專利名稱：一種光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻機(jī)制造領(lǐng)域，尤其涉及一種光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量方法。
技術(shù)背景光刻機(jī)是集成電路生產(chǎn)和制造過程中的關(guān)鍵設(shè)備之一 ，光刻機(jī)光刻分辨率 是決定光刻機(jī)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。眾所周知，光學(xué)系統(tǒng)中的散射光即雜散光將影 響其成像的對(duì)比度，從而降低光學(xué)系統(tǒng)的分辨率。隨著光刻特征尺寸的減小， 光刻機(jī)光學(xué)系統(tǒng)中的雜散光對(duì)光刻質(zhì)量的影響越來越突出，雜散光周期性的原 位檢測已成為先進(jìn)的投影光刻機(jī)中不可或缺的功能。J. Kirk等人于1999年提出了一種光刻機(jī)投影物鏡雜散光的檢測技術(shù)，其 工作原理為按照一定步長設(shè)置一系列曝光劑量對(duì)特殊的掩模圖像進(jìn)行曝光，從 而獲得將硅片上非透光區(qū)和透光區(qū)光刻膠恰好清除掉的曝光劑量，兩者的比值 即為所求的雜散光比例，但是此種方法測量精度有限，且所需測量時(shí)間較長。發(fā)明人Yao提出了通過分析曝光的特殊圖形中的線條寬度及位置來確定光 刻機(jī)光學(xué)系統(tǒng)雜散光的方法，但此種方法同樣需要多次曝光和多次測量及分析， 測試復(fù)雜，所需時(shí)間較長。兩種方法在測試過程中都需要測試人員的干預(yù)，增 加了誤差來源，且不利于測試的自動(dòng)化。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中光刻機(jī)雜散光的測試需要測試人員的干預(yù)，導(dǎo)致 測試時(shí)間長，精度不高的缺點(diǎn)，提供了一種光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量方法。一種光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量系統(tǒng)，包括，光源，用于產(chǎn)生投影光束；照 明系統(tǒng)，用于調(diào)整所述光源發(fā)出光束的光強(qiáng)分布和部分相干因子；掩模，位于 掩模臺(tái)上，用于將所述照明系統(tǒng)射出的光線進(jìn)行選擇后選擇一部分透出；成像 光學(xué)系統(tǒng)，用于將所述掩模透出的光線曝光成像在硅片上；對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于獲 取對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置；工件臺(tái)，用于承載所迷硅片；激光干涉儀，用于實(shí)現(xiàn)工件臺(tái)的精確定位。一種光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量方法，包括，步驟l、將特定的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記曝光到硅片不同位置上，形成n個(gè)曝光場； 步驟2、對(duì)于所形成的n個(gè)曝光場內(nèi)的所迷對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，選取m個(gè)，對(duì)其以設(shè)定劑量的雜散光進(jìn)行曝光；步驟3、對(duì)剩下的n-m個(gè)所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，對(duì)其以待測的雜散光進(jìn)行曝光； 步驟4、顯影后，利用離軸對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)測量所有所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)位置； 步驟5、利用步驟2中曝光標(biāo)記的測量結(jié)果，建立雜散光與所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系；步驟6、根據(jù)步驟3種曝光標(biāo)記的測量結(jié)果，以及步驟5中得到的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求得系統(tǒng)雜散光。其中所述步驟1中，特定的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記其成像位置重心隨雜散光的大小而改 變；所述特定的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)為鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。其中所述步驟6中，可以將焦點(diǎn)標(biāo)記的位置求平均后在利用對(duì)應(yīng)關(guān)系求得 雜散光；也可以先利用對(duì)應(yīng)關(guān)系求得雜散光后，再求平均值。本發(fā)明由于采用光刻機(jī)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)獲取特殊對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記在不同雜散光設(shè)置下的 對(duì)準(zhǔn)位置，建立對(duì)準(zhǔn)位置與雜散光間的關(guān)系，從而最終獲得光刻機(jī)光學(xué)系統(tǒng)雜 散光，不但能實(shí)現(xiàn)雜散光的自動(dòng)測試，降低了測試時(shí)間，增加了測試精度。


圖l是本發(fā)明所提供的雜散光測量裝置；圖2是實(shí)施例中，使用的鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記示意圖；圖3是實(shí)施例中，曝光的鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記在硅片內(nèi)的分布圖；圖4是實(shí)施例中，對(duì)鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記引入確定劑量雜散光的掩模圖形，白色為透光部分；圖5是實(shí)施例中，對(duì)鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記引入待測系統(tǒng)雜散光的掩模圖形，黑色為擋光部分；圖6是實(shí)施例中，鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記成像線條寬度對(duì)離軸對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)其對(duì)準(zhǔn)位置的影響；圖7是實(shí)施例中，雜散光對(duì)鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記成像線條寬度的影響； 圖8是實(shí)施例中，雜散光與鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明一種光刻機(jī)雜散光自動(dòng)測量方法所采用的裝置如圖1所示，包括， 光源1(LS),用于產(chǎn)生投影光束；照明系統(tǒng)2(IL),用于調(diào)整所述光源l發(fā)出 光束的光強(qiáng)分布和部分相干因子；掩模4(R),位于掩^t臺(tái)5 (RS)上，用于將 所述照明系統(tǒng)2射出的光線進(jìn)行選擇后選擇一部分透出；成像光學(xué)系統(tǒng)3 (PL), 用于將所述掩模4透出的光線曝光成像在硅片8 (W)上；對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)6 (AL)， 用于獲取對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置；工件臺(tái)9(WS),用于承載所述硅片8; 7(IF)激光 干涉儀，用于實(shí)現(xiàn)工件臺(tái)9的精確定位。