[发明专利]在线监控透镜散光的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线监控投影光刻机中透镜成像系统的透镜散光的方法。

背景技术

随着半导体技术的发展和加工制造技术的进步，半导体器件的关键尺寸(CD Critical Demotion)越来越小，加工制造的难度也越来越大。如何更好，更精确的控制硅片上的图形是提高光刻工艺的关键。镜头组的散光会导致硅片上的图案在X，Y方向产生差异性，从而影响工艺中对CD的控制精度。传统的镜头散光测量(astigmatism)必须通过在成像平台上的硅片曝光或者平台上的光电像探测器记录的方法来实施，这两种方法都需要光刻机停止生产，浪费了生产时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在线监控透镜散光的方法，该方法可实时监测硅片表面的成像图形，通过计算分析得出当前镜头散光的状况，并及时地通过反馈系统调校镜头。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：首先，利用光刻机自身曝光光波，通过一透镜系统将掩膜板平面上的测试结构和汇聚到硅片平面上的测试结构的空间像分别记录在一电子探测器阵列上；然后，对上述两组记录在电子探测器阵列上的空间像至少在X方向，Y方向上的成像结果进行比较，解算出镜头在X方向，Y方向的物距补偿距离；最后，根据测量结果通过一反馈系统，对透镜组环境参数进行调整，实现对整个透镜组散光的补偿。

所述透镜系统至少包括：主透镜组、傅立叶平面附近的45度角度分束板组、45度角度反光镜组、投影透镜、焦平面空间像收集探测器阵列、电子控制光快门组，其中所述焦平面空间像收集探测器阵列属于所述电子探测器阵列。

本发明采用了上述技术方案，具有如下有益效果，即提高了光刻机精度控制的可靠性和使用效率；弥补了传统离线测量所带来的低产能利用率及号机差异问题，实现了在线监测，反馈，对于单批次硅片作业具有不可比拟的优越性，对于90nm及以下更精密的光刻工艺也有巨大作用，提升了光刻工艺中对透镜组散光的实时监控，从而提高了工艺精度，同时降低了工艺成本。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是根据本发明一焦平面探测器单元的结构示意图；

图2是根据本发明掩模板空间像到达焦平面空间像收集探测器阵列的光路图；

图3是根据本发明硅片空间像到达焦平面空间像收集探测器阵列的光路图；

具体实施方式

本发明所述方法的实现步骤为：

首先，利用光刻机自身曝光光波，通过一透镜系统实现在工作的同时将掩膜板平面上的测试结构和汇聚到硅片平面上的测试结构的空间像分别记录在一焦平面空间像收集探测器阵列上。所述曝光光波，其波长可以是目前行业内所有光刻设备的曝光波长，如g-line(436nm)、i-line(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)或F2(157nm)。所述透镜系统至少包括：主透镜组、傅立叶平面附近的45度角度分束板组、45度角度反光镜组、投影透镜、焦平面空间像收集探测器阵列、电子控制光快门组；其中，所述傅立叶平面附近的45度角度分束板组至少包括上、下两块45度角度分束板，可分别将来自掩膜板平面和硅片平面的光进行分光，以使光强分布能够在电子控制光快门组的控制下，透过投影透镜将空间像成像于一个焦平面空间像收集探测器阵列上。焦平面空间像收集探测器阵列，具有收集空间像光强分布和放大信号的功能，由多个探测器单元组成，其中每一个探测器单元的结构如图1所示，主要包括：放大透镜和像传感器。电子控制光快门组至少包括上下两快门，主要用于控制光路，以开启或关闭来自掩膜板和硅片平面的光强分布，以使能或阻挡上述光强分布成像到焦平面空间像收集探测器阵列上。因此，在一个实施例中，两组空间像实现记录的具体过程包括：一方面，在测量镜头时，掩膜板平面上的特定测试结构通过上45度角度分束板，并通过开启上快门，关闭下快门，使得来自掩膜板的光强分布成像到焦平面空间像收集探测器阵列上，并记录下该图像，具体如图2所示；另一方面，当硅片平台调整到最佳聚焦位置时，汇聚在硅片平面上的特定测试结构的一组像通过下45度角度分束板，并通过开启下快门，关闭上快门，使得来自硅片平面的光强分布成像到焦平面空间像手机探测器阵列上，并记录下该图像，具体如图3所示。其中，所述测试结构，可包括十字架和以任意角度、方式空间排列的任何适合监测的图形。