本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種雜散光測量裝置及測量方法。

背景技術：

現(xiàn)有雜散光測量方案中，方案一為Kirk等人提出一種光刻機投影物鏡雜散光的檢測技術(“Scattered light in photolithographic lenses”，SPIE Vol. 2197, p566-572,1994)，其工作原理為按照一定步長設置一系列曝光劑量對特殊的掩模圖像進行曝光，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，且所需測量時間較長。

方案二為Yao提出的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光學系統(tǒng)雜散光的方法(Yao, Teruyoshi, Hanyu, Isamu, Kirikoshi, Katsuyoshi.“Test photomask, flare evaluation method, and flare compensation method”，歐洲專利申請?zhí)枺?,387,219 A2)，此種方法同樣需要多次曝光和多次測量及分析，測試復雜，所需時間較長。

方案三為專利CN200510024229.x提出通過曝光方法建立雜散光與曝光場內對準標記對準位置的對應關系，從而求得一定劑量范圍內的系統(tǒng)雜散光。該方法測量精度較低，且所需測量時間較長，容易受曝光工藝條件影響。

方案四為專利CN 200810032843.4提出通過控制四個狹縫刀口的開和關，使物面的光斑通過投影物鏡后成光斑像，利用能量傳感器采集像中心處光強，完成整個視場中雜散光測量。該測量方法對傳感器信噪比要求較高，測量結果與傳感器光敏面的大小影響較大，誤差較大。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種雜散光測量裝置及測量方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種雜散光測量裝置，其特征在于，所述測量裝置沿光軸方向依次包括：光源，用于提供照明光束；照明系統(tǒng)，用于控制所述照明光束，包括狹縫刀口，光束整形元件和勻光元件；掩模臺，其上設置有物面測試標記版；工件臺，其上設置有物面測試標記版，探測器和能量傳感器；探測器，用于采集剪切干涉條紋；能量傳感器，用于測量參考光強；投影物鏡，可將照明光束照射的物面測試標記版成像于工件臺上；所述物面測試標記版包括位于中間的不透光區(qū)，以及位于不透光域區(qū)兩側的透光區(qū)，不透光區(qū)上設有小孔。

更進一步地，所述不透光區(qū)為鉻條區(qū)域。

更進一步地，所述小孔可以是單個方孔、或者是由多個方孔組成的方孔組，或者是一維線條光柵線條或者是棋盤標記孔。

更進一步地，所述像面測試標記為一維線條光柵或二維棋盤光柵。

本發(fā)明同時公開一種采用上述雜散光測量裝置進行雜散光測量的方法，其特征在于，包括：

步驟一：光源打開，將狹縫刀口打開，限定光斑只照射不透光區(qū)域，此時系統(tǒng)無雜散光引入，在像面用能量傳感器位于小孔標記的視場中進行光強采樣，測量無雜散光的參考光強 及相位分布；

步驟二：光源打開，將狹縫刀口打開，限定光斑照射透光區(qū)和不透光區(qū)，此時系統(tǒng)引入雜散光，在像面用能量傳感器位于小孔標記的視場中進行有雜散光的光強采樣，測量有雜散光的參考光強及相位分布；

步驟三：根據(jù)所述步驟一、二獲得的參考光強和，計算入射光強的衰減率，，根據(jù)有無雜散光的相位分布和，計算有雜散光時引入的相位誤差，；

步驟四：根據(jù)入射光強的衰減率、相位誤差、相位誤差與雜散光與相位之間的線性關系，計算實際雜散光光強雜散光為。

更進一步地，所述不透光區(qū)為鉻條區(qū)域。

更進一步地，所述小孔可以是單個方孔、或者是由多個方孔組成的方孔組，或者是一維線條光柵線條或者是棋盤標記孔。

與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

第一、本發(fā)明通過測量雜散光引入的相位變化，間接測量系統(tǒng)雜散光。測量精度有所提高。

第二、本發(fā)明不直接采用光強傳感器對雜散光光強進行測量，對傳感器的信噪比要求較低。

第三、本發(fā)明避免了采用曝光方法對工藝條件的約束和測量誤差，可用于在線測量。

附圖說明

關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。

圖1是本發(fā)明所涉及的雜散光測量裝置的結構示意圖；

圖2是物面掩模及其分布示意圖；

圖3是物面掩模方孔標記示意圖；

圖4是像面光柵標記示意圖；

圖5是本發(fā)明所涉及的雜散光測量方法的流程圖；

圖6是隨機雜散光（歸一化）與相位關系示意圖；

圖7是物面掩模方孔標記組示意圖；

圖8是物面掩模一維線條光柵標記示意圖；

圖9是像面一維線條光柵示意圖；

圖10是物面掩模二維棋盤光柵標記示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施例。

本發(fā)明提出利用系統(tǒng)雜散光與相位之間的關系間接測量雜散光的方法。和傳統(tǒng)測量裝置相比，降低對傳感器信噪比的要求、提高測量精度、同時避免曝光測量法對工藝條件的依賴，可用于在線測量。

