本發(fā)明涉及光刻機(jī)照明系統(tǒng)，特別是一種光刻機(jī)照明系統(tǒng)的照明均勻性校正裝置和校正方法。

背景技術(shù)：

在光刻機(jī)中，照明系統(tǒng)的作用是將激光器出射的光束進(jìn)行一些調(diào)整，為掩膜提供高質(zhì)量的照明場，從而保證掩膜圖形通過投影物鏡高質(zhì)量的成像至硅片面上。均勻的照明場能夠降低光刻工藝因子，提高整個(gè)光刻系統(tǒng)的分辨率。但隨著光刻技術(shù)的不斷發(fā)展，特征尺寸的不斷減小，光刻對(duì)照明系統(tǒng)的均勻性要求也隨之不斷提高，如，90nm光刻機(jī)中的照明系統(tǒng)的均勻性要求在1.2％左右，而65nm以及45nm光刻機(jī)中的照明系統(tǒng)的不僅要求均勻性達(dá)到0.2％，這樣僅僅使用傳統(tǒng)的勻光器件以及勻光方法已經(jīng)很難滿足均勻性要求，因此為了達(dá)到照明系統(tǒng)的均勻性要求，需要在系統(tǒng)中增加照明均勻性校正裝置。

在先技術(shù)[1](us7173688)描述了一種手指式的均勻性校正裝置。如圖2所示，該裝置在照明視場290掃描方向的兩邊對(duì)稱排布著多個(gè)校正單元225，每個(gè)校正單元均呈矩形平板結(jié)構(gòu)，并且均可獨(dú)立的沿視場的掃描方向插入視場邊緣以遮擋部分照明光，達(dá)到調(diào)整照明視場在掃描方向的積分能量分布均勻性的目的。該方法中的校正單元陣列頂端所組成的曲線210為階躍曲線，應(yīng)用該方法得到的校正后的積分曲線也為階躍曲線(如圖3所示)，并且單個(gè)校正單元只能整體的調(diào)整位于該校正單元的作用區(qū)域內(nèi)的積分光強(qiáng)，因此極大的限制了該方法的校正能力以及靈敏度。

在先技術(shù)[2](us20070103665)描述了另一種手指式的均勻性校正裝置，該裝置與在先技術(shù)[1](us7173688)描述的校正方法類似，前者通過將手指陣列進(jìn)行重新排布，并且改變手指頂端的形狀，實(shí)現(xiàn)了提高其校正靈敏度，但是該裝置中手指頂端所構(gòu)成的曲線仍然為階躍曲線，同樣限制了其校正能力以及靈敏度。而在先技術(shù)[3](cn101221373)以及在先技術(shù)[4](cn1027220901)描述了的校正裝置均與先技術(shù)[2](us20070103665)描述的類似。

在先技術(shù)[5](us7864297b2)描述了一種柔性手指陣列的均勻性校正裝置，該裝置中每個(gè)校正單元不僅可以沿y(掃描方向)作直線運(yùn)行，其中的柔性部件還可使校正單元繞z軸旋轉(zhuǎn)，其校正分辨率得到了提高，但是該裝置中校正單元沿y方向的移動(dòng)與沿z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)是耦合，因此增加其手指定位算法的復(fù)雜程度。并且該裝置中校正單元頂端所組成的曲線仍為不連續(xù)的，因此其校正分辨率仍有提升空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述在先技術(shù)的不足，提供一種光刻機(jī)照明系統(tǒng)的照明均勻性校正裝置和校正方法。該裝置將一塊柔性薄板作為校正單元沿掃描方向伸入照明光場，通過控制柔性薄板橫截面上的不同點(diǎn)產(chǎn)生位移來得到相應(yīng)的撓曲變形，從而達(dá)到校正積分均勻性的目的。因柔性薄板的撓曲變形是一個(gè)連續(xù)變形曲線，所以具有更高的校正能力以及靈敏度。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種光刻機(jī)照明均勻性校正裝置，其特點(diǎn)在于該裝置包括基座、上校正模塊和下校正模塊，所述的上校正模塊和下校正模塊具有相同結(jié)構(gòu),分別固定于所述基座的上部與下部，并相對(duì)于所述基座的中心平面對(duì)稱分布；光刻機(jī)照明光場垂直于該中心平面，兩平面的交點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)，垂直于所述光刻機(jī)照明光場為光軸方向，即z軸，垂直于中心平面為光刻機(jī)照明系統(tǒng)的掃描方向，即y軸，x軸為光刻機(jī)照明系統(tǒng)的非掃描方向；

所述的上校正模塊包括上校正模塊基板、柔性薄板、上導(dǎo)桿陣列、上導(dǎo)向模塊陣列、上驅(qū)動(dòng)源陣列、上驅(qū)動(dòng)源安裝支架和上連接板；

