[发明专利]光扩散器散射特性测量装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，尤其涉及一种光扩散器散射特性测量装置及其方法。

背景技术

光刻技术是采用选定的辐射源(如紫外光源)对涂有辐射敏感物质的衬底(如硅片)指定位置进行曝光以制造器件的技术。

在半导体器件关键尺寸CD不断缩小的趋势下，提高光刻设备中光学系统的图像分辨率是关键。光刻设备中，光学系统包括照明系统和光刻投影物镜。

照明系统的光源波长λ、光刻投影物镜的数值孔径NA和工艺因子K1是决定光学系统分辨率的因素，光源波长λ的减小、数值孔径NA的增大以及工艺因子K1的减小都有利于提高光学系统分辨率。

光刻投影物镜存在像差，如不做特别说明，本文中光刻投影物镜的像差是指物镜的瞳面像差(即波像差)，一般以泽尼克多项式展开，也称为泽尼克像差，有关泽尼克像差的定义请参考美国University of Arizona(亚利桑那大学)相关Fringe Zernike Polynomials定义，它是泽尼克多项式的子集，一般取前37项，Fringe Zernike Polynomials排列顺序与标准泽尼克多项式(Standard Zernike Polynomials)不同。

像差的存在影响光刻投影物镜的成像质量，并最终影响光刻工艺的成败，因此，对光刻投影物镜的像差实施在线测量和原位测量是必须的。光刻投影物镜的像差，一般是利用透镜干涉仪(Lens Interferometer)来测量，透镜干涉仪的通用实施例基于剪切干涉测量(《Optical Stop Testing》第2版，Daniel Malacara著，ISBN 0-471-52232-5)原理。一般可设定透镜干涉仪在光瞳面上的单场点处通过测量光束的相位和透射光强来测量透镜的像差。目前，透镜干涉仪已经成为光刻设备的标准配置，用于投影物镜像差的在线测量和原位测量，在光刻设备曝光过程中用于像差的实时监控和反馈校正。

照明系统的照明方式包括：传统照明、环形照明、四极照明(包括坐标轴四极照明、对角线四极照明)、双极照明，还有客户订制照明。所有这些照明方式都是部分相干照明，即相干因子σ满足：0＜σ＜1。相干因子σ的定义是照明系统的数值孔径NA与投影物镜的数值孔径NA的比值：

这样，照明光束将不能充满投影物镜的整个光瞳，即：

NA_照明系统＜NA_投影物镜

这样，投影物镜光瞳面的某些没有照明光的局部将无法实现像差的在线测量和原位测量。所以，用于光刻设备的透镜干涉仪必须包括一个光扩散器，才能实现投影物镜像差的在线测量和原位测量。

用于光刻投影物镜像差在线测量和原位测量的光扩散器的工作波长应该是光刻设备常用的193nm和248nm波长，因此该光扩散器也可以称之谓深紫外光扩散器。该扩散器的主要功能是将照明光束的孔径角度扩散变大以充满投影物镜的光瞳，该光扩散器的主要功能以其主要光学特性参数-散射角α来表征，散射角α定义为：

α＝sin^-1(NA_投影物镜)-sin^-1(NA_照明系统)。

光扩散器的散射特性可以用光扩散器的散射角、光扩散器的透过率、光扩散器散射角与入射角的关系、光扩散器对光刻投影物镜光瞳非均匀性的改善等参数来表示，这些参数的确定对光刻投影物镜像差在线测量和原位测量至关重要，如果无法确定这些参数，则在光刻设备中无法测量投影物镜像差，如果确定这些参数不准确，则在光刻设备中测量投影物镜像差不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光扩散器散射特性测量装置及其方法，对光扩散器的各个散射特性参数都能进行测量。