[发明专利]一种基于能动光学技术的能动变形镜的光刻照明装置及照明方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻设备的照明系统的技术领域，特别是涉及一种基于能动光学技术的能动变形镜的光刻照明装置及照明方法。

背景技术

极大规模集成电路制造装备及工艺是整体提升信息制造业和装备创新能力和竞争力的核心，而光刻机是极大规模集成电路制造装备中最重要的设备，是集成电路制造的先导和基础，而由照明分系统和投影光刻物镜构成的光刻机曝光系统则是光刻机的“心脏”，是光刻机整机成败的关键。

随着半导体器件制造技术的进步，缩减尺寸变得越来越困难，为了进一步减少线宽，现在的光刻工艺要求使用离轴照明技术，如环形照明，二极照明，四极照明等。随着技术的进一步发展，曝光图案更加多样化，这些模式的照明已经不能满足需求。通过合理的选择与曝光图案相匹配的光瞳形状可以最大限度的提高工艺窗口。这就要求照明系统具有可以产生任意光瞳形状的功能。

照明模式有多种实现方式：利用几何光学的方法实现，如利用各种形状的光阑或光阑的运动实现（专利公开号：CN1407408A），这种方式的缺点是照明模式不能连续可变，需根据不同的掩模图案设计不同的挡板，并且遮拦会损失一部分光能，降低光学系统的效率；利用衍射方法实现，如采用特殊形状的衍射光学组件（专利公开号：CN1474235A），这种方法在改变照明光瞳形状时可以不损失光能，但是需要根据不同的掩模图案设计不同的衍射元件，耗时长，成本高；采用液晶空间调制器（专利公开号：CN101364048A）对波前相位进行调制，这种方法有一定的局限性，如一般的液晶空间调制器都是只能作用于偏振光，降低了光信号的利用率，另外液晶空间调制器对外界环境（如应力、温度、光、磁等）比较敏感，它的这些特点使得它在照明系统中的应用受到限制。

基于采用能动光学技术的能动变形镜是一种较理想的波面位相调制器件，具有传输效率高，耐强激光损伤，可以较长时间保持面形等优点被广泛应用在激光光束整形，像差校正等领域。使用能动变形镜有望用一个器件对光瞳形状进行调制，从而可以替代多个器件来实现多种照明模式。并且采用能动变形镜还可以根据实际曝光工艺参数的需要，进行在线的优化调整，实现光瞳形状根据优化结果进行灵活变换。实现了掩模和照明协同优化，为光学系统设计提供额外的自由度，耗时短，可以提高产率。

发明内容

为了满足复杂掩模图案的需求，且提高光刻机产率，本发明提出一种基于能动光学技术的能动变形镜的光刻照明装置。

基于上述的需求，本发明提供一种基于能动光学技术的能动变形镜的光刻照明装置，该装置按光束传播的方向依次包括：激光器，扩束器，能动变形单元，变焦透镜组，旋转三棱镜组，匀光器，聚光镜和掩模，所述的能动变形单元包括基于能动光学技术的能动变形镜和控制计算机，通过控制计算机控制该能动变形镜产生各种特定的变形，所述激光器发出照射光束，经过所述的能动变形镜，变焦透镜组，旋转三棱镜组来调整光瞳形貌，然后再经匀光器，聚光镜进行匀光，照射到掩模上。

所述的基于能动光学技术的能动变形镜是基于微光刻和半导体批处理技术构造的MEMS变形镜，或是基于制动单元作用下薄膜表面局部形变的薄膜变形镜，或是其他类型的能动变形镜。

所述的薄膜变形镜为压电薄膜变形镜，静电驱动变形镜或Bimorph变形镜。

所述的Bimorph变形镜包含表面薄膜反射层，被动变形层，控制电极，PZT层，寻址电极，控制电极和寻址电极根据特定的变形要求被设计成不同的形状及分布方式，控制计算机通过和寻址电极，控制电极的实时通信实现变形镜产生各种特定的变形的要求。

为了产生所需要的光瞳形状，所使用的能动变形镜可以是一个，也可以是多个组合。

另外提供一种基于能动光学技术的能动变形镜的光刻照明方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1）、根据掩膜图案计算出最优化的照明光瞳形状。

步骤（2）、根据优化算法优化变形单元的相位调制信息；

步骤（3）、将优化后的相位调制信息加载在能动变形镜的控制单元上；

步骤（4）、控制单元将相位调制信息中相位灰度信息转化为对应的电压，并寻址加到对应的能动变形镜的变形单元上；

步骤（5）、能动变形镜产生所需要的光瞳形状；

步骤（6）、从能动变形镜出发的光线经过变焦透镜组，旋转三棱镜组产生掩模图案所需的光瞳分布；步骤（7）、从旋转三棱镜组出发的光线经过匀光器进行匀光最后照射到掩膜上。

所述的优化算法为模拟退火算法或遗传算法或G-S算法。

本发明与现有技术相比的优点在于：