一種調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法，由同一光源分束出兩束測(cè)量光線以相同的入射角入射到硅片表面同一位置，形成兩束不同的反射光，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟一：光源分束；步驟二：分束后的光信號(hào)以相同角度不同方向入射到硅片面同一位置；步驟三：測(cè)量?jī)墒瓷涔夤鈴?qiáng)；步驟四：分別對(duì)所述兩束反射光光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行歸一化處理后進(jìn)行傅立葉變換，提取一倍頻信號(hào)并取均值，根據(jù)一倍頻信號(hào)均值和硅片離焦量之間的映射關(guān)系計(jì)算離焦量ΔZ。與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明消除了由于硅片表面反射率非均勻性對(duì)調(diào)焦調(diào)平測(cè)量結(jié)果的影響，更有效的提高了調(diào)焦調(diào)平技術(shù)的工藝適應(yīng)性能力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光刻設(shè)備的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]投影光刻機(jī)可以通過(guò)減小曝光波長(zhǎng)和增大投影物鏡的數(shù)值孔徑來(lái)提高光刻分辨率，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致可用焦深明顯下降，使硅片表面更容易發(fā)生離焦。為了解決因焦深減小帶來(lái)的離焦問(wèn)題，高端投影光刻機(jī)均采用調(diào)焦調(diào)平技術(shù)實(shí)時(shí)控制硅片表面的高度和傾斜。調(diào)焦調(diào)平技術(shù)包括硅片表面的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量技術(shù)和硅片表面位置的實(shí)時(shí)控制技術(shù)。硅片調(diào)焦調(diào)平測(cè)量技術(shù)對(duì)硅片表面的高度和傾斜進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量數(shù)據(jù)用于動(dòng)態(tài)反饋控制硅片表面相對(duì)于投影物鏡最佳焦平面之間的位置。
[0003]硅片表面調(diào)焦調(diào)平測(cè)量技術(shù)為硅片表面位置實(shí)時(shí)控制技術(shù)的前提和基礎(chǔ)，可以分為氣壓測(cè)量、電容測(cè)量和光學(xué)測(cè)量等幾種方法。其中光學(xué)測(cè)量方法的原理是通過(guò)探測(cè)光以大入射角照射到硅片表面，檢測(cè)反射光位置獲得硅片表面的位置信息。
[0004]在硅片的實(shí)際調(diào)焦調(diào)平測(cè)量過(guò)程中，硅片表面的不同位置反射率是不一樣的，因此測(cè)量光斑信息會(huì)受到硅片表面反射率非均勻性的影響，使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差，造成調(diào)焦調(diào)平效果的不理想，降低光刻工藝圖形的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法，克服由于硅片表面反射率非均勻性對(duì)調(diào)焦調(diào)平測(cè)量結(jié)果的影響。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法，由同一光源分束出兩束測(cè)量光線以相同的入射角入射到硅片表面同一位置，形成兩束不同的反射光，其特征在于，該方法包括如下步驟:
步驟一:光源分束；
步驟二:分束后的光信號(hào)以相同角度不同方向入射到硅片面同一位置；
步驟三:測(cè)量?jī)墒瓷涔夤鈴?qiáng)；
步驟四:分別對(duì)所述兩束反射光光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行歸一化處理后進(jìn)行傅立葉變換，提取一倍頻信號(hào)并取均值，根據(jù)一倍頻信號(hào)均值和硅片離焦量之間的映射關(guān)系計(jì)算離焦量
[0007]其中，所述步驟三中，信號(hào)采集單元周期性采集反射光強(qiáng)信息。
[0008]本發(fā)明還提出一種調(diào)焦調(diào)平測(cè)量裝置，用于光刻曝光系統(tǒng)，其特征在于，由同一光源出射的光束經(jīng)分束后形成兩束測(cè)量光以相同的入射角入射到硅片表面同一位置，并形成兩束不同的反射光；兩束反射光分別進(jìn)入對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集單元。
