一种可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供一种可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统，沿着光路传播方向，所述系统包括三组反射镜，第一组反射镜由视场复眼阵列组成，第二组反射镜由光阑复眼阵列组成，第三组反射镜为中继镜组；其中，所述视场复眼阵列由N个视场复眼构成，每一视场复眼为一个自由曲面反射镜，每一反射镜的反射面为矩形，且所有矩形的尺寸均不相同；所述光阑复眼阵列由N个光阑复眼构成，每一光阑复眼为一个球面反射镜或自由曲面反射镜，每一反射镜的反射面均为矩形，且所有矩形的尺寸相同；视场复眼阵列上的N个视场复眼与光阑复眼阵列上的N个光阑复眼一一对应，所述N为照明系统出瞳面上光强值不为零的像素的总数；本发明系统可在出瞳面上实现像素化光强分布。
【专利说明】
一种可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统，属于光刻照 明技术领域。
【背景技术】
[0002] 极紫外（EUV)光刻作为最有前景的下一代光刻技术，被寄希望于实现半导制造 22nm以及更高技术节点的产业化要求。投影式光刻机的核心部件包括光源模块、照明系统 以及投影物镜系统。照明系统主要功能是为掩模面提供均匀照明、控制曝光剂量和实现离 轴照明模式。目前极紫外光刻照明系统的设计思想主要有两种:基于科勒照明的双排复眼 照明和基于科勒-临界照明的波纹板照明，其中双排复眼照明以其匀光效果好，加工技术较 成熟，便于控制，且易于实现离轴照明等优点成为极紫外光刻照明系统的主流设计结构。
[0003] 近年来，光源掩模优化(SM0)技术作为分辨率增强的有效手段之一，被引入到EUV 光刻中以实现7nm及以下技术节点的曝光尺寸。为了保证较好的曝光性能，SM0技术通常要 求照明系统能够实现具有复杂光强分布的光瞳。通常情况下，该光瞳的光强呈像素化分布， 每一个像素内的光强可以为任意值。如何实现上述具有复杂光强分布的光瞳，这对于照明 系统的设计来说是一个亟需解决的问题，然而目前相关技术还未见公开报道。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系 统，该系统可在出瞳面上实现像素化光强分布，为光源掩模优化技术的实施提供了技术支 撑，从而进一步提高了光刻系统的分辨率。
[0005] 实现本发明的技术方案如下：
[0006] -种可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统，沿着光路传播方向，所 述系统包括三组反射镜，第一组反射镜由视场复眼阵列组成，第二组反射镜由光阑复眼阵 列组成，第三组反射镜为中继镜组;其中，所述视场复眼阵列由N个视场复眼构成，每一视场 复眼为一个自由曲面反射镜，每一反射镜的反射面为矩形，且所有矩形的尺寸均不相同；所 述光阑复眼阵列由N个光阑复眼构成，每一光阑复眼为一个球面反射镜或自由曲面反射镜， 每一反射镜的反射面均为矩形，且所有矩形的尺寸相同;视场复眼阵列上的N个视场复眼与 光阑复眼阵列上的N个光阑复眼一一对应，所述N为照明系统出瞳面上光强值不为零的像素 的总数；
[0007] 所述光阑复眼用于将入射光束反射至与其对应的光阑复眼上，并且在光阑复眼上 形成一个弧形光斑;所述光阑复眼用于对入射的弧形光斑进行整形，使其反射一设定尺寸 且均匀的弧形光斑至中继镜组;所述中继镜组用于将入射的的弧形光斑成像于掩模面上， 且掩模面上所有弧形光斑的尺寸相同。
[0008] 进一步地，本发明所述中继镜组由两个二次曲面反射镜构成，还用于将光阑复眼 成像于所述照明系统所处的投影式光刻机的投影物镜的入瞳面上。
[0009] 进一步地，本发明作为视场复眼的自由曲面反射镜的反射面尺寸确定原则为:反 射面所反射的每一个子光束所包含的光强与给定出瞳面上对应像素的光强值相同。
[0010] 系统的工作原理为：中间焦点出射的光束进入照明系统中，每一个视场复眼将光 束反射到与之相对应的光阑复眼上，所有视场复眼的尺寸均不相同，由此实现对入射光束 的不均等切割，通过光束切割使得每一个子光束所包含的光强与给定出瞳面上对应像素中 的光强值相同，同时，视场复眼的数目与出瞳面上的像素数目相同，由此保证系统可在出瞳 面上实现给定的像素化光强分布;每一个视场复眼都是自由曲面，用于反射一个弧形的光 斑至光阑复眼上;每一个光阑复眼是一个球面或者自由曲面反射镜，使得所有出射光束在 掩模面上都能获得一个尺寸相同的弧形光斑。后续的中继镜组将该光斑成像于掩模面处， 从而实现均匀照明，同时还将光阑复眼成像于投影物镜的入瞳面上，实现光瞳填充。
