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[發(fā)明專利]光刻機偏振照明系統(tǒng)光瞳偏振態(tài)測量裝置及其測試方法有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201410040999.2 申請日: 2014-01-28
公開(公告)號: CN103792798A 公開(公告)日: 2014-05-14
發(fā)明(設(shè)計)人: 蔡燕民;李中梁;步揚;王向朝;黃惠杰 申請(專利權(quán))人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
主分類號: G03F7/20 分類號: G03F7/20
代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213 代理人: 張澤純
地址: 201800 上海*** 國省代碼: 上海;31
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 光刻 偏振 照明 系統(tǒng) 測量 裝置 及其 測試 方法
【說明書】:

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及一種光瞳偏振態(tài)測量,特別涉及一種光刻機偏振照明系統(tǒng)的光瞳偏振態(tài)測量裝置以及測試方法。

背景技術(shù)

光刻機是一種將所需圖形轉(zhuǎn)移到涂覆有光敏材料的襯底目標位置上的設(shè)備。光刻機可以應(yīng)用于集成電路(IC)制造、印刷電路板(PCB)制造、液晶面板(LCD)制造等。一般情況下,所需圖形是在掩模或掩模版(reticle、mask)上,可以將所需圖形轉(zhuǎn)移到襯底(例如,硅片)上的目標位置(例如,包括一個或多個芯片的曝光場)上,所述襯底上涂覆有光敏材料(例如,光致抗蝕劑)。公知的光刻機包括:接觸式光刻機,掩模版與襯底直接接觸,光源發(fā)出光通過掩模版在襯底上曝光完成圖形轉(zhuǎn)移;接近式光刻機,掩模版與襯底之間有微米量級的間隙,光源發(fā)出光通過掩模版在襯底上曝光完成圖形轉(zhuǎn)移;投影式光刻機,掩模版與襯底之間有成像用投影物鏡,光源發(fā)出光經(jīng)過照明系統(tǒng)、掩模版、投影物鏡在襯底上曝光完成圖形轉(zhuǎn)移。投影式光刻機的投影物鏡是將掩模版上的圖形成像在襯底上,其倍率一般為縮小10倍、5倍、4倍、1倍等。公知的投影式光刻機包括:步進機,通過將所需圖形一次曝光到襯底一個目標位置上,并通過步進運動,將所需圖形一次曝光到襯底下一個目標位置上;以及掃描機,照明光束沿給定方向(掃描方向)掃描所需圖形,同時沿該方向平行或反向平行的方式掃描襯底目標位置完成圖形轉(zhuǎn)移,形成一個掃描曝光場,并通過步進運動,在下一個掃描曝光場完成下一次圖形轉(zhuǎn)移。公知的下一代光刻技術(shù)包括:壓印技術(shù),通過將所需圖形壓印(imprinting)到襯底上,而將所需圖形從掩模版轉(zhuǎn)移到襯底目標位置上;無掩模光刻技術(shù)(Maskless?Lithography,ML2),通過虛擬掩模將所需圖形轉(zhuǎn)移到襯底目標位置上。

公知的投影式光刻機包括照明系統(tǒng)和投影物鏡,在操作中,掩模版位于照明系統(tǒng)和投影物鏡之間,典型的,在掩模版的下表面有由金屬鉻形成的所需曝光的電路圖形。在曝光過程中對硅片進行精確定位,以使得掩模版上電路圖形通過投影物鏡成像在硅片表面。

半導(dǎo)體光刻技術(shù)不斷進步,關(guān)鍵尺寸(Critical?Dimension)不斷向更高節(jié)點技術(shù)推進,導(dǎo)致投影物鏡的數(shù)值孔徑(NA)不斷增加。在光刻機中光線相對于光軸的角度隨著NA的增加而增加,對于光刻成像來說,光波的矢量特性十分重要,只有振動方向相同的偏振分量才能進行干涉成像,從而對圖形轉(zhuǎn)移有貢獻。因此,光刻圖形的對比度不僅僅是由投影物鏡的波前質(zhì)量決定,而且照明光波的偏振態(tài)對于光刻圖形的對比度具有非常大的影響。

在半導(dǎo)體光刻技術(shù)領(lǐng)域,采用氟化氬(ArF)準分子激光和浸液光刻技術(shù)、偏振照明技術(shù),并配合雙圖形曝光技術(shù),目前已經(jīng)實現(xiàn)32nm節(jié)點技術(shù)的量產(chǎn),實現(xiàn)該技術(shù)的典型設(shè)備是荷蘭ASML公司型號為TWINSCAN?NXT:1950i的光刻機。對于目前的22nm節(jié)點光刻技術(shù)的量產(chǎn),ASML公司推出TWINSCAN?NXT:1960Bi和1970Ci光刻機,依然是2Xnm節(jié)點量產(chǎn)強有力的競爭者之一。這三款設(shè)備均采用業(yè)界最大數(shù)值孔徑(NA=1.35)的投影物鏡,其中偏振照明系統(tǒng)是這三款設(shè)備的必備裝置。ASML公司早在PAS系列光刻機的NA=0.75時代就開始研究浸液技術(shù)、偏振照明技術(shù)等等若干關(guān)鍵技術(shù)以延續(xù)ArF光刻技術(shù)的生命。例如,PAS5500/1150C光刻機實現(xiàn)90nm節(jié)點光刻技術(shù)是采用傳統(tǒng)技術(shù),對于TWINSCAN?XT:1450H光刻機(NA=0.93)采用傳統(tǒng)技術(shù)可以實現(xiàn)65nm節(jié)點技術(shù),而采用偏振照明技術(shù)就可以將分辨率提高到57nm。這些偏振照明光刻技術(shù)都需要測量偏振照明系統(tǒng)投射在掩模版上照明光的偏振態(tài)。照明光束的偏振光振動方向、偏振度等參數(shù)對實現(xiàn)各種不同圖形的精確曝光至關(guān)重要,沒有照明光束的偏振測量與控制,就沒有合格的曝光圖形。

已有的在光刻機中建立的光傳感器,例如針孔相機,通常對偏振是不敏感的。如果要測量照明光瞳的偏振態(tài),需要引入偏振敏感元件,例如,相位延遲器、檢偏器等。因此,光刻機偏振照明系統(tǒng)光瞳偏振態(tài)測量裝置需要包括:針孔板、成像物鏡、相位延遲器(如:波片)、檢偏器、中繼物鏡、像傳感器等。針孔板位于光刻機掩模面位置,該位置就是投影物鏡的物面位置,利用針孔對不同照明視場位置進行采樣就可以測量不同視場位置的光瞳偏振態(tài)。成像物鏡的功能是將通過針孔照明光束的角度分布轉(zhuǎn)換為空間分布,即在該成像物鏡的像面獲得照明光束的光瞳。相位延遲器和檢偏器的功能是對照明光束的偏振態(tài)進行調(diào)制,一種調(diào)制方式是通過旋轉(zhuǎn)波片實現(xiàn)的。中繼物鏡的功能是將調(diào)制光束繼續(xù)成像到像傳感器上。像傳感器位于中繼物鏡的像面位置,典型的,一般采用CMOS相機或CCD相機作為像傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

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