CN102129176B - 一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，所述方法包括如下步骤：上载基底，保持工件台Y方向的坐标不变，干涉仪控制工件台沿X方向运动到不同位置，调焦调平后，由干涉仪读取得到各不同位置下的倾斜值，计算得到长条镜Y方向面形引起的不同位置处的倾斜值；保持工件台X方向的坐标不变，干涉仪控制工件台沿Y方向运动到不同位置，调焦调平后，由干涉仪读取得到各不同位置下的倾斜值，计算得到长条镜X方向面形引起的不同位置处的倾斜值；在工件台对应位置处，干涉仪控制工件台位置倾斜时，补偿长条镜Y方向和X方向面形引起的倾斜值，即可消除由长条镜面形引起的倾斜误差。所述方法可解决长条镜面形导致的倾斜偏差，且方法简单。

Description

一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法

技术领域

本发明涉及光学投影装置中面形不平整引起倾斜误差的测试校正方法，尤其涉及一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法。

背景技术

随着半导体集成电路集成度的提高，集成电路的特征尺寸越来越小，而集成电路的特征尺寸将最终由光学投影装置决定，光学投影装置作为集成电路制造工艺中的重要设备，其精度对光刻工艺有着非常重要的影响。实现高精度光刻工艺的关键技术之一是曝光，其精度直接影响光刻机的套刻精度与良率。而实现高精度的曝光必须精确地控制工件台的位置。通常，光刻机采用平面镜干涉仪测量工件台的水平位置。干涉仪发出测量光束入射工件台侧面的长条镜，经反射回到干涉仪的接收器，由多普勒原理算出工件台的位置变化并实时反馈到运动控制***，以确保曝光位置的准确。但是安装在工件台侧面的长条镜尽管经过了精密的机械加工、打磨，但是在其表面上仍然不可避免的会存在缺陷。即使是只有几纳米大小的缺陷点，也会使测量光束的光程发生变化，导致干涉仪的测量值与真实值存在偏差，使光刻机***的精度产生相当大的误差。为尽可能的减少上述误差，必须在曝光之前对长条镜表面进行扫描测试，得到其表面的面形图像的测量数据，然后对表面缺陷，进行修正补偿，从而满足***的高精度要求。

1998年8月4日公开的“Method and apparatus for correcting linearity errors ofa moving mirror and stage”(公开号US05790253)及2006年9月13目公开的“一种修正光学投影装置中平面缺陷的方法”(公开号CN1831653A)利用控制水平向位置的干涉仪进行测量得到长条镜面形。当工件台沿X向(Y向)步进时，由控制水平向Y向(X向)位置的两轴干涉仪进行测量，模型计算得到长条镜表面的不平整度。通过对测量位置进行面形补偿，可提高控位准确性，即可提高套刻精度。

但是以上两项专利中介绍的方法主要利用控制水平向位置的干涉仪测量得到长条镜面形，由于测试方法的限制，得到的面形是两控位轴与长条镜接触面的面形，主要用于水平向位置的补偿，提高水平向控位准确性，从而提高套刻精度。实际上，工件台的倾斜值的准确性也受到面形不平整度的影响，进而影响套刻精度。如图1所示，干涉仪发出两束测量光束201用来测量工件台的在X方向和Y方向的位置，同时发出第三束测量光束202测量工件台的倾斜度，由于受到面形不平整度的影响，会使得干涉仪模型认为当前工件台存在有倾斜，并且通过倾斜工件台去校正实际并不存在的倾斜值。而这个校正倾斜值会导致工件台产生错误的倾斜。图1中的100为工件台倾斜前的状况，101为工件台倾斜后的状况。因此干涉仪所测得的工件台倾斜值为工件台的实际倾斜值与长条镜面形不平整度所引起的倾斜值之和。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，以解决由长条镜面形不平整度导致的倾斜偏差，以避免对工件台倾斜状况的错误校正。

