專(zhuān)利名稱(chēng)：基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻機(jī)投影物鏡波像差原位檢測(cè)技術(shù)，特別是一種用于用于光刻機(jī)空間像的波像差檢測(cè)的基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
投影物鏡是光刻機(jī)系統(tǒng)的核心部件之一。投影物鏡波像差是影響步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)性能的重要指標(biāo)，可以用澤尼克多項(xiàng)式及其系數(shù)來(lái)表征。波像差直接影響光刻機(jī)成像質(zhì)量、光刻分辨率以及關(guān)鍵尺寸(CD)均勻性等光刻技術(shù)指標(biāo)，因此投影物鏡波像差是光刻機(jī)中最關(guān)鍵的檢測(cè)指標(biāo)之一。隨著光刻技術(shù)的特征尺寸不斷減小，光刻機(jī)投影物鏡的像差容限變得越來(lái)越嚴(yán)苛。光刻投影物鏡的波像差檢測(cè)需求從低階像差擴(kuò)展到高階像差，從在這種前提下，研發(fā)能夠高精度檢測(cè)低階和高階澤尼克像差的原位檢測(cè)技術(shù)具有更加重要的
眉、ο由于基于空間像的投影物鏡波像差檢測(cè)技術(shù)成本低且容易操作，基于空間像的波像差檢測(cè)技術(shù)在最近幾年得到了廣泛發(fā)展。在眾多基于空間像的波像差檢測(cè)技術(shù)中，TAMIS(在先技術(shù)1)技術(shù)是具有代表性的一種(H. van der Laan，Μ. Dierichs， H. van Greevenbroek, E.McCoo, F. Stoffels, R. Pongers and R. ffillekers, "Aerial image measurement methods for fast aberration set-up and illumination pupil verification, ” Proc. SPIE 4346, 394-407 (2001).)。近年來(lái)，武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出了一種在部分相干光照明條件下基于空間像可測(cè)光刻投影物鏡澤尼克系數(shù)達(dá)37階的波像差檢測(cè)技術(shù)(在先技術(shù) 2，Wei Liu, Shiyuan Liu, Tingting Zhou, Lijuan Wang, “ Aerial image based technique for measurement of lens aberrations up to 37th Zernike coefficient in lithographic tools under partial coherent illumination" ， Opt. Expressl7 (21)，19278-19291 (2009))。上海微電子裝備有限公司提出了一種用空間像模型來(lái)測(cè)量波像差的方法(在先技術(shù) 3，Anatoly Y. Burov,Liang Li,Zhiyong Yang,Fan Wang， Lifeng Duan, “ Aerial image model and application to aberrationmeasurement", Proc. SPIE 7640,764032(2010)) 0這些波像差檢測(cè)技術(shù)都是通過(guò)測(cè)量掩模標(biāo)記經(jīng)投影物鏡所成的空間像來(lái)計(jì)算波像差的，作為空間像測(cè)量的關(guān)鍵元件之一，空間像傳感器的角度響應(yīng)對(duì)空間像的影響很大，得到一個(gè)能正確反映空間像傳感器對(duì)空間像角度響應(yīng)的響應(yīng)曲線(xiàn)模型，對(duì)提高波像差的求解精度和求解重復(fù)性都有至關(guān)重要的意義，因此必須設(shè)計(jì)出一種能精確測(cè)量空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種用于光刻機(jī)空間像的波像差檢測(cè)的基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法。通過(guò)對(duì)空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)試， 得到空間像傳感器角度響應(yīng)曲線(xiàn)模型，可以有效的提高澤尼克像差的求解精度與求解重復(fù)性。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種用于光刻機(jī)空間像的波像差檢測(cè)的基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法，該方法利用的測(cè)量系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生照明光束的光源、能調(diào)整照明光束的束腰、光強(qiáng)分布、部分相干因子和照明方式的照明系統(tǒng)、掩模臺(tái)、投影物鏡、能精確定位的六維掃描工件臺(tái)、安裝在該六維掃描工件臺(tái)上的空間像傳感器以及與工件臺(tái)相連的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)在于本方法包括以下步驟(1)設(shè)置極中心相干因子為Omin，極相干半徑因子為r，投影物鏡的數(shù)值孔徑為 