本發(fā)明涉及一種光強(qiáng)調(diào)制方法，應(yīng)用于照明系統(tǒng)，用于調(diào)制照明視場(chǎng)的光強(qiáng)分布。

背景技術(shù)：

光刻是一種將掩模圖案曝光成像到基底上的工藝技術(shù)，是半導(dǎo)體器件制造工藝中的一個(gè)重要步驟。在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中，需要為光刻機(jī)的光刻成像系統(tǒng)提供均勻的照明視場(chǎng)，該照明視場(chǎng)需要具有一定的區(qū)域范圍和均勻性。目前，實(shí)現(xiàn)均勻性照明視場(chǎng)的方法是，在設(shè)計(jì)光刻成像系統(tǒng)的過(guò)程中，使用勻光單元如光學(xué)積分棒、微透鏡等光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行勻光，在物鏡鏡面形成均勻的照明視場(chǎng)。

在照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，會(huì)對(duì)照明視場(chǎng)的光強(qiáng)分布提出要求，但是，在后續(xù)的鏡片加工、鍍膜、機(jī)械安裝的過(guò)程中，由于一些不可控的因素，導(dǎo)致最終照明視場(chǎng)的光強(qiáng)分布與理想狀態(tài)有一些偏差，這時(shí)就需要采取一些有效措施來(lái)對(duì)現(xiàn)有的光強(qiáng)分布進(jìn)行調(diào)制，補(bǔ)償其光強(qiáng)分布偏差，提高照明視場(chǎng)光強(qiáng)分布的準(zhǔn)確性。

另外，在照明系統(tǒng)完成后，為了使照明視場(chǎng)適用更多的應(yīng)用場(chǎng)景，需要對(duì)照明視場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制，其中主要是光強(qiáng)分布調(diào)制，如光強(qiáng)分布趨勢(shì)、均勻性等。而且，隨著光刻工藝的不斷提高，對(duì)照明視場(chǎng)光強(qiáng)分布進(jìn)行后期調(diào)整的場(chǎng)景越來(lái)越多，因此，需要一種可靠、精確的調(diào)整方法來(lái)調(diào)制照明視場(chǎng)的光強(qiáng)分布，使照明系統(tǒng)的照明視場(chǎng)具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

在現(xiàn)有技術(shù)中，提供了兩種調(diào)制光強(qiáng)分布的技術(shù)方案。如圖1所示，其中一種是通過(guò)將單獨(dú)的不透明擋板10組合拼接在一起，放置在照明系統(tǒng)的光路中， 實(shí)現(xiàn)單一方向的透光調(diào)制。不透明擋板10中設(shè)置有不透光斑點(diǎn)11，通過(guò)多個(gè)不透明擋板10中的不透光斑點(diǎn)11的疊加組合，調(diào)整光強(qiáng)調(diào)制的區(qū)域范圍和透光性。這種技術(shù)存在的缺點(diǎn)是僅能調(diào)制是否透光，調(diào)整的視場(chǎng)面積小，調(diào)節(jié)精度低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。另一種技術(shù)方案，采用鍍膜濾波片技術(shù)，通過(guò)在透明基板上鍍膜，可以實(shí)現(xiàn)不同的透過(guò)率。具體的，在透明基板的不同區(qū)域鍍上不同透過(guò)率的膜層，可以實(shí)現(xiàn)與膜層對(duì)應(yīng)區(qū)域的光強(qiáng)調(diào)制。這種技術(shù)存在的缺點(diǎn)是精度低，對(duì)不同波長(zhǎng)的光強(qiáng)調(diào)制需要不同的鍍膜設(shè)計(jì)，成本較高、制造工藝復(fù)雜。而且，上述兩種現(xiàn)有技術(shù)可適用的波長(zhǎng)范圍均有限。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在調(diào)制精度低、調(diào)制視場(chǎng)面積小、調(diào)制光強(qiáng)范圍小、適用波長(zhǎng)范圍小及制造工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種調(diào)制精度高、調(diào)制視場(chǎng)面積大、調(diào)制光強(qiáng)范圍大、適用波長(zhǎng)范圍大及制造工藝成熟的光強(qiáng)調(diào)制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種光強(qiáng)調(diào)制方法，包括：

步驟1：根據(jù)照明系統(tǒng)的彌散斑函數(shù)、照明視場(chǎng)的既有光強(qiáng)分布及目標(biāo)光強(qiáng)分布，計(jì)算得到所需的掩模版透過(guò)率分布；

