CN112147851B - 光刻设备及光刻设备的瞳面透过率的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光刻设备以及光刻设备的瞳面透过率的检测方法。根据具有子光束能量常数的相位掩模版，获取对应的子光束入射能量或者获取子光束的入射能量比值，并且在光刻设备中还集成有检测装置，以利用检测装置可以实现在线获取子光束的出射能量，进而可以得到瞳面透过率的检测结果。即，本发明中的光刻设备集成有瞳面透过率检测功能，从而可以在线执行检测过程，不仅其检测方式便利，并且可有效缩减检测时长。

Description

光刻设备及光刻设备的瞳面透过率的检测方法

技术领域

本发明涉及影像传感器技术领域，特别涉及一种光刻设备，以及光刻设备的瞳面透过率的检测方法。

背景技术

随着投影光刻技术的发展，光刻设备的投影光学系统性能逐步提高，目前光刻设备已成功应用于亚微米和深亚微米分辨率的集成电路制造领域。以及，为适应集成电路制造相继突破45nm、32nm和22nm技术节点的工艺要求，光刻设备也必须提高其成像分辨率，而提高成像分辨率的方法之一就是增大光刻设备的物镜系统的数值孔径NA，然而，采用大数值孔径的物镜系统将导致光束对光刻结果的影响变得更为明显。

尤其是，随着超高数值孔径的成像系统的应用工况增多，并且随着物镜其工作时间的增加，不同曝光场点的成像系统的瞳面透过率分布(Pupil TransmittanceDistribution，PTD)会有不同，从而会导致远心、光瞳平衡性等指标恶化。因此，成像系统的瞳面透过率必须能够被检测。

目前，针对光刻设备的瞳面透过率的检测中，通常是在将物镜系统集成到光刻设备的整机之前，利用偏振检测装置单独的在离线状态下执行检测过程。即，由于偏振检测装置有旋转波片部件，其体积较大，从而不能够直接放入光刻设备中，进而使现有的光刻设备无法在线执行瞳面透过率的检测过程。并且，现有的检测方式的测试时间长，不利于频繁的执行瞳面透过率检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻设备，以解决现有的光刻设备无法实现在线执行瞳面透过率的检测过程，并且检测时长较长的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光刻设备，包括：

照明系统，用于提供光束；

相位掩模版，用于将由所述照明系统发出的光束拆分为第一级子光束和第二级子光束，并根据所述相位掩模版获取由所述相位掩模版投射出的第一级子光束和第二级子光束的入射能量，或者获取由所述相位掩模版投射出的第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值；

物镜系统，用于将从所述相位掩模版投射出的所述第一级子光束和所述第二级子光束投射至光刻设备的运动台上；以及，

检测装置，安装在所述运动台上，用于检测投射至所述运动台上的第一级子光束和第二级子光束的出射能量，以根据所述出射能量和所述入射能量得到所述物镜系统的瞳面透过率；或者，获取第二级子光束和第一级子光束的出射能量比值，并根据所述出射能量比值和所述入射能量比值得到所述物镜系统的瞳面透过率。

可选的，结合如下公式获取所述物镜系统的瞳面透过率：

T＝(E1’/E0’)/(E1/E0)；

其中，T为瞳面透过率；

E0为第一级子光束的入射能量；

E1为第二级子光束的入射能量；

E0’为第一级子光束的出射能量；

E1’为第二级子光束的出射能量。

可选的，所述相位掩模版上具有至少两种掩模图形，所述至少两种掩模图形依次偏转不同的角度，以使所述光束分别经过所述至少两种掩模图形时，投射出的第一级子光束和第二级光束相应的依次偏转不同的角度照射至所述瞳面上。

可选的，所述相位掩模版上具有至少两种掩模图形，所述至少两种掩模图形的光栅周期互不相同，以使所述光束分别经过所述至少两种掩模图形时，投射出的第一级子光束和第二级子光束的间距互不相同。

可选的，照射至所述相位掩模版上的入射光的入射角度可调整，以使所述入射光以不同的入射角度照射至所述相位掩模版。

可选的，所述检测装置设置在所述运动台中，并且所述检测装置的检测面低于所述运动台的台面。

可选的，所述检测装置为可移动安装在所述运动台中，用于依次检测照射至所述运动台上的第一级子光束和第二级子光束。

可选的，所述检测装置包括：

支撑框架，所述支撑框架具有容纳腔体；

汇聚透镜，设置在所述支撑框架对应光入射面的腔体壁上；以及，

探测器，设置在所述支撑框架的所述容纳腔体内。

可选的，在所述汇聚透镜的光入射面上涂覆有遮挡层，并由所述遮挡层在所述汇聚透镜的光入射面上围绕出一透光区。

基于如上所述的光刻设备，本发明还提供了一种光刻设备的瞳面透过率的检测方法，包括：

利用照明系统提供光束，并使所述光束经过相位掩模版拆分为第一级子光束和第二级子光束，并获取所述第一级子光束和所述第二级子光束的入射能量，或者获取所述第二级子光束和所述第一级子光束的入射能量比值；

