CN101221369A - 一种光刻机杂散光的自动测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种光刻机杂散光的自动测量方法，包括如下步骤：将多个镜像焦面检测对准标记曝光到硅片上；对部分已曝光的所述标记引入设定剂量的杂散光；对其他的所述标记引入待测剂量的杂散光；硅片显影后，利用对准系统读取所述标记的对准位置；标定杂散光与对准位置的对应关系；计算待测光刻机系统的杂散光。本发明不但能缩短对杂散光的测试时间，而且也减小测试误差。

Description

一种光刻机杂散光的自动测量方法
技术领域
本发明涉及光刻机制造领域，尤其涉及一种光刻机杂散光的自动测量方法。
背景技术
光刻机是集成电路生产和制造过程中的关键设备之一，光刻机光刻分辨率是决定光刻机性能的关键指标。众所周知，光学系统中的散射光即杂散光将影响其成像的对比度，从而降低光学系统的分辨率。随着光刻特征尺寸的减小，光刻机光学系统中的杂散光对光刻质量的影响越来越突出，杂散光周期性的原位检测已成为先进的投影光刻机中不可或缺的功能。
J.Kirk等人于1999年提出了一种光刻机投影物镜杂散光的检测技术，其工作原理为按照一定步长设置一系列曝光剂量对特殊的掩模图像进行曝光，从而获得将硅片上非透光区和透光区光刻胶恰好清除掉的曝光剂量，两者的比值即为所求的杂散光比例，但是此种方法测量精度有限，且所需测量时间较长。
发明人Yao提出了通过分析曝光的特殊图形中的线条宽度及位置来确定光刻机光学系统杂散光的方法，但此种方法同样需要多次曝光和多次测量及分析，测试复杂，所需时间较长。两种方法在测试过程中都需要测试人员的干预，增加了误差来源，且不利于测试的自动化。
发明内容
本发明为解决现有技术中光刻机杂散光的测试需要测试人员的干预，导致测试时间长，精度不高的缺点，提供了一种光刻机杂散光的自动测量方法。
一种光刻机杂散光的自动测量系统，包括，光源，用于产生投影光束；照明系统，用于调整所述光源发出光束的光强分布和部分相干因子；掩模，位于掩模台上，用于将所述照明系统射出的光线进行选择后选择一部分透出；成像光学系统，用于将所述掩模透出的光线曝光成像在硅片上；对准系统，用于获取对准标记的位置；工件台，用于承载所述硅片；激光干涉仪，用于实现工件台的精确定位。
一种光刻机杂散光的自动测量方法，包括，
步骤1、将特定的对准标记曝光到硅片不同位置上，形成n个曝光场；
步骤2、对于所形成的n个曝光场内的所述对准标记，选取m个，对其以设定剂量的杂散光进行曝光；
步骤3、对剩下的n-m个所述对准标记，对其以待测的杂散光进行曝光；
步骤4、显影后，利用离轴对准系统测量所有所述对准标记的对准位置；
步骤5、利用步骤2中曝光标记的测量结果，建立杂散光与所述对准标记对准位置的对应关系；
步骤6、根据步骤3种曝光标记的测量结果，以及步骤5中得到的对应关系，求得系统杂散光。
其中所述步骤1中，特定的对准标记其成像位置重心随杂散光的大小而改变；所述特定的对准系统为镜像焦面检测对准系统。
其中所述步骤6中，可以将焦点标记的位置求平均后在利用对应关系求得杂散光；也可以先利用对应关系求得杂散光后，再求平均值。
本发明由于采用光刻机对准系统获取特殊对准标记在不同杂散光设置下的对准位置，建立对准位置与杂散光间的关系，从而最终获得光刻机光学系统杂散光，不但能实现杂散光的自动测试，降低了测试时间，增加了测试精度。
附图说明
图1是本发明所提供的杂散光测量装置；
图2是实施例中，使用的镜像焦面检测对准标记示意图；
图3是实施例中，曝光的镜像焦面检测对准标记在硅片内的分布图；
图4是实施例中，对镜像焦面检测对准标记引入确定剂量杂散光的掩模图形，白色为透光部分；
图5是实施例中，对镜像焦面检测对准标记引入待测系统杂散光的掩模图形，黑色为挡光部分；
图6是实施例中，镜像焦面检测对准标记成像线条宽度对离轴对准系统对其对准位置的影响；
图7是实施例中，杂散光对镜像焦面检测对准标记成像线条宽度的影响；
图8是实施例中，杂散光与镜像焦面检测对准标记对准位置的对应关系。
具体实施方式
本发明一种光刻机杂散光自动测量方法所采用的装置如图1所示，包括，光源1(LS)，用于产生投影光束；照明系统2(IL)，用于调整所述光源1发出光束的光强分布和部分相干因子；掩模4(R)，位于掩模台5(RS)上，用于将所述照明系统2射出的光线进行选择后选择一部分透出；成像光学系统3(PL)，用于将所述掩模4透出的光线曝光成像在硅片8(W)上；对准系统6(AL)，用于获取对准标记的位置；工件台9(WS)，用于承载所述硅片8；7(IF)激光干涉仪，用于实现工件台9的精确定位。
本发明测量光刻机杂散光的具体步骤如下，包括，
1、光源发出的深紫外激光经照明系统照射到刻有如图2所示镜像焦面检测对准标记(FOCAL，Focus Calibration by means of Alignment)的掩模上，一部分光线透过掩模后，经成像光学系统，在25mj/cm2剂量下曝光成像到硅片的不同部分上，如图3所示；
2、将如图4所示掩模图形，分别曝光到图3中已曝光的镜像焦面检测对准标记的位置1-15处，从位置1到位置15曝光剂量从0.05mj/cm2递增到0.2mj/cm2(曝光剂量步长0.01mj/cm2)；
3、将如图5所示掩模图形分别曝光到图3中已曝光的镜像焦面检测对准标记的位置16-20处，曝光剂量均为25mj/cm2；
4、显影后利用离轴对准系统读取镜像焦面检测对准标记位置p1-p20；
5、利用p1-p15及对应的曝光剂量0.05-0.2mj/cm2建立杂散光与对准位置的对应关系，如图8所示；
6、将p16-p20取平均后，利用步骤5中所得到的对应关系求得对应的系统杂散光，也可以分别求得P16～P20所对应的杂散光，然后求平均值。
镜像焦面检测对准标记是ASML(艾司摩尔)机台的一种标记，其成像质量对离轴对准系统对其对准位置的影响如图6所示，标记精细结构成像线条宽度越小，则其对准位置的偏移就越大；杂散光的存在，会影响所述对准标记精细结构成像线条的宽度，如图7所示，杂散光越大，所述对准标记精细结构成像线条宽度越小；所以，杂散光对所述对准标记对准位置的影响，如图8所示，杂散光越大，标记对准位置偏移越大。
本发明利用光刻机离轴对准系统获取焦点标记在不同杂散光设置下的对准位置，建立对准位置与杂散光间的关系，从而最终获得光刻机光学系统杂散光。本方法实现了光刻机杂散光的自动测试，降低了测试时间，增加了测试精度。