[0011] 有益效果
[0012] 首先，本发明提出的照明系统可在出瞳面上实现像素化光强分布，且每一个像素 内的光强可以为任意值，该系统为光源掩模优化技术的实施提供了技术支撑，从而进一步 提高了光刻系统的分辨率。
[0013] 其次，本发明提出的照明系统能实现多种离轴照明模式，从而进一步提高曝光系 统的分辨力。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明提出的可实现像素化光瞳的极紫外光刻照明系统的示意图。
[0015] 图2为照明系统设计实例需要实现的像素化光瞳示意图。
[0016] 图3为视场复眼的排布图。
[0017]图4为光阑复眼的排布图。
[0018]图5为光学仿真软件中得到的本系统结构图。
[0019] 图6为仿真得到的掩模面上光斑散射图。
[0020] 图7为本发明设计实例在出瞳面上获得的光强分布。
[0021] 其中，1-中间焦点，2-视场复眼阵列，3-光阑复眼阵列，4-二次曲面反射镜1，5_二 次曲面反射镜2，6-掩模面，7-照明系统出瞳。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0023] 光源模块出射的光束会聚于中间焦点，然后进入到照明系统中，为方便说明，本发 明认为所有光束均从中间焦点出射而不考虑实际光源模块。
[0024] 如图1所示为该照明系统的结构示意图，沿着光路传播方向，所述系统包括三组反 射镜，第一组反射镜由视场复眼阵列组成，第二组反射镜由光阑复眼阵列组成，第三组反射 镜为中继镜组;系统第一组反射镜由N个视场复眼构成，系统第二组反射镜由N个光阑复眼 构成，且视场复眼阵列上的N个视场复眼与光阑复眼阵列上的N个光阑复眼一一对应。
[0025] 所述N为照明系统出瞳面上光强值不为零的像素的总数。通常出瞳为一个归一化 的圆形，该圆形可切割成M个像素，而这M个像素中，仅有N个像素对应的光强值不为零(每一 个像素的光强值是由SM0技术决定的）。这N个像素与光阑复眼存在物像共辄关系，因而是一 一对应的，同时由于视场复眼与光阑复眼之间也存在一一对应的关系，因而视场复眼的个 数与出瞳面上光强值不为零的像素的总数目相同。
[0026] 每一个视场复眼都是一个自由曲面反射镜，用于在光阑复眼上初步实现一个弧形 光斑;每一个自由曲面反射镜的反射面都是一个矩形，所有矩形的尺寸均不相同，由此实现 对入射光束的不均等切割，通过光束切割使得每一个子光束所包含的光强与给定出瞳面上 对应像素中的光强值相同，同时，视场复眼的数目与出瞳面上的像素数目相同，由此保证系 统可在出瞳面上实现给定的像素化光强分布;所有视场复眼均紧密排列在视场复眼平板 上。
[0027] 每一个光阑复眼都是一个球面或者自由曲面反射镜，每一个反射镜的反射面都是 一个矩形，所有矩形的尺寸相同。光阑复眼对入射的光束进行二次整形，获得尺寸满足设计 要求的均匀弧形光斑。所有光阑复眼均排列在光阑复眼平板上。
[0028] 系统第三组反射镜为两片二次曲面反射镜，其作用为将在入射的均匀弧形光斑成 像于掩模面上，同时将光阑复眼成像于投影物镜的入瞳面上。
[0029] 本系统的工作过程为：中间焦点出入的光束入射至视场复眼中，每一个视场复眼 都是一个自由曲面反射镜，入射光束经过在每一个视场复眼反射后出射至与该视场复眼相 对应的光阑复眼上，并且获得一个弧形光斑。每一个光阑复眼都是一个球面或者自由曲面 反射镜，用以对上述获得的弧形光斑进一步整形，从而获得一个尺寸满足设计要求的均匀 的弧形光斑。该弧形光斑经过两个二次曲面中继镜后，成像于掩模面上，同时该反射镜组也 将光阑复眼成像于给定的投影物镜的入瞳面上，实现光瞳填充。
[0030] 本照明系统的工作原理与现有的双排复眼照明系统的工作原理类似，因此，系统 中所有元件的坐标和倾斜角度都可以用现有的方法设计得到（如专利ZL201210132163.6)。 系统的中继镜的面型参数也可以用现有设计方法获得(如专利ZL201210132163)。系统中自 由曲面视场复眼以及自由曲面光阑复眼的面型设计也可以用现有的方法获得（如R.Wu， Z.Zheng,H.L I and X?Liu,"Optimization design of irradiance array for LED uniform rectangular illumination,，!Appl.Opt.13,2257-2263(2012).)
