專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光系數(shù)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光系數(shù)測(cè)試方法、測(cè)試裝置，該裝置基于紫外193nm和可見(jiàn)光能量分布探測(cè)，屬于光電測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景光刻物鏡成像性能的好壞直接關(guān)系到光刻晶片的成敗。而影響光刻物鏡成 像性能的技術(shù)指標(biāo)，主要有雜光、(像面)照度分布及其分辨率或光學(xué)傳遞函數(shù)。 由于紫外光刻物鏡調(diào)制傳遞函數(shù)的截止頻率極高，直接測(cè)量其MTF極其困難， 往往通過(guò)采取實(shí)拍高分辨線條的照片來(lái)進(jìn)行鑒定。對(duì)于多達(dá)數(shù)十片鏡片組成的 光刻物鏡，雜光與照度分布對(duì)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。1986 年 IS0/DP 9358 Veiling glare of image forming systems -Definitions and methods of measurement只規(guī)定了對(duì)照相物鏡、望遠(yuǎn)鏡的雜 光測(cè)試。至今尚沒(méi)有適合光刻物鏡雜光和像面照度分布的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。隨著光刻機(jī)及其制版鏡頭朝著193nm乃至極紫外方向發(fā)展，國(guó)際上諸多光 刻機(jī)生產(chǎn)大公司注定不能回避光刻物鏡雜光和像面照度分布的測(cè)試與控制問(wèn) 題。但日本尼康公司、德國(guó)蔡司公司等都沒(méi)公開(kāi)該技術(shù)的報(bào)道。韓國(guó)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(cè)量圖像或黑斑圖像的方式，獲得點(diǎn)雜光擴(kuò)展函數(shù)分布(2005年美國(guó)專(zhuān)利 US006卯0887B2)。這種方法的不足之處是1、測(cè)量的"點(diǎn)"雜光擴(kuò)展函數(shù)分布，有利于分析雜光相對(duì)于無(wú)雜光衍射受限條件下"點(diǎn)"擴(kuò)展函數(shù)分布之間的差別， 但其測(cè)量屬于弱信號(hào)探測(cè)，難度大，精度難保證；2、這些方法測(cè)量的"點(diǎn)"雜光擴(kuò)展函數(shù)分布，都沒(méi)有嚴(yán)格按光刻掩膜照明條件下進(jìn)行，而且不能區(qū)分正常 光線產(chǎn)生的雜光和掩膜照明背景產(chǎn)生的雜光。正因?yàn)槿绱?，光刻物鏡的雜光和 像面照度分布的測(cè)試還沒(méi)有達(dá)到成熟的階段。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種采用牛角型消光管 積分球探測(cè)法測(cè)量雜光系數(shù)、掃描法測(cè)量雜光點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)測(cè)試技術(shù)及裝置，實(shí) 現(xiàn)光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光測(cè)試。本發(fā)明的一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光系數(shù)測(cè)試裝置由點(diǎn)光源照明系統(tǒng)、光刻物鏡、像方接收系統(tǒng)組成；光刻物鏡放置在點(diǎn)光源孔的光路上。像方接收系統(tǒng)由小孔光闌、中繼光學(xué)系統(tǒng)、積分球后端的牛角消光管、光電探測(cè)器、信號(hào)處理系統(tǒng)組成的；點(diǎn)光源照明系統(tǒng)的光線通過(guò)光刻機(jī)物鏡像方 上的小孔光闌后的艾里斑像，然后由積分球探測(cè)，測(cè)得光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作 條件下的隨照明視場(chǎng)變化的雜光系數(shù)。通過(guò)像面平移與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將中繼光學(xué)系統(tǒng)、積分球移動(dòng)到某軸外共軛像點(diǎn) 位置，并轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)正對(duì)軸外光束主光線的角度后，則可測(cè)得光刻物鏡該軸外點(diǎn) 的雜光系數(shù)。更換牛角消光管為折反觀測(cè)系統(tǒng)，用來(lái)觀測(cè)調(diào)整測(cè)量光路，以保證被測(cè)光 刻物鏡的軸上與軸外的物像共軛位置。點(diǎn)光源照明系統(tǒng)是高輻射強(qiáng)度光源和光源孔組成的點(diǎn)光源。