圖1是本發(fā)明所涉及的雜散光測量裝置的結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明所提供的雜散光測量裝置包括沿光軸依次設置的光源1、照明系統(tǒng)2、物面掩模3、掩模臺4、投影物鏡5、工件臺6。照明系統(tǒng)2包括狹縫刀口21和光束整形元件和勻光元件。物面掩模3包含上透光區(qū)、鉻條區(qū)和下透光區(qū)，如圖2所示。鉻條區(qū)域有方孔標記31，如圖3所示。工件臺6上設置像面光柵7、探測器8和能量傳感器9。像面光柵7為一維光柵61，如圖4所示。探測器8為面陣CCD或CMOS，光強傳感器9為能量傳感器。

本發(fā)明所使用的測量原理描述如下：光源1通過狹縫刀口21，光路照射到物面掩模3上，經(jīng)過投影物鏡5，成像于像面（工件臺6）上。由狹縫刀口21控制系統(tǒng)是否引入雜散光，工件臺6帶動像面光柵7和探測器8通過移相測量剪切干涉圖。數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)有無雜散光時的相位，通過兩者間的相位變化，間接測量系統(tǒng)雜散光。

本發(fā)明所提供的雜散光測量方法的流程圖如圖5所示。

501、無雜散光的測量參考光強

光源1打開，將狹縫刀口打開限定一個光斑，只包含鉻條區(qū)域（包括方孔標記31），此時系統(tǒng)無雜散光引入。在像面用能量傳感器9位于方孔標記的視場中進行光強采樣，記為： 。

502、有雜散光的測量參考光強

光源1打開，將狹縫刀口打開限定一個光斑，包含上透光區(qū)、鉻條區(qū)和下透光區(qū)（包括方孔標記31），此時系統(tǒng)引入雜散光，在像面用能量傳感器9位于方孔標記的視場中進行有雜散光的光強采樣，記為。

504、入射光強的衰減標定及調整

為了降低傳感器信噪比對測量精度的影響，同時降低干涉信號，使之與雜散光信號處在同一數(shù)量級。

通過設置掩模面孔的大小或者掩模背面鍍鉻減小干涉信號，或者衰減率可以用離焦光斑大小/最佳焦面光斑大小來調整。

根據(jù)有無雜散光的參考光強和，計算入射光強的衰減率(雜散光與信號光強的比值)為：

。根據(jù)衰減率調整入射光強，是信號光強與雜散光強處在同一量級，可選狀態(tài)為：信號光強大于0.25倍雜散光強，小于1倍雜散光強。

504、像面剪切干涉及相位提取

光刻機中雜散光在整個視場內空間分布是有規(guī)律的（視場中間與邊緣有差異，存在緩慢過渡），在入射到像面光柵上的小區(qū)域內認為是均勻分布的。入射到像面光柵標記7發(fā)生衍射，用工件臺6攜帶傳感器8移相掃描，采集剪切干涉條紋用于系統(tǒng)相位計算。這樣針對傳感器8的每個像素而言，在移相過程中，雜散光對它的影響就是一個隨機的光強信號。傳感器上面有很多像素，提取所有像素相位誤差和雜散光強度之間的統(tǒng)計關系。

光源1打開，將狹縫刀口21打開限定一個光斑，只包含鉻條區(qū)域（包括方孔標記31），此時系統(tǒng)無雜散光引入。像面采用一維光柵61。傳感器8移相掃描獲得沒有雜散光時的剪切干涉條紋，并計算所有像素的相位分布。

光源1打開，將狹縫刀口21打開限定一個光斑，包含上透光區(qū)、鉻條區(qū)和下透光區(qū)（包括方孔標記31），此時系統(tǒng)引入雜散光，像面采用一維光柵61。傳感器8移相掃描獲得存在雜散光時的剪切干涉條紋，并計算所有像素的相位分布。

根據(jù)有無雜散光的相位分布和，計算有雜散光時引入的相位誤差為：

。

505、雜散光光強計算

根據(jù)對雜散光對相位的影響分析，隨機雜散光與相位之間存在一定的線性關系：隨機雜散光的綜合效果即歸一化的雜散光與其引入的相位誤差存在如圖6的關系。

雜散光光強衰減后信號光強等間隔分布，并作相應歸一化操作如縱坐標所示。歸一化雜散光小于0.25部分誤差很大，大于0.25以上的誤差為5%左右，如果考慮到這個時候信號光已經(jīng)進行衰減了，測試精度可以達到5%除以衰減倍數(shù)，以衰減倍數(shù)為100倍為例，此時測試精度可以達到0.05%。

計算實際雜散光為。

本發(fā)明還提供另外一種實施方式，如圖7所示。在第二實施例中，物面掩模鉻條區(qū)增加更多方孔標記，形成方孔測試標記組32。用于測量不同視場點的雜散光。

本發(fā)明還提供另外一種實施方式，如圖8所示。在第三實施例中，物面掩模鉻條區(qū)測試標記可為一維線條光柵33。與之相匹配，像面光柵采用一維線條光柵62（可區(qū)分為水平向和垂向，用于不同方向剪切測量），如圖9所示。

本發(fā)明還提供另外一種實施方式，如圖9所示。在第四實施例中，物面掩模鉻條區(qū)測試標記可為二維棋盤光柵34。與之相匹配，像面光柵標記應同為二維棋盤光柵標記，像面光柵周期與物面光柵周期滿足投影物鏡成像倍率關系。

本說明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領域技術人員依本發(fā)明的構思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發(fā)明的范圍之內。