[發明專利]像質補償裝置、方法和光學成像系統

在審

• 申請號: 201911382724.6
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN113050382A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王進霞;侯寶路;丁楊建;孫俊陽
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明提供了一種像質補償裝置、方法和光學成像系統，所述像質補償裝置包括像質檢測機構、處理器、至少一補償鏡片和至少一角度控制機構，像質檢測機構與處理器相連，所述補償鏡片與所述角度控制機構相連；像質檢測機構用于檢測光學成像系統的像質數據并傳輸給處理器；處理器用于根據獲取的像質數據，計算出補償鏡片的角度調整量；角度控制機構用于根據角度調整量，使補償鏡片旋轉相應角度，以改變補償鏡片的面型，進而實現像質的補償。本發明結構簡單，裝配難度低，可以使得補償鏡片360度旋轉以進行像質補償，易于調節，有效提高像質補償的穩定性和可靠性，保證成像質量。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造技術領域，特別涉及一種像質補償裝置、方法和光學成像系統。

背景技術

目前，在半導體封裝技術領域，半導體制造和封裝集成技術快速發展，用于制造集成電路芯片的光刻投影物鏡通常需要具有更高分辨率和像方數值孔徑(NA)以滿足高集成度芯片的制備。隨之對投影光學系統像質的指標需求也越來越高，需要投影曝光用的光學成像系統具有良好的像質補償能力，以滿足芯片制備時曝光區域的像質要求。另外，光刻成像技術的不斷提高，芯片的特征尺寸(CD)在不斷地縮小，對光學系統中產生的像差要求更為苛刻。因此，提高光學成像系統像質質量，是制備綜合性能良好的芯片的關鍵因素。

在投影光刻物鏡的像差中，非對稱像差是最難以補償的像差之一。物鏡在設計和裝配過程中，由于光學鏡片材料均勻性、面型加工公差、裝配時鏡片傾斜偏心以及矩形視場的選取等因素均會產生非對稱像差。其中，投影物鏡在曝光狀態下所產生的熱變形以及熱折變引起的非對稱像差較大，難以進行補償，嚴重影響了光刻投影物鏡的像質和曝光產率。

現有技術中，在光刻投影物鏡曝光過程中，主要有以下幾種像質補償方式：

(1)選擇可動鏡片補償熱效應，但可動鏡片對于非對稱性像差的補償能力差，可補償項較為局限，無法滿足補償所有像差的能力。

(2)通過旋轉熱補償組和平板組合的角度產生不同的面型補償熱效應，但熱補償組的特殊鏡片面型加工和檢測難度高，花費成本較高。

(3)在鏡片邊緣增加熱阻機構使高熱量位置具有高的導熱率，低熱量位置具有低的導熱率，從而使得鏡片表面具有對稱的熱分布，進而具有對稱的熱變形和熱折射變，同時引起對稱的像差分布，但由于控制溫差較大，導致控制難度大。

(4)在透鏡上布置導線，通過加熱電阻絲的方式改變鏡片面型達到像差補償目。為了不影響像質質量，電阻絲的直徑需要小于1微米，然而如何將導線集成到鏡片當中，同時不影響入射光通過難度較大；同時在控制器和驅動器方面也有較大難度。

(5)在反射鏡上安裝薄膜壓電單元，通過加力的方式改變鏡片面型。但通過薄膜壓電單元來改變面型修正像差，需增加很多冷卻裝置、溫度控制裝置及溫度檢測裝置，導致整個裝置的結構比較復雜。

(6)通過主動變型機構產生外力驅動鏡片發生形變，改變鏡片面型，實現熱效應補償。但此種方式可補償項較為局限，而且靜電/柔性的驅動范圍有限，穩定性差，嚴重限制著面型的可補償范圍。

例如公開號為US20080239503的美國專利，其就是通過液壓和電機結合的方式對光學單元表面施加應力，從而控制光學單元表面的變形，以達到校正補償像質的作用。但是該裝置液壓方式實現難度大，對裝置的封閉性要求高，否則容易污染光學元件，整體結構復雜，裝配難度大，不易調整。

發明內容

本發明的目的在于提供一種像質補償裝置、方法和光學成像系統，可以解決現有的像質補償方式存在的裝置結構復雜、成本高、補償范圍小、穩定性差等問題中的一個或多個。

為解決上述技術問題，本發明提供一種像質補償裝置，用于對光學成像系統進行像質補償和校正，包括像質檢測機構、處理器、至少一補償鏡片和至少一角度控制機構，所述像質檢測機構與所述處理器相連，所述補償鏡片與所述角度控制機構相連；