[发明专利]一种远心测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺中的一种测量系统，且特别涉及一种远心测量装置及方法。 

背景技术

光刻曝光系统通常包括照明系统、含有电路图的掩模版、投影物镜系统、和用于涂覆了光刻胶的硅片。照明系统以合适的照明方式均匀的照射掩模版电路图，投影物镜系统把掩模版电路图照明区域的像投射到硅片上。光刻投影物镜系统设计成双远心光学系统。所谓的双远心光学系统是指同时具有物方远心结构与像方远心结构的光学系统。另外，照明系统也要求提供远心照明，照明系统的非远心，会造成投影物镜上的物面非远心，从而造成远心偏差。 

光刻曝光系统的这种结构设计，即使系统中存在定位和设置不精确的情况下，也能得到比较满意的成像效果。双远心系统的主光线和光轴平行，从而保证掩模和硅片在一定焦深范围内的倍率不变，这样曝光线条可以比较均匀，线条斜边可以比较对称。远心是指主光线和光轴之间的夹角，可以用Rx和Ry来描述，Rx是指x方向上的远心，Ry是指y方向上的远心，Rx和Ry越小，远心性越好，双远心系统理想的远心值应为0。 

中国专利CN1888981A提供了一种投影物镜远心测量方法。该专利利用一可起到孔径光阑作用的专用掩模，并在该远心掩模上设置至少一个用来测量视场内远心的通光孔，通过在不同的位置测量物体的像来确定通过该点的主光线，从而计算获得远心。专利CN1888981A需要一特制的远心掩模，如图1所示，该掩模上设置至少一个通光孔，通过在不同的成像位置测量物体的像来确定主光线，然后再根据测量高度，利用线形直线方程，线形拟合出一条经过通光孔中心的光线轨迹，该光线轨迹与光轴的夹角即为远心度，测试点如图2所示。该专利测试方法较繁锁，需要特制掩模，并且需要在不同高度的成像面分别寻找 主光线，测试速度较慢，另外，需要根据测试结果拟和线形方程求解远心，计算过程也较复杂。 

光刻曝光系统在线检测装置的大小通常会受到掩膜台和硅片台的限制，由于掩膜面到投影物镜的距离通常很短，很难在掩膜面上设置较大的光学测量装置，如果采用传统的傅立叶变换透镜，透镜的尺寸和焦距将会对机械空间要求很大。 

发明内容

为了克服已有技术中测量远心值繁锁的问题，本发明提供一种能够快速有效的测量远心的装置和方法。 

为了实现上述目的，本发明提出一种远心测量装置，包括：全息光学元件，全息光学元件是由球面波与参考平面波发生干涉后产生；进光孔，位于所述全息光学元件一侧的焦面上；光电传感器，位于所述全息光学元件另一侧的焦面上；数据处理系统，和所述光电传感器相连。 

可选的，所述进光孔被放置于一照明场平面内。 

可选的，所述光电传感器为电荷耦合器件(CCD)或者位置传感器(PSD)。 

可选的，所述远心测量装置和一控制台相连，由所述控制台控制所述远心测量装置的运动。 

可选的，所述进光孔形状为圆形、椭圆形或者方形。 

为了实现上述目的，本发明还提出一种远心测量方法，包括：光照射进光孔产生点光源；所述点光源射到全息光学元件上后以平行光出射；所述平行光射到一光电传感器上；数据处理系统接收所述光电传感器上的信号并计算所述点光源的远心值，其中，全息光学元件是由球面波与参考平面波发生干涉后产生，进光孔位于全息光学元件一侧的焦面上，光电传感器位于全息光学元件另一侧的焦面上。 

可选的，所述点光源放置于照明场平面内。 

可选的，还包括一步进扫描过程，测量装置在所述照明场平面内步进扫描多个点的位置，测量多个点的远心值。 

可选的，所述光电传感器为电荷耦合器件(CCD)或者位置传感器(PSD)。 

可选的，所述远心测量装置和一控制台相连，由所述控制台控制所述远心测量装置的运动。 

可选的，所述进光孔形状为圆形、椭圆形或者方形。 

本发明所述的一种远心测量装置及方法的有益效果主要表现在：本发明所 述的装置中使用全息光学元件代替普通透镜，在可以实现傅里叶变换的功能的前提下，使得光刻曝光系统远心的测量变得快速有效而且简单直接，另外全息光学元件重量轻、造价低、制造快、易于复制、能多重记录以及易于分割的特点也大大优于普通透镜。 

附图说明

图1为现有技术所使用的远心掩膜示意图； 

图2为现有技术远心测试的光路图； 

图3为本发明远心测量装置示意图； 

图4为本发明入射光主光线和光轴的关系示意图； 

图5和图6为本发明的全息光学元件原理图；