使所述第一级子光束和所述第二级子光束穿过光刻设备的物镜系统，并投射至运动台；

利用安装在所述运动台上的检测装置检测所述第一级子光束和所述第二级子光束在穿过所述物镜系统之后的出射能量；以及，

根据所述入射能量和所述出射能量，得到瞳面透过率；或者，获取第二级子光束和第一级子光束的出射能量比值，并根据所述出射能量比值和所述入射能量比值得到瞳面透过率。

可选的，所述光束经过所述相位掩模版拆分为一束第一级子光束和两束第二级子光束，以及所述两束第二级子光束以分别对应在所述第一级子光束的两侧照射在成像系统的瞳面上；以及，所述检测装置检测所述一束第一级子光束和所述两束第二级子光束的出射能量。

可选的，所述检测方法包括：

移动所述相位掩模版，以使相位掩模版上的至少两种掩模图形依次对位在预定的曝光场点，并依次获取与各个掩模图形对应的出射能量，以得到预定的曝光场点所对应的瞳面在不同方位角处的透过率分布。

可选的，所述检测方法包括：

移动所述相位掩模版，以使相位掩模版上的至少两种掩模图形依次对位在预定的曝光场点，并依次获取与各个掩模图形对应的出射能量，以得到预定的曝光场点所对应的瞳面在预定方向上的径向透过率分布。

可选的，所述检测方法包括：

在预定的曝光场点，调整照射至所述相位掩模版上的入射光的入射角度，以使所述入射光以不同的入射角度依次经过所述相位掩模版，并依次获取与各个入射角度对应的出射能量，以得到预定的曝光场点所对应的瞳面在不同位置的透过率分布。

可选的，所述检测方法包括：

设定多个曝光场点，并在各个曝光场点依次获取所述出射能量，以得到各个曝光场点所对应的瞳面的透过率。

在本发明提供的光刻设备中，根据具有子光束能量常数的相位掩模版，可以获取由相位掩模版投射出的第一级子光束和第二级子光束的入射能量，或者可以获取由相位掩模版投射出的第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值，并利用集成在光刻设备中的检测装置，能够对从物镜系统中投射出第一级子光束和第二级子光射的出射能量进行检测。即，本发明中的光刻设备，可以在线获取由相位掩模版投射出的子光束的入射能量或者入射能量比值，并在线获取从物镜系统投射出的子光束的出射能量，基于此，即可以进一步得到成像系统的瞳面透过率。

与传统的需要在离线状态下进行瞳面透过率检测相比，本发明提供的瞳面透过率的检测方法，其检测过程更为便捷，并且检测时长也更短，有利于实现光刻设备以短周期执行检测过程，以及时的监控光刻设备的瞳面透过率状态，进而有利于保障光刻设备的成像对比度。

附图说明

图1为本发明实施例一中的具备瞳面透过率检测功能的光刻设备；

图2为本发明实施例一中的具备瞳面透过率检测功能的光刻设备的光路示意图；

图3为本发明实施例一中的检测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例一中的相位掩模版其多种掩模图形及对应的子光束在瞳面和像面上的光斑示意图；

图5为本发明实施例一中的具备瞳面透过率检测功能的光刻设备在其执行瞳面透过率检测时的流程示意图；

图6为本发明实施例二中的具有瞳面透过率检测功能的光刻设备在其照射至相位掩模版上的入射光发生偏转时的光路示意图；

图7为本发明实施例二中的不同入射角度的入射光其对应的子光束在瞳面和像面上的光斑示意图；

图8为本发明实施例二中的光刻设备在其执行瞳面透过率检测时的流程示意图。

其中，附图标记如下：

100-照明系统；

200-相位掩模版；

210/220/230/240/250/260-掩模图形；

300-物镜系统；

300A-瞳面；

400-运动台；

500-检测装置；

510-支撑框架；

520-汇聚透镜；

530-探测器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光刻设备以及光刻设备的瞳面透过率的检测方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1为本发明实施例一中的具备瞳面透过率检测功能的光刻设备，图2为本发明实施例一中的具备瞳面透过率检测功能的光刻设备其光路示意图。结合图1和图2所示，所述光刻设备包括：照明系统100、具有子光束能量常数的相位掩模版200、物镜系统300、运动台400和检测装置500。

其中，所述照明系统100用于提供光束，以及所述照明系统100发出的光束经过所述相位掩模版200之后，拆分为第一级子光束和第二级子光束。

即，所述相位掩模版200用于将光束拆分为第一级子光束和第二级子光束。本实施例中，所述第一级子光束为能量最强的光束(可以是第0级光)，所述第二级子光束为能量次强的光束(可以是正/负第1级光)。当然，在其他实施例中，所述第一级子光束也可以是能量次级的光束(例如是，正/负第1级光)，以及第二级子光束可以是能量低于第一级子光束的光(例如是，正/负第2级光)等。