[0009]其中，所述兩束測(cè)量光線不經(jīng)過(guò)投影物鏡光路。
[0010]較優(yōu)地，還包括第一、第二測(cè)量分支，所述第一第二測(cè)量分支結(jié)構(gòu)相同，分別包括第一反射鏡、分束單元、第二反射鏡、狹縫，所述兩束測(cè)量光分別所述第一、第二測(cè)量分支入射到硅片表面的同一位置，所述兩束反射光分別經(jīng)由第二、第一測(cè)量分支進(jìn)入所述對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集單元。
[0011 ] 與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明消除了由于硅片表面反射率非均勻性對(duì)調(diào)焦調(diào)平測(cè)量結(jié)果的影響，更有效的提高了調(diào)焦調(diào)平技術(shù)的工藝適應(yīng)性能力。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
[0013]圖1是本發(fā)明調(diào)焦調(diào)平測(cè)量原理光路圖；
圖2是本發(fā)明調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法流程圖；
圖3是一種典型的工藝硅片表面膜系結(jié)構(gòu)；
圖4是探測(cè)器采集到的光強(qiáng)信號(hào)在硅片表面反射率均勻情況下的掃描變化曲線；
圖5是探測(cè)器采集到的光強(qiáng)信號(hào)當(dāng)硅片表面反射率不均勻時(shí)的掃描變化曲線；
圖6是使用本發(fā)明的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法采集到的兩路光強(qiáng)信號(hào)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0015]傳統(tǒng)測(cè)量方案中采用單束測(cè)量光以大角度入射到硅片表面，測(cè)量單束反射光斑信息計(jì)算得到硅片表面離焦量。由于硅片表面反射率非均勻性帶來(lái)的影響，會(huì)使測(cè)量到的反射光斑信號(hào)產(chǎn)生偏差，從而不能計(jì)算得到正確的離焦量結(jié)果。
[0016]為了解決傳統(tǒng)方案中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們提出一種新的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法。該方法由同一光源分束出兩束測(cè)量光線以相同的入射角入射到硅片表面同一位置，形成兩束不同的反射光，采集這兩束光信號(hào)計(jì)算處理，提取出硅片表面的離焦量大小
[0017]圖1為本發(fā)明采用的光路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，光源I發(fā)出照明光，分束后分別從投影物鏡8兩側(cè)進(jìn)入反射鏡2a、2b反射，再由反射鏡3a、3b將光線以相同的入射角照射到硅片4表面，硅片面反射光線再由反射鏡3a、3b反射后到分束單元5a、5b，分束后光信號(hào)通過(guò)狹縫6a、6b到達(dá)信號(hào)采集單元7a、7b。
[0018]硅片工藝可引起反射光斑能量分布不均勻性，從而使反射光斑的能量重心發(fā)生偏移。在狹縫6a、6b位置，由于工藝引起的光斑能量重心偏移方向和由于娃片表面離焦引起的光斑運(yùn)動(dòng)方向分別為一致和相反。所以，根據(jù)兩個(gè)探測(cè)器的測(cè)量信號(hào)計(jì)算得到離焦量分別包含一個(gè)正的誤差和一個(gè)負(fù)的誤差。則對(duì)兩個(gè)結(jié)果取平均值后可消去工藝引起的測(cè)量誤差。
[0019]圖2是本發(fā)明調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法流程圖，包括如下步驟:步驟一:光源分束，光源分束是為了避免由于采用不同光源對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響；步驟二:分束后的光信號(hào)通過(guò)兩次反射后以相同角度不同方向入射到硅片面同一位置；步驟三:測(cè)量?jī)墒瓷涔庑畔?；步驟四:計(jì)算取均值提取離焦量，由光信號(hào)處理單元根據(jù)兩束不同的反射光信息計(jì)算提取得到硅片離焦量大小的數(shù)值結(jié)果。
