[发明专利]用于光谱特征计量的光束均匀化

说明书

一种计量系统用于测量脉冲光束的光谱特征。计量系统包括：在脉冲光束的路径中的光束均化器，光束均化器具有波前修改单元的阵列，每个单元具有与光束的至少一个空间模式的尺寸相匹配的表面积；在离开光束均化器的脉冲光束的路径中的光学频率分离装置，其中光学频率分离装置被配置为与脉冲光束交互并且输出与脉冲光束的光谱分量相对应的多个空间分量；以及接收并且感测输出空间分量的至少一个传感器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月29日提交的美国申请No.15/364,006的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

所公开的主题涉及一种用于使光束均匀化的装置，以便测量和分析光束的光谱特征，诸如例如带宽或波长。

背景技术

在半导体光刻(或光刻法)中，集成电路(IC)的制造包括在半导体(例如，硅)衬底(也称为晶片)上执行各种物理和化学工艺。光刻曝光装置或扫描仪是一种将期望图案施加到衬底的目标部分上的机器。由沿着轴向方向延伸的光束照射晶片，并且晶片固定到平台，使得晶片通常沿着与轴向方向横向(和正交)的平面延伸。光束具有的波长在深紫外(DUV)范围，例如从约10纳米(nm)到约400nm。

光束由光源产生。光束的光谱特征或特性(例如，带宽和波长)的准确知识可以用于例如使得能够控制晶片处的最小特征尺寸或临界尺寸(CD)。CD与被印刷在晶片上的特征尺寸有关。

发明内容

在一些一般方面，一种计量系统被配置为测量脉冲光束的光谱特征。计量系统包括在脉冲光束的路径中的光束均化器、在离开光束均化器的脉冲光束的路径中的光学频率分离装置、以及至少一个传感器。光束均化器包括波前修改单元的阵列，并且每个波前修改单元包括与光束的至少一个空间模式的尺寸相匹配的表面积。光学频率分离装置被配置为与脉冲光束交互并且输出与脉冲光束的光谱分量相对应的多个空间分量。传感器接收并且感测输出空间分量。

实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，计量系统还可以包括控制系统，该控制系统连接到至少一个传感器的输出并且被配置为：针对一个或多个脉冲测量来自光学频率分离装置的输出空间分量的特性；分析所测量的特性以计算脉冲光束的光谱特征的估计；以及确定脉冲光束的估计的光谱特征是否在光谱特征的值的可接受范围内。光谱特征可以是脉冲光束的带宽。计量系统还可以包括光学连接到脉冲光束的光谱特征选择系统。控制系统可以连接到光谱特征选择系统；并且如果控制系统确定脉冲光束的估计的光谱特征在可接受范围之外，则控制系统可以被配置为向光谱特征选择系统发送调节信号以修改脉冲光束的光谱特征。

如果单元表面积在空间模式的面积的0.5到1.5倍之间，则单元的表面积可以与光束的模式尺寸相匹配。如果单元表面积在空间模式的面积的0.9到1.1倍之间，则单元的表面积可以与光束的模式尺寸相匹配。

计量系统还可以包括在光束的路径中的光学扩散器，其中光束均化器接收从光学扩散器输出的光束。光学扩散器可以包括微透镜阵列。

计量系统可以包括在路径中在产生光束的源与光刻曝光装置之间的光束分离设备。光束分离设备可以将第一百分比的光束导向光束均化器，并且可以将第二百分比的光束沿着路径导向光刻曝光装置。计量系统还可以包括在光束分离设备与光束均化器之间的光学时间脉冲展宽器。光学时间脉冲展宽器可以是无源光学元件。

光束均化器可以包括具有多个波前修改单元的阵列。光束均化器可以包括接收阵列的光束输出的透镜。

光束均化器可以包括至少两个阵列，每个阵列具有多个波前修改单元。光束均化器可以包括接收至少两个阵列的光束输出的透镜。计量系统可以包括连接到至少两个阵列中的一个或多个并且被配置为调节至少两个阵列之间的距离的致动器。

均匀化的光束平面可以位于透镜的焦平面处。计量系统可以包括在均匀化的光束平面处的旋转扩散器。