并且，根据所述相位掩模版200还能够获取由所述相位掩模版200投射出的第一级子光束和第二级子光束的入射能量E；或者，获取由所述相位掩模版200投射出的第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值。

具体而言，针对从所述相位掩模版200发射出的第一级子光束和第二级子光束(即，进入物镜系统300之前的第一级子光束和第二级子光束)而言，在照明系统100的参数相同的情况下，同一相位掩模版200所对应的第一级子光束的能量通常不变(或者变化量较小)，同样的，从同一所述相位掩模版200发射出的第二级子光束的能量也通常不变(或者变化量较小)。也就是说，针对同一相位掩模版200，并在照明系统100的参数不变的情况下，其衍射出的同一级子光束的能量通常相同，因此，可以对各个相位掩模版200进行标定，以获取各个相位掩模版200相对应的子光束能量。

或者，针对同一相位掩模版200而言，其衍射出的第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值通常为一常数，因此还可对预定的相位掩模版200标定其第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值。

进一步的，可以将相位掩模版200对应的子光束能量以及第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值定义为子光束能量常数。即，根据所述子光束能量常数，即能够获取与预定相位掩模版对应的子光束能量E，或者获取由所述相位掩模版投射出的第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值。

基于此，则如上所述的“对相位掩模版衍射出的子光束能量进行标定；以及，对预定的相位掩模版200标定其第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值”，即可以理解为：对预定的相位掩模版200标定其相应的子光束能量常数。

具体的，对预定的相位掩模版200标定其相应的子光束能量常数的方法例如为：在所述光刻设备中例如可拆卸的安装另一检测装置，所述另一检测装置用于对从所述相位掩模版200投射出的子光束的能量进行检测。在执行子光束的能量检测时，可使从相位掩模版200发射出的子光束不经过物镜系统300，而进入至所述另一检测装置中，以得到子光束的能量。如此，即可通过收集从预定相位掩模版200投射出的各个级的子光束的能量，建立所述预定相位掩模版200的子光束能量常数；或者，根据收集到各个级的子光束的能量，进一步得到各个级的子光束相对于第一级子光束(能量最强的子光束)的能量比值，以构成子光束能量常数。

结合图2所示，由所述照明系统100发出的光束经过所述相位掩模版200而产生衍射以形成多级子光束。本实施例中，一束光束经过所述相位掩模版200之后，可以拆分为一束第一级子光束和两束第二级子光束，两束所述第二级子光束分别以对应在第一级子光束的两侧照射至所述物镜系统300。基于此，本实施例中，经过所述相位掩模版200而形成的一束第一级子光束和两束第二级子光束即对应瞳面300A的三个光斑。

本实施例中，所述第一级子光束定义为0级子光束，两束所述第二级子光束分别定义为+1级子光束和-1级子光束，以及所述+1级子光束和-1级子光束分别以对应在0级子光束的两侧照射至所述物镜系统300。其中，-1级子光束、0级子光束和+1级子光束照射至物镜系统300的瞳面300A上的光斑如图2所示。

如上所述，在照明系统100的参数相同的情况下，针对同一相位掩模版200而言，+1级子光束的入射能量恒定或基本恒定，0级子光束的入射能量恒定或基本恒定，-1级子光束的入射能量恒定或基本恒定。以及，针对同一相位掩模版200而言，+1级子光束的入射能量和0级子光束的入射能量的比值恒定或基本恒定，-1级子光束的入射能量和0级子光束的入射能量的比值恒定或基本恒定。

继续参考图1和图2所示，所述物镜系统300用于将从所述相位掩模版200投射出的第一级子光束和第二级子光束投射至运动台400上。在所述光刻设备执行光刻工艺时，待曝光基板被放置在所述运动台400上，并使经过所述物镜系统300的光束照射至运动台上的基板，以完成曝光过程。可以认为，光路系统的焦点即对应在所述运动台400的台面上，即从物镜系统300出射出的第一级子光束和所述第二级子光束在运动台400的台面上汇聚。

以及，检测装置500安装在所述运动台400上，用于检测投射至所述运动台400上的第一级子光束和第二级子光束的出射能量E’，从而可以根据第一级子光束和第二级子光束的入射能量和出射能量，得到成像系统的瞳面透过率。

进一步的，所述检测装置500的检测面偏离光路系统的焦点，以使所述检测装置500的检测面对应在光路系统的离焦位置。具体而言，在光路系统的离焦位置，所述第一级子光束和第二级子光束相互分开，从而可以分别对单一子光束进行检测。如图2所示，第一级子光束和第二级子光束在偏离光路系统的焦点之后，可继续分散出，从而可对分散出的第一级子光束和第二级子光束分别进行出射能量E’的检测。

本实施例中，将偏离焦点预定距离的平面设定为像面500A，则-1级子光束、0级子光束和+1级子光束在分散之后，照射至像面500A上的光斑如图2所示。

需要说明的是，此处所述的“安装在运动台上”并不一定是指“安装在运动台的上方”，而是指“依附于运动台而安装在运动台上”，其具体可以是“安装在运动台的内部”或者“安装在运动台的下方”等。

