CN102566289A

CN102566289A - 用于测试光刻设备的照明系统光瞳的方法

Info

Publication number: CN102566289A
Application number: CN2010106008422A
Authority: CN
Inventors: 宋平; 马明英
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开一种用于测试光刻设备的照明系统光瞳的方法，包括：步骤一、上载包含测试孔的测试掩模，用光电探测器测量参考光强；步骤二、光电探测器探测所述测试掩模，当探测到参考光强的60％-100％时，以该点作为确定边界扫描的起始位置点；步骤三、光电探测器分别探测所述测试孔的边界，并以探测到的参考光强的50％点作为边界点；步骤四、根据所述边界点计算所述测试孔的中心点；步骤五、根据所述测试孔的中心点，对所述测试孔进行步进光强采样以完成光瞳测量。

Description

用于测试光刻设备的照明系统光瞳的方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于测试光刻设备的照明系统光瞳的方法。

背景技术

光刻设备是一种应用于集成电路制造的装备，利用该装备包括但不限于：集成电路制造光刻装置、液晶面板光刻装置、光掩模刻印装置、MEMS(微电子机械系统)/MOMS(微光机系统)光刻装置、先进封装光刻装置、印刷电路板光刻装置及印刷电路板加工装置等。

在光刻设备的照明系统中，照明光瞳的好坏对分辨率、线宽、焦深、图形的疏密偏差(IsoDense Bias)都有较大影响；照明系统的失准现象也可以在光瞳中体现出来；因此在光刻设备中准确地测试照明系统中光瞳分布是一项十分重要的性能指标。

在光刻系统的照明光瞳测试中，现有技术通常采用放置在工件台上的光电探测器进行光强采样，进而完成光瞳的光强分布测试。由于光电探测器长时间放置在工件台上，其坐标位置会发生漂移，因此现有技术的光瞳测试中会存在以下问题。

首先，光电探测器在光瞳视场内采样光强时，当工件台驱动光电探测器到光瞳测试小孔的中心时，由于光电探测器本身位置的漂移，这样光电探测器不能准确的移动到预期位置。因此在光瞳采样时，光电探测器只能采样整个光瞳面内一部分光强，导致无法将整个光瞳面内的光强采样完整。

再次，工件台驱动光电探测器进行光瞳测试完成后，发现光瞳的光强分布偏离视场中心位置。由于光电探测器位置的不准确，导致无法确定是照明光瞳本身的偏移还是光电探测器位置不准确所导致。

由于上述问题的存在，每次进行光瞳测试时，必须实时准确地校准光电探测器在光瞳测试小孔中心的位置坐标，以便能够精确地测试光瞳面内的光强分布及光瞳位置是否发生偏移，测量出当前实际情况下照明光瞳分布状况，提高测试精度，建立可靠的测试结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的问题，提供一种测试照明系统光瞳的方法，不仅能够准确测量出完整的光瞳面内光强分布，同时能够准确的判定光瞳面内的光强分布在视场中位置是否发生偏移。

为实现上述发明目的，本发明公开一种用于光刻设备的测试照明系统光瞳的方法，包括：

步骤一、上载包含测试孔的测试掩模，所述照明系统发出参考光照射所述掩模；

步骤二、所述光电探测器探测所述参考光强，当探测到所述掩模上的测试孔内的一点的参考光的光强大于等于第一预定值时，以该点作为所述小孔边界扫描的起始点；

步骤三、所述光电探测器从所述起始点开始分别探测所述测试孔的边界，当探测到的所述参考光强为第二预定值时以所述参考光强为所述第二预定值的点作为边界点；

步骤四、根据所述边界点计算所述测试孔的中心点；以及

步骤五、根据所述测试孔的中心点，所述光电探测器对所述测试孔进行步进光强采样以完成光瞳测量。

更进一步地，该测试掩模上包括至少一个测试孔。该测试孔的形状是圆形、三角形或任意多边形。

更进一步地，该测试孔的形状是方形。

步骤四中的计算公式如下：

其中(X_center，Y_center)是测试孔的中心点坐标，(X3，Y3)是上边界的扫描位置，(X1，Y1)是左边界的扫描位置，(X4，Y4是)下边界的扫描位置，(X2，Y2)是右边界的扫描位置。

更进一步地，该步骤三中光电探测器分别探测所述测试孔的边界的路径为：以边界扫描的起始位置点为原点，先扫描上边界，返回起始位置点后扫描左边界，返回起始位置点后扫描下边界，返回起始位置点后扫描右边界。