为解决上述问题，本发明提出一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，所述方法包括如下步骤：

上载基底到工件台上，保持工件台Y轴方向的坐标不变，干涉仪控制工件台沿着X方向以步长d运动到不同位置(x_i，y_cons)，由干涉仪读取得到每个不同位置下工件台的倾斜值Rx_IFM，meas(x_i)，所述倾斜值Rx_IFM，meas(x_i)包括工件台的真实倾斜值和长条镜Y方向面形在该位置下引起的倾斜值，计算得到长条镜Y方向面形引起的不同位置处的倾斜值XRX(x_i)，其中，x_i表示工件台在X方的坐标，y_cons表示工件台在Y方的坐标；

保持工件台X轴方向的坐标不变，干涉仪控制工件台沿着Y方向以步长d运动到不同位置(x_cons，y_i)，由干涉仪读取得到每个不同位置下的倾斜值Ry_IFM，meas(y_i)，所述倾斜值Ry_IFM，meas(y_i)包括工件台的真实倾斜值和长条镜X方向面形在该位置下引起的倾斜值，计算得到长条镜X方向面形引起的不同位置处的倾斜值YRY(y_i)，其中，x_cons表示表示工件台在X方的坐标，y_i表示工件台在Y方的坐标；

在工件台对应位置(x_i，y_i)处，干涉仪控制工件台位置的倾斜值时，补偿上述得到的长条镜Y方向面形引起的倾斜值XRX(x_i)和X方向面形引起的倾斜值YRY(y_i)，得到实际工件台倾斜值。

可选的，所述干涉仪控制工件台运动到不同位置后都需先进行调焦调平，再由干涉仪读取得到每个不同位置下工件台的倾斜值。

可选的，所述的x_cons和y_cons为恒定值，取值范围为基底上可进行调焦调平的最大范围。

可选的，所述的x_i和y_i的范围为基底上可进行调焦调平的最大范围。

可选的，所述的由工件台位置x_i和干涉仪读取到的R_x值计算得到Y长条镜面形引起的不同位置处的倾斜值的公式为： $\mathrm{XRX}\left(x_i\right)={\mathrm{Rx}}_{\mathrm{IFM},\mathrm{meas}}\left(x_i\right)-\stackrel{\‾}{{\mathrm{Rx}}_{\mathrm{IFM},\mathrm{meas}}},$ 其中Rx_IFM，meas(x_i)为不同x_i处，调焦调平后由干涉仪读取得到的当前状态下的倾斜值，

为所有测量点处测量值Rx_IFM，meas(x_i)的平均值。

可选的，所述的由工件台位置y_i和干涉仪读取到的R_y值计算得到X长条镜面形引起的不同位置处的倾斜值的公式为： $\mathrm{YRY}\left(y_i\right)={\mathrm{Ry}}_{\mathrm{IFM},\mathrm{meas}}\left(y_i\right)-\stackrel{\‾}{{\mathrm{Ry}}_{\mathrm{IFM},\mathrm{meas}}},$ 其中Ry_IFM，meas(y_i)为不同y_i处，调焦调平后由干涉仪读取得到的当前状态下的倾斜值，

为所有测量点处测量值Ry_IFM，meas(y_i)的平均值。

可选的，所述的在对应位置(x_i，y_i)处，干涉仪补偿长条镜面形引起的倾斜值得到实际工件台倾斜值Rx_实际(x_i)及Ry_实际(y_i)的补偿公式如下：

Rx_IFM，meas(x_i)+[-XRX(x_i)]＝Rx_实际(x_i)；

Ry_IFM，meas(y_i)+[-YRY(y_i)]＝Ry_实际(y_i)。

与现有技术相比，本发明提供的消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，通过测量并计算得到长条镜Y方向面形和X方向面形所引起的倾斜值，并在实际操作时补偿长条镜Y方向面形和X方向面形所引起的倾斜值，可解决由长条镜面形不平整度导致的倾斜偏差，且方法步骤简单。

附图说明

图1长条镜面形引起工件台倾斜偏差的原理图；

图2为本发明实施例所用的投影光刻机的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的各测量点位于基底上的位置的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，该方法通过测量和计算得到长条镜X方向和Y方向的面形引起的倾斜误差，在测量工件台的实际倾斜度时将长条镜X方向和Y方向的面形所引起的倾斜误差进行补偿，从而得到工件台的真实倾斜度。

