a所述滤光元件的左视图。
图5c是本发明光刻机光瞳校正器实施例五的整体构造示意图。
图5d是本发明光刻机光瞳校正器实施例五校正光瞳能量分布平衡性的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
图1a是本发明光刻机光瞳校正器实施例一的整体构造示意图。如图所示，本发明光刻机光瞳校正器包括滤光元件1和致动元件2，所述滤光元件1是可折叠的。如图1d所示的本发明实施例一中所述滤光元件1的结构示意图，所述滤光元件1包括固定机构101、牵引机构102、以及连接在所述固定机构101和牵引机构102之间的挡光机构103。所述固定机构101和牵引机构102至少一个与所述致动元件2相结合，如图1d、图1e所示。
所述固定机构101和牵引机构102可采用具有一定强度的材料制成，如金属等，用于固定、连接或牵引所述挡光机构103。当考虑能量利用率时，所述固定机构101和牵引机构102在光束传播方向上的投影面积应尽可能地小。
所述固定机构101和牵引机构102相连，其相连绞点位于固定机构101和牵引机构102的端点处、中点处或任意处。
所述挡光机构103用于衰减通过其的光束能量。所述挡光机构103由一个或多个挡光片103-1、103-2……组成，每个挡光片之间通过连接机构104连接，如图1d所示。所述挡光片103-1、103-2……可以为金属片、柔性材料、镀膜玻璃片、偏振片及其他能调整光束能量的元件。所述挡光片103-1、103-2……的形状可以为矩形、三角形、扇形等。
所述连接机构104包括多种连接方式，如三角形或扇形所述挡光片103-1、103-2……可用合页沿光瞳4切向依次连接；对于矩形所述挡光片103-1、103-2……可用合页沿光瞳4径向或切向依次连接；对于柔性材料制成的卷状所述挡光片103-1、103-2……可用插销或合页形式沿光瞳4切向依次将相邻所述挡光片的卷轴外侧与卷轴中心连接，相邻所述挡光片的卷曲方向可以相同或相反。对于柔性材料制成的卷状所述挡光机构103，其卷轴中心连接所述固定机构101，并将其作为轴杆，卷轴外侧与所述牵引机构102相连，制成卷轴形式的所述滤光元件1。
当所述致动元件2与多个所述滤光元件1相结合时，利用分时复用技术使所述滤光元件1同步或异步运动。所述滤光元件1也可以与多个所述致动元件2相结合。
在所述致动元件2的驱动下，所述滤光元件1可在光瞳面内多维度运动，包括沿径向伸缩、沿径向折叠、沿径向卷曲、沿切向折叠、沿切向卷曲、绕所述滤光元件1的旋转轴旋转，或这些动作的任意组合。所述滤光元件1沿径向或切向的折叠有多种实现形式，如折扇式、错位平移式、卷式等。当所述挡光机构103中包含两个以上所述挡光片103-1、103-2……时，各所述挡光片103-1、103-2……可以同步或依次折叠，或局部几个所述挡光片103-1、103-2……同步或依次折叠。
本发明光刻机光瞳校正器中包含一个以上所述滤光元件1，优选八个或十六个所述滤光元件1。
本发明光刻机光瞳校正器放置于光刻机曝光系统的光瞳面，或光瞳面的共轭面，或与这些面存在一定距离的平面处。
一种光刻机光瞳校正器的使用方法，包括步骤：
步骤1)在光刻机掩模面或硅片面对所需视场点的光瞳分布进行测量，并计算光瞳特性参数，如光瞳椭圆度、光瞳极平衡性。
步骤2)根据本发明光刻机光瞳校正器中所述滤光元件1的个数，将光瞳4分区，并确定各区能量衰减百分比。
步骤3)根据所述滤光元件1位置与能量衰减百分比的关系式，确定所述滤光元件1的展开面积、沿径向旋转角度及伸入光瞳4的长度。利用所述致动元件2调整所述滤光元件1至所需位置。
步骤4)在光刻机掩模面或硅片面对所需视场点的光瞳分布再次进行测量，并计算光瞳特性参数。若光瞳特性参数满足要求，则光瞳校正完毕。若光瞳特性参数不满足要求，则对所述滤光元件1的位置进行微调，直至光瞳特性参数满足要求，即完成光瞳校正。
如图1b、2c、2d、3c、4d、5d所示的本发明实施例，所述滤光元件1在光瞳面内会形成遮挡效应，能量遮挡效果与所述滤光元件1在光瞳面内的投影面积相关。步骤3)中滤光元件的位置与能量衰减百分比的关系式是在光瞳校正前，通过理论计算或实验标定的方法得到。
