CN102540738B - 一种光束间不平行角度的补偿方法 - Google Patents

Abstract

发明提供一种光束间不平行角度的补偿方法，该方法应用于光刻机***，该光刻机***包括基底台、第一方向干涉仪和与该第一方向垂直的第二方向干涉仪，包括：该基底台沿着该第一方向步进，由该第一、第二方向干涉仪同步测量，得到该第一方向干涉仪光束间不平行角度；该基底台沿着该第二方向步进，由该第一、第二方向干涉仪同步测量，得到该第二方向干涉仪光束间不平行角度；分别补偿该第一方向干涉仪和该第二方向干涉仪光束间不平行角度。本发明通过补偿干涉仪光束间的不平行角度，得到正确的长条镜面形，进而对测量位置进行面形补偿，提高基底台控位准确性，提高光刻机***的精度。

Description

一种光束间不平行角度的补偿方法

技术领域

本发明涉及光刻机***的应用，尤其涉及一种干涉仪光束间不平行角度的补偿方法。

背景技术

在大规模的半导体集成电路的前端制造设备中，光刻机是最复杂、要求最高的设备，尤其是对光刻机***的精度要求几乎达到了极限。然而，在光刻机***中，安装在基底台上的长条镜，尽管经过了精密的机械加工、打磨，但是在其表面上仍然会不可避免地存在缺陷，即使是只有几纳米大小的缺陷点，也会使光刻机***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，从而满足光刻机***的高精度要求。

美国专利US5790253利用控制水平向位置的干涉仪进行测量得到了长条镜面形，即当光刻机***的基底台沿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面形。如图1所示，X向长条镜101和Y向长条镜102贴附在基底台100上，利用Y向干涉仪103可以测量得到Y向长条镜102的面形。然而，当光刻机***安装完成后，由于安装精度限制，Y向干涉仪103的光束l_y1与l_y2间会存在不平行角度α_y，这样当基底台100沿Y向步进时，如图2所示，为了保证测量位置对应的基底台100的旋转角度恒定不变，实际基底台100按照图2中计算曲线1所示的抛物线轨迹运动，计算得到的Y向长条镜102面形在范围[-500nm,300nm]之间，这样就导致计算结果不正确，例如当干涉仪103光束1与2间存在的不平行角度α_y约200μrad时，如图2的真实曲线2所示，实际真实的面形仅为[-20nm,30nm]。同理，基底台100沿X向步进时同样会得到错误的计算结果。

本发明提出一种可测量计算干涉仪光束间不平行角度的方法。通过补偿干涉仪光束间的不平行角度，得到正确的长条镜面形，进而对测量位置进行面形补偿，提高基底台控位准确性，提高光刻机***的精度。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种可测量计算干涉仪光束间不平行角度的方法，得到正确的长条镜面形，进而提高光刻机***的精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种光束间不平行角度的补偿方法，该方法应用于光刻机***，该光刻机***包括基底台、第一方向干涉仪和与该第一方向垂直的第二方向干涉仪，包括：

该基底台沿着该第一方向步进，由该第一、第二方向干涉仪同步测量，得到该第一方向干涉仪光束间不平行角度；

该基底台沿着该第二方向步进，由该第一、第二方向干涉仪同步测量，得到该第二方向干涉仪光束间不平行角度；

分别补偿该第一方向干涉仪和该第二方向干涉仪光束间不平行角度。

进一步的，所述得到该第一方向干涉仪光束间不平行角度的方法为：

该基底台沿着该第一方向步进，步进过程中该第二方向干涉仪控制自身第二方向移动为恒定值，该第一方向干涉仪控制自身旋转为恒定值；

该基底台沿着该第一方向步进时，由该第一方向干涉仪读取该第一方向测量位置，该第二方向干涉仪读取与该第一方向测量位置对应的测量旋转角度；

由读取的该第一方向测量位置和对应的测量旋转角度得到该第一方向干涉仪光束间不平行角度。

进一步的，由读取的该第一方向测量位置和对应的测量旋转角度进行一阶线性拟合，得到该第一方向干涉仪光束间不平行角度，计算公式为

R_zy(i)＝K_x*X(i)+b_x， ${\mathrm{\α}}_x=2\sqrt{-K_x*\mathrm{dx}};$

其中，X(i)为该第一方向测量位置，R_zy(i)为对应的旋转角度，K_x、b_x为拟合系数，α_x为该第一方向干涉仪两光束间存在的不平行角度，dx为该第一方向干涉仪两光束间未考虑光束间不平行角度α_x时的距离。