步驟2：根據(jù)目標(biāo)光強(qiáng)分布的精度需求，對(duì)掩模版進(jìn)行網(wǎng)格劃分，根據(jù)所述掩模版透過(guò)率分布和透過(guò)率分布精度需求，繼而確定每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)不透光點(diǎn)的分布；

步驟3：根據(jù)所述不透光點(diǎn)的分布，制作加工掩模版；然后，將所述掩模版設(shè)置在照明系統(tǒng)中。

優(yōu)選的，步驟1中，所述掩模版透過(guò)率分布可通過(guò)以下公式反卷積得到：

(k*n)×fun＝m

其中，k表示所述既有光強(qiáng)分布，

m表示所述目標(biāo)光強(qiáng)分布，

n表示所述掩模版透過(guò)率分布，

fun表示所述彌散斑函數(shù)，

*表示m和n對(duì)應(yīng)區(qū)域的值相乘，

×表示卷積，

所述彌散斑函數(shù)具體為：

3σ＝r＝l*tan(θ)，

其中，

r表示照明視場(chǎng)中形成的光斑的半徑，

x、y表示照明視場(chǎng)中某點(diǎn)的坐標(biāo)值，

l表示所述掩模版與照明視場(chǎng)之間的距離，

θ表示照明系統(tǒng)發(fā)散角。

優(yōu)選的，步驟2中所述根據(jù)目標(biāo)光強(qiáng)分布的精度需求，對(duì)掩模版進(jìn)行網(wǎng)格劃分具體為：對(duì)掩模版進(jìn)行初始網(wǎng)格劃分，再對(duì)劃分的網(wǎng)格進(jìn)行插值，且插值后相鄰網(wǎng)格的光強(qiáng)梯度的最大值需小于所述目標(biāo)光強(qiáng)分布的精度需求。

優(yōu)選的，步驟2中所述根據(jù)所述掩模版透過(guò)率分布和透過(guò)率分布精度需求，繼而確定每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)不透光點(diǎn)的分布具體為：根據(jù)所述不透光點(diǎn)的面積與對(duì)應(yīng)網(wǎng)格面積之比需不大于所述透過(guò)率分布精度需求，計(jì)算得到所述不透光點(diǎn)的面積，再根據(jù)所述掩模版透過(guò)率分布和不透光點(diǎn)的面積，擬合得到每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)不透光點(diǎn)的數(shù)量和相鄰不透光點(diǎn)間的間距。

優(yōu)選的，所述不透光點(diǎn)采用鉻點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，步驟3中，通過(guò)掩模版制版工藝制作加工所述掩模版。

優(yōu)選的，所述掩模版采用熔融石英材質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案：通過(guò)照明視場(chǎng)的既有光強(qiáng)分布和目標(biāo)光強(qiáng)分布，計(jì)算得到所需掩模版的透過(guò)率分布，來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制光強(qiáng)分布；根據(jù)所述目標(biāo)光強(qiáng)分布的精度需求，計(jì)算所述掩模版的透過(guò)率分布精度值，最后得到所述掩模版中不透光點(diǎn)的分布；通過(guò)掩模版制版工藝制作加工所述掩模版，具有調(diào)制精度高、調(diào)制視場(chǎng)面積大、調(diào)制光強(qiáng)范圍大、適用波長(zhǎng)范圍大及制造工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中所述不透明擋板的俯視圖；

圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中所述照明視場(chǎng)的既有光強(qiáng)分布示意圖；

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中所述光強(qiáng)調(diào)制方法的原理示意圖；

圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中所述彌散斑函數(shù)的仿真效果圖；

圖5是本發(fā)明一實(shí)施例中所述掩模版的調(diào)制光強(qiáng)分布示意圖。

圖中所示：10、不透明擋板；11、不透明斑點(diǎn)；101、掩模版；102、照明視場(chǎng)；a、鉻點(diǎn)；a’、彌散圓斑；b、鉻斑；b’、彌散圓點(diǎn)；l、掩模版與照明視場(chǎng)之間的距離；θ、照明系統(tǒng)發(fā)散角。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述：

現(xiàn)有照明系統(tǒng)照明視場(chǎng)的既有光強(qiáng)分布效果圖如圖2所示，光強(qiáng)分布的均勻性比較差，精度比較低，本發(fā)明的光強(qiáng)調(diào)制方法應(yīng)用于此場(chǎng)景中，來(lái)調(diào)制該照明視場(chǎng)的光強(qiáng)分布。