请参考图2，图2为本发明实施例所用的投影光刻机的结构示意图，如图2所示，所述投影光刻机包括照明***1，承载掩模2的掩模台3，用于掩模成像的投影物镜4，调焦调平传感器5，承载基底6的工件台7，贴附于工件台侧面的长条镜8，控制工件台7运动的干涉仪控制***9。其中，调焦调平传感器5可对基底6上一区域进行调焦调平：通过测量基底上表面与投影物镜最佳焦平面之间的高度和倾斜值，然后将测量值反馈给工件台，由工件台根据该测量值调整其内部的执行器，将基底置于投影物镜的最佳焦平面位置，并由干涉仪控制***9测量工件台的倾斜值。干涉仪控制***9由干涉仪光束经长条镜反射来控制工件台7的水平向(x，y，R_z)运动和垂向(z，R_x，R_y)运动。其中，x、y、z组成三维坐标系，R_x、R_y、R_z分别表示绕x、y、z轴旋转。

请继续参考图3，图3为本发明实施例提供的各测量点位于基底上的位置的示意图，测试中，上载一个未涂胶的超平基底1到工件台上，如图3所示，基底1上划分为一行和一列，本实施例的行中各位置间距相等，列中各位置间距相等，各测量点2如图中圆点所示。同一行中，x相同，本实施例中x设为0，由X长条镜面形引起的倾斜值YRY恒定，由Y长条镜面形引起的XRX在不同的位置对应不同值，这样当沿X方向(y＝0)测量时，可得Y长条镜面形引起的倾斜XRX(x_i)。同一列中，y相同，本实施例中y设为0，由Y长条镜面形引起的倾斜值XRX恒定，由X长条镜面形引起的YRY在不同的位置对应不同值，这样当沿Y方向(x＝0)测量时，可得X长条镜面形引起的倾斜YRY(y_i)。

本实施例所述的消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，其步骤为：

首先，干涉仪控制工件台沿着X方向(y＝0)运动到各测量点，在各点处，由调焦调平传感器进行调焦调平，之后由干涉仪读取得到工件台当前状态下倾斜值Rx_IFM，meas(x_i)，以当前工件台真实倾斜量Rx_wedge为等量，满足

Rx_IFM，meas(x_i)+[-XRX(x_i)]＝Rx_wedge         (1)

接着，干涉仪控制工件台沿着Y方向(x＝0)运动到各测量点，在各点处，由调焦调平传感器进行调焦调平，之后由干涉仪读取得到工件台当前状态下倾斜值Ry_IFM，meas(y_i)，以当前工件台真实倾斜量Ry_wedge为等量，满足

Ry_IFM，meas(y_i)+[-YRY(y_i)]＝Ry_wedge         (2)

将所有测量点处测量值Rx_IFM，meas(x_i)和Ry_IFM，meas(y_i)进行平均得到工件台整个平面的倾斜量Rx_wedge及Ry_wedge，由于长条镜面形不平整所引起的倾斜角为长条镜X方向线条或Y方向线条所引起的倾斜角，相当于高阶项，工件台整个平面的倾斜角相当于一阶项，因此在计算工件台整个平面的倾斜角时，长条镜X方向线条或Y方向线条所引起的倾斜角可忽略，由此可得：

由以上两方程式并结合方程式(1)和方程式(2)可得到Y长条镜面形引起的倾斜XRX(x_i)和X长条镜面形引起的倾斜YRY(y_i)：

最后，在实际由干涉仪进行控制工件台位置的倾斜值时，在对应位置(x_i，y_i)处，补偿长条镜面形引起的倾斜值，得到实际工件台倾斜值Rx_实际(x_i)及Ry_实际(y_i)，即：

Rx_IFM，meas(x_i)+[-XRX(x_i)]＝Rx_实际(x_i)  (5)

Ry_IFM，meas(y_i)+[-YRY(y_i)]＝Ry_实际(y_i)  (6)

