一种双光束曝光系统中光栅衍射波面误差的反馈调节方法

摘要

本发明涉及一种双光束曝光系统中光栅衍射波面误差的反馈调节方法，包括以下步骤：1)搭建双光束曝光系统；2)建立三维直角坐标系；3)根据所述基板上得到的浮雕型光栅图像制作得到一光栅样品；4)采用斐索干涉仪测量光栅样品的±1级衍射波面误差，获得双光束曝光系统的干涉像差信息；5)采用泽尼克多项式拟合方法对干涉像差进行拟合计算，估算双光束曝光系统的实际点光源位置误差和基板位置误差；6)对双光束曝光系统的实际点光源位置误差和基板位置误差进行调节；7)重新制作光栅样品；8)如果光栅样品的衍射波面误差不能达到预定要求，重复步骤4)～7)。本发明可以广泛应用于双光束曝光系统中光栅衍射波面误差的反馈调节中。

主权项

一种双光束曝光系统中光栅衍射波面误差的反馈调节方法，包括以下步骤：1)搭建一包括有激光器、分束镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第一扩束准直系统、第二扩束准直系统和基板的双光束曝光系统，所述基板表面涂有光刻胶；所述第一扩束准直系统和所述第二扩束准直系统呈对称设置且结构相同，均包括显微物镜、针孔滤波器和球面准直透镜；所述激光器发射的激光经所述分束镜进行分束，经所述分束镜反射的激光发射到所述第一反射镜，经所述第一反射镜反射的激光依次经所述第一扩束准直系统的显微物镜、针孔滤波器和球面准直透镜准直扩束成平行光后发射到所述基板；经所述分束镜透射的激光经所述第二反射镜发射到所述第三反射镜，经所述第三反射镜反射的激光依次经所述第二扩束准直系统的显微物镜、针孔滤波器和球面准直透镜准直扩束成平行光后发射到所述基板；经所述第一扩束准直系统和所述第二扩束准直系统出射的平行光在所述基板表面发生干涉，形成周期性的干涉条纹，所述光刻胶记录了干涉光场之后，通过显影形成浮雕型光栅图像；2)在基板表面建立三维直角坐标系O₀‑X₀Y₀Z₀，其中，原点坐标O₀位于理想情况下所述第一扩束准直系统出射的平行光主光线和所述第二扩束准直系统出射的平行光主光线在所述基板的交点，X₀轴的方向为垂直于所述基板的法线偏向所述第二扩束准直系统的方向，Z₀轴的方向为沿所述基板的法线指向所述基板的内部；在第一扩束准直系统中建立三维直角坐标系O₁‑X₁Y₁Z₁，原点坐标O₁位于所述第一扩束准直系统中的球面准直透镜的节点，Y₁轴的方向和所述三维直角坐标系O₀‑X₀Y₀Z₀中Y₀轴方向相同，Z₁轴的方向为沿着所述第一扩束准直系统光轴方向向前；在所述第二扩束准直系统中建立三维直角坐标系O₂‑X₂Y₂Z₂，原点坐标O₂位于所述第二扩束准直系统中的球面准直透镜的节点，Y₂轴的方向和所述三维直角坐标系O₀‑X₀Y₀Z₀中Y₀轴方向相同，Z₂轴的方向为沿着第二扩束准直系统的光轴方向向前；3)根据所述基板上得到的浮雕型光栅图像制作得到一光栅样品；4)采用斐索干涉仪测量步骤3)中制作得到的光栅样品的±1级衍射波面误差，将测量结果进行减法运算，获得双光束曝光系统的干涉像差信息；5)采用泽尼克多项式拟合方法对步骤4)中得到的双光束曝光系统的干涉像差进行拟合计算，估算双光束曝光系统的实际点光源位置误差和基板位置误差，具体过程为：使用泽尼克多项式的前9项，对测量得到的曝光系统干涉像差进行拟合，通过在数值模拟中对不同的点光源误差进行采样，得到泽尼克多项式的第3、6、7项系数分别对应了扩束准直系统中点光源三个方向的位置误差，此外，第6项泽尼克系数，也受到基板位置的影响；不同的泽尼克多项式系数和点光源位置误差有着相互独立的线形关系；以第二扩束准直系统中点光源位置误差为例，其线性关系的函数表达式为：Z₃＝0.2838Δz₂‑(5.1×10^‑4)；Z₆＝‑0.0071Δy₂+(8.8×10^‑7)；Z₇＝‑0.0070Δx₂+(3.4×10^‑6)；式中，Z₃、Z₆和Z₇分别为泽尼克多项式的第3、6、7项系数；Δx₂、Δy₂和Δz₂分别为第二扩束准直系统中点光源在三维直角坐标系O₂‑X₂Y₂Z₂中三个方向的位置误差；第一扩束准直系统中点光源在三维直角坐标系O₁‑X₁Y₁Z₁中三个方向的位置误差和第二扩束准直系统中点光源位置误差与泽尼克多项式系数线性关系的函数表达式相同，只是点光源在三个方向的位置误差系数的符号相反；第6项泽尼克系数和基板位置误差线性关系的函数表达式为：Z₆＝‑0.0041Δs‑(1.6×10^‑6)；式中，Δs为基板在三维直角坐标系O₀‑X₀Y₀Z₀中Z₀方向的位置误差；6)对双光束曝光系统的实际点光源位置误差和基板位置误差进行调节，具体调节过程为：6.1)沿Z₁方向调节第一扩束准直系统中点光源位置或沿Z₂方向调节第二扩束准直系统中点光源位置，使得第一扩束准直系统和第二扩束准直系统的离焦量相等，实现由离焦误差导致的干涉像差的补偿；6.2)通过沿X₁和Y₁方向调节第一扩束准直系统中点光源的位置或沿X₂和Y₂方向调节第二扩束准直系统中点光源的位置，使得第一扩束准直系统和第二扩束准直系统出射的平行光主光线在基板表面入射到同一点；或者只沿Y₁方向调节第一扩束准直系统中点光源的位置或只沿Y₂方向调节第二扩束准直系统中点光源的位置，同时沿着基板的法线方向移动基板使得第一扩束准直系统和第二扩束准直系统的出射光主光线在基板表面入射到同一点，消除由于第一扩束准直系统和第二扩束准直系统出射的平行光主光线在基板表面入射点不同导致的干涉像差；7)采用调节后的双光束曝光系统重新制作光栅样品；8)如果重新制作的光栅样品的衍射波面误差不能达到预定要求，重复步骤4)～7)，直至达到预定要求为止。