所述的上導(dǎo)向模塊陣列的固定部件與所述的上校正模塊基板固定，所述的上驅(qū)動(dòng)源陣列通過所述的上驅(qū)動(dòng)源安裝支架固定在所述的上校正模塊基板上，所述的上導(dǎo)桿陣列依次沿光刻機(jī)照明光場的非掃描方向排布在光刻機(jī)照明光場的掃描方向的一側(cè)，所述的上導(dǎo)桿陣列的所有導(dǎo)桿的一端均與所述的柔性薄板的橫截面固定，另一端依次與對(duì)應(yīng)位置的上導(dǎo)向模塊陣列的水平移動(dòng)部件的上表面固定，所述的上驅(qū)動(dòng)源陣列通過所述的上連接板依次與對(duì)應(yīng)位置的上導(dǎo)向模塊陣列的水平移動(dòng)部件的下表面連接，為其提供相互獨(dú)立的動(dòng)力源用以驅(qū)動(dòng)所述的上導(dǎo)桿陣列沿掃描方向移動(dòng)，所述上導(dǎo)桿陣列中每個(gè)導(dǎo)桿帶動(dòng)所述柔性薄板橫截面上對(duì)應(yīng)固定點(diǎn)沿掃描方向移動(dòng)，使所述的柔性薄板產(chǎn)生撓曲變形，并沿掃描方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)入光刻機(jī)照明光場以遮擋部分照明光；

所述的上校正模塊中的柔性薄板與所述的下校正模塊中的柔性薄板設(shè)置在同一平面內(nèi)。

所述的柔性薄板的橫截面為槽形、半圓形、或部分橢圓形。

所述的上導(dǎo)向模塊陣列與所述的下校正模塊中的下導(dǎo)向模塊陣列具有相同結(jié)構(gòu)，所述的上導(dǎo)向模塊陣列中的每一個(gè)導(dǎo)向模塊均為雙平行四邊形柔性機(jī)構(gòu)，所述的上導(dǎo)向模塊陣列中的每一個(gè)導(dǎo)向模塊的結(jié)構(gòu)包括固定部件、水平移動(dòng)部件、中間移動(dòng)部件和四根相互平行且等長的第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿,所述的第一連桿連接所述的左固定部件和中間移動(dòng)部件的左端，第二連桿連接所述的水平移動(dòng)部件的左端和中間移動(dòng)部件的左中點(diǎn)，第三連桿連接所述的水平移動(dòng)部件的右端和中間移動(dòng)部件的右中點(diǎn)，第四連桿連接所述的右固定部件和中間移動(dòng)部件的右端，所述的上導(dǎo)向模塊陣列中的每一個(gè)導(dǎo)向模塊沿著垂直于所述的水平移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向依次排布，并且每一個(gè)導(dǎo)向模塊共用同一固定部件，所述的第一連桿、第四連桿、中間移動(dòng)部件和所述的上校正模塊基板構(gòu)成第一平行四邊形機(jī)構(gòu)，而所述的第二連桿、所述的第三連桿、所述的中間移動(dòng)部件和水平移動(dòng)部件構(gòu)成第二平行四邊形機(jī)構(gòu)。

所述的上導(dǎo)向模塊陣列導(dǎo)向的直線運(yùn)動(dòng)數(shù)目與所述的上導(dǎo)桿陣列的數(shù)量一樣。

所述的上導(dǎo)桿陣列的數(shù)量與所述的上驅(qū)動(dòng)源陣列提供獨(dú)立動(dòng)力源的數(shù)目一樣。

利用上述光刻機(jī)照明均勻性校正裝置進(jìn)行光刻機(jī)照明均勻性校正方法，包括下列步驟：

1)測量光刻機(jī)照明系統(tǒng)的照明均勻性分布；

2)判斷照明系統(tǒng)的照明均勻性是否滿足要求，如果滿足要求，則結(jié)束該流程，否則轉(zhuǎn)入下一步；

3)根據(jù)校正算法計(jì)算得到柔性薄板的撓曲變形曲線；

4)根據(jù)柔性薄板的撓曲變形曲線計(jì)算導(dǎo)桿陣列中的每個(gè)導(dǎo)桿在掃描方向的位移；

5)均勻性校正裝置控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿陣列中的每個(gè)導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)，使得柔性薄板產(chǎn)生相應(yīng)的撓曲變形，并返回步驟1)。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

