[发明专利]一种基于CCD相干因子检测装置的最佳像面调校方法

说明书

本发明提供了一种基于CCD相干因子检测装置的最佳成像面调校方法，该检测装置用于检测光学投影曝光光刻系统中透镜轴向CCD离焦情况，包括激光器、平面反射镜、透镜、CCD图像传感器、手动X‑Y位移平台。本发明所提最佳成像面调校方法，首先利用CCD采集激光光斑图像，根据光斑、重心能量的改变情况移动X‑Y位移平台进行粗调；其次分别建立微调评价函数和精调评价函数移动X‑Y位移平台进行微调和精调；最后实现CCD在最佳像面的校准。本发明操作简单，检测灵敏度，提高了检测效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及到光学投影曝光光刻的透镜轴向CCD离焦情况的检测装置，尤其是能实现装置中CCD在透镜轴向最佳像面的校准。

背景技术

集成电路制造中利用光化学反应原理，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术，称为光刻技术。集成电路规模从60年代的每个芯片上只有几十个晶体管到现在的10亿个晶体管的飞速发展，光刻技术的支持起到了极为关键的作用。典型的光刻技术包括光学曝光光刻、X射线光刻、电子束光刻等。目前，半导体制造行业中大多采用193nm浸入式光刻技术或193nm光刻技术作为32nm和22nm半导体工艺的主流技术。

曝光系统是准分子激光光刻机的关键部分，该系统主要由照明系统和投影系统组成。随着半导体器件体积的不断缩小，对芯片的制作要求也越来越高。芯片上刻蚀线条的特征尺寸的偏移成为集成电路制造过程中限制性因素之一。通常，人们认为投影光学元件的像差是造成硅片面上刻蚀线条特征尺寸改变的主要原因。但是，在1995年，Y. Borodovsky提出相干因子的改变会导致整个硅片面上刻蚀线宽的改变。此外，相干因子的改变还会引起投影光刻系统焦深和成像对比度的改变。尤其是在衍射极限附近，当采用一些特殊的方式提高成像的分辨率时，例如离轴照明，邻近效应校正等，这种现象更加明显。所以，在集成电路的日常生产过程中，简单可靠的相干因子检测可以指导生产者更好的优化曝光条件，进而改善刻蚀线条的质量。

传统的相干因子测量在光刻系统整机集成之后，采用光刻胶曝光。通过调节照明系统中锥形棱镜组间距，结合变倍扩束光组，改变相干因子大小，得到不同相干因子输入值对应的刻蚀线宽，根据所得线条反推相干因子的实际值。或者将有效光源经过针孔成像，在硅片面上分析所获得的光瞳像的各项参数，得到相干因子的值。这些方法的不足之处在于，都是整个系统集成后，在硅片面处测量。对于单独的照明系统性能的测量，两种方法都不能排除投影系统光学像差和光刻胶处理工艺对测量结果的影响。同时在光学投影光刻中，焦深（depth of focus, DOF）的定义为：满足成像质量要求（如线宽、侧壁陡直度等）所允许的偏离最佳焦面的范围。像差校正后的光学系统，只有在波像差不超过（由到）时，其成像质量才可以被接受，传统的校准工艺很难达到这一精度，并且因为需要对光刻胶曝光所以很大程度上提高了制作成本，因此这一系列条件都说明传统的制作工艺无法满足在照明系统的研制过程中实时测量的要求。而影响相干因子测量精度的主要因素是CCD（Charge Coupled Device）图像传感器获取的光斑能量分布和光斑的偏移。因此怎样去标定CCD的焦平面位置至关重要。

发明内容