[發明專利]用于光刻裝置的散射測量調焦設備及方法

在審

• 申請號: 201210181487.9
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN103454065A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 楊曉青;陸海亮;王帆
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G03F7/20
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

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技術領域

本發明涉及一種集成電路裝備制造領域,尤其涉及一種用于光刻裝置的散射測量調焦設備及方法。

背景技術

光刻技術或稱光學刻蝕術，已經被廣泛應用于集成電路制造工藝中。該技術通過光學投影裝置曝光，將設計的掩模圖形轉移到光刻膠上。“掩模”和“光刻膠”的概念在光刻工藝中是公知的：掩模也稱光掩模版，是薄膜、塑料或玻璃等材料的基底上刻有精確定位的各種功能圖形的一種模版，用于對光刻膠層的選擇性曝光；光刻膠是由光敏化合物、基體樹脂和有機溶劑等混合而成的膠狀液體，受到特定波長光線作用后，其化學結構發生變化，使得在某種溶液中的溶解特性改變。

散射測量是一種可用于在線測量CD或Overlay的光學度量技術。有兩種主要的散射測量技術：1.光譜型散射測量通常利用寬波段光源，例如氙、氘或基于鹵素的光源，例如氙弧燈，測量固定角度的散射光的性質（作為波長的函數）。該固定角度可為垂直入射或者傾斜入射。2.角分辨率型散射測量通常利用激光作為單一波長光源，測量固定波長的，作為入射角的函數的散射光的性質。

利用實時回歸或者通過與由模擬得到的樣本庫圖案進行對比，重建產生反射光譜的結構。重建包括成本函數的最小化。兩種方法都通過周期性結構計算光的散射。最常用的技術為嚴格耦合波分析（RCWA），盡管光散射還可通過其他技術，例如有限差分時域（FDTD）或積分方程技術來計算。

在角分辨率型散射測量設備當中，需要采用大數值孔徑（NA）的顯微物鏡，一般NA>0.9，故物鏡的離焦將會急劇增大樣品面的照明面積，而樣品面上的照明面積大小又需進行嚴格控制，否則將引入大量噪聲，從而降低測量精度，甚至測量失敗；故在此類散射測量設備中，調焦方法的選擇意義重大。

在專利US2008/0135774中，公開了一種散射測量調焦的方法，該方法是在物鏡焦面兩側對稱位置放置兩個探測器，當顯微物鏡處于離焦狀態時，兩個探測器上采集到的光斑大小會有所差別；該調焦方法存在的不足是結構復雜，需采用兩個探測器進行調焦。

在專利US2006/0066855中，公開了一種利用刀口檢測判斷物鏡是否處于最佳焦面的調焦方法，該調焦方法的不足是實現較復雜，且需要結構復雜的附件。

由此可見，本技術領域急需要一種結構簡潔工藝實現容易的散射測量調焦設備及方法。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種用于光刻裝置的散射測量調焦設備及方法，該設備及方法結構簡潔，實現工藝簡單。

為了實現上述發明目的，本發明公開一種用于光刻裝置的散射測量調焦設備，包括：一光學物鏡，所述光學物鏡的數值孔徑大于0.9；一調焦組件，所述調焦組件在子午面和水平面具有不同光焦度；一探測器，所述探測器用于探測一待測面經過所述光學物鏡及所述調焦組件所形成的光斑；以及處理單元，與所述探測器電性連接，根據所述探測器獲得的光斑能量分布判斷待測面是否位于所述光學物鏡的焦深范圍內。

更進一步地，該調焦組件為像散器件。

更進一步地，該探測器為四象限探測器、四象限雪崩二極管、CCD或者CMOS。該探測器的探測探測區域四等分，且該光斑均勻分布該探測器表面。

本發明同時公開一種用于光刻裝置的散射測量調焦方法，其特征在于，包括：將一待測面經過一光學物鏡及一調焦組件形成一光斑；將一探測器放置于一位置處探測所述光斑；根據所述探測器獲得的光斑能量分布判斷待測面是否位于所述光學物鏡的焦深范圍內，若是則結束所述用于光刻裝置的散射測量調焦方法，否則執行下一步驟；以及沿所述光學物鏡的光軸方向改變所述待測面與所述光學物鏡之間的距離，使所述待測面位于所述光學物鏡的焦深范圍內。

更進一步地，該光學物鏡的數值孔徑大于0.9。

更進一步地，該調焦組件在子午面和水平面具有不同光焦度。該調焦組件為像散器件。

更進一步地，該探測器為四象限探測器、四象限雪崩二極管、CCD或者CMOS。該探測器的探測探測區域四等分，且該光斑均勻分布該探測器表面。

與現有技術相比較，本發明及方法所使用的結構非常簡潔，僅需要一個探測器探測光斑的形狀分布，根據該形狀分布即可判斷此時待測面是否位于顯微物鏡的最佳焦面。

附圖說明

關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了解。

圖1是本發明所涉及的散射測量調焦裝置的第一實施方式的結構示意圖;

圖2為本發明所涉及的第一實施方式的探測器所探測到的光斑信號;