[发明专利]用于光刻装置的散射测量调焦设备及方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域,尤其涉及一种用于光刻装置的散射测量调焦设备及方法。

背景技术

光刻技术或称光学刻蚀术，已经被广泛应用于集成电路制造工艺中。该技术通过光学投影装置曝光，将设计的掩模图形转移到光刻胶上。“掩模”和“光刻胶”的概念在光刻工艺中是公知的：掩模也称光掩模版，是薄膜、塑料或玻璃等材料的基底上刻有精确定位的各种功能图形的一种模版，用于对光刻胶层的选择性曝光；光刻胶是由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体，受到特定波长光线作用后，其化学结构发生变化，使得在某种溶液中的溶解特性改变。

散射测量是一种可用于在线测量CD或Overlay的光学度量技术。有两种主要的散射测量技术：1.光谱型散射测量通常利用宽波段光源，例如氙、氘或基于卤素的光源，例如氙弧灯，测量固定角度的散射光的性质（作为波长的函数）。该固定角度可为垂直入射或者倾斜入射。2.角分辨率型散射测量通常利用激光作为单一波长光源，测量固定波长的，作为入射角的函数的散射光的性质。

利用实时回归或者通过与由模拟得到的样本库图案进行对比，重建产生反射光谱的结构。重建包括成本函数的最小化。两种方法都通过周期性结构计算光的散射。最常用的技术为严格耦合波分析（RCWA），尽管光散射还可通过其他技术，例如有限差分时域（FDTD）或积分方程技术来计算。

在角分辨率型散射测量设备当中，需要采用大数值孔径（NA）的显微物镜，一般NA>0.9，故物镜的离焦将会急剧增大样品面的照明面积，而样品面上的照明面积大小又需进行严格控制，否则将引入大量噪声，从而降低测量精度，甚至测量失败；故在此类散射测量设备中，调焦方法的选择意义重大。

在专利US2008/0135774中，公开了一种散射测量调焦的方法，该方法是在物镜焦面两侧对称位置放置两个探测器，当显微物镜处于离焦状态时，两个探测器上采集到的光斑大小会有所差别；该调焦方法存在的不足是结构复杂，需采用两个探测器进行调焦。

在专利US2006/0066855中，公开了一种利用刀口检测判断物镜是否处于最佳焦面的调焦方法，该调焦方法的不足是实现较复杂，且需要结构复杂的附件。

由此可见，本技术领域急需要一种结构简洁工艺实现容易的散射测量调焦设备及方法。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于光刻装置的散射测量调焦设备及方法，该设备及方法结构简洁，实现工艺简单。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于光刻装置的散射测量调焦设备，包括：一光学物镜，所述光学物镜的数值孔径大于0.9；一调焦组件，所述调焦组件在子午面和水平面具有不同光焦度；一探测器，所述探测器用于探测一待测面经过所述光学物镜及所述调焦组件所形成的光斑；以及处理单元，与所述探测器电性连接，根据所述探测器获得的光斑能量分布判断待测面是否位于所述光学物镜的焦深范围内。

更进一步地，该调焦组件为像散器件。

更进一步地，该探测器为四象限探测器、四象限雪崩二极管、CCD或者CMOS。该探测器的探测探测区域四等分，且该光斑均匀分布该探测器表面。

本发明同时公开一种用于光刻装置的散射测量调焦方法，其特征在于，包括：将一待测面经过一光学物镜及一调焦组件形成一光斑；将一探测器放置于一位置处探测所述光斑；根据所述探测器获得的光斑能量分布判断待测面是否位于所述光学物镜的焦深范围内，若是则结束所述用于光刻装置的散射测量调焦方法，否则执行下一步骤；以及沿所述光学物镜的光轴方向改变所述待测面与所述光学物镜之间的距离，使所述待测面位于所述光学物镜的焦深范围内。

更进一步地，该光学物镜的数值孔径大于0.9。

更进一步地，该调焦组件在子午面和水平面具有不同光焦度。该调焦组件为像散器件。

更进一步地，该探测器为四象限探测器、四象限雪崩二极管、CCD或者CMOS。该探测器的探测探测区域四等分，且该光斑均匀分布该探测器表面。

与现有技术相比较，本发明及方法所使用的结构非常简洁，仅需要一个探测器探测光斑的形状分布，根据该形状分布即可判断此时待测面是否位于显微物镜的最佳焦面。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是本发明所涉及的散射测量调焦装置的第一实施方式的结构示意图;

图2为本发明所涉及的第一实施方式的探测器所探测到的光斑信号;