本發(fā)明中所述的上驅(qū)動(dòng)源陣列與所述的下驅(qū)動(dòng)模塊陣列分別獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)每一個(gè)導(dǎo)桿沿光刻機(jī)照明光場掃描方向移動(dòng)，并分別作用于所述的柔性薄板的橫截面上的對(duì)應(yīng)位置，使其產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)桿的位移不同，所述的柔性薄板的撓曲變形也會(huì)不同，因此可以根據(jù)光刻機(jī)照明系統(tǒng)照明均勻性分布曲線，通過驅(qū)動(dòng)上導(dǎo)桿陣列和下導(dǎo)桿陣列產(chǎn)生相應(yīng)位移，使所述的柔性薄板產(chǎn)生最優(yōu)的撓曲變形，并沿光刻機(jī)照明光場的掃描方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)入光刻機(jī)照明光場以遮擋部分照明光，達(dá)到調(diào)整照明光場積分均勻性的目的。因所述的柔性薄板產(chǎn)生撓曲變形后的輪廓是連續(xù)曲線，所以可達(dá)到更高校正能力和校正分辨率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明照明均勻性校正裝置應(yīng)用于光刻機(jī)中的示意圖。

圖2為在先技術(shù)的照明均勻性校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為照明系統(tǒng)積分光強(qiáng)分布示意圖。

圖4為本發(fā)明照明均勻性校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明上校正模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明柔性薄板的截面圖。

圖7為本發(fā)明柔性薄板的變形原理圖。

圖8為本發(fā)明上部導(dǎo)向模塊陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明照明均勻性校正方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

如圖1所示為本發(fā)明的照明均勻性校正裝置應(yīng)用于光刻機(jī)中的示意圖。典型投影式曝光光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)100包括照明系統(tǒng)110，掩膜板130，投影物鏡140以及硅片150等。照明系統(tǒng)110為光刻系統(tǒng)提供均勻的照明場，其產(chǎn)生的均勻照明場照射到掩膜板130上，并通過投影物鏡140成像到硅片150上進(jìn)行曝光。均勻性校正裝置120位于照明系統(tǒng)110與掩膜板130之間，探測器160位于硅片150附近，其探測得到的數(shù)據(jù)165經(jīng)測量系統(tǒng)170處理后得到數(shù)據(jù)175，數(shù)據(jù)175經(jīng)均勻性校正裝置控制系統(tǒng)180處理數(shù)據(jù)185，并將其輸送給均勻性校正裝置120。

圖2所示在先技術(shù)(us7173688)的照明均勻性校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置在照明視場290掃描方向的兩邊對(duì)稱排布著多個(gè)校正單元225，每個(gè)校正單元(225a、225b、225c)均呈矩形平板結(jié)構(gòu)，并且均可獨(dú)立的沿視場的掃描方向插入視場邊緣以遮擋部分照明光，達(dá)到調(diào)整照明視場在掃描方向的積分能量分布均勻性的目的。其中校正單元陣列頂端所組成的曲線210表征了每一個(gè)校正單元進(jìn)入照明光場的距離。

圖3所示為照明系統(tǒng)積分光強(qiáng)分布示意圖。圖中有照明系統(tǒng)積分光強(qiáng)校正前的分布曲線，經(jīng)過在先技術(shù)(us7173688)校正后的積分曲線。因?yàn)橄噜徯Ｕ龁卧M(jìn)入照明光場的距離不一樣，使得校正單元頂端所構(gòu)成的曲線210為階躍曲線，導(dǎo)致校正后的積分曲線在相鄰校正單元的連接處出現(xiàn)突變。

圖4為本發(fā)明的照明均勻性校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù)圖4可知，本發(fā)明照明均勻性校正裝置包括基座41、上校正模塊42和下校正模塊43，其中基座41固定不動(dòng)，所述的上校正模塊42與所述的下校正模塊43的結(jié)構(gòu)一樣，二者分別與所述的基座41固定，并放置于照明光場的掃描方向的兩側(cè)，且相對(duì)于照明光場非掃描方向(x方向)對(duì)稱分布。

圖5為本發(fā)明的照明均勻性校正裝置中上校正模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。所述的上校正模塊42包括上校正模塊基板51、柔性薄板54、上部導(dǎo)桿陣列53、上部導(dǎo)向模塊陣列55、上部驅(qū)動(dòng)模塊陣列57、上部驅(qū)動(dòng)模塊安裝支架52和上連接板56。其中所述的上校正模塊基板51與所述的基座41固定，所述的上校正導(dǎo)向模塊55與所述的上校正模塊基板51固定，所述的上部驅(qū)動(dòng)模塊陣列57通過所述的上部驅(qū)動(dòng)模塊安裝支架52固定于上校正模塊基板51上。所述的上部導(dǎo)桿陣列53(包括53a、53b、53c等)依次沿照明光場非掃描方向(x軸)排布于掃描方向(y軸正方向)的一邊，其一端分別與所述的柔性薄板54的大橫截面固定，另一端依次與對(duì)應(yīng)位置的上部導(dǎo)向模塊陣列55固定。所述的上驅(qū)動(dòng)源陣列57通過所述的上連接板56依次與對(duì)應(yīng)位置的上部導(dǎo)向模塊陣列55連接，為其提供相互獨(dú)立的動(dòng)力源用以驅(qū)動(dòng)所述的上部導(dǎo)桿陣列53在掃描方向(y軸)移動(dòng)，從而使得所述的柔性薄板54產(chǎn)生撓曲變形。