进一步的，补偿该第一方向干涉仪不平行角度时的光束光程补偿计算公式为：

l_x1＝X_C-dx*R_zy；l_x2＝X_C-0.5*X_C*α_x ²+dx*R_zy；

其中，l_x1、l_x2分别为该第一方向干涉仪两光束对应光程，X_C、R_zy为该基底台沿着该第一方向步进到的当前该第一方向测量位置及对应的旋转角度，α_x为该第一方向干涉仪两光束间存在的不平行角度，dx为该第一方向干涉仪两光束间未考虑光束间不平行角度α_x时的距离。

进一步的，所述得到该第二方向干涉仪光束间不平行角度的方法为：

该基底台沿着该第二方向步进，步进过程中该第一方向干涉仪控制自身第一方向移动为恒定值，该第二方向干涉仪控制自身旋转为恒定值；

该基底台沿着该第二方向步进时，由该第二方向干涉仪读取该第二方向测量位置，该第一方向干涉仪读取与该第二方向测量位置对应的测量旋转角度；

由读取的该第二方向测量位置和对应的测量旋转角度得到该第二方向干涉仪光束间不平行角度。

进一步的，由读取的该第二方向测量位置和对应的测量旋转角度进行一阶线性拟合，得到该第二方向干涉仪光束间不平行角度，计算公式为

R_zx(i)＝K_y*Y(i)+b_y， ${\mathrm{\α}}_y=2\sqrt{-K_y*\mathrm{dy}};$

其中，Y(i)为该第二方向测量位置，R_zx(i)为对应的旋转角度，K_y、b_y为拟合系数，α_y为该第二方向干涉仪两光束间存在的不平行角度，dy为该第二方向干涉仪两光束间未考虑光束间不平行角度α_y时的距离。

进一步的，补偿该第二方向干涉仪不平行角度时的光束光程补偿计算公式为：

l_y1＝Y_C-dy*R_zx；l_y2＝Y_C-0.5*Y_C*α_y ²+dy*R_zx；

其中，l_y1、l_y2分别为该第二方向干涉仪两光束对应光程，Y_C、R_zx为该基底台沿着第二方向步进到的当前该第二方向测量位置及对应的旋转角度，α_y为该第二方向干涉仪两光束间存在的不平行角度，dy为该第二方向干涉仪两光束间未考虑光束间不平行角度α_y时的距离。

进一步的，分别补偿该第一方向干涉仪和该第二方向干涉仪不平行角度时通过固件调节该第一、第二方向干涉仪光束的方式实现。

与现有技术相比，本发明应用相互垂直的第一方向干涉仪和第二方向干涉仪同时分别监控测量基底台沿着该第一/第二方向步进时的测量位置及对应的旋转角度，进而分别得到上述两干涉仪光束间的不平行角度。通过补偿干涉仪光束间的不平行角度，得到正确的长条镜面形，进而对测量位置进行面形补偿，提高基底台控位准确性，提高光刻机***的精度。

附图说明

图1是现有技术下的干涉仪光束存在不平行角度示意图；

图2是现有技术下的未考虑干涉仪间光束平行度得到的长条镜面形和真实的长条镜面形示意图；

图3是本发明所用光刻机***结构示意图；

图4是本发明光束间不平行角度的补偿流程图。

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光束间不平行角度的补偿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，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供一种光束间不平行角度的补偿方法，应用于光刻机***，该光刻机***包括基底台、第一方向干涉仪和与该第一方向垂直的第二方向干涉仪。如图3所示，本实施例使用的光刻机***，包括：照明***301，承载掩模302的掩模台303，用于掩模成像的投影物镜304，承载基底305的基底台306，贴附于基底台侧面的长条镜307，X向干涉仪308(第一方向干涉仪)和与之垂直的Y向干涉仪309(第二方向干涉仪)。其中，X向干涉仪308和Y向干涉仪309可以同时测量基底台306旋转。以下说明中均设定“X向”为“第一方向”，“Y向”为“第二方向”。

