[发明专利]一种可实现像素化光瞳的极紫外光刻自由曲面照明系统

说明书

技术领域

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

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。

近年来，光源掩模优化(SMO)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，SMO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

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。

实现本发明的技术方案如下：

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；

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。

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。

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。

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。

有益效果

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。

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

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。

图2为照明系统设计实例需要实现的像素化光瞳示意图。

图3为视场复眼的排布图。

图4为光阑复眼的排布图。

图5为光学仿真软件中得到的本系统结构图。

图6为仿真得到的掩模面上光斑散射图。

图7为本发明设计实例在出瞳面上获得的光强分布。