[发明专利]一种测量杂散光的方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于现代光学测试技术领域，涉及对光刻照明系统和光刻投影物镜系统杂散光以及杂散光整场偏差进行精确测量。

背景技术

杂散光，也称为杂光或者杂光辐射，是指光学系统中除了成像光线外，扩散于探测器表面上的其他非成像光线辐射能，以及通过非正常光路到达探测器的成像光线辐射能。杂散光整场偏差指视场内不同测试点杂散光的偏差。在光刻系统中，是指在掩模和硅片上扩散的非成像光线，对光刻图形的成像质量和CD(Critical dimension)均匀性均产生负面影响。

因此，对杂散光的分析、控制和测量已经成为光学工程的关键技术，影响着光学工程其他方向的发展，杂散光的存在增强了背景光能量，降低了成像对比度、图形保真度和图CD均匀性，使光刻工艺窗口缩小，严重影响了光刻系统的性能。另外，对于NA0.75及以上的光刻系统，所使用的是高能激光器，必须考虑鬼像对光学元件膜层的影响，所以，为了提高图像对比度，获得良好的图形CD均匀性，必须对光刻照明系统和光刻投影物镜系统的杂散光加以严格控制。然而，杂散光对CD均匀性的影响规律非常复杂，例如，在亮场中杂散光使得实际CD值小于目标CD值，在暗场中杂散光使得实际CD值大于目标CD值。在整个曝光场内，杂散光分布的不均匀性将引起整体光能量分布不均，造成曝光场内图形CD均匀性发生变化。

杂散光对光刻系统主要有以下影响：

(1)杂散光对光能量分布的影响；随着杂光数量的增多，数值孔径越大，杂散光对背景光能量的影响越大。

(2)杂散光对图像对比度的影响；图像的对比度描述了图像中最大光能量与最小光能量之间的差异，光能量分布函数决定了图像的对比度，其大小对抗蚀剂中图像质量的好坏有决定性的影响。

(3)杂散光对线宽均匀性的影响；杂散光会使特征图像的线宽发生变化，且随着特征图形线宽的不断缩小，杂散光所引起的线宽相对变化量将不断增大。

(4)杂散光对图形位置误差的影响；制造一个电子器件需要使用多套掩模对晶片进行重复曝光，为了保证曝光图形对接的精度，对曝光图形的位置提出了很高的要求，一般来说，图形位置误差不得超过目标线宽的1/3，杂散光使不透光区域的背景光能量增加，则曝光图形位置也会相应地受到杂散光的影响。

(5)杂散光对工艺窗口的影响；在光刻工艺优化过程中，工艺窗口的大小经常被用来衡量工艺的能力，杂散光引起特征图形的线宽发生变化，使光刻工艺窗口缩水。

(6)杂散光还会引起图形侧壁陡度的变化。

(7)杂散光会导致焦深降低。

对于光刻照明系统和光刻投影物镜的杂散光性能指标检测，传统方法是制作铬掩模，对不透光的掩模进行曝光，通过对无掩模光刻胶完全感光所需曝光剂量与有掩模时光刻胶感光所需曝光剂量之比，来评价光刻系统的杂光性能。由于这种杂散光检测方法需要制作铬掩模，成本极高，同时整个曝光工艺过程受环境影响较大，也与光刻胶的选型有关。

综上所述，必须探索一种新的杂散光测量方法，建立一套能对光刻照明系统和光刻投影物镜系统杂散光进行精确测量的系统，通过对光刻曝光系统杂散光进行准确测量，与光刻系统杂散光建模仿真相结合，不断改进设计，以提高光刻系统的分辨率和成像质量。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明针对光刻照明系统和光刻投影物镜系统杂散光和杂散光整场偏差进行精确测量，并对测量过程中采集的数据以图表形式输出。

为解决上述技术问题，本发明提出一种测量杂散光的方法，实现杂散光测量的步骤如下：

步骤S1：位移平台初始化，初始化按照执行先后顺序找最佳焦面、找视场中心及方向、照明场视场方向校准、测量系统位置标定；

步骤S2：设置测量系统的测量参数，测量参数包括测试面是选择硅片面和掩模面、相干因子设置、照明模式设置、可变狭缝参数设置和测试点参数设置；

步骤S3：驱动电机带动位移平台对照明光场区域进行扫描，利用点能量探测器对掩模面或硅片面上的一测试点进行光能量探测，将点能量探测器固定在测试点位置，调节可变狭缝的开口大小，从而改变入射到掩模面或硅片面上的光场，可变狭缝的每一开口大小对应着一光能量值，得到同一测试点在可变狭缝不同开口大小的光能量值；

步骤S4：对于照明光场区域内不同的测试点，重复步骤S3测量可变狭缝不同开口大小的不同光能量值；

步骤S5：通过串口通信将光能量值数据存储到计算机中；由计算机对光能量值数据进行数据处理，得到掩模面或硅片面上的每一测试点的杂散光。