本發(fā)明的一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光系數(shù)測(cè)試方法為紫外/可見(jiàn)點(diǎn)光源照明系統(tǒng)經(jīng)點(diǎn)光源孔發(fā)出的光線，經(jīng)光刻物鏡和小孔光闌 后的艾里斑像，被中繼光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚到積分球后端的牛角消光管內(nèi)全部吸收，其 余雜光均被積分球內(nèi)表面多次反射后，被光電探測(cè)器接收，最后由信號(hào)處理系統(tǒng) 輸出光刻物鏡的雜光系數(shù)。本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)所測(cè)雜光系數(shù)符合點(diǎn)光源照明條件的雜光系數(shù)。突出了評(píng)估雜光大小百分 比的單指標(biāo)，利于分析被試光刻物鏡的雜光來(lái)源；測(cè)量雜光系數(shù)的方法比測(cè)雜光點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的方法，其探測(cè)信號(hào)的信噪比高， 測(cè)量精度也高，容易保證微弱雜光條件下的測(cè)量可靠性。


圖1軸上雜光測(cè)量系統(tǒng)；圖2軸外雜光測(cè)量系統(tǒng)；圖中1-點(diǎn)光源照明系統(tǒng)、2-點(diǎn)光源孔、3-光刻物鏡、4-小孔光闌、5-中 繼光學(xué)系統(tǒng)、6-積分球、7-牛角消光管、8-紫外敏感的探測(cè)器、9-信號(hào)處理系 統(tǒng)、10-像面平移與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的基本思想將被照明的紫外點(diǎn)光源置于光刻物鏡的物方，光刻物鏡 位于精密回轉(zhuǎn)臺(tái)上，可繞立軸旋轉(zhuǎn)。在光刻物鏡的像方，經(jīng)一擴(kuò)展其工作距離 的中繼光學(xué)系統(tǒng)后，包含雜光在內(nèi)的光線全部進(jìn)入裝上牛角型消光管的積分球 內(nèi)。由于正常成像光線被置于該位置的牛角型消光管全部吸收，其余非正常成 像光線經(jīng)積分球內(nèi)壁多次反射后均勻照射探測(cè)器，得讀數(shù)為AE。然后，將積分 球的牛角型消光管移去換上白塞子，這時(shí)再得讀數(shù)為E + AA。前后兩次讀數(shù)的比 值的百分?jǐn)?shù)即為所求。將牛角型消光管的積分球移動(dòng)到光刻物鏡軸外共軛像面 位置，即可測(cè)得該軸外點(diǎn)的雜光系數(shù)。為保證紫外點(diǎn)光源經(jīng)光刻物鏡正確成像 在積分球的牛角型消光管處，必須先換用備用的可見(jiàn)光源來(lái)仔細(xì)調(diào)整光路。這 時(shí)，需要將積分球的牛角型消光管移去，更換一帶反射鏡的顯微目視系統(tǒng)，通 過(guò)監(jiān)視成像光斑的辦法，來(lái)準(zhǔn)確調(diào)整軸上和軸外測(cè)試光路，以保證雜光測(cè)試的 準(zhǔn)確性。本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)和光路如圖1所示。 一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下 雜光系數(shù)測(cè)試裝置，由點(diǎn)光源照明系統(tǒng)1、光刻物鏡3、像方接收系統(tǒng)11組成； 光刻物鏡3放置在點(diǎn)光源孔2的光路上。像方接收系統(tǒng)11由小孔光闌4、中繼光學(xué)系統(tǒng)5、積分球6后端的牛角消 光管7、光電探測(cè)器8、信號(hào)處理系統(tǒng)9組成的；點(diǎn)光源照明系統(tǒng)1的光線通過(guò) 光刻機(jī)物鏡3像方上的小孔光闌4后的艾里斑像，然后由積分球6探測(cè)，測(cè)得 光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下的隨照明視場(chǎng)變化的雜光系數(shù)。通過(guò)像面平移與 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)10將中繼光學(xué)系統(tǒng)5、積分球6移動(dòng)到某軸外共軛像點(diǎn)位置，見(jiàn)圖2， 并轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)正對(duì)軸外光束主光線的角度后，則可測(cè)得光刻物鏡該軸外點(diǎn)的雜光 系數(shù)。更換牛角消光管7為折反觀測(cè)系統(tǒng)，用來(lái)觀測(cè)調(diào)整測(cè)量光路，以保證被測(cè)光刻物鏡的軸上與軸外的物像共軛位置。點(diǎn)光源照明系統(tǒng)1是高輻射強(qiáng)度光 源和光源孔組成的點(diǎn)光源。本發(fā)明的一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光系數(shù)測(cè)試方法為紫外/可 見(jiàn)點(diǎn)光源照明系統(tǒng)1經(jīng)點(diǎn)光源孔2發(fā)出的光線，經(jīng)光刻物鏡3和小孔光闌4后的艾里斑像，被中繼光學(xué)系統(tǒng)5會(huì)聚到積分球6后端的牛角消光管7內(nèi)全部吸 收，其余雜光均被積分球6內(nèi)表面多次反射后，被光電探測(cè)器8接收，最后由信號(hào) 處理系統(tǒng)9輸出光刻物鏡的雜光系數(shù)。以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作了說(shuō)明，但這些說(shuō)明不能被理解 為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要求書(shū)限定，任何在 本發(fā)明
