[发明专利]具有瞳面质量监测和校准功能的光刻机照明系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种具有瞳面质量监测和校准功能的光刻机照明系统和方法。

背景技术

微影成像技术(Micro-photo-lithography)又称光刻，是重要的半导体制造工序，作用是利用激光的照射，将光掩模板上的电路图形通过一系列多组光学元件处理微缩后投影在晶圆上，进而利用晶圆上涂敷的光敏介质保留电路图形，晶圆接下来可以执行蚀刻或离子注入制程。

为了获取最好的解像率，光刻需要照明系统来把激光转化为用于曝光的某种最适合所成像电路图形状态，通常包括瞳面形状(PupilShape),离轴，入射光圈大小等等。

光刻机使用的照明系统是非常复杂而且精密的，图1图示了传统照明光刻机的光学透镜光路以及在光路中各步骤中照明光的瞳面与像面形状，传统照明光刻机都是光学透镜组成的光路。激光发生器产生的激光从进入衍射图形透镜(DOE，diffractionopticselement)开始逐步形成所需要的瞳面形状，不一样的瞳面形状要通过使用不一样的DOE来实现。一台光刻机可以安装的DOE数量有限，所以具有的瞳面形状也是有限的。激光在进入全反射透镜组后单一瞳面无限复制叠加成为像面，无法观测到瞳面图形，直到进入微缩投射镜头中的瞳孔面才再次分化聚集成为瞳面，但是在投射出镜头时再次形成像面，所以在整个光路中只有从衍射图形透镜开始到全反射透镜组有机会观测瞳面。但是由于光路中的透镜组都是由很精密的间隙很小的玻璃镜片组成，几乎不可能在光路中塞进检测瞳面质量的元件，所以无法实现瞳面的检测。

瞳面质量的控制在光刻制程中非常重要，瞳面质量几乎可以影响到所有的光刻工艺指标，解像率，特征尺寸，光刻胶轮廓等等。

除了利用DOE以外，反射镜阵列也可以用于形成瞳面，原理是操控反射镜阵列，调整每一个微小反射镜单元倾斜特定角度，入射激光经反射镜阵列后形成瞳面形状。理论上反射镜阵列可以形成无穷多种的瞳面形状，用以满足不同电路图形所需的最佳解像率，突破了DOE类型机台的数量限制。但是同时也带来了困难，瞳面数量太多，如果仍然利用现有的瞳面质量检测方法则很难完成如此多数目的瞳面的质量检测。

现有的光刻机都无法实现即时的瞳面质量监测。如果要进行检测，必须停机进行特殊测试，影响生产。而且这种方法是在终端像平面利用小孔成像来检测，而不是在形成瞳面的第一现场检测瞳面的质量。

虽然某些现有的利用反射镜阵列原理的照明系统也具有检测瞳面形状的功能，然而并不是通过曝光用激光照射来检测，而是使用其他外在光源，没有能力检测曝光激光被反射后形成的瞳面形状，当然也无法检测曝光激光的瞳面的均匀度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种具有瞳面质量监测和校准功能的光刻机照明系统和方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种具有瞳面质量监测和校准功能的光刻机照明系统，包括：

激光发生器，用于产生照射在第一反射镜上的激光；

第一反射镜，用于把入射激光反射至微型反射镜阵列；

反射镜阵列，用于调整每一个微小反射镜单元倾斜特定角度，使得入射激光经反射镜阵列后形成瞳面形状；

分光部件，用于把已经成瞳面形状的激光的第一部分投射到瞳面质量监测元件上，并且用于把已经成瞳面形状的激光的第二部分被第二反射镜反射；

瞳面质量监测元件，用于获取的光强数值来获取完整瞳面信息，并且将获取的光强数值来获取完整瞳面信息传递给第一计算单元和第二计算单元；

第一计算单元，用于根据接收的瞳面信息来判断是否需要调整反射镜阵列；

第二计算单元，用于根据接收的瞳面信息来进行计算处理以得到反射镜阵列中每一个微型反射镜单元所需要调整的角度，然后反馈给反射镜阵列；

反射镜阵列调整单元，用于根据所述所需要调整的角度进行角度调整以校准瞳面。

优选地，分光部件是分光镜。

优选地，分光部件是半透镜。

优选地，所述瞳面质量监测元件是点阵光强侦测元件。

优选地，所述瞳面质量监测元件是感光阵列传感器。

优选地，反射镜阵列是平面型微电机系统元件，而且反射镜阵列的阵列格点个数至少为64X64，并且每个格点尺寸小于6umX6um。

优选地，所述已经成瞳面形状的激光的第一部分与第二部分之比为1％：99％。

根据本发明，还提供了一种具有瞳面质量监测和校准功能的光刻机照明方法，包括：