一種光刻機物鏡掩膜照明條件下雜光係數測試裝置的製作方法

2023-05-22 12:51:01 1

專利名稱：一種光刻機物鏡掩膜照明條件下雜光係數測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量光刻物鏡雜光測試方法裝置，該裝置適用紫外193rnn 和可見光能量分布探測，屬於光電測試技術領域。
背景技術：
光刻物鏡成像性能的好壞直接關係到光刻晶片的成敗。而影響光刻物鏡成 像性能的技術指標，主要有雜光、(像面)照度分布及其解析度或光學傳遞函數。 由於紫外光刻物鏡調製傳遞函數的截止頻率極高，直接測量其MTF極其困難， 往往通過採取實拍高分辨線條的照片來進行鑑定。對於多達數十片鏡片組成的 光刻物鏡，雜光與照度分布對其成像性能的影響更為突出，因此，只判定其分 辨率，還不能得知影響光刻物鏡成像性能的主要原因。通過光刻物鏡的光線分為兩部分， 一部分光線按照正常光路進行，在像面 上成像，這是有用的部分。另一部分光線則在中途被透鏡表面及其膜層表面、 反射鏡面及其膜層多次反射，或被鏡筒內壁、光闌等反射，或被透鏡內部的氣 泡、條紋和雜質等散射，以及鏡頭使用中帶入的汙染等，加之多次暴光後，以 非正常的光路途逕到達像面，這是有害的光線。這些有害的雜光造成光刻物鏡 成像質量的下降，直接影響光刻質量。因此，對於要求超高解析度要求的光刻 物鏡，必須檢測其雜光指標是否超差。隨著大型光學設計軟體功能的擴展，有的軟體可以做一些消雜光的設計計 算。但是，由於模擬雜光來源的因素多而複雜，其追跡雜光光路的數學模型難 以貼近實際，故對於製造出來的複雜光刻物鏡不檢測其雜光指標，而完全依靠 光學設計與加工工藝來保證是不現實的。因此，複雜而昂貴的光刻物鏡的雜光 性能必須最終通過實際檢測，得以控制和驗證。1986 年 IS0/DP 9358 Veiling glare of image forming systems -Definitions and methods of measurement只規定了對照相物鏡、望遠鏡的雜 光測試。至今尚沒有適合光刻物鏡雜光和像面照度分布的測量標準。隨著光刻機及其製版鏡頭朝著193nm乃至極紫外方向發展，國際上諸多光刻機生產大公司註定不能迴避光刻物鏡雜光和像面照度分布的測試與控制問 題。但日本尼康公司、德國蔡司公司等都沒公開該技術的報導。韓國三星公司Ho-chul Kim介紹了在(光刻)曝光裝置上添加一成像傳感器二維掃描參考圖像和 測量圖像或黑斑圖像的方式，獲得點雜光擴展函數分布(2005年美國專利 US006900887B2)。這種方法的不足之處是1、測量的"點"雜光擴展函數分布， 有利於分析雜光相對於無雜光衍射受限條件下"點"擴展函數分布之間的差別， 但其測量屬於弱信號探測，難度大，精度難保證；2、這些方法測量的"點"雜 光擴展函數分布，都沒有嚴格按光刻掩膜照明條件下進行，而且不能區分正常 光線產生的雜光和掩膜照明背景產生的雜光。正因為如此，光刻物鏡的雜光和 像面照度分布的測試還沒有達到成熟的階段。發明內容本發明的目的是為克服上述已有技術的不足，提出一種採用牛角型消光管 積分球探測法測量雜光係數測試技術及裝置，實現光刻物鏡掩膜照明條件下的 雜光測試。本發明的目的是通過下述技術方案實現的。