具体参考图1所示，本实施例中，将所述检测装置500内嵌在所述运动台400中，所述检测装置500的检测面相应的低于运动台400的台面，即相当于所述检测装置500的检测面位于光路系统的离焦位置。其中，可具体根据光斑尺寸、照明相干因子的大小及子光束的衍射角等，对所述检测装置500的离焦位置的离焦量进行调整。

进一步的，在所述运动台400中形成有多个开孔(图中未示出)，所述检测装置500通过所述开孔采集所述第一级光束和第二级光束。

继续参考图2所示，本实施例中，所述检测装置500为可移动安装在所述运动台400中的，即可以移动所述检测装置500的平面位置，以使所述检测装置500可以分别采集到第一级子光束和第二级子光束，从而可以利用一个检测装置500对第一级子光束和第二级子光束进行出射能量检测。

例如参考图2的左边示图，即利用检测装置500对+1级子光束进行检测，以及在图2的右边示图中，即通过移动检测装置500，以利用检测装置500对0级子光束进行检测。同样的，在对-1级子光束进行检测时，则移动检测装置500至相应的位置即可。

图3为本发明实施例一中的检测装置的结构示意图，重点参考图3所示，所述检测装置500具有一支撑框架510以及设置在所述支撑框架510上的汇聚透镜520和探测器530。进一步的，所述汇聚透镜520例如为平凸透镜。以及，所述探测器530为与所述物镜系统相匹配的功率计，可用于检测光束的光强或功率。

其中，所述支撑框架510具有一容纳腔体，所述探测器530放置在所述容纳腔体中，以及所述汇聚透镜520设置在所述支撑框架510对应光入射面的腔体壁上，本实施例中，所述汇聚透镜520即安装在支撑框架510的顶壁上。在执行检测时，待检测子光束通过所述汇聚透镜投射520汇聚至所述探测器530，以完成检测过程。此外，在所述支撑框架510的所述容纳腔体中例如还填充有氮气或空气，相应的使汇聚透镜520与探测器53之间具有氮气或空气。

可选的方案中，还在所述汇聚透镜520的光入射面上涂覆有遮挡层(图中未示出)，并由所述遮挡层在汇聚透镜520的光入射面上围绕出一透光区。通过所述遮挡层即可遮挡住不需要进行检测的其他光束，以及需要进行检测的光束可以通过所述透光区进入至探测器530，如此以确保能够对单一光束进行检测。其中，所述遮挡层例如为铬层。

需要说明的是，所述透光区的尺寸可以根据待检测子光束的光斑尺寸以及待检测子光束的入射角度对应调整。以及，当所述物镜系统为浸没式物镜时，则所述检测装置500也需要位于浸液中，同时需要保证浸液不会进入检测装置500的容纳腔体中。

如上所述，在所述光刻设备执行瞳面透过率检测时，可通过获取第一级子光束和第二级子光束的入射能量E和出射能量E’，从而可以根据所获取的入射能量E和出射能量E’，得到成像系统的瞳面透过率。具体的，可以直接比对第一级子光束的入射能量E和出射能量E’，以及直接比对第二级子光束的入射能量E和出射能量E’，以得到成像系统的瞳面透过率。

或者，例如本实施例中，可根据第二级子光束和第一级子光束的出射能量比值和所述入射能量比值获取成像系统的瞳面透过率。如上所述，针对同一相位掩模版200而言，其第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值通常为恒定的常数，而不会受到照明系统100的影响。因此，根据第二级子光束和第一级子光束的出射能量比值和入射能量比值，获取瞳面透过率时，可屏除照明系统100的影响，进而有利于提高检测结果的精确。

具体的，例如可根据如下公式获取成像系统的瞳面透过率：

T＝(E1’/E0’)/(E1/E0)；

其中，T为瞳面透过率；

E0为第一级子光束的入射能量；

E1为第二级子光束的入射能量；

E0’为第一级子光束的出射能量；

E1’为第二级子光束的出射能量。

如上所述，针对同一相位掩模版200而言，(E1/E0)即为一个恒定的常数。

本实施例中，两束第二级子光束分别为+1级子光束和-1级子光束。基于此，即可分别获取瞳面300A上对应于+1级子光束的区域的透过率为：T₊₁＝(E₊₁’/E₀’)/(E₊₁/E₀)；其中，E₊₁为+1级子光束的入射能量，E₊₁’为+1级子光束的出射能量。

同样的，瞳面300A上对应于-1级子光束的区域的透过率为：T_-1＝(E_-1’/E₀’)/(E_-1/E₀)；其中，E_-1为-1级子光束的入射能量，E_-1’为-1级子光束的出射能量。