更近一步地，所述第一预定值为所述参考光强的60％。所述第二预定值为所述参考光强的50％。

采用本发明的一种光瞳测试方法采用了上述技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和技术效果：

采用本发明的光电探测器先校准光瞳测试小孔的中心位置，再进行光瞳测试的方法；光电探测器可以准确移动到光瞳测试视场中心位置，完成光瞳光强采样，并可以采样整个光瞳面内的光强，从而提供了完整的光瞳数据，为分析数据提供可靠依据。采用本发明的光瞳测试方法，由于掩模上的光瞳测试小孔中心位置进行了校准；从而可以准确测量光瞳的实际位置分布，进而判定照明系统的光瞳本身是否发生位置偏移，为调整光刻相关元件提供了有用的判据，提高了测试准确性。

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是本发明所涉及的光瞳测试掩模图案的结构示意图；

图2是本发明所涉及的光瞳测试方法的扫描路径示意图；

图3是本发明所涉及的光瞳测试方法的扫描方向上光强变化示意图；

图4是本发明所涉及的光瞳测试方法的计算坐标示意图；

图5是本发明所涉及的光瞳测试方法的流程图；

图6是未校准光瞳测试小孔中心位置时，光瞳面内光强采样不完整的示意图；

图7是未校准光瞳测试小孔中心位置时，光瞳位置偏移的光强采样示意图；

图8是校准光瞳测试小孔中心位置时，光瞳面内光强采样的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

本发明的目的在于提供一种应用于光刻设备中的测试照明系统光瞳的方法，以下为叙述方便，简称为光瞳测试方法。该光瞳测试方法可以准确完整的测量出照明系统中光瞳面内光强采样数据及光瞳位置分布。

本发明利用一个可以起到光阑作用的专用光瞳测试掩模，并在该掩模上设置至少一个可以用以视场内位置校准及光瞳测试的通光孔，通过边界扫描方法校准小孔的中心位置，然后以此校准的位置进行准确的光瞳分布测试。本发明的具体实施的方式如下所述。

图1是本发明所涉及的光瞳测试掩模图案的结构示意图，在本实施例中，示意性地提供一个方形小孔作为测试孔。该测试孔包括透光部分1和不透光部分2。其中透光部分1可以起到光阑作用。该测试孔可以预先被设置于掩模上，作为光瞳测试掩模图案。该光瞳测试掩埋图案中可以包含若干个测试孔，其中测试孔的图案不限于附图1中所示的方形，还可以是圆形、三角形或其他任意多边形。在对光强进行采样的过程中，用移动工件台扫描方法找到测试孔四条边的50％参考光强点(参考光强是通孔投影像区域中最大光强值)位置，设沿X向明暗边界扫描得到位置坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)，沿Y向明暗边界扫描得到(x3，y3)、(x4，y4)，则可求得方孔经物镜投影所成像的中心在工件台坐标系中的位置坐标(x0，y0)，即校准了光瞳测试小孔中心位置。然后采用校准的光电探测器在光瞳测试小孔内完成光瞳采样；从而能够准确的测试光瞳在视场中的位置及光强分布，并获得更高的测量精度。

当该测试掩模图案被放置于掩模台上时，位于工件台上的光电探测器采用螺旋步进路径的方法对光强进行采样。其中该螺旋步进路径方法在光刻设备技术领域中是本领域技术人员熟知的技术，因此此处不作详述。当光电探测器采用螺旋步进路径的方法探测到参考光强的60％-100％时，停止螺旋扫描，确定边界扫描的起始位置点，即图2中的0点。

图2是本发明所涉及的光瞳测试方法的扫描路径示意图。如图2中所示，箭头表示光电探测器的扫描路径示意图。其中图2中的0点即螺旋步进过程中探测到的60％-100％参考光强点。当光电探测器探测到0点时，以该0点作为起始点，进行测试孔的边界扫描。其扫描路径如附图2中的箭头所示。在本实施例中，先进行测试孔的上边界的扫描，即附图2中的路径201，在沿路径201的扫描过程中，当光电探测器探测到50％参考光强时，即确定了上边界的位置。完成路径201的扫描后，回到起始点0点，再进行左边界的扫描，即附图2中的路径202，当光电探测器探测到50％参考光强时，即确定了左边界的位置。完成路径202的扫描后，重新回到起始点0点，再按照对称的方式进行下边界和右边界的扫描，其中下边界和右边界的扫描路径图中未示出。附图2中所呈现的是示意性地列举的其中一种扫描路径，即从起始点开始，分别扫描上、左、下、右四个边界，该扫描方式使扫描距离最短，节省了测试时间。但同样地，在本发明的发明构思下，其他方式的扫描路径同样可以实现本发明的目的。换言述之，从起始点0点开始，分别扫描四个边界即可。

图3为本发明扫描方向上光强变化示意图，通过该图可清楚示出扫描过程中光强的变化情况。其中Y坐标为归一化光强。当传感器沿着箭头1所指的方向进行扫描时，测量到的光强随着位置有明显的交替变化。传感器在透光区域移动时，光强始终保持最大值，当扫描到下一个边界时光强逐渐减小到0。

