[發明專利]光刻機、瞳面透過率分布檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 202010327823.0
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN113552773B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 孫文鳳;尹光才;田毅強
• 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;G01M11/02
• 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

本發明提供一種光刻機、瞳面透過率分布檢測裝置及檢測方法，所述瞳面透過率分布檢測裝置中的所述圖像傳感器和所述功率計均設置于一物鏡的像面上。其中，一光束沿第一光路或第二光路傳播至所述物鏡的像面上，且所述光束具有一預設光束角。所述圖像傳感器用于測量經所述第一光路的所述光束的照明光瞳信息。所述功率計用于測量經所述第二光路的所述光束的像面光瞳信息。所述數據處理器根據所述照明光瞳信息和所述像面光瞳信息得到所述瞳面的透過率分布。因所述光束預設的光束角能夠使得圖像傳感器能夠不受物鏡的影響，在像面上獲取所述照明光瞳信息，從而能夠實現瞳面透過率分布的高精度在線測量，有助于準確掌握物鏡的像質狀態，提高成像質量。

技術領域

本發明涉及集成電路制造技術領域，特別涉及一種光刻機、瞳面透過率分布檢測裝置及檢測方法。

背景技術

隨著投影光刻技術的發展，光刻機的投影光學系統性能逐步提高，目前光刻機已成功應用于亞微米和深亞微米分辨率的集成電路制造領域。用光刻機制造集成電路芯片時要求投影物鏡具有較高的分辨率，以實現高集成度芯片的制備。為了滿足對投影物鏡較高分辨率的要求，需要提高投影物鏡的像方數值孔徑(NA)。然而，采用大數值孔徑的投影物鏡導致偏振光對光刻結果的影響變得明顯，對不同方向的線條使用不同的偏振態光進行曝光，可以極大的提高光刻效果。

專利US7728975B1在2010年提出一種偏振參數檢測評估方法，基于瞳面單點瓊斯矩陣和標量線性疊加系數，獲取整個系統的偏振特性。專利US20170010539A1在2017年提出一種檢測投影光學偏振參數的裝置，通過在物面放置多個測量掩膜和偏振改變元件來解決專利US7286245B2中多次測量過程中環境造成的影響。以上方法都適用于投影物鏡集成到光刻機整機之前的離線狀態。但由于偏振檢測裝置有旋轉波片部件體積大，該方案不能直接放入光刻機系統里測量，且該方案的測試時間長，高產率的光刻機當前配置中都不配置投影物鏡偏振參數檢測裝置。然而，在光刻機實際工作過程中，需要檢測隨著物鏡工作時間增加的相應的投影物鏡偏振參數，進而優化工藝窗口。

隨著超高NA成像系統的應用工況增多，并且物鏡工作時間也在增加，不同場點的成像系統瞳面透過率分布(Pupil Transmittance Distribution，PTD)不同，會導致遠心、光瞳平衡性等指標惡化，而其最重要的影響在于會直接影響衍射光相對于零級衍射光的光強，進而影響成像對比度。在自由照明評估中，必須先扣除成像系統瞳面透過率分布的影響才能準確得到照明實現的精確性。因此，成像系統瞳面透過率分布必須能夠被測量。

專利US9261402B2提供一種直接測量投影物鏡瞳面透過率特性的方法，在掩膜面空間提供一種掩膜圖形陣列，每個陣列里的圖形包含楔形平板和小孔圖形，以實現在照明面不同角度的光束入射到物鏡的不同瞳面位置區域，通過多次測量然后拼接完整的瞳面透過率分布，實現物鏡瞳面透過率的測量。這種測量方法也是借助光刻機硅片面上的圖像傳感器(IS)來實現瞳面光強測量，但是圖像傳感器受入射光線大角度的影響，圖像傳感器測試光強的精度并不高，并且多次拼接測量也會導致時間上的差異并且耗時，總體測試精度不會非常高。

因此，需要一種能夠高精度在線測量成像系統瞳面透過率分布及其變化量的裝置及測量方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光刻機、瞳面透過率分布檢測裝置及檢測方法，以解決光刻機無法高精度在線測量成像系統瞳面透過率分布及其變化量的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種瞳面透過率分布檢測裝置，所述瞳面透過率分布檢測裝置包括圖像傳感器、功率計和數據處理器；所述圖像傳感器和所述功率計均設置于一物鏡的像面上；其中，

一光束沿第一光路或第二光路傳播至所述物鏡的像面上，所述光束具有一預設光束角；所述圖像傳感器用于測量經所述第一光路的所述光束的照明光瞳信息；所述功率計用于測量經所述第二光路的所述光束的像面光瞳信息；

所述數據處理器根據所述照明光瞳信息和所述像面光瞳信息得到所述瞳面的透過率分布。