光刻机投影物镜波像差测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种光刻机投影物镜波像差测量装置及方法。光刻机投影物镜波像差测量装置包括光源、照明系统、第一方向上的第一狭缝标记、第二方向上的第二狭缝标记、硅片、工件台、光学成像系统、波像差传感器系统以及干涉仪。本发明专利技术测试时间短、精度高，且利用光刻机曝光光源即可完成投影物镜波像差的在线检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种波像差测量装置及方法，且特别是有关于一种光刻机 投影物镜波像差测量装置及方法。
技术介绍
光刻机是集成电路生产和制造过程中的关键设备之一，其将掩模上的图案 经过投影物镜^投影在涂有光刻胶的硅片上。成像质量是影响光刻机光刻分辨力 和套刻精度的重要因素。随着光刻特征尺寸的减小，光刻机投影物镜波像差对 光刻质量的影响越来越突出，波像差的原位检测已成为先进的投影光刻机中不 可或缺的功能，波像差的测量技术成为保证光刻性能的重要手段。Jun Ishikawa等人于2005年专利技术了 一种光刻机投影物镜波像差的检测装置 及方法(美国专利号6,914,665 B2):利用位于掩模台基准板上的针孔标记产生 理想球面波，利用位于工件台上的哈特曼波像差传感器测量波像差。此种装置 受针孔标记尺寸的限制，需要较大的输入光强， 一般光刻机曝光光源很难满足 要求，所以需要安装额外的光源，专门用于波像差的检测；同时由于波像差传 感器接收到的光强较弱，所以此种装置检测波像差的时间一般较长，精度相对 较低。
技术实现思路
本专利技术是提供一种，以改善现有技 术的缺失。本专利技术的光刻机投影物镜波像差测量装置包括光源、照明系统、第一方向 上的第一狭缝标记、第二方向上的第二狭缝标记、硅片、工件台、光学成像系 统、干涉仪、哈特曼波像差传感器系统。上述第一方向和上述第二方向垂直。 光源产生光束；照明系统整形光束，产生上述第一方向上的第一照明光束或上述第二方向上的第二照明光束；第一照明光束透过第一狭缝标记得到第一光束,5第二照明光束透过第二狭缝标记得到第二光束；工件台承载并定位硅片；光学 成像系统包括投影物镜，第一光束形成第一狭缝标记的第一影像于硅片，第二 光束形成第二狭缝标记的第二影像于硅片；波像差传感器系统位于工件台上， 接收上述第一影像和上述第二影像，测量投影物镜上述第一方向的第一波像差 和上述第二方向的第二波像差；干涉仪定位工件台，根据第一波像差和第二波 像差计算投影物镜的最终波像差。本专利技术另提出一种光刻机投影物镜波像差测量方法，包括下列步骤照明 系统调整光源发出的光束为第 一方向上的第 一照明光束；上述第 一照明光束透 过上述第 一方向上的第 一狭缝标记得到第 一光束；上述第 一光束经过具有投影 物镜的光学成像系统形成第一影像于硅片；波像差传感器系统测量上述第一方 向的第 一波像差；照明系统调整光源发出的光束为第二方向上的第二照明光束； 上述第二照明光束透过上述第二方向上的第二狭缝标记得到第二光束；上述第 二光束经过具有上述投影物镜的光学成像系统形成第二影像于硅片；波像差传 感器系统测量上述第二方向的第二波像差；依据上述第一波像差和上述第二波 相差计算上述投影物镜的最终波像差。本专利技术利用一对相互垂直的狭缝标记，在相互垂直的两个方向上分别产生 理想球面波前，利用位于工件台上的哈特曼波像差传感器分别探测经过投影物 镜后的所述两个方向的波前，根据所述两个方向的波前组合计算出最终的投影 物镜波像差。本专利技术测试时间短、精度高，且利用光刻机曝光光源即可完成投 影物镜波像差的在线检测。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳 实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1所示为才艮据本专利技术一实施例的光刻机投影物镜波像差测量装置的结构 示意图。图2所示为图1中光刻机投影物镜波像差测量装置的基准板和狭缝标记的 示意图。图3a所示为用于照明第一方向上的第一狭缝标记的第一照明光束在光瞳内的光强分布示意图。图3b所示为用于照明第二方向上的第二狭缝标记的第二照明光束在光瞳内 的光强分布示意图。图4所示为图1中光刻机投影物镜波像差测量装置的波像差传感器系统的 示意图。图5a所示为图2中波^像差传感器系统的入射光束波前为理想波前时的示意图。图5b所示为图2中波像差传感器系统的入射光束波前为实际波前时的示意图。