NA，照明方式為X方向二極照明或Y方向二極照明；啟動(dòng)光刻機(jī)，光源發(fā)出的照明光束經(jīng)照明系統(tǒng)調(diào)整后得到相應(yīng)的照明方式，并照射到掩模臺(tái)上，掩模臺(tái)上不放置掩模標(biāo)記，空載運(yùn)行，利用空間像傳感器重復(fù)多次測(cè)量經(jīng)投影物鏡匯聚的光強(qiáng)值，將結(jié)果輸入所述計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；增加照明系統(tǒng)的極中心相干因子，增加量為，σ = σ min+ δ，每改變一次照明條件， 利用空間像傳感器重復(fù)多次測(cè)量經(jīng)投影物鏡匯聚的光強(qiáng)值，將結(jié)果輸入所述計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存， 極中心相干因子增加到σ max時(shí)停止測(cè)量；(2)計(jì)算每個(gè)照明條件下空間像傳感器重復(fù)多次測(cè)量所測(cè)得的光強(qiáng)平均值Γ，并令衍射光的空間頻率fx = σ，擬合空間頻率fx同光強(qiáng)平均值Γ之間的關(guān)系，得到關(guān)系式， 并求得擬合參數(shù)，得到空間像傳感器的角度響應(yīng)曲線(xiàn)。所述的照明光源是二極照明光源，該二極照明光源包括兩組二極連線(xiàn)互相垂直的照明方式，該二極照明光源由兩個(gè)圓形擴(kuò)展光源組成，極相干半徑因子為r，兩極光源的極中心相干因子在Qmin至Omax的范圍內(nèi)調(diào)整。所述投影物鏡為全透射式投影物鏡、折反式投影物鏡或全反射式投影物鏡。所述照明光源為汞燈、準(zhǔn)分子激光器、激光等離子體光源或放電等離子體光源。與在先技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用二極照明方式作為測(cè)量空間像傳感器角度響應(yīng)的照明方式。使用二極照明方式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，通過(guò)改變極中心相干因子來(lái)改變空間像傳感器接收到的光的空間頻率的角度范圍，且所選用的極相干因子取值保證了二極照明的兩極可視為點(diǎn)光源照明，可以有效的測(cè)量空間像傳感器的角度響應(yīng)曲線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明方法可以提高基于空間像的波像差檢測(cè)技術(shù)的求解精度和求解結(jié)果的重復(fù)性。


圖1 本發(fā)明所采用的空間像傳感器角度響應(yīng)曲線(xiàn)模型測(cè)量系統(tǒng)示意2 本發(fā)明所采用的照明方式示意3 本發(fā)明所測(cè)量的空間像傳感器示意4 本發(fā)明所測(cè)量的空間像傳感器角度響應(yīng)曲線(xiàn)示意5 利用本發(fā)明所測(cè)量的空間像傳感器角度響應(yīng)曲線(xiàn)求解與無(wú)空間像傳感器角度響應(yīng)曲線(xiàn)求解的求解誤差對(duì)比圖6 利用本發(fā)明所測(cè)量的空間像傳感器角度響應(yīng)曲線(xiàn)求解與無(wú)空間像傳感器角度響應(yīng)曲線(xiàn)求解的求解重復(fù)性對(duì)比
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此實(shí)施例限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明采用的空間像傳感器角度響應(yīng)曲線(xiàn)模型測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1可見(jiàn)，該系統(tǒng)包括產(chǎn)生照明光束的光源1，用于調(diào)整所屬光源發(fā)出光束的束腰尺寸、光強(qiáng)分布、部分相干因子和照明方式的照明系統(tǒng)2、能精確定位的掩模臺(tái)3、數(shù)值孔徑可調(diào)的投影物鏡4、能精確定位的六維掃描工件臺(tái)6及安裝在該六維掃描工件臺(tái)上的空間像傳感器5，與工件臺(tái)相連的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)7。空間像傳感器結(jié)構(gòu)如圖3所示，10為鉻層，11為石英基底，12為探測(cè)器。本發(fā)明采用的空間像傳感器5上自帶通用數(shù)據(jù)接口，可直接與計(jì)算機(jī)7相連采集和記錄數(shù)據(jù)。本發(fā)明基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法，具體測(cè)量包含以下步驟(1)設(shè)置極中心相干因子σ min = 0.2，極相干半徑因子為r = 0.1，極中心相干因子和極相干半徑定義如圖2中8所示，投影物鏡的數(shù)值孔徑為NA = 0. 75，照明方式設(shè)置為 X方向二極照明如圖2中8所示，圖2中9為方向二極照明；啟動(dòng)光刻機(jī)，光源發(fā)出的照明光經(jīng)照明系統(tǒng)調(diào)整后得到相應(yīng)的照明方式為X方向二極照明，并照射到掩模臺(tái)3上，掩模臺(tái)上不放任何掩模標(biāo)記，空載掩模臺(tái)。