[0001] 本发明涉及光刻照明设计技术领域，具体涉及一种高效匹配计算光刻的深紫外光刻照明光源转换方法和系统。

[0002] 光刻机是需要投影曝光系统设计、计算光刻以及光刻性能检测的协同设计和研制。为高效匹配计算光刻优化所需的照明光源，必须解决照明系统设计、制造和匹配计算光刻优化的光源形状和强度分布的难题。

[0003] 目前深紫外光刻照明系统中，通常采用衍射光学元件(Diffractive Optical Element，DOE)或微反射镜阵列将激光器出射的光束调整为任意形状和强度分布的照明光源。其中，DOE存在零阶和高阶衍射，会导致能量损失；并且每一个任意形状和强度分布的照明光源均需要设计和制造与之匹配的DOE，导致不同形状的照明光源之间需要不断切换元件，增加照明系统的制造成本。微反射镜阵列由数千个微反射镜组成，通过调整每个微反射镜在x和y方向上的倾斜角度可改变光斑在光瞳平面的位置，以实现任意形状和强度分布的照明光源。然而微反射镜阵列配置方法是实现匹配计算光刻优化所需任意形状和强度分布的照明光源的关键，其方法的速度和精度直接影响照明光源的切换时间和重构精度。当照明光源的形状和强度分布改变时，现有的微反射镜阵列配置方法将改变后的照明光源作为目标光源，重新优化各个微反射镜的倾斜角度，以实现计算光刻所需的照明光源。这一操作过于复杂和繁琐，降低了光刻机的工作效率。此外，因调整数千个微反射镜困难，光刻机曝光过程中无法实现照明模式之间的转换在秒量级内。因此，急需提出一种高效匹配计算光刻的深紫外光刻照明光源转换方法。

[0040] 下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

[0041] 本发明提供了一种高效匹配计算光刻的深紫外光刻照明光源转换方法和系统。

[0042] 本发明涉及的深紫外光刻照明系统由光源模块1、扩束镜组2、偏振单元3、光学调制装置4、聚光镜5、复眼阵列6、孔径光阑7、聚光镜8、视场光阑9、转向镜10以及掩模11构成，其结构示意图如附图1所示。深紫外光刻照明系统的工作过程为：光源模块1发出的光束经过扩束镜组2将其进行扩束。扩束后的光束先经过偏振单元3调制偏振态，然后再经过光学调制装置4，该光学调制装置4具有可单独控制的单个元件的二维阵列，通过驱动单个元件可以调整它在x和y两个方向的倾斜角，通过倾斜单个元件在x和y两个方向的角度能够改变光束投射在光瞳平面的位置。光学调制转置4位于转像聚光镜5的前焦面附近，复眼阵列6位于转像聚光镜5的后焦面附近。光源模块1发出的光束再经过复眼阵列6、孔径光阑7、聚光镜8、视场光阑9和转向镜10实现对掩模11面照明区域的均匀照明。

[0043] 光学调制装置4由上千个微反射镜组成，当照明光源的形状和强度分布发生改变时，现有的微反射镜阵列配置方法将改变后的照明光源作为目标光源，通过重新优化各个微反射镜的倾斜角度以实现改变后的照明光源，光源转换效率低。本发明提出一种新型的照明光源转换方法，基于当前照明光源，选择调整部分微反射镜，实现了照明光源形状和强度分布的转换，极大提高了光源转换的效率。

[0044] 本发明方法流程如图5所示，具体如下：

[0045] 步骤一，确定当前照明光源(照明光源1)中参与照明的微反射镜的数量和倾斜角度；

[0046] 步骤二，确定目标照明光源(照明光源2)的形状和强度分布；目标照明光源可以是任意给定的一个匹配计算光刻优化所需的照明光源，其与照明光源1的形状和强度分布不同；

[0047] 步骤三，构建评价函数，所述评价函数为设计照明光源与当前照明光源和目标照明光源的误差和R；所述设计照明光源由当前照明光源转换得到。其中，R可以为RMS1和RMS2的和，RMS1为设计得到的照明光源和目标照明光源(照明光源2)的均方根误差，RMS2为设计得到的照明光源和当前照明光源(照明光源1)的均方根误差；

[0048] 步骤四，基于目标照明光源的形状及强度，对当前照明光源进行转换，得到设计照明光源；基于步骤三构建的评价函数，采用优化算法对设计照明光源的光斑位置进行优化，确定所有光斑在光瞳平面的位置。

