[发明专利]照明均匀性校正装置、校正方法以及一种曝光投影系统

说明书

技术领域

本发明涉及光刻照明技术领域，特别涉及一种照明均匀性校正装置、校正方法以及一种曝光投影系统。

背景技术

光刻法用于制造半导体器件，光刻法即使用电磁辐射，如紫外(UV)、深UV或可见光，在半导体器件设计中产生精细的图形，许多种半导体器件，如二极管、三极管和集成电路，能够用光刻技术制作。光刻曝光系统通常包括照明系统、含有电路图的掩模版、投影系统和用于涂覆光刻胶的硅片和硅片对准台，照明系统照射掩模版上的电路图，投影系统把掩模版上的电路图照明区域的像投射到晶片上。

在光刻中，对图像质量起关键作用的两个因素是分辨率和焦深，所以既要获得更好的分辨率来形成关键尺寸的图形，又要保持合适的焦深，就需要提高投影物镜的像方数值孔径(NA)，同时对照明系统提出均匀照明、高透过率、光瞳均匀性等需求。光刻中要求照明系统产生的照明场尽量均匀，均匀性误差尽量小，以便整个照明光束能够均匀地照射在掩模版上，并均匀地投影到衬底上。照明均匀性会影响整个曝光场的线宽均匀性。

步进扫描光刻系统是典型的光刻系统，它具有矩形照明场，掩模台和工件台沿着全曝光区域扫描矩形照明场，然后步进到下一个曝光区，再沿着该曝光区域扫描矩形照明场，依此进行下去。沿扫描方向的光能量被积分，使扫描方向矩形照明场的非均匀性被平均化，而扫描方向积分能量在非扫描方向的非均匀性，会导致整个曝光场曝光不均匀。

为了解决步进扫描光刻机的均匀性问题，目前已进行了多个均匀性校正的方案探索。

第一种方案为：利用多组校正元件来改变透射率。该系统具有双边结构，即在照明场两边插入许多校正元件，设置它们具有一定透过率分布，从而改变它们所覆盖区域的光强。照明场的每边每个元件都具有对立的元件，每组对立元件具有相同X坐标，但在Y方向沿相反方向插入，对立元件也可旋转具有V型结构。对立元件各自最大可以插入到照明场区域中间，彼此不重叠，也可以在照明场区域重叠。在该方案中，由于每个校正元件具有有限宽度和厚度，因此每一个校正元件具有多个边。当照明光束角较大时(即大Sigma照明时)，光可能在元件侧面形成反射，造成阴影。另外相邻的校正元件之间也存在间隙，由于每一间隙具有0衰减，而校正元件具有非零的衰减，因此间隙会产生漏光，通过间隙的光在照明区将产生较大强度的条纹带或区域带，由于这种透过率的突变而引入新的非均匀性。为了补偿上述非均匀性，提出了一种补偿漏光和阴影的方法，这种方法在上述方案基础上增加了额外的补偿板，在补偿板上与间隙对应区域设置非零衰减率，而在其它区域设置100％的透过率。虽然利用这种带透过率分布的补偿板可以消除上述漏光与阴影效应，但是需要增加额外的补偿板，而且补偿板的透过率分布需要与校正元件的所有间隙对应，必然增加校正系统的复杂度。

第二种方案为：利用改变校正元件的刀头形状来解决漏光和阴影的问题。该均匀性校正装置可以用插入在辐射束边缘的可动指状物刀片来校正强度变化。然而，能够被校正的强度变化中的空间周期的宽度依赖于用于移动均匀性校正系统的指状物刀片的可动装置的尺寸。此外，在某些情况下，如果用于校正辐射束的不规则形的指状物的尺寸或形状被修改，则所述均匀性校正系统可能以不想要的方式累计或修改辐射束的一个或多个特性，比如说辐射束形成的光瞳。为克服上述缺陷，进一步提出改进方案，即将刀片位置位于Condenser像面，光瞳性质较好，刀头部分宽度为后端的1/2，所以刀片补偿部分不重叠，这样可以很好的保持光瞳性质，并且解决均匀性补偿和均匀性漂移的问题。

第三种方案为：照明系统中前期都用固定的灰度补偿板来消除可变遮光刀头补偿结构造成的非均匀性，但是随着光刻照明系统的照明模式的需求越来越多，固定的灰度补偿板不能满足多个照明模式情况下的均匀性都最优化。而根据不同照明模式更换不同补偿板耗时，影响产率，因此提出了不同照明模式情况下灰度补偿板可变的方案。通过移动两个补偿板的相对位置，来改变不同照明模式情况下的照明均匀性。

目前高NA前道照明系统中，照明模式多达数十甚至上百种，制作兼容如此之多的可变灰度补偿板的工艺困难，加之照明系统和物镜系统的均匀性的材料引起的长期漂移以及使用过程中污染导致的均匀性变化，每半年就需要重新设计可变灰度补偿板，更换一次补偿板也将影响产率，需要提出一种解决多种照明模式均匀性补偿及均匀性漂移导致的频繁更换可变灰度补偿板的方案。

发明内容

本发明提供一种照明均匀性校正装置、校正方法以及一种曝光投影系统，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种照明均匀性校正装置，设置于掩模版上方，包括：