[發(fā)明專利]一種成像光學系統(tǒng)像差現(xiàn)場測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810040855.1
• 申請日: 2008-07-22
• 公開（公告）號: CN101320219A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 王帆;段立峰;馬明英;孫剛
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F1/00;G02B27/00
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權代理事務所
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發(fā)明涉及成像光學系統(tǒng)像差的現(xiàn)場測量方法，特別是涉及光刻機成像光學系統(tǒng)像差現(xiàn)場測量方法。

背景技術

本發(fā)明涉及成像光學系統(tǒng)像差的現(xiàn)場測量方法，特別是涉及光刻機成像光學系統(tǒng)像差現(xiàn)場測量方法。

在現(xiàn)有技術中，將形成于各種掩模上的圖樣，用曝光光線照明，中間經(jīng)由成像光學系統(tǒng)將前述圖樣復制到涂布有光刻膠的晶片、玻璃基板等基板上的曝光裝置是公知的。

近年來，半導體元件越來越高集成化，要求其電路圖樣進一步微細化。隨著光刻特征尺寸的變小，尤其是離軸照明與相移掩模的使用，像差對光刻質(zhì)量的影響變得越來越突出。因此光刻機投影成像光學系統(tǒng)的現(xiàn)場測量技術不可或缺。

成像光學系統(tǒng)像差的測量，通常以如下方式進行。以下以投影物鏡系統(tǒng)為例。即，將像差測量用掩模放置在物面上，將形成掩模上的規(guī)定圖樣成像于投影物鏡系統(tǒng)的像上的前述基板上，將所成的像進行顯影。然后利用掃描電子顯微鏡(SEM)對已顯影的像進行測量，根據(jù)測量結果求出前述投影物鏡光學系統(tǒng)的像差，參見現(xiàn)有技術1，“Novel?aberration?monitor?for?optical?lithography.”Proc.SPIE?1999，3679，77-86。

但是，在前述技術的方法中，由于光刻膠涂布不均勻，顯影不均勻等處理工藝誤差，使得前述像差的測量精度不能充分保證。而且利用SEM進行觀察前，需要對硅片進行前處理，如顯影工藝，因此對于像差的測定需要很長的時間。

為了避免這些問題，人們提出了利用透射式像傳感器(TIS)對前述投影物鏡波像差進行測量的方法，即TAMIS技術，參見現(xiàn)有技術2，“Aerial?imagemeasurement?methods?for?fast?aberration?set-up?and?illumination?pupil?verification.”Proc.SPIE?2001，4346，394-407。TIS由兩種探測器構成：一套亞微米級的孤立線以及一個方孔，孤立線與方孔下方均放置獨立的光電二極管。其中孤立線包括X方向的孤立線與Y方向的孤立線兩種，不同方向的孤立線分別用于測量不同方向線條的成像位置。方孔用于補償照明光源的光強波動。TIS可以測量X方向線條成像位置(Y，Zy)，Y方向線條成像位置(Y，Zy)。

將像差測定用二元掩模放置在掩模臺上，該掩模上有形狀類似于TIS的標記。測量彗差采用的標記是的密集線條，而測量球差采用是孤立線條。通過移動工件臺使TIS掃描掩模上標記經(jīng)投影物鏡所成的像，可以得到標記的成像位置(x，y，zx，zy)，并與理想位置比較后得到成像位置偏移量(ΔX，ΔY，ΔZx，ΔZy)。在不同的NA與σ下測量掩模上各個標記的成像位置，得到不同的照明條件下的視場內(nèi)不同位置處的成像位置偏移量，然后利用數(shù)學模型進行計算后得到波像差相應的Zernike系數(shù)。但隨著光刻技術的發(fā)展，對像差測量速度的要求也不斷提高，該測量技術正逐漸不能滿足速度上要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種成像光學系統(tǒng)像差現(xiàn)場測量方法及裝置，以實現(xiàn)大幅提高測量速度，克服現(xiàn)有技術存在的像差的測定時間長的缺點。

為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種成像光學系統(tǒng)像差現(xiàn)場測量方法，包括以下步驟：將光源發(fā)出的光束經(jīng)過照明系統(tǒng)調(diào)整后，照射于掩模；該掩模選擇性地透過一部分光線；這樣透過的光線經(jīng)過成像光學系統(tǒng)將該掩模上的圖案成像；利用空間像傳感器獲得投影物鏡空間像；利用獲得的空間像與通過設置Zernike系數(shù)仿真計算得出的特定條件下的空間像進行匹配，并根據(jù)匹配結果計算得到投影物鏡波像差。

該掩模可以是二元掩模，也可以是相移掩模。該相移掩模可以是交替相移掩模、衰減相移掩模、無鉻相移掩模，還可以是其他相移掩模。

該圖案由一個或數(shù)個三線線條、雙線線條、多線線條或接觸孔構成。

該光源可以是汞燈或準分子激光器。

該光源可以是紫外光源、深紫外光源或極紫外光源。

該波像差包括彗差、球差、像散、三波差中的一種或幾種。