[发明专利]一种光刻机投影物镜像面在线测量标记及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及一种光刻机投影物镜像面在线测量标记及测量方法。

背景技术

光刻装置主要用于集成电路工C或其它微型器件的制造。通过光刻装置，可将掩模图形成像于涂覆有光刻胶的晶片上，例如半导体晶片或LCD板。光刻装置通过投影物镜曝光，将设计的掩模图形转移到光刻胶上，而作为光刻装置的核心元件，投影物镜的像面位置对光刻成像质量有重要影响。

为了获得最佳的成像效果，在曝光时，涂有光刻胶的晶片上表面需置于最佳像面高度。因此，在系统集成阶段，需精密地确定物镜最佳像面位置。

已知的方法是通过机械工装方式保证物面或像面的精度，然而，机械工装的精度一般为μm量级，如要进一步提高精度，会增大加工的复杂度，也会大幅增加制造成本，且不利于进行在线测量。美国专利US5856052就揭露了一种通过步进曝光确定像面位置的方法。即利用曝光的方法，通过在一定的范围内步进搜索，可得成像质量相对较佳的像面位置。这种利用曝光的方法测量时间长，测量方法复杂，不易操作。因此，如何提供一种测量方法简单、快速、测量精度更高的测量方法，已成为业界研究的一大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量方法简单、快速、测量精度更高的光刻机像面在线检测标记及测量方法。

为实现上述目的，本发明通过设计间隔分布不同尺寸宽度线条的光栅标记，并利用光能量传感器测量成像视场中各位置的最佳成像高度，最终拟合出光刻机投影物镜的像面、场曲、高阶场曲等参数。

本发明提供了一种光刻机投影物镜像面在线测量标记，所述标记由周期分布的子标记组成，其中，所述子标记中包括多种不同的线条标记。

其中，所述子标记包括第一线条标记和第二线条标记，第一线条标记为一较宽的线条，第二线条标记由与第一线条平行的多条较窄的线条排列组成。

其中，所述标记的子标记的周期一般应大于子标记宽度的2倍。

其中，所述第一线条标记的线条宽一般应为所述投影物镜分辨率的5到20倍。

其中，所述第二线条标记由2到10条较窄的线条排列组成，每条较窄的线条宽应为所述投影物镜分辨率的1到2倍。

本发明还提供了一种利用前述测量标记在线测量光刻机投影物镜像面的测量方法，该方法使用了具有下述结构的系统：

产生投影光束的光源；

用于调整所述光源发出的光束的光强分布和部分相干因子的照明系统；

能将掩模图案成像且其数值孔径可以调节的成像光学系统；

能承载所述掩模并精确定位的掩模台；

能承载硅片并精确定位的工件台；

可使工件台精确定位的激光干涉仪；

能精确测量所述掩模上标记成像能量空间分布的光能量探测器；

所述方法包含以下步骤：

(1)所述光源发出的光经照明系统照射到刻有测量标记的掩模上，掩模选择性地透过一部分光线，这部分光线经成像光学系统，成像到最佳像面；

(2)以x为步长，在预期的最佳像面附近，从-kμm到kμm的不同高度上，利用光能量探测器扫描标记的空间像，记录空间像能量分布；

(3)根据步骤(2)中所述能量分布，计算测量标记在不同测量高度处的空间像的频率分布；

(4)根据步骤(3)中所述标记不同测量高度时的空间像的频率分布，计算视场中不同位置的最佳成像高度；

(5)根据步骤(4)所述的视场中不同位置的最佳成像高度，拟合像面高度、倾斜、场曲等参数。

其中，所述光能量探测器的受光尺寸应为所述最小线宽线条宽度的0.5到2倍。

其中，在步骤(4)中，利用标记不同测量高度F_set与其对应的空间高频成分比重E_{high_fre}建立二次曲线关系，公式如下：