Claims (5)

1.一种光刻机杂散光的自动测量系统，其特征在于，包括，
光源，用于产生投影光束；
照明系统，用于调整所述光源发出光束的光强分布和部分相干因子；
掩模，位于掩模台上，用于将所述照明系统射出的光线进行选择后选择一部分透出；
成像光学系统，用于将所述掩模透出的光线曝光成像在硅片上；
对准系统，用于获取对准标记的位置；
工件台，用于承载所述硅片；
激光干涉仪，用于实现工件台的精确定位。
2.一种利用权利要求1所述光刻机杂散光的自动测量系统进行光刻机杂散光自动测量的方法，其特征在于，包括，
步骤1、将特定的对准标记曝光到硅片不同位置上，形成n个曝光场；
步骤2、对于所形成的n个曝光场内的所述对准标记，选取m个，对其以设定剂量的杂散光进行曝光；
步骤3、对剩下的n-m个所述对准标记，对其以待测的杂散光进行曝光；
步骤4、显影后，利用离轴对准系统测量所有所述对准标记的对准位置；
步骤5、利用步骤2中曝光标记的测量结果，建立杂散光与所述对准标记对准位置的对应关系；
步骤6、根据步骤3种曝光标记的测量结果，以及步骤5中得到的对应关系，求得系统杂散光。
3.如权利要求2所述的一种光刻机杂散光的自动测量方法，其特征在于，所述步骤1中，特定的对准标记其成像位置重心随杂散光的大小而改变。
4.如权利要求3所述的一种光刻机杂散光的自动测量方法，其特征在于，所述特定的对准系统为镜像焦面检测对准系统。
5.如权利要求2所示的一种光刻机杂散光自动测量方法，其特征在于，所述步骤6中，可以将焦点标记的位置求平均后在利用对应关系求得杂散光；也可以先利用对应关系求得杂散光后，再求平均值。
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