光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及光刻技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，可應(yīng)用于評估光刻系統(tǒng)照明均勻性。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻技術(shù)的工藝流程一般分為硅片預(yù)處理、涂膠、前烘、曝光、顯影、后烘、刻蝕、去膠、和套刻等，是一個較為復(fù)雜的過程。其中，曝光是關(guān)系到光刻能否實現(xiàn)的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，是指用特定波長和強度的光照射掩模，經(jīng)投影物鏡后在晶圓面上實現(xiàn)與掩模圖案相對應(yīng)的空間光強分布，使晶圓面上的光刻膠發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，并經(jīng)顯影等處理后，最終將掩模圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠中。
[0003]曝光劑量是決定曝光質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)，是特定位置上光強與曝光時間的乘積，其單個視場點的曝光劑量的時間均勻性決定了光刻曝光工藝的有效性，全視場內(nèi)曝光劑量的空間均勻性決定了硅片整體圖案質(zhì)量，具體地講，如果曝光視場內(nèi)曝光劑量不均勻，無論在何種曝光工藝下，均會造成局部過曝光和局部欠曝光，從而導(dǎo)致圖案斷裂或連接。基于此，本發(fā)明提供一種光刻系統(tǒng)中掩模面上照明空間均勻性的測量方法，對照明空間均勻性進(jìn)行表征，為系統(tǒng)裝調(diào)和優(yōu)化提供輸入和方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有方法存在由于曝光視場內(nèi)曝光劑量不均勻，導(dǎo)致局部過曝光和局部欠曝光，從而引起圖案斷裂或連接等問題，提供一種光刻系統(tǒng)中掩模面上照明空間均勻性的測量方法。
[0005]光刻系統(tǒng)中掩模面上照明空間均勻性的測量方法，該方法由以下步驟實現(xiàn):
[0006]步驟一、在曝光光學(xué)系統(tǒng)的中間焦點IF處安裝帶有中心孔的四象限探測器，在曝光光學(xué)系統(tǒng)的掩模面處安裝小孔探測器；
[0007]步驟二、曝光光源出射光束經(jīng)前組光學(xué)元件聚焦于中心焦點IF點后經(jīng)后組光學(xué)元件匯聚于掩模面處；
[0008]步驟三、所述四象限探測器用于監(jiān)控t時刻光束在IF點的光強信息，小孔探測器用于監(jiān)測t時刻光束經(jīng)過后組光學(xué)元件投射到Mask面處的光強分布信息；
[0009]步驟四、采用四象限探測器獲得的光強信息修正小孔探測器在t時刻探測到的Mask面處的光強信息；建立修改正后的小孔探測器探測Mask面處的光強信息與小孔探測器的移動位置的函數(shù)關(guān)系，獲得光刻系統(tǒng)中照明均勻性的信息。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的照明均勻性測量方法，曝光光源在通過前組光學(xué)元件和后組光學(xué)元件后，投射到掩模面上的光強分布情況，測量過程中，通過在曝光光學(xué)系統(tǒng)掩模面處安裝的小孔探測器XY方向掃描實現(xiàn)照明均勻性分析。
[0011]一、本發(fā)明的照明均勻性測量方法，在IF點處安裝四象限探測器，采用監(jiān)控邊緣光線光強的方式監(jiān)控曝光光源穩(wěn)定性，可用于對小孔探測器所探測到的Mask面處照明均勻性信息進(jìn)行修正，提高照明均勻性測量精度；
[0012]二、本發(fā)明的照明均勻性測量方法，可以指導(dǎo)曝光光學(xué)系統(tǒng)中照明系統(tǒng)的在線裝調(diào)并實現(xiàn)照明均勻性的高精度測量。
[0013]三、本發(fā)明通過采用掃描的方式對掩模面的光強進(jìn)行全場測量，或者整個曝光視場的光強分布，表征掩模照明均勻性;另一方面，該方法通過同時對光源和掩模的測量，剔除因光源不穩(wěn)定性造成的測量誤差，更為準(zhǔn)確地獲得了因照明系統(tǒng)在掩模面的照明均勻性。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述的光刻系統(tǒng)中掩模面上照明空間均勻性的測量方法的測量原理圖；
[0015]圖2為本發(fā)明所述的光刻系統(tǒng)中掩模面上照明空間均勻性的測量方法中后組光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為光刻系統(tǒng)中掩模面上照明空間均勻性的測量方法中小孔探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，該方法由以下步驟實現(xiàn):
[0018](1)曝光光源1工作，前組光學(xué)元件中第一反射鏡2和第二反射鏡3將光源輻射輸出的光聚焦于中心焦點IF點4處；
[0019](2) IF 4處安裝帶有中心孔的四象限探測器，用以監(jiān)控光源穩(wěn)定性；
[0020](3)光源經(jīng)過IF點，經(jīng)由后組光學(xué)元件匯聚于掩模面8處；
[0021](4)掩模面8處安裝小孔探測器;所述小孔探測器包括光電探測器9和小孔板10;光源經(jīng)掩模面8后，經(jīng)小孔板10被光電探測器9接收。