实施例1
如图1d所示的本发明实施例一中滤光元件1的结构示意图，所述滤光元件1包含一个固定机构101、一个牵引机构102、以及连接在所述固定机构101和牵引机构102之间的挡光机构103。所述滤光元件1是可折叠的。所述挡光机构103由六个挡光片103-1、103-2、……、103-6组成，每个挡光片之间通过连接机构104连接，制成折扇形式。所述挡光片103-1、103-2、……、103-6为三角形。首尾两片所述挡光片103-1、103-6分别固定在所述固定机构101和牵引机构102上，且所述固定机构101和所述牵引机构102伸入光瞳4一端由销轴连接，形成绞点。
如图1a所示的本发明实施例一中，本发明光刻机光瞳校正器包含八个所述滤光元件1，所述牵引机构102与致动元件2相结合。在所述致动元件2的驱动下，所述滤光元件1可在光瞳面内沿径向伸缩、沿切向折叠、绕所述滤光元件1的旋转轴旋转，或这些动作的任意组合。所述滤光元件1中各所述挡光片103-1、103-2、……、103-6可以同步或依次折叠，或局部几个所述挡光片103-1、103-2、……、103-6同步或依次折叠。
如图1c所示的本发明实施例一中，当所述滤光元件1未展开时，其在光瞳面内的能量遮挡效果较小。
对于光瞳半径67.5mm，相干因子为0.567的理想传统照明光瞳，当单个所述滤光元件1在光瞳面的投影面积从0变至80mm2时，可遮挡光瞳能量的百分比从0线性增加至1.59％，对光瞳各特性参数的校正范围分别为光瞳椭圆度3.00％、X方向极平衡性1.57％、Y方向极平衡性1.61％、四象限极平衡性3.24％。
对于光瞳半径67.5mm，外相干因子0.567，内相干因子0.177的理想环形照明光瞳，当单个所述滤光元件1在光瞳面的投影面积从0变至80mm2时，可遮挡光瞳能量的百分比从0线性增加至1.39％，对光瞳各特性参数的校正范围分别为光瞳椭圆度2.72％、X方向极平衡性1.41％、Y方向极平衡性1.41％、四象限极平衡性2.86％。
利用如图1a所示的本发明光刻机光瞳校正器对环形照明光瞳4进行校正前，通过理论计算或实验标定的方法得到所述滤光元件1位置与能量衰减百分比的关系式。光瞳校正过程中包含以下步骤：
步骤1)在光刻机掩模面或硅片面对所需视场点的光瞳分布进行测量。计算所测得光瞳特性参数，如光瞳椭圆度、光瞳极平衡性。
步骤2)由于图1a所示本发明光刻机光瞳校正器中包含八个所述滤光元件1，故将光瞳4均分为8个扇形区域，确定各区能量衰减百分比。
步骤3)根据所述滤光元件1位置与能量衰减百分比的关系式，确定所述滤光元件1的展开面积、沿径向旋转角度及伸入光瞳4的长度。利用所述致动元件2调整各所述滤光元件1至所需位置。
步骤4)在光刻机掩模面或硅片面处对所需视场点的光瞳分布再次进行测量，并计算光瞳特性参数。若光瞳特性参数满足需求，则光瞳校正完毕。若光瞳特性参数不满足要求，则对所述滤光元件1的各参数值进行微调，直至光瞳特性参数满足需求，即完成光瞳校正。
实施例2
如图2a所示的本发明实施例二中滤光元件1的结构示意图，所述滤光元件1包含一个固定机构101、一个牵引机构102、以及连接在所述固定机构101和牵引机构102之间的挡光机构103。所述滤光元件1是可折叠的。所述挡光机构103由四个挡光片103-1、103-2、103-3、103-4组成，每个挡光片之间通过连接机构104连接，制成折扇形式。所述挡光片103-1、103-2、103-3、103-4为三角形。首尾两片所述挡光片103-1、103-4分别固定在所述固定机构101和牵引机构102上，且所述固定机构101和所述牵引机构102相连。
与图1d所示的本发明实施例一中所述滤光元件1相比，图2a所示的本发明实施例二中所述滤光元件1的不同之处在于，所述固定机构101和牵引机构102的相连绞点位于固定机构和牵引机构的中点处。