[0031]本发明的实施实例：
[0032] 如表1所示，首先针对实验室设计的极紫外光刻投影物镜的参数确定照明系统的 出瞳直径、出瞳距离以及掩膜面上弧形视场的尺寸，照明系统需要实现的像素化光瞳如图2 所示
[0033] 表 1
[0034] 出曈直径:D 198.25mm
[0035]
[0036] 以中间焦点为坐标原点建立直角坐标系，利用现有技术分别计算双排复眼平板的 坐标，倾斜角度，以及中继镜组的坐标，倾斜角度以及面型参数，如表2所示，所有元件的X坐 标均为〇,所有元件的Gama倾斜角度均为0。
[0037] 表 2
[0039]~在该实例中，视场复眼平板被照明的区域为一个椭圆，所有视场复眼均位于该椭 圆内。每个视场复眼的反射面均为一个矩形，其尺寸为：长16mm，宽1.5mm~16mm。视场复眼 总共246个，其排布如图3所示。
[0040] 在该实例中，光阑复眼元的总共424个，每一个光阑复眼元的反射面均为一个矩 形，其尺寸为:长4.2mm，宽4.2mm。该系统可以实现多种像素化光瞳，在所给定的像素化光瞳 要求下，图4给出了光阑复眼的排布方式。
[0041] 对上述照明系统进行光线追迹仿真，得到系统结构如图5所示，掩模面上的光斑如 图6所示，其照明非均匀度可控制在4.8%以内，满足EUV光刻照明对均匀度的要求。系统出 瞳面的光强分布如图7所不，光瞳光强误差约为1.2%。
[0042] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统，其特征在于，沿着光路传 播方向，所述系统包括三组反射镜，第一组反射镜由视场复眼阵列组成，第二组反射镜由光 阑复眼阵列组成，第三组反射镜为中继镜组;其中，所述视场复眼阵列由N个视场复眼构成， 每一视场复眼为一个自由曲面反射镜，每一反射镜的反射面为矩形，且所有矩形的尺寸均 不相同；所述光阑复眼阵列由N个光阑复眼构成，每一光阑复眼为一个球面反射镜或自由曲 面反射镜，每一反射镜的反射面均为矩形，且所有矩形的尺寸相同；视场复眼阵列上的N个 视场复眼与光阑复眼阵列上的N个光阑复眼一一对应，所述N为照明系统出瞳面上光强值不 为零的像素的总数； 所述光阑复眼用于将入射光束反射至与其对应的光阑复眼上，并且在光阑复眼上形成 一个弧形光斑;所述光阑复眼用于对入射的弧形光斑进行整形，使其反射一设定尺寸且均 匀的弧形光斑至中继镜组;所述中继镜组用于将入射的的弧形光斑成像于掩模面上，且掩 模面上所有弧形光斑的尺寸相同。2. 根据权利要求1所述可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统，其特征在 于，所述中继镜组由两个二次曲面反射镜构成，还用于将光阑复眼成像于所述照明系统所 处的投影式光刻机的投影物镜的入瞳面上。3. 根据权利要求1所述可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统，其特征在 于，作为视场复眼的自由曲面反射镜的反射面尺寸确定原则为:反射面所反射的每一个子 光束所包含的光强与给定出瞳面上对应像素的光强值相同。
【文档编号】G03F7/20GK105892234SQ201610053543
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】李艳秋, 梅秋丽
【申请人】北京理工大学