[实用新型]非对称型移相光栅标记

说明书

技术领域

本实用新型涉及光刻机，尤其涉及一种用于光刻机投影物镜波像差的原位检测的非对称型移相光栅标记。

背景技术

光刻机是极大规模集成电路制造工艺中的核心设备。投影物镜系统是光刻机最重要的分系统之一。投影物镜的波像差会降低光刻成像质量，减小光刻工艺窗口。在投影物镜成像过程中，彗差使空间像产生横向位置偏移，增加光刻机套刻误差；彗差还会导致成像图形的线宽不对称，增加曝光视场内的CD不均匀性。球差引起曝光图形的最佳焦面偏移，使光刻机焦深减小。随着光刻特征尺寸的不断减小，尤其是各种分辨率增强技术的使用，投影物镜波像差对光刻成像质量的影响越来越突出。高精度的投影物镜波像差原位检测能为波像差的校正提供及时可靠的数据，是一项重要的光刻机技术。

TAMIS(TIS At Multiple Illumination Settings)技术是目前国际上用于检测光刻机投影物镜波像差的主要技术之一。参见在先技术1，Hans van der Laan，MarcelDierichs，Henk van Greevenbroek，Elaine McCoo，Fred Stoffels，Richard Pongers，RobWillekers.“Aerial image measurement methods for fast aberration set-up and illuminationpupil verification.”Proc.SPIE 2001，4346，394-407。TAMIS技术采用基于二元掩模图形的测试标记，通过测量测试标记成像时的轴向最佳焦面偏移量和横向位置偏移量，计算出投影物镜的球差和彗差。该技术对球差和彗差的检测精度，在3sigma条件下分别可以达到3nm和2nm。该技术的波像差检测精度由测试标记的像差灵敏度决定。像差灵敏度越大，其检测精度越高。TAMIS技术选择由普通二元掩模图形，如图1所示，组成的光栅作为测试标记，忽略了不同种类型掩模图形组成的测试标记的像差灵敏度之间的差异，影响波像差检测精度的进一步提高。

在TAMIS技术的基础上，FAN WANG等人提出了一种基于移相掩模测试标记的光刻机投影物镜波像差原位检测技术。参见在先技术2，Fan Wang，XiangzhaoWang，Mingying Ma，Dongqing Zhang，Weijie Shi and Jianming Hu，“Aberrationmeasurement of projection optics in lithographic tools by use of an alternatingphase-shifting mask，”Appl.Opt.45，281-287(2006)。该技术利用移相掩模图形，如图2所示，代替二元掩模图形作为测试标记，利用移相掩模比二元掩模的像差灵敏度高的优点，提高了检测精度。该技术采用线宽为250nm，线空比为1∶1的对称型移相掩模光栅作为测试标记，根据已有的波像差计算模型，计算出待测成像光学系统的球差和彗差。在先技术2通过更换组成检测标记的掩模图形，使对投影物镜球差和彗差的检测精度分别比在先技术1提高了20％和30％。

在先技术2在测量波像差时，忽略了移相掩模图形尺寸和线空比对像差灵敏度的影响，只考虑了利用移相的方法提高像差灵敏度，影响了投影物镜波像差检测精度的进一步提高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于对上述现有技术的进一步改进，提供一种用于光刻机投影物镜波像差原位检测的非对称型移相光栅标记，以提高光刻机投影物镜波像差的检测精度。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种用于原位检测光刻机投影物镜波像差的非对称型移相光栅标记，其特点是该标记由两组非对称型移相光栅组成，第一组移相光栅的光栅线条方向为90°，第二组移相光栅的光栅线条方向为0°，该非对称型移相光栅为交替型移相光栅，相邻两透光区域的相位差为180°，而透光区域的宽度相同，光栅周期为不透光区域和透光区域的宽度之和，所述移相光栅的线空比为1∶2，即光栅不透光部分和透光部分的宽度之比为1∶2，所述移相光栅的周期为1.92λ/NA，其中：λ为光刻机照明系统光源的波长，NA为光刻机投影物镜数值孔径可变化范围内的最大值和最小值的平均值。

本实用新型与在先技术(在先技术1、在先技术2)相比，具有以下优点：

1、使用本实用新型线空比为1∶2的非对称型移相光栅标记，±3级衍射光复振幅被调制为0，避免了多级衍射光的平均作用，从而获得较大的像差灵敏度。