如图2b所示的本发明实施例二中，本发明光刻机光瞳校正器包含八个所述滤光元件1，所述固定机构101与致动元件2相结合。在所述致动元件2的驱动下，所述滤光元件1可在光瞳面内多维度运动，包括沿径向伸缩、沿切向折叠、绕所述滤光元件1的旋转轴旋转，或这些动作的任意组合。所述滤光元件1中各所述挡光片103-1、103-2、103-3、103-4可以同步或依次折叠，或局部几个所述挡光片103-1、103-2、103-3、103-4同步或依次折叠。
图2c示出了本发明实施例二对环形照明光瞳4的能量分布平衡性进行校正的示意图。
图2d示出了本发明实施例二对四极照明光瞳4的能量分布平衡性进行校正的示意图。
实施例3
如图3a所示的本发明实施例三中滤光元件1的结构示意图，所述滤光元件1包含一个固定机构101、一个牵引机构102、以及连接在所述固定机构101和牵引机构102之间的挡光机构103。所述滤光元件1是可折叠的。所述挡光机构103由十二个挡光片103-1、103-2、……、103-12组成，每个挡光片之间通过连接机构104连接，制成双折扇形式。所述挡光片103-1、103-2、……、103-12为三角形。所述挡光机构103首尾两端的所述挡光片103-1、103-7、103-6及103-12分别固定在所述固定机构101和牵引机构102上，且所述固定机构101和所述牵引机构102相连。
与图2a所示的本发明实施例二中所述滤光元件1相比，图3a所示的本发明实施例三中所述滤光元件1的不同之处在于，所述挡光片103-1、103-2、……、103-12位于所述固定机构101和牵引机构102相连绞点上下两侧。
如图3b所示的本发明实施例三中，本发明光刻机光瞳校正器包含八个所述滤光元件1，所述牵引机构102与致动元件2相结合。在所述致动元件2的驱动下，所述滤光元件1可在光瞳面内多维度运动，包括沿径向伸缩、沿切向折叠、绕所述滤光元件1的旋转轴旋转，或这些动作的任意组合。所述滤光元件1中各所述挡光片103-1、103-2、……、103-12可以同步或依次折叠，或局部几个所述挡光片103-1、103-2、……、103-12同步或依次折叠。
图3c示出了本发明实施例三对环形照明光瞳4的能量分布平衡性进行校正的示意图。
实施例4
如图4a所示的本发明实施例四中滤光元件1的结构示意图，所述滤光元件1包含一个固定机构101、一个牵引机构102、以及连接在所述固定机构101和牵引机构102之间的挡光机构103。所述滤光元件1是可折叠的。所述挡光机构103由四个挡光片103-1、103-2、103-3、103-4组成，每个挡光片之间通过连接机构104连接，可实现错位平移式折叠。所述挡光片103-1、103-2、103-3、103-4为矩形。所述挡光机构103首尾两片所述挡光片103-1、103-4分别固定在所述固定机构101和牵引机构102上。
图4b示出了本发明实施例四中所述滤光元件1的左视图。
与图1d所示的本发明实施例一中所述滤光元件1相比，图4a所示的本发明实施例四中所述滤光元件1的不同之处在于，所述滤光元件1由矩形所述挡光片103-1、103-2、103-3、103-4沿径向排列组成。
如图4c所示的本发明实施例四中，本发明光刻机光瞳校正器包含四个所述滤光元件1，所述牵引机构102与致动元件2相结合。在所述致动元件2的驱动下，所述滤光元件1可在光瞳面内多维度运动，包括沿径向伸缩、沿径向折叠、绕所述滤光元件1的旋转轴旋转，或这些动作的任意组合。所述滤光元件1中各所述挡光片103-1、103-2、103-3、103-4可以同步或依次折叠，或局部几个所述挡光片103-1、103-2、103-3、103-4同步或依次折叠。
图4d示出了本发明实施例四对环形照明光瞳4的能量分布平衡性进行校正的示意图。
实施例5
如图5a所示的本发明实施例五中滤光元件1的结构示意图，所述滤光元件1包含一个固定机构101、一个牵引机构102、以及连接在所述固定机构101和牵引机构102之间的挡光机构103。所述滤光元件1是可折叠的。所述挡光机构103由三个挡光片103-1、103-2、103-3组成，每个挡光片之间通过连接机构104连接，可实现错位平移式折叠。所述挡光片103-1、103-2、103-3为矩形。所述挡光机构103首尾两片所述挡光片103-1、103-3分别固定在所述牵引机构102和固定机构101上。