本發明的一種光刻機物鏡掩膜照明條件下雜光係數測試裝置，由物方發射 系統和像方接收系統組成；物方發射系統包括內置在積分球內的光源、放置在 積分球出口光路上的掩膜板；像方接收系統包括掩膜板透射光路上的光刻物鏡、 以及中繼光學系統、帶牛角消光管、光電探測器的積分球、信號處理系統；在 像方積分球端採用帶牛角型消光管和光電探測器測量符合光刻機掩膜照明條件 下不同視場的雜光係數。通過像面平移與轉動機構將中繼光學系統、積分球移動到某軸外共軛像點 位置，並轉動一個正對軸外光束主光線的角度後，可測得光刻物鏡該軸外點的 雜光係數。更換牛角消光管為折反觀測系統，用來觀測調整測量光路，以保證被測光 刻物鏡的軸上與軸外的物像共軛位置。光源是紫外光源或普通照明光源。本發明的一種光刻機物鏡雜光係數測試方法，照明光源發出光線經積分球 內表面多次反射後從積分球開口射出均勻投射到掩膜板上，經掩膜板透射的光線，經光刻物鏡的艾裡斑像，被中繼光學系統會聚到積分球後端的牛角消光管 內全部吸收，其餘雜光均被積分球內表面多次反射後，被光電探測器接收，最後 由信號處理系統輸出光刻物鏡的軸上點雜光係數。本發明具有如下顯著優點測量裝置按照光刻物鏡掩膜照明條件下設置雜光環境，所測結果更符合實際；測量雜光係數的方法比測雜光點擴展函數的方法，其探測信號的信噪比高， 測量精度也高，容易保證微弱雜光條件下的測量可靠性。


圖1軸上雜光測量系統圖2軸外雜光測量系統圖中1-積分球內置紫外/可見照明光源、2-積分球、3-掩膜板、4-光刻物 鏡、5-中繼光學系統、6-積分球、7-牛角消光管、8-光電探測器、9-信號處理 系統、10-像面平移與轉動機構、11-物方發射系統、12-像方接收系統。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。本發明的基本思想將26mmX5mm面光源193nm紫外照明系統置於光刻物鏡 的物方，光刻物鏡位於精密迴轉臺上，可繞立軸旋轉。在光刻物鏡的像方，經 一擴展其工作距離的中繼光學系統後，包含雜光在內的光線全部進入裝上牛角 型消光管的積分球內。由於正常成像光線被置於該位置的牛角型消光管全部吸 收，其餘非正常成像光線經積分球內壁多次反射後均勻照射探測器，得讀數為 A^。然後，將積分球的牛角型消光管移去換上白塞子，這時再得讀數為^ + A^。 前後兩次讀數的比值的百分數即為所求77 。將牛角型消光管的積分球移動到光 刻物鏡軸外共軛像面位置，即可測得該軸外點的雜光係數77 。本發明實施例結構和光路如圖1所示。本發明的一種光刻機物鏡掩膜照明 條件下雜光係數測試裝置由物方發射系統11和像方接收系統12組成；物方發射系統11包括內置在積分球2內的光源1、放置在積分球2出口光路上的掩膜 板3;像方接收系統12包括掩膜板3透射光路上的光刻物鏡4、以及中繼光學 系統5、帶牛角消光管7、光電探測器8的積分球6、信號處理系統9;在像方 積分球6端採用帶牛角型消光管7和光電探測器8測量符合光刻機掩膜照明條 件下不同視場的雜光係數。光源1是紫外光源或普通照明光源。 本發明的一種光刻機物鏡雜光係數測試方法為積分球內置紫外/可見照明光源1發出光線經積分球2內表面多次反射後從 積分球開口射出均勻投射到掩膜板3上，經掩膜板透射的光線，經光刻物鏡4成 像，在該光刻物鏡像面上的光分布，被中繼光學系統5會聚到積分球6後端的牛 角消光管7內，將共軛物點的艾裡斑像全部吸收，其餘雜光均被積分球6內表面 多次反射後，被紫外敏感的探測器8接收，最後由信號處理系統9輸出光刻物鏡 的軸上點雜光係數77 。通過像面平移與轉動機構10將中繼透鏡及積分球移動到 某軸外共軛像點位置，見圖2，並轉動一個正對軸外光束主光線的角度後，則可 同上測得光刻物鏡該軸外點的雜光係數7 。圖1中牛角消光管7可更換為折反 觀測系統，用來觀測調整測量光路，以保證被測光刻物鏡的軸上與軸外的物像 共軛位置。這樣，可以測得光刻物鏡隨著視場變化的雜光係數分布。以上結合附圖對本發明的具體實施方式