利用空間像傳感器5重復(fù)40次測(cè)量經(jīng)投影物鏡匯聚的光強(qiáng)值，記光強(qiáng)值為//7mtV+ = 1,2,···,40，檢查測(cè)量結(jié)果無(wú)誤后，將結(jié)果輸入所述計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；增加照明系統(tǒng)的極中心相干因子，進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。增加照明系統(tǒng)的極中心相干因子，使σ = σω η+δ，增加量δ =0.05，直至極中心相干因子增加到0. 90時(shí)，停止測(cè)量，每改變一次照明條件，利用空間像傳感器重復(fù)40次測(cè)量投影物鏡匯聚的光強(qiáng)值，記光強(qiáng)值為O = 1,2,-,40，檢查結(jié)果無(wú)誤后，將結(jié)果輸入所述計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；(2)利用下列公式計(jì)算每個(gè)照明條件下空間像傳感器重復(fù)多次測(cè)量所測(cè)得的光強(qiáng)平均值，「0030]
權(quán)利要求
1.一種用于光刻機(jī)空間像的波像差檢測(cè)的基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法，該方法利用的測(cè)量系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生照明光束的光源(1)、能調(diào)整照明光束的束腰、光強(qiáng)分布、部分相干因子和照明方式的照明系統(tǒng)O)、掩模臺(tái)(3)、投影物鏡G)、能精確定位的六維掃描工件臺(tái)(5)、安裝在該六維掃描工件臺(tái)(5)上的空間像傳感器(6)以及與工件臺(tái)相連的數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，其特征在于本方法包括以下步驟(1)設(shè)置極中心相干因子為Qmin，極相干半徑因子為r，投影物鏡的數(shù)值孔徑為NA，照明方式為X方向二極照明或Y方向二極照明；啟動(dòng)光刻機(jī)，光源發(fā)出的照明光束經(jīng)照明系統(tǒng)調(diào)整后得到相應(yīng)的照明方式，并照射到掩模臺(tái)上，掩模臺(tái)上不放置掩模標(biāo)記，空載運(yùn)行，利用空間像傳感器重復(fù)多次測(cè)量經(jīng)投影物鏡匯聚的光強(qiáng)值，將結(jié)果輸入所述計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；增加照明系統(tǒng)的極中心相干因子，增加量為δ，σ = Qmin+δ，直至極中心相干因子增加到Omax，每改變一次照明條件，利用空間像傳感器重復(fù)多次測(cè)量經(jīng)投影物鏡匯聚的光強(qiáng)值，將結(jié)果輸入所述計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；(2)計(jì)算每個(gè)照明條件下空間像傳感器重復(fù)多次測(cè)量所測(cè)得的光強(qiáng)平均值Γ，并令衍射光的空間頻率fx= σ，擬合空間頻率&同光強(qiáng)平均值Γ之間的關(guān)系，得到關(guān)系式，并求得擬合參數(shù)，得到空間像傳感器的角度響應(yīng)曲線(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法，其特征在于，所述的照明光源(1)是二極照明光源，該二極照明光源包括兩組二極連線(xiàn)互相垂直的照明方式，該二極照明光源由兩個(gè)圓形擴(kuò)展光源組成，極相干半徑因子為r，兩極光源的極中心相干因子在Qmin至的范圍內(nèi)調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法，其特征在于，所述投影物鏡為全透射式投影物鏡，折反式投影物鏡和全反射式投影物鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法，其特征在于，所述照明光源為汞燈、準(zhǔn)分子激光器、激光等離子體光源、放電等離子體光源。
全文摘要
一種用于光刻機(jī)空間像的波像差檢測(cè)的基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)空間像傳感器角度響應(yīng)的特點(diǎn)，給出了一種有效的基于二極照明的空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量方法，本發(fā)明通過(guò)空間像傳感器角度響應(yīng)的測(cè)量，精確地建立空間像傳感器角度響應(yīng)模型，可以有效地提高基于空間像的波像差檢測(cè)技術(shù)的求解精度與求解重復(fù)性。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102298273SQ201110244940
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者彭勃, 徐東波, 楊濟(jì)碩, 段立峰, 王向朝, 閆觀勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所