專利名稱：基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法
技術領域：
本發明涉及光刻機投影物鏡波像差原位檢測技術，特別是一種用于用于光刻機空間像的波像差檢測的基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法。
背景技術：
投影物鏡是光刻機系統的核心部件之一。投影物鏡波像差是影響步進掃描投影光刻機性能的重要指標，可以用澤尼克多項式及其系數來表征。波像差直接影響光刻機成像質量、光刻分辨率以及關鍵尺寸(CD)均勻性等光刻技術指標，因此投影物鏡波像差是光刻機中最關鍵的檢測指標之一。隨著光刻技術的特征尺寸不斷減小，光刻機投影物鏡的像差容限變得越來越嚴苛。光刻投影物鏡的波像差檢測需求從低階像差擴展到高階像差，從在這種前提下，研發能夠高精度檢測低階和高階澤尼克像差的原位檢測技術具有更加重要的
眉、ο由于基于空間像的投影物鏡波像差檢測技術成本低且容易操作，基于空間像的波像差檢測技術在最近幾年得到了廣泛發展。在眾多基于空間像的波像差檢測技術中，TAMIS(在先技術1)技術是具有代表性的一種(H. van der Laan，Μ. Dierichs， H. van Greevenbroek, E.McCoo, F. Stoffels, R. Pongers and R. ffillekers, "Aerial image measurement methods for fast aberration set-up and illumination pupil verification, ” Proc. SPIE 4346, 394-407 (2001).)。近年來，武漢光電國家實驗室提出了一種在部分相干光照明條件下基于空間像可測光刻投影物鏡澤尼克系數達37階的波像差檢測技術(在先技術 2，Wei Liu, Shiyuan Liu, Tingting Zhou, Lijuan Wang, “ Aerial image based technique for measurement of lens aberrations up to 37th Zernike coefficient in lithographic tools under partial coherent illumination" ， Opt. Expressl7 (21)，19278-19291 (2009))。上海微電子裝備有限公司提出了一種用空間像模型來測量波像差的方法(在先技術 3，Anatoly Y. Burov,Liang Li,Zhiyong Yang,Fan Wang， Lifeng Duan, “ Aerial image model and application to aberrationmeasurement", Proc. SPIE 7640,764032(2010)) 0這些波像差檢測技術都是通過測量掩模標記經投影物鏡所成的空間像來計算波像差的，作為空間像測量的關鍵元件之一，空間像傳感器的角度響應對空間像的影響很大，得到一個能正確反映空間像傳感器對空間像角度響應的響應曲線模型，對提高波像差的求解精度和求解重復性都有至關重要的意義，因此必須設計出一種能精確測量空間像傳感器角度響應的測量方法。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種用于光刻機空間像的波像差檢測的基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法。通過對空間像傳感器角度響應的測試， 得到空間像傳感器角度響應曲線模型，可以有效的提高澤尼克像差的求解精度與求解重復性。
本發明的技術解決方案如下一種用于光刻機空間像的波像差檢測的基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法，該方法利用的測量系統包括用于產生照明光束的光源、能調整照明光束的束腰、光強分布、部分相干因子和照明方式的照明系統、掩模臺、投影物鏡、能精確定位的六維掃描工件臺、安裝在該六維掃描工件臺上的空間像傳感器以及與工件臺相連的數據處理計算機，其特點在于本方法包括以下步驟(1)設置極中心相干因子為Omin，極相干半徑因子為r，投影物鏡的數值孔徑為 NA，照明方式為X方向二極照明或Y方向二極照明；啟動光刻機，光源發出的照明光束經照明系統調整后得到相應的照明方式，并照射到掩模臺上，掩模臺上不放置掩模標記，空載運行，利用空間像傳感器重復多次測量經投影物鏡匯聚的光強值，將結果輸入所述計算機儲存；增加照明系統的極中心相干因子，增加量為，σ = σ min+ δ，每改變一次照明條件， 利用空間像傳感器重復多次測量經投影物鏡匯聚的光強值，將結果輸入所述計算機儲存， 極中心相干因子增加到σ max時停止測量；(2)計算每個照明條件下空間像傳感器重復多次測量所測得的光強平均值Γ，并令衍射光的空間頻率fx = σ，擬合空間頻率fx同光強平均值Γ之間的關系，得到關系式， 并求得擬合參數，得到空間像傳感器的角度響應曲線。所述的照明光源是二極照明光源，該二極照明光源包括兩組二極連線互相垂直的照明方式，該二極照明光源由兩個圓形擴展光源組成，極相干半徑因子為r，兩極光源的極中心相干因子在Qmin至Omax的范圍內調整。所述投影物鏡為全透射式投影物鏡、折反式投影物鏡或全反射式投影物鏡。所述照明光源為汞燈、準分子激光器、激光等離子體光源或放電等離子體光源。與在先技術相比，本發明具有以下優點本發明采用二極照明方式作為測量空間像傳感器角度響應的照明方式。使用二極照明方式進行測量時，通過改變極中心相干因子來改變空間像傳感器接收到的光的空間頻率的角度范圍，且所選用的極相干因子取值保證了二極照明的兩極可視為點光源照明，可以有效的測量空間像傳感器的角度響應曲線。實驗表明本發明方法可以提高基于空間像的波像差檢測技術的求解精度和求解結果的重復性。