即，本实施例中，通过一次的检测过程，可以同时获取瞳面300A上的至少两个区域的透过率。

进一步的，本实施例中的光刻设备可以对同一瞳面300A的多个不同区域均进行检测，以得到瞳面300A上的透过率分布情况。

此时，例如可调整第一级子光束和第二级子光束对应在瞳面300A上的位置(即：第一级子光束和第二级子光束照射在瞳面300A上的光斑位置)，依次执行多次的检测过程，以分别得到对应于不同光斑位置的第一级子光束和第二级子光束的出射能量。基于此，即可进一步结合如上所述的公式，依次计算出瞳面300A上对应于各个光斑位置的透过率，从而可以得到整个瞳面300A的透过率分布。

具体的，例如可通过调整相位掩模版200的掩模图形，从而改变从所述相位掩模版200投射出的第一级子光束和第二级子光束照射在瞳面上的光斑位置。或者，也可以调整由照明系统100提供的光束的入射角度，从而使得从所述相位掩模版200投射出的第一级子光束和第二级子光束的位置偏移。或者，也可以结合相位掩模版200的掩模图形的调整，以及光束的入射角度的调整，调整第一级子光束和第二级子光束的光路，进而改变第一级子光束和第二级子光束对应在瞳面300A上的位置。

本实施例中，以照明系统100提供的光束垂直入射至相位掩模版200，并调整相位掩模版200的掩模图形为例进行解释说明。

基于此，本实施例中，可以在所述相位掩模版200上形成有至少两种掩模图形。其中，所述至少两种掩模图形可依次偏转不同的角度；或者，所述至少两种掩模图形的光栅周期互不相同；或者，所述至少两种掩模图形的光栅周期和偏转角度均不同。

图4为本发明实施例一中的相位掩模版其多种掩模图形及对应的子光束在瞳面和像面上的光斑示意图。参考图4所示，图4中仅示意性的示出了6种掩模图形。

其中，掩模图形210、掩模图形220、掩模图形230和掩模图形240为依次偏转不同角度，即，掩模图形220相对于掩模图形210偏转90°，掩模图形230和掩模图形240相对于掩模图形210分别顺时针偏转45°以及逆时针偏转45°。

本实施例中，光束垂直投射至相位掩模版200，基于此，则根据相位掩模版200上不同的掩模图形，可以使得到的第二级子光束照射在瞳面300A上的光斑位置也互不相同，而第一级子光束照射在瞳面300A上的光斑位置相同(例如，均对应在瞳面300A的中心位置)。

具体参考图4所示，依次偏转不同角度的掩模图形210、掩模图形220、掩模图形230和掩模图形240，其对应得到的第一级子光束和第二级光束也相应的以依次偏转不同的角度照射至所述瞳面300A上，并使照射在瞳面300A上的光斑也相应的依次偏转不同的角度。

以及，经过所述物镜系统300的第一级子光束和第二级光束，在照射至离焦预定距离处的像面上的光斑位置也对应的发生偏转。

可以理解的是，第一级子光束对应于瞳面300A的瞳面中心，并通过调整所述第二级子光束相对于第一级子光束的方位角，从而可以相应的得到所述瞳面300A在相对于瞳面中心的不同方位角处的透过率。基于此，即能够进一步获取以距离瞳面中心预定距离围绕瞳面中心一周的透过率分布。

继续参考图4所示，本实施例的相位掩模版200中，掩模图形210、掩模图形250和掩模图形260的光栅周期互不相同。如此，即可使得到的第一级子光束和第二级子光束照射至瞳面300A上的光斑间距互不相同。例如，对应于掩模图形250的子光束间距较小，以及对应于掩模图形260的子光束间距较大。

可以理解的是，第一级子光束对应于瞳面300A的瞳面中心，并通过调整所述第二级子光束相对于第一级子光束的间距，从而可以相应的得到所述瞳面300A在相对于瞳面中心的不同距离处的透过率。基于此，即能够进一步获取瞳面300A在预定方向上的径向透过率分布。

应当认识到，在需要获取整个瞳面300A的透过率分布时，则可以针对不同的方位角，均设置至少两种不同光栅周期的掩模图形；相当于，针对不同的光栅周期，均设置至少两种不同偏转角度的掩模图形。如此，即可以得到瞳面300A上在各个方位角上的径向透过率分布。

基于如上所述的具有瞳面透过率检测性能的光刻设备，以下对所述光刻设备执行瞳面透过率检测的方法进行详细说明。

图5为本发明实施例一中的具备瞳面透过率检测功能的光刻设备在其执行瞳面透过率检测时的流程示意图，结合图1～图5所示，其检测方法包括如下步骤。

第一步骤，提供具有子光束能量常数的相位掩模版200，其中所述相位掩模版200的掩模图形可根据瞳面的具体检测区域而对应设计。

具体而言，当需要对瞳面上的多个区域进行检测，以获取整个瞳面的透过率分布时，则可以根据如上所述的，提供具有至少两种掩模图形的相位掩模版。此外，在设计相位掩模版的掩模图形时，还可进一步结合照明系统的照明相干因子的大小。