本發(fā)明測量光刻機(jī)雜散光的具體步驟如下，包括，1、 光源發(fā)出的深紫外激光經(jīng)照明系統(tǒng)照射到刻有如圖2所示鏡像焦面檢測 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(FOCAL, Focus Calibration by means of Alignment)的掩模上， 一部 分光線透過掩模后，經(jīng)成像光學(xué)系統(tǒng)，在25mj/cm"劑量下曝光成像到硅片的不 同部分上，如圖3所示；2、 將如圖4所示掩模圖形，分別曝光到圖3中已曝光的鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn) 標(biāo)記的位置1-15處，從位置1到位置15曝光劑量從0.05 mj/cn^遞增到0.2 mj/cm2(曝光劑量步長0.01mj/cm2);3、 將如圖5所示掩模圖形分別曝光到圖3中已曝光的鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo) 記的位置16-20處，曝光劑量均為25 mj/cm2;4、 顯影后利用離軸對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)讀取鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置pl-p20;5、 利用pl-pl5及對(duì)應(yīng)的曝光劑量0.05-0.2 mj/cn^建立雜散光與對(duì)準(zhǔn)位置的 對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖8所示；6、 將pl6-p20取平均后，利用步驟5中所得到的對(duì)應(yīng)關(guān)系求得對(duì)應(yīng)的系統(tǒng) 雜散光，也可以分別求得P16 P20所對(duì)應(yīng)的雜散光，然后求平均值。鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記是ASML (艾司摩爾)機(jī)臺(tái)的一種標(biāo)記，其成像質(zhì) 量對(duì)離軸對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)其對(duì)準(zhǔn)位置的影響如圖6所示，標(biāo)記精細(xì)結(jié)構(gòu)成像線條寬 度越小，則其對(duì)準(zhǔn)位置的偏移就越大；雜散光的存在，會(huì)影響所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記精細(xì)結(jié)構(gòu)成像線條的寬度，如圖7所示，雜散光越大，所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記精細(xì)結(jié)構(gòu)成 像線條寬度越小；所以，雜散光對(duì)所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)位置的影響，如圖8所示， 雜散光越大，標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)位置偏移越大。本發(fā)明利用光刻機(jī)離軸對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)獲取焦點(diǎn)標(biāo)記在不同雜散光設(shè)置下的對(duì)準(zhǔn) 位置，建立對(duì)準(zhǔn)位置與雜散光間的關(guān)系，從而最終獲得光刻機(jī)光學(xué)系統(tǒng)雜散光。 本方法實(shí)現(xiàn)了光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測試，降低了測試時(shí)間，增加了測試精度。
權(quán)利要求
1、一種光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量系統(tǒng)，其特征在于，包括，光源，用于產(chǎn)生投影光束；照明系統(tǒng)，用于調(diào)整所述光源發(fā)出光束的光強(qiáng)分布和部分相干因子；掩模，位于掩模臺(tái)上，用于將所述照明系統(tǒng)射出的光線進(jìn)行選擇后選擇一部分透出；成像光學(xué)系統(tǒng)，用于將所述掩模透出的光線曝光成像在硅片上；對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于獲取對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置；工件臺(tái)，用于承載所述硅片；激光干涉儀，用于實(shí)現(xiàn)工件臺(tái)的精確定位。
2、 一種利用權(quán)利要求1所述光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量系統(tǒng)進(jìn)行光刻機(jī)雜散光自 動(dòng)測量的方法，其特征在于，包括，步驟l、將特定的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記曝光到硅片不同位置上，形成n個(gè)曝光場； 步驟2、對(duì)于所形成的n個(gè)曝光場內(nèi)的所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，選取m個(gè)，對(duì)其以設(shè)定劑量的雜散光進(jìn)行曝光；步驟3、對(duì)剩下的n-m個(gè)所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，對(duì)其以待測的雜散光進(jìn)行曝光； 步驟4、顯影后，利用離軸對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)測量所有所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)位置； 步驟5、利用步驟2中曝光標(biāo)記的測量結(jié)果，建立雜散光與所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系；步驟6、根據(jù)步驟3種膝光標(biāo)記的測量結(jié)果，以及步驟5中得到的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 求得系統(tǒng)雜散光。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量方法，其特征在于，所述 步驟l中，特定的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記其成像位置重心隨雜散光的大小而改變。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量方法，其特征在于，所述 特定的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)為鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。
5、 如權(quán)利要求2所示的一種光刻機(jī)雜散光自動(dòng)測量方'法，其特征在于，所述步 驟6中，可以將焦點(diǎn)標(biāo)記的位置求平均后在利用對(duì)應(yīng)關(guān)系求得雜散光；也可以 先利用對(duì)應(yīng)關(guān)系求得雜散光后，再求平均值。
全文摘要
一種光刻機(jī)雜散光的自動(dòng)測量方法，包括如下步驟將多個(gè)鏡像焦面檢測對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記曝光到硅片上；對(duì)部分已曝光的所述標(biāo)記引入設(shè)定劑量的雜散光；對(duì)其他的所述標(biāo)記引入待測劑量的雜散光；硅片顯影后，利用對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)讀取所述標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)位置；標(biāo)定雜散光與對(duì)準(zhǔn)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系；計(jì)算待測光刻機(jī)系統(tǒng)的雜散光。本發(fā)明不但能縮短對(duì)雜散光的測試時(shí)間，而且也減小測試誤差。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101221369SQ20081003284
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日
發(fā)明者李術(shù)新 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司