图4是本发明所涉及的光瞳测试方法的计算坐标示意图。光电探测器在xy平面内扫描方形光斑的的四个边界，记录边界位置。如4中所示，其中上边界的扫描位置是(X3，Y3)，左边界的扫描位置是(X1，Y1)，下边界的扫描位置是(X4，Y4)，右边界的扫描位置是(X2，Y2)。

测试完毕后，根据公式(1)(2)计算测试孔1的中心在工件台坐标系下的位置，公式(1)(2)是采用方形小孔的计算公式。当测试孔为其他形状时，公式作相应的调整。

x_{center} = \frac{x_{1} + x_{2}}{2} - - - (1)

y_{center} = \frac{y_{3} + y_{4}}{2} - - - (2)

其中(X_center，Y_center)即测试孔的中心在工件台坐标系下的位置。

图5是本发明所涉及的光瞳测试方法的流程图。

如图5中所示，本发明所涉及的光瞳测试方法开始后进入步骤501-上载专用设计掩模。该专用设计掩模即包含测试孔的掩模。可根据具体工程实际运用的需要，设置一个或多个测试孔。该测试孔的形状可以是方形小孔，同样可以采用圆形、三角形及其他正多边形的设计。在进行该步骤501之前，可以先对测量参数进行设定，如预先测出光电探测器的参考光强。

完成专用设计掩模的上载后进入步骤502-在xy平面(水平面)内以螺旋扫描方式移动位于工件台上的光电探测器，寻找测试孔的位置。当光电探测器探测到参考光强的60％-100％时，停止螺旋扫描，确定边界扫描的起始位置点。

步骤503-以步骤502中所确定的边界扫描的起始位置点作为扫描起始点，轮流扫描测试孔的边缘位置，并记录该位置。其中的一种实施方式是先完成方孔上边界和方孔左边界扫描，根据扫描的结果，按照对称方式计算预扫描方孔下边界和方孔右边界的期望位置，再对下方孔边界和方孔右边界进行边界扫描，方法同扫描方孔上边界和方孔左边界。

步骤504-计算此时通光孔的中心坐标x_center和y_center。计算公式如下：

x_{center} = \frac{x_{1} + x_{2}}{2} - - - (1)

y_{center} = \frac{y_{3} + y_{4}}{2} - - - (2)

公式(1)及(2)中，(X3，Y3)是上边界的扫描位置，(X1，Y1)是左边界的扫描位置，(X4，Y4是)下边界的扫描位置，(X2，Y2)是右边界的扫描位置。

步骤505-工件台驱动光电探测器移动至通光孔的中心坐标x_center和y_center。

步骤506-光电探测器对光瞳测试小孔完成步进光强采样，从而高精度的完成光瞳测量。

步骤507-卸载该专用设计掩模并且本测试流程结束。

图6是未校准光瞳测试小孔中心位置时，光瞳面内光强采样不完整的示意图。

图7是未校准光瞳测试小孔中心位置时，光瞳位置偏移的光强采样示意图。

从上述实施方式中可以看出本光瞳测试方法的优点在于：光电探测器校准小孔中心位置的时候，可以选取掩模标记的任何一个明暗边界标记完成小孔中心位置的校准；且在校准小孔中心位置时候，探测器采用二向扫描边界只需要扫描小孔的左边界和上边界，按照对称方式可以快速完成右边界和下边界的扫描，从而简单快速校准小孔中心位置。

光电探测器校准了光瞳测试小孔的中心位置，因此光瞳采样中可以完整的采样整个光瞳面内的光强。这样提供了完整的光瞳测试数据，提供有用的分析数据，提高了测试准确性。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims

1.一种用于测试光刻设备的照明系统光瞳的方法，包括：

步骤四、根据所述边界点计算所述测试孔的中心点；以及

2.如权利要求1所述的测试照明系统光瞳的方法，其特征在于，所述测试掩模上包括至少一个测试孔。

3.如权利要求1所述的测试光刻设备的照明系统光瞳的方法，其特征在于，所述测试孔的形状是圆形、三角形或任意多边形。

4.如权利要求1所述的测试光刻设备的照明系统光瞳的方法，其特征在于，所述测试孔的形状是方形。

5.如权利要求4所述的测试光刻设备的照明系统光瞳的方法，其特征在于，所述步骤四中的计算公式如下：

6.如权利要求4所述的测试光刻设备的照明系统光瞳的方法，其特征在于，所述步骤三中光电探测器分别探测所述测试孔的边界的路径为：以边界扫描的起始位置点为原点，先扫描上边界，返回起始位置点后扫描左边界，返回起始位置点后扫描下边界，返回起始位置点后扫描右边界。

7.如权利要求1所述的侧始光刻设备的照明系统光瞳的方法，其特征在于，所述第一预定值为所述参考光强的60％。

8.如权利要求1所述的侧始光刻设备的照明系统光瞳的方法，其特征在于，所述第二预定值为所述参考光强的50％。