图6a所示为根据本专利技术一实施例的仿真计算的投影物镜垂直方向的波像差 的示意图。图6b所示为根据本专利技术一实施例的仿真计算的投影物镜水平方向的波像差 的示意图。图6c所示为根据图6a中投影物镜垂直方向的波像差和图6b中投影物镜水 平方向的波像差计算出的投影物镜的最终波像差的示意图。图7所示为根据本专利技术一实施例的光刻机投影物镜波像差测量方法的流程图。具体实施例方式图1所示为根据本专利技术一实施例的光刻机投影物镜波像差测量装置的结构 示意图。图2所示为图1中光刻机投影物镜波像差测量装置的基准板和狭缝标 记的示意图。图3a所示为用于照明第一方向上的第一狭缝标记的第一照明光束 在光瞳内的光强分布示意图。图3b所示为用于照明第二方向上的第二狭缝标记 的第二照明光束在光瞳内的光强分布示意图。图4所示为图1中光刻才几投影物镜波像差测量装置的波像差传感器系统的示意图。请同时参考图1至图4。如图1所示，光刻机投影物镜波像差测量装置1包括光源101、照明系统102、掩模台103、掩模104、基准板105、硅片106、工件台107、光学成像系统108、波像差传感器系统109、以及干涉仪IIO。光源101产生光束。照明系统102整形光束，产生第一方向上的第一照明光束或第二方向上的第二照明光束，且上述第一方向和上述第二方向垂直。第一照明光束在光瞳内的光强分布如图3a所示，第二照明光束在光瞳内的光强分 布如图3b所示，其中灰色部分为照明区，无色部分为光瞳区。掩模104位于掩 模台103上，基准板105位于掩模台103上，且掩模104刻有上述第一方向上 的第一狹缝标记Sl和上迷第二方向上的第二狭缝标记S2或者基准板105刻有 上述第一方向上的第一狭缝标记Sl和第二方向上的第二狭缝标记S2,第一狭缝 标记Sl和第二狭缝标记S2相互正交。将上述掩模或上述基准板置于掩模台照 明系统正下方处。上述第一照明光束透过上述第一狭缝标记S1得到第一方向光 束，上述第二照明光束透过上述第二狭缝标记S2得到第二方向光束。工件台107 承载并定位硅片106;光学成像系统108具有投影物镜1081,光学成像系统108 将第一方向光束或第二方向光束成像于硅片106。波像差传感器系统109位于工 件台107上，测量投影物镜1081上述第一方向的第一波像差和上述第二方向的 第二波像差。干涉仪110定位工件台107，根据上述第一波像差和上述第二波像 差计算投影物镜的最终波像差。在本实施例中，光源101为深紫外激光光源。掩模104或基准板105上的 第一方向上的第一狭缝标记Sl为垂直方向标记，第二方向上的第二狭缝标记S2 为水平方向标记(如闺2所示)。图2中的第一狭缝标记Sl和第二狭缝标记S2 的部分为无铬透光区，其他部分为有铬不透光区。进一步，在本实施例中，波像差传感器系统109为哈特曼波像差传感器系 统，包括准直镜组201、微透镜阵列202、光强传感器203 (如图4所示)。请参考图1至图6c,测量波像差时，光源101发出的光束经照明系统102 后调整为垂直方向的第 一照明光束，第 一照明光束投射到刻有垂直方向的第一 狭缝标记Sl和水平方向的第二狭缝标记S2的基准板105或者刻有垂直方向的 第一狭缝标记Sl和水平方向的第二狭缝标记S2的掩模104上，透过第一狭缝 标记Sl并经光学成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻机投影物镜波像差测量装置，其特征在于，包括：　光源，产生光束；　照明系统，调整上述光束，产生第一方向上的第一照明光束或第二方向上的第二照明光束，且上述第一方向和上述第二方向垂直；　上述第一方向上的第一狭缝标记；　 　上述第二方向上的第二狭缝标记；　上述第一照明光束透过上述第一狭缝标记得到第一光束，上述第二照明光束透过上述第二狭缝标记得到第二光束；　硅片；　工件台，承载并定位上述硅片；　光学成像系统，包括投影物镜，上述第一光束 通过光学成像系统曝光成像到上述硅片形成第一影像，上述第二方向光束通过光学成像系统曝光成像到上述硅片形成第二影像；　波像差传感器系统，位于上述工件台上，接收上述第一影像和上述第二影像，测量投影物镜上述第一方向的第一波像差和上述第二方向的 第二波像差；以及　干涉仪，定位上述工件台，电性连接上述波像差传感器系统，根据上述第一波像差和上述第二波像差计算上述投影物镜的最终波像差。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李术新，马明英，王帆，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]