[0049] 其中，基于目标照明光源的形状和强度分布，将当前照明光源进行转换，得到设计照明光源，具体过程为：

[0050] S41：从当前照明光源1中随机选定一个微反射镜反射的光斑；

[0051] S42：判断该光斑的位置是否与目标照明光源2有重叠，如果满足，则不进行调整，获取光斑在光瞳平面的位置；如果不满足，则改变该光斑在光瞳平面的位置；

[0052] 进一步地，判断改变后的光斑是否在目标照明光源2中，如果不在，继续改变光斑在光瞳平面的位置直至满足条件为止；

[0053] S43：判断该微反射镜在当前照明光源1的光斑强度是否满足目标照明光源2在此位置的强度，如果满足，则不进行调整，获取光斑在光瞳平面的位置；如果不满足，则改变该光斑在光瞳平面的位置；

[0054] 进一步地，判断改变后的光斑是否在目标照明光源2中，如果不在，继续改变光斑在光瞳平面的位置直至满足条件为止；

[0055] S44：基于优化算法对评价函数进行优化，确定该光斑在光瞳平面的最优位置；

[0056] S45：重复S41‑S44，直至获得所有光斑在光瞳平面的位置，得到设计照明光源。

[0057] 其中，优化算法可以采用模拟退火算法、遗传算法等，本实施例中采用基于模拟退火算法对评价函数进行优化，通过计算光斑位置改变前后的误差函数变化量，优化所有光斑在光瞳平面的位置。具体过程为：

[0058] S440，初始化迭代次数k＝1，初始化光斑位置Sk(xj,yj)为S43得到的光斑位置；设置退火温度tk、最大内循环次数和最大外循环次数；

[0059] S441：改变选定光斑在光瞳平面的位置，改变方式为

[0060] Sk+1(xj,yj)＝Sk(xj,yj)+β·(Δx,Δy)

[0061] 其中，(xj,yj)为光斑在光瞳平面的位置，Sk+1(xj,yj)、Sk(xj,yj)分别为第k、k+1次迭代光斑中心点的位置，β为线性因子；(Δx,Δy)为步长；

[0062] S442：判断改变后的光斑是否在目标照明光源2中，如果不在，继续改变光斑在光瞳平面的位置直至满足条件为止；

[0063] S443：根据当前光斑的新位置，基于模拟退火算法计算光斑位置改变前后的误差函数变化量ΔR，如果ΔR＜0，则更新光斑位置为改变后的光斑位置，执行S444；如果ΔR＞0，则计算概率 来判断是否接受当前状态；P在[0,1]区间内会产生一个随机数
ζ，如果P＞ζ，则更新光斑位置为改变后的光斑位置，执行S444；如果P＜ζ，则将保留改变前的光斑位置，执行S444；

[0064] S444：如果当前迭代次数小于设置的最大内循环次数，则执行S441；

[0065] S445：如果tk大于最终温度，则外循环次数m＝m+1，则执行S446；否则进入步骤五；

[0066] S446：退火温度下降为tk＝tk×a，其中a是线性因子；

[0067] S447：如果当前迭代次数小于设置的最大外循环次数，则执行S441；否则进入步骤五。

[0068] 步骤五，基于步骤四获得设计照明光源的光斑在光瞳平面的位置，对微反射镜在x和y两个方向的倾斜角度进行调整，得到目标照明光源2。

[0069] 下面以匹配NA1.35深紫外光刻物镜的照明系统为例。匹配NA1.35深紫外光刻物镜的照明系统通过调整微反射镜阵列的倾斜角度实现任意强度分布的照明光源，微反射镜阵列的参数如表1所示。

[0070] 表1

[0071]微反射镜数量 微反射镜大小(mm) 光瞳口径(mm)
5041 0.5×0.707 150

[0072] 图2是照明光源1，图3是计算光刻优化所需要的目标光源2。利用本发明提出的方法，得到了如图4所示的设计结果。结果表明本发明提出的方法通过调整3339个微反射镜能够精准得到照明光源2，其获得的照明光源2与计算光刻优化所需要的目标光源2的误差为0.0265。上述结果表明，本设计方法能够快速有效从一种照明光源转换到另一种照明光源。

[0073] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。