圖6為本發(fā)明柔性薄板的截面圖。所述的柔性薄板54的截面可以為槽形、半圓形或者部分橢圓形等。所述的所述的上部導(dǎo)桿陣列53(包括53a、53b、53c等)作用于所述的柔性薄板的凹面?zhèn)取?/p>

圖7為本發(fā)明的照明均勻性校正裝置中柔性薄板的變形原理圖。如圖所示，所述的上部導(dǎo)桿陣列53的一端分別與所述的柔性薄板54鉸接于點(diǎn)61(包括點(diǎn)61a、61b、61c、61d、61e等)，所述的上驅(qū)動(dòng)源陣列57通過驅(qū)動(dòng)所述的上部導(dǎo)桿陣列53在y軸方向移動(dòng)，改變鉸接點(diǎn)61(包括點(diǎn)61a、61b、61c、61d、61e等)在y軸方向的位移。因?yàn)樗龅娜嵝员“?4為柔性薄板，并且所述的鉸接點(diǎn)61a、61b、61c、61d、61e等在y軸方向位移不同，使得所述的柔性薄板54發(fā)生撓曲變形，因此可以通過改變所述的鉸接點(diǎn)61(61a、61b、61c、61d、61e等)在y軸方向的位移，得到所需撓曲變形曲線。值得注意的是所述的柔性薄板54發(fā)生撓曲變形后的輪廓為連續(xù)曲線。

圖8為本發(fā)明的照明均勻性校正裝置中上部導(dǎo)向模塊陣列的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖8(a)為所述的上部導(dǎo)向模塊陣列結(jié)構(gòu)的軸測圖，圖8(b)為其截面圖，圖8(c)為其簡化的偽剛體模型圖。所述的上部導(dǎo)向模塊陣列55為雙平行四邊形柔性機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)若干相互平行的直線運(yùn)行陣列，其結(jié)構(gòu)可分解為固定部件61、水平移動(dòng)部件62、中間移動(dòng)部件67以及四個(gè)相互平行且等長的第一連桿63、第二連桿64、第三連桿65、第四連桿66。所述的上部導(dǎo)向模塊陣列55通過固定部件61與所述的上校正模塊基板51固定，所述的上部導(dǎo)桿陣列53固定于所述的輸出移動(dòng)部件62的上表面。根據(jù)圖8(c)可知，所述的第一第一連桿63、第四連桿66、所述的中間移動(dòng)部件67以及所述的上校正模塊基板51構(gòu)成第一平行四邊形機(jī)構(gòu)，而所述的第二連桿64、所述的連桿65、所述的中間移動(dòng)部件67以及所述的輸出水平移動(dòng)部件62構(gòu)成第二平行四邊形機(jī)構(gòu)。對(duì)于所述的第一平行四邊形機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述的第一連桿63轉(zhuǎn)動(dòng)θ時(shí)，所述的中間移動(dòng)部件相對(duì)于所述的上校正模塊基板51在z軸方向的位移為δh，在y軸方向的位移為-s，由于所述的第一連桿63的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第二平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，其所述的第二連桿64也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度θ，使得所述的水平移動(dòng)部件相對(duì)于所述的中間移動(dòng)部件67在z軸方向的位移為-δh，在y方向的位移為-s，因此所述的水平移動(dòng)部件相對(duì)于所述的上校正模塊基板51在z軸方向的位移為0，而在y方向的位移為-2s，是所述的水平移動(dòng)部件62相對(duì)于所述的上校正模塊基板51在y方向位移的兩倍。

圖9為本發(fā)明照明均勻性校正方法的流程圖，包括下列步驟：

步驟1：位于所述硅片150附近的所述探測器160測量光刻機(jī)照明系統(tǒng)的照明均勻性分布；

步驟2：判斷照明系統(tǒng)的照明均勻性是否滿足要求，如果滿足要求，則結(jié)束該流程；

步驟3：根據(jù)校正算法計(jì)算得到所述柔性薄板的撓曲變形曲線；

步驟4：根據(jù)柔性薄板的撓曲變形曲線計(jì)算得到所述導(dǎo)桿陣列中的每個(gè)導(dǎo)桿在掃描方向的位移；

步驟5：所述均勻性校正裝置控制系統(tǒng)180驅(qū)動(dòng)所述導(dǎo)桿陣列中的每個(gè)導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)，使得所述柔性薄板產(chǎn)生相應(yīng)的撓曲變形，并返回步驟1。