圖1 本發明所采用的空間像傳感器角度響應曲線模型測量系統示意2 本發明所采用的照明方式示意3 本發明所測量的空間像傳感器示意4 本發明所測量的空間像傳感器角度響應曲線示意5 利用本發明所測量的空間像傳感器角度響應曲線求解與無空間像傳感器角度響應曲線求解的求解誤差對比圖6 利用本發明所測量的空間像傳感器角度響應曲線求解與無空間像傳感器角度響應曲線求解的求解重復性對比
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此實施例限制本發明的保護范圍。先請參閱圖1，圖1是本發明采用的空間像傳感器角度響應曲線模型測量系統結構示意圖。由圖1可見，該系統包括產生照明光束的光源1，用于調整所屬光源發出光束的束腰尺寸、光強分布、部分相干因子和照明方式的照明系統2、能精確定位的掩模臺3、數值孔徑可調的投影物鏡4、能精確定位的六維掃描工件臺6及安裝在該六維掃描工件臺上的空間像傳感器5，與工件臺相連的數據處理計算機7。空間像傳感器結構如圖3所示，10為鉻層，11為石英基底，12為探測器。本發明采用的空間像傳感器5上自帶通用數據接口，可直接與計算機7相連采集和記錄數據。本發明基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法，具體測量包含以下步驟(1)設置極中心相干因子σ min = 0.2，極相干半徑因子為r = 0.1，極中心相干因子和極相干半徑定義如圖2中8所示，投影物鏡的數值孔徑為NA = 0. 75，照明方式設置為 X方向二極照明如圖2中8所示，圖2中9為方向二極照明；啟動光刻機，光源發出的照明光經照明系統調整后得到相應的照明方式為X方向二極照明，并照射到掩模臺3上，掩模臺上不放任何掩模標記，空載掩模臺。利用空間像傳感器5重復40次測量經投影物鏡匯聚的光強值，記光強值為//7mtV+ = 1,2,···,40，檢查測量結果無誤后，將結果輸入所述計算機儲存；增加照明系統的極中心相干因子，進行重復測試。增加照明系統的極中心相干因子，使σ = σω η+δ，增加量δ =0.05，直至極中心相干因子增加到0. 90時，停止測量，每改變一次照明條件，利用空間像傳感器重復40次測量投影物鏡匯聚的光強值，記光強值為O = 1,2,-,40，檢查結果無誤后，將結果輸入所述計算機儲存；(2)利用下列公式計算每個照明條件下空間像傳感器重復多次測量所測得的光強平均值，「0030]
權利要求
1.一種用于光刻機空間像的波像差檢測的基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法，該方法利用的測量系統包括用于產生照明光束的光源(1)、能調整照明光束的束腰、光強分布、部分相干因子和照明方式的照明系統O)、掩模臺(3)、投影物鏡G)、能精確定位的六維掃描工件臺(5)、安裝在該六維掃描工件臺(5)上的空間像傳感器(6)以及與工件臺相連的數據處理計算機，其特征在于本方法包括以下步驟(1)設置極中心相干因子為Qmin，極相干半徑因子為r，投影物鏡的數值孔徑為NA，照明方式為X方向二極照明或Y方向二極照明；啟動光刻機，光源發出的照明光束經照明系統調整后得到相應的照明方式，并照射到掩模臺上，掩模臺上不放置掩模標記，空載運行，利用空間像傳感器重復多次測量經投影物鏡匯聚的光強值，將結果輸入所述計算機儲存；增加照明系統的極中心相干因子，增加量為δ，σ = Qmin+δ，直至極中心相干因子增加到Omax，每改變一次照明條件，利用空間像傳感器重復多次測量經投影物鏡匯聚的光強值，將結果輸入所述計算機儲存；(2)計算每個照明條件下空間像傳感器重復多次測量所測得的光強平均值Γ，并令衍射光的空間頻率fx= σ，擬合空間頻率&同光強平均值Γ之間的關系，得到關系式，并求得擬合參數，得到空間像傳感器的角度響應曲線。
2.根據權利要求1所述的基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法，其特征在于，所述的照明光源(1)是二極照明光源，該二極照明光源包括兩組二極連線互相垂直的照明方式，該二極照明光源由兩個圓形擴展光源組成，極相干半徑因子為r，兩極光源的極中心相干因子在Qmin至的范圍內調整。
3.根據權利要求1所述的基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法，其特征在于，所述投影物鏡為全透射式投影物鏡，折反式投影物鏡和全反射式投影物鏡。
4.根據權利要求1所述的基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法，其特征在于，所述照明光源為汞燈、準分子激光器、激光等離子體光源、放電等離子體光源。
全文摘要
一種用于光刻機空間像的波像差檢測的基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法，本發明的優點在于根據空間像傳感器角度響應的特點，給出了一種有效的基于二極照明的空間像傳感器角度響應的測量方法，本發明通過空間像傳感器角度響應的測量，精確地建立空間像傳感器角度響應模型，可以有效地提高基于空間像的波像差檢測技術的求解精度與求解重復性。
文檔編號G03F7/20GK102298273SQ201110244940
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月25日 優先權日2011年8月25日
發明者彭勃, 徐東波, 楊濟碩, 段立峰, 王向朝, 閆觀勇 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所