需要说明的是，所述相位掩模版200的子光束能量常数的标定过程，可以在执行瞳面检测过程之前提前标定出；或者，也可以在第一次采用预定的相位掩模版时，进行检测标定。

第二步骤，利用照明系统100提供光源，并使光源中的光束经过相位掩模版200拆分为第一级子光束和第二级子光束，并获取所述第一级子光束和所述第二级子光束的入射能量E，或者获取第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值(即，第二级子光束的入射能量和第一级子光束的入射能量的比值)。

如上所述，可以根据所述相位掩模版200的子光束能量常数，获取所述第一级子光束和所述第二级子光束的入射能量E；或者根据所述子光束能量常数获取由所述相位掩模版投射出的第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值。

第三步骤，使所述第一级子光束和所述第二级子光束穿过所述物镜系统300，并投射至运动台400。其中，每一子光束即在成像系统的瞳面300A上对应一个光斑。

本实施例中，所述第一级子光束定义为0级子光束，两束第二级子光束分别定义为-1级子光束和+1级子光束。所述-1级子光束、0级子光束和+1级子光束即在成像系统的瞳面300A上对应3个光斑。

第四步骤，利用安装在所述运动台400上的检测装置500检测所述第一级子光束和所述第二级子光束在穿过所述物镜系统之后的出射能量E’。

本实施例中，所述检测装置500为可移动安装在所述运动台400上的，因此可通过移动所述检测装置500，以分别采集所述-1级子光束、0级子光束和+1级子光束，从而分别获取所述-1级子光束、0级子光束和+1级子光束的出射能量E’。以及，当在检测装置500的汇聚透镜的光入射面上涂覆有遮挡层以围绕出透光区时，则在所述遮挡层的遮挡下，一次仅允许一束子光束通过所述透光区。

第五步骤，根据所述入射能量E和所述出射能量E’，得出瞳面透过率；或者，获取第二级子光束和第一级子光束的出射能量比值，并根据所述出射能量比值和所述入射能量比值得到所述物镜系统的瞳面透过率。其中，瞳面透过率的具体计算方法例如可根据如上所述的公式获得。

本实施例中，执行一次的检测过程，则可以得到在预定的曝光场点所对应的瞳面上，与掩模图形相对应的光斑区域的透过率。如上所述，本实施例中，由相位掩模版出射出的子光束包括-1级子光束、0级子光束和+1级子光束，因此，执行一次的检测过程，即可以得到对应于-1级子光束的光斑区域的透过率和对应于+1级子光束的光斑区域的透过率。

通常而言，一个曝光场点对应一个瞳面，而针对同一曝光场点的瞳面300A而言，当需要获取整个瞳面的透过率分布时，则可以提供具有至少两种掩模图形的相位掩模版。具体的，在执行检测的过程中，可以移动所述相位掩模版200，以使所述至少两种掩模图形依次对位在预定的曝光场点，并依次获取与各个掩模图形对应的出射能量(即，基于各个掩模图形，依次循环执行第二步骤、第三步骤、第四步骤和第五步骤)，进而可以得到单一曝光场点所对应的瞳面在各个测试区域的透过率分布。

例如，移动相位掩模版200，以使掩模图形210、掩模图形220、掩模图形230和掩模图形240，依次对应在同一预定的曝光场点并执行检测过程，以得到预定的曝光场点所对应的瞳面在不同方位角处的透过率分布。又例如，移动相位掩模版200，以使掩模图形210、掩模图形250和掩模图形260，依次对应在同一预定的曝光场点并执行检测过程，进而可以得到预定的曝光场点所对应的瞳面在预定方向上的径向透过率分布。

此外，当需要对光刻设备的整个曝光视场的瞳面透过率进行检测时，则所述检测方法例如包括：设定多个曝光场点，并在各个曝光场点依次获取所述出射能量，以得到各个曝光场点所对应的瞳面的透过率。即，在各个曝光场点依次执行如上所述的检测步骤，从而可以得到各个曝光场点所对应的瞳面的透过率，进而获取整个曝光视场的成像系统的瞳面透过率分布。

实施例二

与实施例一的区别在于，本实施例中的光刻设备，其照射至相位掩模版上的入射光的入射角度可调整，以使所述入射光能够以不同的入射角度照射至相位掩模版。

本实施例中，可通过调整由照明系统提供的光束，以实现照射至相位掩模版上的入射光的入射角度可调整。具体例如为，偏转由照明系统提供的光束的角度(即，所述光束为可偏转光束)，进而使投射出的光束发生偏转，相应的实现照射至相位掩模版上的入射光发生偏转。

图6为本发明实施例二中的具有瞳面透过率检测功能的光刻设备在其照射至相位掩模版上的入射光发生偏转时的光路示意图；图7为本发明实施例二中的不同入射角度的入射光其对应的子光束在瞳面和像面上的光斑示意图；图8为本发明实施例二中的光刻设备在其执行瞳面透过率检测时的流程示意图。