[0020]圖3是一種典型的硅片表面膜系結(jié)構(gòu)(Cu和氟硅玻璃FSG周期性結(jié)構(gòu))，用于說(shuō)明調(diào)焦調(diào)平傳感器FLS的測(cè)量過(guò)程中的一種典型工藝條件，這種工藝條件中便存在由于硅片表面反射率非均勻性所造成的影響。
[0021]對(duì)FLS過(guò)程進(jìn)行仿真，加入硅片表面反射率非均勻性分布函數(shù)，信號(hào)采集單元周期性采集反射光強(qiáng)信息，對(duì)光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行歸一化處理后進(jìn)行傅立葉變換，提取一倍頻信號(hào)，根據(jù)一倍頻信號(hào)和硅片離焦量之間的映射關(guān)系計(jì)算離焦量本發(fā)明中采用的方法是采集兩個(gè)測(cè)量光路信號(hào)，處理后將一倍頻系數(shù)取均值，由該值計(jì)算硅片離焦量大小。
[0022]圖4為探測(cè)器采集到的光強(qiáng)信號(hào)在硅片表面反射率均勻情況下的掃描變化曲線，掃描周期1kHz，光強(qiáng)信號(hào)歸一化頻域變換后得到一倍頻系數(shù)為1.5220e+004。當(dāng)硅片表面反射率不均勻時(shí)，采集到的光強(qiáng)信號(hào)如圖5所示，產(chǎn)生與圖4中理想光強(qiáng)信號(hào)的明顯偏差，一倍頻系數(shù)為1.4194e+004，不能得到正確的離焦量計(jì)算結(jié)果。采用新的FLS測(cè)量方法，增加一路對(duì)稱(chēng)角度的測(cè)量光路，采集到的兩路光強(qiáng)信號(hào)曲線如圖6所示，頻域變換以后得到的一倍頻系數(shù)信號(hào)成分分別為L(zhǎng) 4194e+004和1.6246e+004，取均值后為1.5220 e+004，與硅片表面反射率均勻情況下的計(jì)算結(jié)果相同，從而消除了硅片表面反射率非均勻性帶來(lái)的影響。
[0023]本說(shuō)明書(shū)中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法，由同一光源分束出兩束測(cè)量光線以相同的入射角入射到硅片表面同一位置，形成兩束不同的反射光，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一:光源分束； 步驟二:分束后的光信號(hào)以相同角度不同方向入射到硅片面同一位置； 步驟三:測(cè)量?jī)墒瓷涔夤鈴?qiáng)； 步驟四:分別對(duì)所述兩束反射光光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行歸一化處理后進(jìn)行傅立葉變換，提取一倍頻信號(hào)并取均值，根據(jù)一倍頻信號(hào)均值和硅片離焦量之間的映射關(guān)系計(jì)算離焦量
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟三中，信號(hào)采集單元周期性采集反射光強(qiáng)信息。
3.一種調(diào)焦調(diào)平測(cè)量裝置，用于光刻曝光系統(tǒng)，其特征在于，由同一光源出射的光束經(jīng)分束后形成兩束測(cè)量光以相同的入射角入射到硅片表面同一位置，并形成兩束不同的反射光；兩束反射光分別進(jìn)入對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集單元。
4.如權(quán)利要求3所述的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量裝置，其特征在于，所述兩束測(cè)量光線不經(jīng)過(guò)投影物鏡光路。
5.如權(quán)利要求3所述的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量裝置，還包括第一、第二測(cè)量分支，所述第一第二測(cè)量分支結(jié)構(gòu)相同，分別包括第一反射鏡、分束單元、第二反射鏡、狹縫，所述兩束測(cè)量光分別所述第一、第二測(cè)量分支入射到硅片表面的同一位置，所述兩束反射光分別經(jīng)由第二、第一測(cè)量分支進(jìn)入所述對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集單元。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK103926799SQ201310009894
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月11日
【發(fā)明者】喬海洋, 張青云, 王帆 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司