權(quán)利要求
1.一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于由點(diǎn)光源照明系統(tǒng)(1)、光刻物鏡(3)、像方接收系統(tǒng)(11)組成；光刻物鏡(3)放置在點(diǎn)光源孔(2)的光路上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜 光系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于像方接收系統(tǒng)(11)由小孔光闌(4)、 中繼光學(xué)系統(tǒng)(5)、積分球(6)后端的牛角消光管(7)、光電探測(cè)器 (8)、信號(hào)處理系統(tǒng)(9)組成的；點(diǎn)光源照明系統(tǒng)(1)的光線通過(guò) 光刻機(jī)物鏡(3)像方上的小孔光闌(4)后的艾里斑像，然后由積分 球(6)探測(cè)，測(cè)得光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下的隨照明視場(chǎng)變化 的雜光系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜 光系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于通過(guò)像面平移與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)將中 繼光學(xué)系統(tǒng)(5)、積分球(6)移動(dòng)到某軸外共軛像點(diǎn)位置，并轉(zhuǎn)動(dòng)一 個(gè)正對(duì)軸外光束主光線的角度后，則可測(cè)得光刻物鏡該軸外點(diǎn)的雜光 系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜 光系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于更換牛角消光管(7)為折反觀測(cè)系 統(tǒng)，用來(lái)觀測(cè)調(diào)整測(cè)量光路，以保證被測(cè)光刻物鏡的軸上與軸外的物 像共軛位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于點(diǎn)光源照明系統(tǒng)(1)是高輻射強(qiáng)度光源和光源孔組成的點(diǎn)光源。
6. —種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光系數(shù)測(cè)試方法，其特征在于紫外/可見(jiàn)點(diǎn)光源照明系統(tǒng)(1)經(jīng)點(diǎn)光源孔(2)發(fā)出的光線，經(jīng)光刻物鏡(3)和小孔光闌(4)后的艾里斑像，被中繼光學(xué)系 統(tǒng)(5)會(huì)聚到積分球(6)后端的牛角消光管(7)內(nèi)全部吸收，其余 雜光均被積分球(6)內(nèi)表面多次反射后，被光電探測(cè)器(8)接收， 最后由信號(hào)處理系統(tǒng)(9)輸出光刻物鏡的雜光系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下雜光系數(shù)測(cè)試裝置，屬于光電測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明旨在解決影響光刻質(zhì)量的成像物鏡像面雜光這個(gè)關(guān)鍵成像性能的高精度測(cè)量與評(píng)估。本發(fā)明由點(diǎn)光源照明系統(tǒng)、光刻物鏡、像方接收系統(tǒng)組成；光刻物鏡放置在點(diǎn)光源孔的光路上。像方接收系統(tǒng)由小孔光闌、中繼光學(xué)系統(tǒng)、積分球后端的牛角消光管、光電探測(cè)器、信號(hào)處理系統(tǒng)組成。點(diǎn)光源照明系統(tǒng)的光線通過(guò)光刻機(jī)物鏡像方上的小孔光闌后的艾里斑像，然后由積分球探測(cè)，測(cè)得光刻機(jī)物鏡點(diǎn)光源工作條件下的隨照明視場(chǎng)變化的雜光系數(shù)。本發(fā)明裝置具有探測(cè)信噪比高、精度高，功能強(qiáng)，可用于新研制和使用中的光刻機(jī)物鏡成像質(zhì)量的檢測(cè)、監(jiān)控與評(píng)估。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101271283SQ200810100859
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者川 何, 周桃庚, 張旭升, 林家明, 沙定國(guó), 蘇大圖, 趙維謙, 邱麗榮, 陳凌峰 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)