结合图6和图7所示，所述入射光以不同的入射角度依次投射至相位掩模版200，从而使得由所述相位掩模版200出射出的第一级子光束和第二级子光束，可以随着入射角度的变化而对应的整体偏移，相应的使第一级子光束和第二级子光束照射在瞳面300A上的光斑也整体偏移。因此，通过调整入射光的不同入射角度，即可以实现第一级子光束和第二级子光束从瞳面的不同位置穿过瞳面300A，进而能够得到瞳面300A上的不同位置的透过率。

基于此，结合附图8所示，在针对预定的曝光场点所对应的瞳面而言，当需要获取整个瞳面的透过率分布时，则可以在预定的曝光场点，调整照射至相位掩模版上的入射光的入射角度，以使入射光以不同的入射角度投射至所述相位掩模版200，并依次获取与各个入射角度对应的出射能量，进而可以得到预定的曝光场点所对应的瞳面300A在不同位置的透过率分布。

具体参考图7所示，本实施例中，示意性示出了入射光的其中三种入射角度。其中，所述入射光以垂直于相位掩模版的方向投射至所述相位掩模版200上，此时，所得到的第一级子光束即对应在瞳面300A的中心位置，以及两束第二级子光束以分别对应在第一级子光束的两侧照射至瞳面300A上；以及，所述入射光以相反的方向偏离预定角度(+λ/-λ)，由此，得到的第一级子光束和第二级子光束照射在瞳面300A上的光斑，即随着入射光的偏移方向，对应的在瞳面300A上发生偏移。

因此，针对相位掩模版200上的同一掩模图形而言，通过调整入射光的入射角度，即可以得到瞳面300A在预定方向上的透过率分布。

进一步的，还可以结合实施例一中的具有多种不同掩模图形的相位掩模版200，获取瞳面300A在不同方向上的透过率分布，进而可以得到整个瞳面300A的透过率分布状况。

举例而言，在执行瞳面透过率检测时，首先，基于相位掩模版200的掩模图形210，以至少两个不同的入射角度投射入射光，并依次获取与各个入射角度对应的出射能量，以得到瞳面300A在如图4所示的水平方向上的透过率分布；接着，基于相位掩模版200的掩模图形220，以同样的方式获取不同的入射角度的出射能量，从而得到瞳面300A在如图4所示的竖直方向上的透过率分布；以及，基于相位掩模版200的掩模图形230和掩模图240，相应的可以得到瞳面300A在如图4所示的倾斜方向上的透过率分布。

当然，还可以基于相位掩模版200的掩模图形250和掩模图形260，以调整第一级子光束和第二级子光束的间距，以使第一级子光束和第二级子光束能够根据需求采用合适的子光束间距，完成透过率的检测过程。

综上所述，在本发明提供的光刻设备中，由于其相位掩模版具有子光束能量常数，从而根据相位掩模版获取对应的子光束入射能量，或者获取子光束的入射能量比值，并且在光刻设备中还集成有检测装置，以利用检测装置可以实现在线获取子光束的出射能量，基于此，即相应的可以得到瞳面透过率的检测结果。即相当于，本发明中的光刻设备集成有瞳面透过率检测功能，从而可以在线执行检测过程，不仅其检测方式便利，并且可有效缩减检测时长，从而可以设定较短的检测周期，以及时监控光刻设备的成像系统的瞳面透过率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (20)

1.一种光刻设备，其特征在于，包括：

照明系统，用于提供光束；

相位掩模版，用于将由所述照明系统发出的光束拆分为第一级子光束和第二级子光束，并根据所述相位掩模版获取由所述相位掩模版投射出的第一级子光束和第二级子光束的入射能量，或者获取由所述相位掩模版投射出的第二级子光束和第一级子光束的入射能量比值；

物镜系统，用于将从所述相位掩模版投射出的所述第一级子光束和所述第二级子光束投射至光刻设备的运动台上；以及，

检测装置，安装在所述运动台上，用于检测投射至所述运动台上的第一级子光束和第二级子光束的出射能量，以根据所述出射能量和所述入射能量得到所述物镜系统的瞳面透过率；或者，获取第二级子光束和第一级子光束的出射能量比值，并根据所述出射能量比值和所述入射能量比值得到瞳面透过率；

其中，根据所述出射能量和所述入射能量得到所述物镜系统的瞳面透过率包括：比对第一级子光束的入射能量和出射能量以得到对应于第一级子光束的瞳面透过率，以及比对第二级子光束的入射能量和出射能量以得到对应于第二级子光束的瞳面透过率。

2.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，结合如下公式获取所述物镜系统的瞳面透过率：

T＝(E1’/E0’)/(E1/E0)；

其中，T为瞳面透过率；

E0为第一级子光束的入射能量；

E1为第二级子光束的入射能量；

E0’为第一级子光束的出射能量；

E1’为第二级子光束的出射能量。

3.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，所述相位掩模版上具有至少两种掩模图形，所述至少两种掩模图形依次偏转不同的角度，以使所述光束分别经过所述至少两种掩模图形时，投射出的第一级子光束和第二级光束相应的依次偏转不同的角度照射至所述瞳面上。