图5b示出了本发明实施例五中所述滤光元件1的左视图。
与图4a所示的本发明实施例四中所述滤光元件1相比，图5a所示的本发明实施例五中所述滤光元件1的不同之处在于，所述滤光元件1由矩形所述挡光片103-1、103-2、103-3沿切向排列组成。
如图5c所示的本发明实施例五中，本发明光刻机光瞳校正器包含八个所述滤光元件1，所述固定机构101与致动元件2相结合。在所述致动元件2的驱动下，所述滤光元件1可在光瞳面内多维度运动，包括沿径向伸缩、沿切向折叠、绕所述滤光元件1的旋转轴旋转，或这些动作的任意组合。所述滤光元件1中各所述挡光片103-1、103-2、103-3可以同步或依次折叠，或局部几个所述挡光片103-1、103-2、103-3同步或依次折叠。
图5d示出了本发明实施例五对环形照明光瞳4的能量分布平衡性进行校正的示意图。

Claims (11)

1.一种光刻机光瞳校正器，其特征在于：包括滤光元件(1)和致动元件(2)，每个致动元件(2)与至少一个滤光元件(1)相结合，所述的滤光元件(1)是可折叠的，借助所述的致动元件(2)在光瞳面内多维度运动。
2.根据权利要求1所述的光刻机光瞳校正器，其特征在于：所述的滤光元件(1)包括固定机构(101)、牵引机构(102)，以及连接在所述的固定机构(101)和牵引机构(102)之间的挡光机构(103)，所述的固定机构(101)和牵引机构(102)至少一个与所述的致动元件(2)相结合。
3.根据权利要求2所述的光刻机光瞳校正器，其特征在于：所述的挡光机构(103)由一个或多个挡光片(103-1、103-2……)组成，每个挡光片(103-1、103-2……)之间通过连接机构(104)连接。
4.根据权利要求3所述的光刻机光瞳校正器，其特征在于：所述的挡光片(103-1、103-2……)为三角形、矩形、或者扇形。
5.根据权利要求2所述的光刻机光瞳校正器，其特征在于：所述的固定机构(101)和牵引机构(102)相连。
6.根据权利要求5所述的光刻机光瞳校正器，其特征在于：所述的固定机构(101)和牵引机构(102)的相连绞点位于固定机构(101)和牵引机构(102)的端点处、中点处或任意处。
7.根据权利要求1-6任一所述的光刻机光瞳校正器，其特征在于：在所述的致动元件(2)的驱动下，所述的滤光元件(1)沿径向伸缩、沿径向折叠、沿径向卷曲、沿切向折叠、沿切向卷曲、绕所述的滤光元件(1)的旋转轴旋转，或这些动作的任意组合的多个维度的运动。
8.根据权利要求1-6任一所述的光刻机光瞳校正器，其特征在于：所述的滤光元件(1)为八个或十六个。
9.根据权利要求1-6任一所述的光刻机光瞳校正器，其特征在于：放置于光刻机曝光系统的光瞳面，或光瞳面的共轭面，或与这些面存在一定距离的平面处。
10.一种光刻机光瞳校正器的使用方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1)在光刻机掩模面或硅片面对所需视场点的光瞳分布进行测量，并计算光瞳特性参数；
步骤2)根据滤光元件(1)的个数，将光瞳分区，并确定各区能量衰减百分比；
步骤3)根据滤光元件(1)的位置与能量衰减百分比的关系式，确定所述的滤光元件(1)所需调整到的位置；
步骤4)在光刻机掩模面或硅片面对所需视场点的光瞳分布再次进行测量，并计算光瞳特性参数：若光瞳特性参数满足要求，则光瞳校正完毕；若光瞳特性参数不满足要求，则对所述的滤光元件(1)的位置进行微调，直至光瞳特性参数满足要求，即完成光瞳校正。
11.根据权利要求10所述的光刻机光瞳校正器的使用方法，其特征在于，步骤3)滤光元件(1)的位置与能量衰减百分比的关系式是在光瞳校正前，通过理论计算或实验标定的方法得到。
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