具體的，本發(fā)明的光強(qiáng)調(diào)制方法，包括：

步驟1：根據(jù)照明系統(tǒng)的彌散斑函數(shù)、照明視場(chǎng)102的既有光強(qiáng)分布及目標(biāo)光強(qiáng)分布，計(jì)算得到所需的掩模版101透過(guò)率分布。所述掩模版101采用熔融石英材質(zhì)，優(yōu)選采用極低熱膨脹熔融石英，符合semip1-1101標(biāo)準(zhǔn)(semi，國(guó) 際半導(dǎo)體設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)，semiconductorequipmentandmaterialsinternational)。

參照?qǐng)D3，現(xiàn)以所示掩模版101上設(shè)置的鉻點(diǎn)a和鉻斑b為例，對(duì)本發(fā)明的光強(qiáng)調(diào)制方法加以說(shuō)明。在圖3中，鉻點(diǎn)a為圓點(diǎn)，鉻斑b為圓斑。

所述照明系統(tǒng)的出射光到達(dá)所述掩模版101上表面后，經(jīng)過(guò)掩模版101后在下方形成照明視場(chǎng)102。由于照明系統(tǒng)的出射光存在發(fā)散角，光線到達(dá)鉻點(diǎn)a后，根據(jù)彌散斑原理，光線在鉻點(diǎn)a處進(jìn)行擴(kuò)散，在照明視場(chǎng)102中形成具有一定直徑的彌散圓斑a’。光線到達(dá)鉻斑b后，根據(jù)彌散斑原理，光線在鉻斑b處進(jìn)行疊加，在照明視場(chǎng)102中形成一個(gè)的彌散圓點(diǎn)b’。因此，根據(jù)照明系統(tǒng)的發(fā)散角θ、掩模版101和照明視場(chǎng)102的距離l，所述掩模版101透過(guò)率分布可通過(guò)以下公式反卷積得到：

(k*n)×fun＝m

其中，k表示所述既有光強(qiáng)分布，

m表示所述目標(biāo)光強(qiáng)分布，

n表示所述掩模版101透過(guò)率分布，

fun表示所述彌散斑函數(shù)，

*表示m和n對(duì)應(yīng)區(qū)域的值相乘，

×表示卷積，

所述彌散斑函數(shù)具體為：

3σ＝r＝l*tan(θ)，

其中，

r表示照明視場(chǎng)102中形成的光斑的半徑，

x、y表示照明視場(chǎng)102中某點(diǎn)的坐標(biāo)值，

l表示所述掩模版101與照明視場(chǎng)102之間的距離，

θ表示照明系統(tǒng)發(fā)散角。

在上述公式中，k表示照明視場(chǎng)102的既有光強(qiáng)分布，可以在照明系統(tǒng)的光路中獲知；m表示照明視場(chǎng)102的目標(biāo)光強(qiáng)分布，是最終需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)光強(qiáng)分布；n表示對(duì)應(yīng)響應(yīng)的掩模版101的透過(guò)率分布，是公式中的唯一變量，因此，通過(guò)上述公式的計(jì)算可以得到唯一解。計(jì)算得到所述掩模版101的透過(guò)率分布。

采用上述技術(shù)，通過(guò)對(duì)比分析照明視場(chǎng)102的既有光強(qiáng)分布和目標(biāo)光強(qiáng)分布，使用彌散斑函數(shù)對(duì)所需掩模版101的透過(guò)率分布進(jìn)行計(jì)算，采用彌散斑原理，對(duì)光線的透過(guò)率進(jìn)行調(diào)節(jié)，即只需要改變鉻點(diǎn)結(jié)構(gòu)的半徑，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)分布的調(diào)制，提高了光強(qiáng)分布調(diào)制的精度，使經(jīng)過(guò)調(diào)制后的光強(qiáng)分布更加均勻和精確，在透光和不透光之間進(jìn)行了細(xì)化，現(xiàn)已能達(dá)到0.2％的調(diào)制精度，具有更大的光強(qiáng)調(diào)制范圍，同時(shí)，對(duì)于調(diào)制的光波波長(zhǎng)沒(méi)有嚴(yán)格限制，可適用于1um～193nm波長(zhǎng)的光波，具有更廣闊的應(yīng)用前景，采用掩模版101結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)更大的調(diào)制區(qū)域。目前，已能實(shí)現(xiàn)小于150mm×150mm的照明視場(chǎng)102的光強(qiáng)調(diào)制。

