[發(fā)明專利]一種投影物鏡波像差測(cè)量裝置及測(cè)量方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910199109.1
• 申請(qǐng)日: 2009-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN102073218A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬明英;王帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;G01M11/02
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種投影物鏡波像差測(cè)量裝置及測(cè)量方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體行業(yè)的一個(gè)目標(biāo)是在單個(gè)集成電路(IC)中集成更多的電子元件。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)需不斷地縮小元件尺寸，即不斷地提高光刻投影系統(tǒng)的分辨率。物鏡波像差是限制投影系統(tǒng)分辨率影響光刻機(jī)成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素，它是造成特征尺寸惡化的重要原因。

雖然物鏡在加工制造和裝配過(guò)程中都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的檢驗(yàn)和優(yōu)化，使其波像差最小化，在物鏡系統(tǒng)集成到光刻機(jī)后進(jìn)行實(shí)時(shí)的波像差測(cè)量仍然必要。這是因?yàn)殓R片材料的老化或是物鏡熱效應(yīng)會(huì)造成波像差，因此，在光刻機(jī)工作過(guò)程中需經(jīng)常的測(cè)量波像差，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整物鏡中特定鏡片的位置以減小波像差。若需在短時(shí)間范圍內(nèi)校正物鏡熱效應(yīng)，則需更頻繁地進(jìn)行波像差測(cè)量。

對(duì)于65nm及以下節(jié)點(diǎn)的光刻機(jī)投影物鏡波像差，可采用在線剪切干涉儀進(jìn)行測(cè)量。剪切干涉儀一般通過(guò)移相的方法來(lái)降低光強(qiáng)不均勻性的影響，提高波像差檢測(cè)精度。通常移相是通過(guò)工件臺(tái)或掩模臺(tái)的步進(jìn)進(jìn)行，但由于移相距離很小，只有幾十納米左右，該移相方法由于步進(jìn)精度的限制，需要進(jìn)行復(fù)雜的路徑規(guī)劃以提高移相精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種投影物鏡波像差測(cè)量裝置及測(cè)量方法，能避免采用工件臺(tái)步進(jìn)移相時(shí)的路徑規(guī)劃，并提高移相精度。

本發(fā)明提供了一種投影物鏡波像差測(cè)量裝置，該裝置包括：

光源模塊，提供照明光；

物面基底，其底部具有物面標(biāo)記面，物面標(biāo)記面上具有物面標(biāo)記；

投影物鏡，對(duì)物面標(biāo)記面進(jìn)行成像；

像面基底，其上具有像面標(biāo)記，對(duì)成像于其上的物面標(biāo)記的像進(jìn)行衍射，經(jīng)像面標(biāo)記衍射產(chǎn)生的不同級(jí)次的衍射光在遠(yuǎn)場(chǎng)產(chǎn)生干涉條紋；

圖像探測(cè)器，接收并儲(chǔ)存所述干涉條紋；

其中，物面標(biāo)記面上具有m行n列物面標(biāo)記，且同一列不同行的標(biāo)記在列方向上具有一固定位移，在物面標(biāo)記面平面內(nèi)還具有一移相位移。

其中，同一列不同行的兩個(gè)物面標(biāo)記之間的移相位移的大小為(j-i)×S，其中i、j分別為兩個(gè)物面標(biāo)記所處的行，S為移相距離。

其中，同一列不同行的兩個(gè)物面標(biāo)記形成的相應(yīng)的遠(yuǎn)場(chǎng)干涉條紋圖像之間具有相位差其中i、j分別為兩個(gè)物面標(biāo)記所處的行，S為移相距離，ρ為投影物鏡瞳面徑向位置坐標(biāo)。

其中，移相距離S＝P/N，其中P為物面標(biāo)記光柵周期，N為移相步數(shù)。

其中，圖像探測(cè)器是CCD或CMOS圖像傳感器。

利用上述測(cè)量裝置測(cè)量投影物鏡波像差的方法，其中，將物面標(biāo)記面上的同一列不同行的物面標(biāo)記分別經(jīng)過(guò)投影物鏡成像到像面標(biāo)記上，像面標(biāo)記分別對(duì)這些物面標(biāo)記的像進(jìn)行衍射，各自的衍射級(jí)次在遠(yuǎn)場(chǎng)分別形成干涉條紋，圖像探測(cè)器在遠(yuǎn)場(chǎng)記錄不同標(biāo)記形成的干涉條紋，根據(jù)干涉條紋計(jì)算投影物鏡波像差。

本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)物面標(biāo)記的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)移相，避免了采用工件臺(tái)步進(jìn)移相時(shí)的路徑規(guī)劃，同時(shí)提高了波像差測(cè)量時(shí)的移相精度。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、因物面標(biāo)記的位置與像面標(biāo)記位置具有一定的縮放關(guān)系，一般為4∶1，從而使該方法具有較高的移相精度，提高了波像差測(cè)量精度；

2、采用該方法，像面標(biāo)記無(wú)需進(jìn)行步進(jìn)移相，避免了復(fù)雜的路徑規(guī)劃，使測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例并結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解其發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為：

圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的波像差測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的物面標(biāo)記面上的標(biāo)記的分布示意圖；

圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的兩個(gè)物面標(biāo)記之間的位置關(guān)系圖；

圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的物面標(biāo)記面上的標(biāo)記的分布示意圖；

圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例探測(cè)到的4步移相干涉儀條紋圖像；

圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的4步移相波像差圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。為了便于描述和突出顯示本發(fā)明，附圖中省略了現(xiàn)有技術(shù)中已有的相關(guān)部件，并將省略對(duì)這些公知部件的描述。

本發(fā)明所采用的波像差測(cè)量裝置包括光源模塊，物面基底，投影物鏡，像面基底與圖像探測(cè)器。圖1所示為該測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中物面基底007位于工件臺(tái)005上，物面基底007底部具有物面標(biāo)記面004，物面標(biāo)記面004通過(guò)投影物鏡001被成像于像面基底002上的像面標(biāo)記003上，像面標(biāo)記003對(duì)物面標(biāo)記面004上的物面標(biāo)記的像進(jìn)行衍射，不同級(jí)次的衍射光在遠(yuǎn)場(chǎng)產(chǎn)生干涉條紋并被光電探測(cè)器008接收并儲(chǔ)存。