作了說明，但這些說明不能被理解 為限制了本發明的範圍，本發明的保護範圍由隨附的權利要求書限定，任何在 本發明權利要求基礎上進行的改動都是本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種光刻機物鏡掩膜照明條件下雜光係數測試裝置，其特徵在於由物方發射系統(11)和像方接收系統(12)組成；物方發射系統(11)包括內置在積分球(2)內的光源(1)、放置在積分球(2)出口光路上的掩膜板(3)；像方接收系統(12)包括掩膜板(3)透射光路上的光刻物鏡(4)、以及中繼光學系統(5)、帶牛角消光管(7)、光電探測器(8)的積分球(6)、信號處理系統(9)；在像方積分球(6)端採用帶牛角型消光管(7)和光電探測器(8)測量符合光刻機掩膜照明條件下不同視場的雜光係數。
2. 根據權利要求1所述的一種光刻機物鏡掩膜照明條件下雜光 係數測試裝置，其特徵在於通過像面平移與轉動機構(10)將中繼 光學系統(5)、積分球(6)移動到某軸外共軛像點位置，並轉動一個 正對軸外光束主光線的角度後，可測得光刻物鏡該軸外點的雜光系 數。
3. 根據權利要求1所述的一種光刻機物鏡掩膜照明條件下雜光係數測試裝置，其特徵在於更換牛角消光管(7)為折反觀測系統，用來觀測調整測量光路，以保證被測光刻物鏡的軸上與軸外的物像共 軛位置。
4. 根據權利要求1所述的一種光刻機物鏡掩膜照明條件下雜光係數測試裝置，其特徵在於光源(1)是紫外光源或普通照明光源。
5. —種光刻機物鏡掩膜照明條件下雜光係數測試方法，其特徵在於照明光源(1)發出光線經積分球(2)內表面多次反射後從積分球開口射出均勻投射到掩膜板(3)上，經掩膜板透射的光線，經 光刻物鏡(4)的艾裡斑像，被中繼光學系統(5)會聚到積分球(6) 後端的牛角消光管(7)內全部吸收，其餘雜光均被積分球(6)內表 面多次反射後，被光電探測器(8)接收，最後由信號處理系統(9)輸 出光刻物鏡的軸上點雜光係數。
全文摘要
本發明涉及一種光刻機物鏡掩膜照明條件下雜光係數測試裝置，屬於光電測試技術領域。本發明包括內置在積分球內的光源、放置在積分球出口光路上的掩膜板、掩膜板透射光路上的光刻物鏡、以及中繼光學系統、帶牛角消光管、光電探測器的積分球、信號處理系統。照明光源發出光線經積分球內表面多次反射後從積分球開口射出均勻投射到掩膜板上，經光刻物鏡的艾裡斑像，被中繼光學系統會聚到積分球後端的牛角消光管內全部吸收，其餘雜光均被積分球內表面多次反射後，被光電探測器接收，最後由信號處理系統輸出光刻物鏡的軸上點雜光係數。本發明具有探測信噪比高、精度高，功能強，可用於新研製和使用中的光刻機物鏡成像質量的檢測、監控與評估。
文檔編號G01M11/02GK101271284SQ200810100860
公開日2008年9月24日 申請日期2008年2月25日 優先權日2008年2月25日
發明者川 何, 周桃庚, 張旭升, 林家明, 沙定國, 蘇大圖, 趙維謙, 邱麗榮, 陳凌峰 申請人:北京理工大學