4.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，所述相位掩模版上具有至少两种掩模图形，所述至少两种掩模图形的光栅周期互不相同，以使所述光束分别经过所述至少两种掩模图形时，投射出的第一级子光束和第二级子光束的间距互不相同。

5.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，照射至所述相位掩模版上的入射光的入射角度可调整，以使所述入射光以不同的入射角度照射至所述相位掩模版。

6.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，所述检测装置设置在所述运动台中，并且所述检测装置的检测面低于所述运动台的台面。

7.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，所述检测装置为可移动安装在所述运动台中，用于依次检测照射至所述运动台上的第一级子光束和第二级子光束。

8.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，所述检测装置包括：

支撑框架，所述支撑框架具有容纳腔体；

汇聚透镜，设置在所述支撑框架对应光入射面的腔体壁上；以及，

探测器，设置在所述支撑框架的所述容纳腔体内。

9.如权利要求8所述的光刻设备，其特征在于，在所述汇聚透镜的光入射面上涂覆有遮挡层，并由所述遮挡层在所述汇聚透镜的光入射面上围绕出一透光区。

10.一种光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，包括：

利用照明系统提供光束，并使所述光束经过相位掩模版拆分为第一级子光束和第二级子光束，并获取所述第一级子光束和所述第二级子光束的入射能量，或者获取所述第二级子光束和所述第一级子光束的入射能量比值；

使所述第一级子光束和所述第二级子光束穿过光刻设备的物镜系统，并投射至运动台；

利用安装在所述运动台上的检测装置检测所述第一级子光束和所述第二级子光束在穿过所述物镜系统之后的出射能量；以及，

根据所述入射能量和所述出射能量，得到所述物镜系统的瞳面透过率；或者，获取第二级子光束和第一级子光束的出射能量比值，并根据所述出射能量比值和所述入射能量比值得到所述物镜系统的瞳面透过率；

其中，根据所述出射能量和所述入射能量得到所述物镜系统的瞳面透过率的方法包括：比对第一级子光束的入射能量和出射能量以得到对应于第一级子光束的瞳面透过率，以及比对第二级子光束的入射能量和出射能量以得到对应于第二级子光束的瞳面透过率。

11.如权利要求10所述的光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，结合如下公式获取所述物镜系统的瞳面透过率：

T＝(E1’/E0’)/(E1/E0)；

其中，T为瞳面透过率；

E0为第一级子光束的入射能量；

E1为第二级子光束的入射能量；

E0’为第一级子光束的出射能量；

E1’为第二级子光束的出射能量。

12.如权利要求10所述的光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，所述光束经过所述相位掩模版拆分为一束第一级子光束和两束第二级子光束，以及所述两束第二级子光束以分别对应在所述第一级子光束的两侧照射在所述物镜系统的瞳面上；以及，所述检测装置检测所述一束第一级子光束和所述两束第二级子光束的出射能量。

13.如权利要求10所述的光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，所述相位掩模版上具有至少两种掩模图形，所述至少两种掩模图形依次偏转不同的角度，以使所述光束分别经过所述至少两种掩模图形时，投射出的第一级子光束和第二级光束相应的依次偏转不同的角度照射至所述瞳面上。

14.如权利要求13所述的光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

移动所述相位掩模版，以使所述至少两种掩模图形依次对位在预定的曝光场点，并依次获取与各个掩模图形对应的出射能量，以得到预定的曝光场点所对应的瞳面在不同方位角处的透过率分布。

15.如权利要求10所述的光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，所述相位掩模版上具有至少两种掩模图形，所述至少两种掩模图形的光栅周期互不相同，以使所述光束分别经过所述至少两种掩模图形时，投射出的第一级子光束和第二级子光束的间距互不相同。

16.如权利要求15所述的光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

移动所述相位掩模版，以使所述至少两种掩模图形依次对位在预定的曝光场点，并依次获取与各个掩模图形对应的出射能量，以得到预定的曝光场点所对应的瞳面在预定方向上的径向透过率分布。

17.如权利要求10所述的光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

在预定的曝光场点，调整照射至所述相位掩模版上的入射光的入射角度，以所述入射光以不同的入射角度依次经过所述相位掩模版，并依次获取与各个入射角度对应的出射能量，以得到预定的曝光场点所对应的瞳面在不同位置的透过率分布。

18.如权利要求10所述的光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

设定多个曝光场点，并在各个曝光场点依次获取所述出射能量，以得到各个曝光场点所对应的瞳面的透过率。

19.如权利要求10所述的光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，所述检测装置设置在所述运动台中，并且所述检测装置的检测面低于所述运动台的台面。

20.如权利要求10所述光刻设备的瞳面透过率的检测方法，其特征在于，所述检测装置包括：

支撑框架，所述支撑框架具有容纳腔体；

汇聚透镜，设置在所述支撑框架对应光入射面的腔体壁上；以及，

探测器，设置在所述支撑框架的所述容纳腔体内。

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