步驟2：根據(jù)目標(biāo)光強(qiáng)分布的精度需求，對(duì)掩模版101進(jìn)行網(wǎng)格劃分，具體的，對(duì)掩模版101進(jìn)行初始網(wǎng)格劃分，再對(duì)劃分的網(wǎng)格進(jìn)行插值，且插值后相鄰網(wǎng)格的光強(qiáng)梯度的最大值需小于所述目標(biāo)光強(qiáng)分布的精度需求。根據(jù)所述掩模版101透過(guò)率分布和透過(guò)率分布精度需求，繼而確定每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)不透光點(diǎn)的分布，具體的，根據(jù)所述不透光點(diǎn)的面積與對(duì)應(yīng)網(wǎng)格面積之比需不大于所述透過(guò)率分布精度需求，計(jì)算得到所述不透光點(diǎn)的面積，再根據(jù)所述掩模版101透過(guò)率分布和不透光點(diǎn)的面積，擬合得到每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)不透光點(diǎn)的數(shù)量和相鄰不透光點(diǎn)間的間距。

采用上述技術(shù)，根據(jù)所述目標(biāo)光強(qiáng)分布的精度需求，計(jì)算所述掩模版101的透過(guò)率分布精度值，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步計(jì)算，確定所述掩模版101中不透光點(diǎn)的分布， 即所述調(diào)制光強(qiáng)分布的區(qū)域網(wǎng)格數(shù)和網(wǎng)格內(nèi)的不透光點(diǎn)面積，保證了調(diào)制光強(qiáng)分布的精度值，使本發(fā)明的光強(qiáng)調(diào)制方法具有更加精準(zhǔn)、可靠的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)照明視場(chǎng)102光強(qiáng)分布的高精度、高均勻性的調(diào)制。

優(yōu)選的，所述不透光點(diǎn)采用鉻點(diǎn)結(jié)構(gòu)。所述掩模版101中不透光點(diǎn)的分布包括：每個(gè)網(wǎng)格中與透過(guò)率對(duì)應(yīng)的鉻點(diǎn)數(shù)量。

采用上述技術(shù)，金屬鉻具有不透光性，通過(guò)現(xiàn)有的鍍鉻工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)最小鉻點(diǎn)半徑為5um的工藝，便于在所述掩模版101上制作對(duì)應(yīng)透過(guò)率的不透光點(diǎn)，提高所述透過(guò)率分布的精度，即提高所述掩模版101上調(diào)制光強(qiáng)分布的調(diào)制精度，使經(jīng)過(guò)本發(fā)明的光強(qiáng)調(diào)制方法的調(diào)制后，改善照明視場(chǎng)102的光強(qiáng)分布的均勻性和精度。

步驟3：根據(jù)步驟2中所述不透光點(diǎn)的分布，使用制圖軟件如autocad進(jìn)行出圖，通過(guò)掩模版制版工藝制作加工掩模版101；加工完成后，將所述掩模版101設(shè)置在所述照明系統(tǒng)中，所述掩模版101的調(diào)制光強(qiáng)分布效果如圖5所示。由圖5可知，經(jīng)過(guò)本發(fā)明的光強(qiáng)調(diào)制方法的調(diào)制作用，照明視場(chǎng)102的光強(qiáng)分布的均勻性和調(diào)制精度得到了顯著改善。

目前，掩模版制版工藝是較為成熟的工藝技術(shù)，因此，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)1的不透明擋板和現(xiàn)有技術(shù)2的鍍膜技術(shù)，是更加成熟、高效的加工技術(shù)，因此，本發(fā)明的光強(qiáng)調(diào)制方法具有更易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案：通過(guò)照明視場(chǎng)102的既有光強(qiáng)分布和照明視場(chǎng)102的目標(biāo)光強(qiáng)分布，計(jì)算得到所需掩模版101的透過(guò)率分布，來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制光強(qiáng)分布；根據(jù)所述目標(biāo)光強(qiáng)分布的精度需求，計(jì)算所述掩模版101的透過(guò)率分布精度值，最后得到所述掩模版101中不透光點(diǎn)的分布；通過(guò)掩模版制版工藝制作加工所述掩模版101，具有調(diào)制精度高、調(diào)制視場(chǎng)面積大、調(diào)制光強(qiáng)范圍大、適用波長(zhǎng)范圍大及制造工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。