综上所述，本发明提供了一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，所述消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法通过测量和计算得到长条镜X方向和Y方向的面形引起的倾斜误差，在测量工件台的实际倾斜度时将长条镜X方向和Y方向的面形所引起的倾斜误差进行补偿，从而得到工件台的真实倾斜度。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

上载基底到工件台上，保持工件台Y轴方向的坐标不变，干涉仪控制工件台沿着X方向以步长d运动到不同位置(x_i，y_cons)，由干涉仪读取得到每个不同位置下工件台的倾斜值Rx_IFM，meas(x_i)，所述倾斜值Rx_IFM，meas(x_i)包括工件台的真实倾斜值和长条镜Y方向面形在该位置下引起的倾斜值，计算得到长条镜Y方向面形引起的不同位置处的倾斜值XRX(x_i)，其中，x_i表示工件台在X方向的坐标，y_cons表示工件台在Y方向的坐标；

保持工件台X轴方向的坐标不变，干涉仪控制工件台沿着Y方向以步长d运动到不同位置(x_cons，y_i)，由干涉仪读取得到每个不同位置下的倾斜值Ry_IFM，meas(y_i)，所述倾斜值Ry_IFM，meas(y_i)包括工件台的真实倾斜值和长条镜X方向面形在该位置下引起的倾斜值，计算得到长条镜X方向面形引起的不同位置处的倾斜值YRY(y_i)，其中，x_cons表示工件台在X方向的坐标，y_i表示工件台在Y方向的坐标；

在工件台对应位置(x_i，y_i)处，干涉仪控制工件台位置的倾斜值时，补偿上述得到的长条镜Y方向面形引起的倾斜值XRX(x_i)和X方向面形引起的倾斜值YRY(y_i)，即可消除由长条镜面形引起的倾斜误差，得到实际工件台倾斜值；

其中，所述干涉仪控制工件台运动到不同位置后都需先进行调焦调平，再由干涉仪读取得到每个不同位置下工件台的倾斜值；

所述的由工件台位置x_i和干涉仪读取到的RxI_FM，meas(x_i)值计算得到长条镜Y方向面形在不同位置处引起的倾斜值的公式为：

$\mathrm{XRX}\left(x_i\right)={\mathrm{Rx}}_{\mathrm{IFM},\mathrm{meas}}\left(x_i\right)-\stackrel{\‾}{{\mathrm{Rx}}_{\mathrm{IFM},\mathrm{meas}}};$

其中，Rx_IFM，meas(x_i)为不同x_i处，调焦调平后由干涉仪读取得到的当前状态下的倾斜值，

为所有测量点处测量值Rx_IFM，meas(x_i)的平均值；

所述的由工件台位置y_i和干涉仪读取到的Ry_IFM，meas(y_i)值计算得到长条镜X方向面形在不同位置处引起的倾斜值的公式为：

$\mathrm{YRY}\left(y_i\right)={\mathrm{Ry}}_{\mathrm{IFM},\mathrm{meas}}\left(y_i\right)-\stackrel{\‾}{{\mathrm{Ry}}_{\mathrm{IFM},\mathrm{meas}}};$

其中，Ry_IFM，meas(y_i)为不同y_i处，调焦调平后由干涉仪读取得到的当前状态下的倾斜值，

为所有测量点处测量值Ry_IFM，meas(y_i)的平均值；

所述的在对应位置(x_i，y_i)处，干涉仪补偿长条镜面形引起的倾斜值得到实际工件台倾斜值Rx_实际(x_i)及Ry_实际(y_i)的补偿公式如下：

Rx_IFM，meas(x_i)+[-XRX(x_i)]＝Rx_实际(x_i)；

Ry_IFM，meas(y_i)+[-YRY(y_i)]＝Ry_实际(y_i)。

2.如权利要求1所述的一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，其特征在于，所述的x_cons和y_cons为恒定值，取值范围为基底上可进行调焦调平的最大范围。

3.如权利要求1所述的一种消除长条镜面形引起的倾斜误差的方法，其特征在于，所述的x_i和y_i的范围为基底上可进行调焦调平的最大范围。

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