[0022](5)小孔探測器固定在XY調(diào)整臺上，隨調(diào)整臺進(jìn)行XY方向掃描，獲得t時刻光源經(jīng)過照明系統(tǒng)后，投射到Mask面處的光強分布信息；
[0023](6)IF點處安裝的四象限探測器監(jiān)控t時刻光源在IF點處的光強信息，用以修正小孔探測器在t時刻探測到的Mask面處的光強；
[0024](7)建立修正后的小孔探測器所記錄的Mask面處的光強信息與小孔探測器移動位置(x，y)的函數(shù)，獲得照明均勻性的信息。
[0025]本實施方式中IF 4處的四象限探測器和Mask面8處的小孔探測器9類型均為光電二極管。
[0026]本實施方式所述的前組光學(xué)元件由第一反射鏡2和第二反射鏡3組成，所述曝光光源1出射光束經(jīng)第一反射鏡2反射至第二反射鏡3的邊緣，再經(jīng)第二反射鏡3的邊緣反射后經(jīng)第二反射鏡2通光口后聚焦于中心焦點IF 4處。所述后組光學(xué)元件由第三反射鏡5、第四反射鏡6和第五反射鏡7組成，經(jīng)IF處的光束入射至第三反射鏡5，經(jīng)第三反射鏡5和第四反射鏡反射6后入射至第五反射鏡7，經(jīng)第五反射鏡7反射至掩模面8處，最后由小孔探測器接收。
[0027]本實施方式中所述的四象限探測器中心孔直徑大于曝光系統(tǒng)在該處的有效通光口徑，用于探測IF點處不參與曝光的邊緣光線的能量；
[0028]本實施方式中，所述的曝光光學(xué)系統(tǒng)中有效通光口徑是指參與曝光的光線集合所形成的光束直徑;邊緣光線指不參與曝光的，在有效通光口徑外的光線集合。
【主權(quán)項】
1.光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn): 步驟一、在曝光光學(xué)系統(tǒng)的中間焦點IF點(4)處安裝帶有中心孔的四象限探測器，在曝光光學(xué)系統(tǒng)的掩模面(8)處安裝小孔探測器； 步驟二、曝光光源(1)出射光束經(jīng)前組光學(xué)元件聚焦于中心焦點IF點(4)后經(jīng)后組光學(xué)元件匯聚于掩模面(8)處； 步驟三、所述四象限探測器用于監(jiān)控t時刻光束在IF點(4)的光強信息，小孔探測器用于監(jiān)測t時刻光束經(jīng)過后組光學(xué)元件投射到Mask面處的光強分布信息； 步驟四、采用四象限探測器獲得的光強信息修正小孔探測器在t時刻探測到的Mask面處的光強信息；建立修改正后的小孔探測器探測Mask面處的光強信息與小孔探測器的移動位置的函數(shù)關(guān)系，獲得光刻系統(tǒng)中照明均勻性的信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，其特征在于，所述小孔探測器固定在XY調(diào)整平臺上，通過調(diào)整XY調(diào)整平臺在XY方向掃描，獲得Mask面處的光強分布信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，其特征在于，所述前組光學(xué)元件由第一反射鏡(2)和第二反射鏡(3)組成，所述曝光光源(1)出射光束經(jīng)第一反射鏡(2)反射至第二反射鏡(3)的邊緣，再經(jīng)第二反射鏡(3)的邊緣反射后經(jīng)第二反射鏡(2)通光口后聚焦于中心焦點IF點(4)處。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，其特征在于，所述后組光學(xué)元件由第三反射鏡(5)、第四反射鏡(6)和第五反射鏡(7)組成，經(jīng)IF點(4)處的光束入射至第三反射鏡(5)，經(jīng)第三反射鏡(5)和第四反射鏡反射(6)后入射至第五反射鏡(7)，經(jīng)第五反射鏡(7)反射至掩模面(8)處，最后由小孔探測器接收。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，其特征在于，所述四象限探測器的中心孔直徑大于經(jīng)過IF點(4)的參與曝光的有效光束的直徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，其特征在于，所述四象限探測器為光電二極管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，其特征在于，所述小孔探測器由小孔板(10)和光電探測器(9)組成，光束經(jīng)掩模面(8)后，經(jīng)小孔板被光電探測器接收。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，其特征在于，所述光電探測器(9)為光電二極管。
【專利摘要】光刻系統(tǒng)中照明均勻性測量方法，涉及光刻技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有方法存在由于曝光視場內(nèi)曝光劑量不均勻，導(dǎo)致局部過曝光和局部欠曝光，從而引起圖案斷裂或連接等問題，本發(fā)明所述的測量方法，曝光光源在通過前組光學(xué)元件和后組光學(xué)元件后，投射到掩模面上的光強分布情況，測量過程中，通過在曝光光學(xué)系統(tǒng)掩模面處安裝的小孔探測器XY方向掃描實現(xiàn)照明均勻性分析。一方面，通過采用掃描的方式對掩模面的光強進(jìn)行全場測量，或者整個曝光視場的光強分布，表征掩模照明均勻性；另一方面，該方法通過同時對光源和掩模的測量，剔除因光源不穩(wěn)定性造成的測量誤差，更為準(zhǔn)確地獲得了因照明系統(tǒng)在掩模面的照明均勻性。
【IPC分類】G03F7/20
【公開號】CN105446086
【申請?zhí)枴緾N201510960085
【發(fā)明人】王麗萍, 謝耀, 周烽, 王君, 王輝, 郭本銀, 金春水
【申請人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月21日