如图4所示，本方法由S401～S403共3个步骤完成。下面结合图3所示的光刻机***和图4的S401～S403所示的3个步骤，对上述光束间不平行角度的补偿方法作详细的描述。

S401，基底台沿着该第一方向步进，由该第一、第二方向干涉仪同步测量，得到该第一方向干涉仪光束间不平行角度。

参考图3所示的光刻机***，基底台306沿着X向步进，步进过程中Y向干涉仪309控制自身Y向移动为恒定值，X向干涉仪308控制自身旋转为恒定值，本实施例的此步进过程中Y向干涉仪309控制自身Y向移动为0，X向干涉仪308控制自身旋转为0；

由X向干涉仪308读取X向测量位置，Y向干涉仪309读取测量位置对应的旋转角度；

由X向干涉仪308读取的X向测量位置和Y向干涉仪309读取的旋转角度进行一阶线性拟合，得到X向干涉仪光束间不平行角度，计算公式为

R_zy(i)＝K_x*X(i)+b_x， ${\mathrm{\α}}_x=2\sqrt{-K_x*\mathrm{dx}};$

其中，X(i)为X向干涉仪308读取的X向测量位置，R_zy(i)为Y向干涉仪309读取的对应的旋转角度，K_x、b_x为拟合系数，α_x为X向干涉仪两光束间存在的不平行角度，dx为X向干涉仪两光束间未考虑光束间不平行角度α_x时的距离。

S402，基底台沿着第二方向步进，由第一、第二方向干涉仪同步测量，得到该第二方向干涉仪光束间不平行角度。

参考图3所示的光刻机***，基底台306沿着Y向步进，步进过程中X向干涉仪308控制自身X向移动为恒定值，Y向干涉仪309控制自身旋转为恒定值，本实施例的此步进过程中X向干涉仪308控制自身X向移动为0，Y向干涉仪309控制自身旋转为0；由Y向干涉仪309读取Y向测量位置，X向干涉仪308读取该测量位置对应的测量旋转角度；

由Y向干涉仪309读取的Y向测量位置和X向干涉仪308读取的旋转角度进行一阶线性拟合，得到Y向干涉仪309光束间不平行角度，计算公式为

R_zx(i)＝K_y*Y(i)+b_y， ${\mathrm{\α}}_y=2\sqrt{-K_y*\mathrm{dy}};$

其中，Y(i)为Y向干涉仪309读取的Y向测量位置，R_zx(i)为X向干涉仪308读取的旋转角度，K_y、b_y为拟合系数，α_y为Y向干涉仪两光束间存在的不平行角度，dy为Y向干涉仪两光束间未考虑光束间不平行角度α_y时的距离。

S403，分别补偿该第一方向干涉仪和第二方向干涉仪光束间不平行角度。

参考图3所示的光刻机***，补偿X向干涉仪308不平行角度时也通过软件补偿方式实现，光束光程补偿计算公式为：

l_x1＝X_C-dx*R_zy；l_x2＝X_C-0.5*X_C*α_x ²+dx*R_zy；

其中，l_x1、l_x2分别对应为X向干涉仪两光束光程，X_C、R_zy为基底台306沿着X向步进到的当前X向测量位置及对应的旋转角度，α_x为X向干涉仪308两光束间存在的不平行角度，dx为X向干涉仪308两光束间未考虑光束间不平行角度α_x时的距离。

补偿Y向干涉仪309不平行角度时通过软件补偿方式实现，光束光程补偿计算公式为：

l_y1＝Y_C-dy*R_zx；l_y2＝Y_C-0.5*Y_C*α_y ²+dy*R_zx；

其中，l_y1、l_y2分别为X向干涉仪两光束对应光程，Y_C、R_zx为基底台306沿着Y向步进到的当前Y向测量位置及对应的旋转角度，α_y为Y向干涉仪309两光束间存在的不平行角度，dy为Y向干涉仪309两光束间未考虑光束间不平行角度α_y时的距离。

在本发明的其他具体实施例中，分别补偿该第一方向干涉仪和第二方向干涉仪不平行角度时还可以通过固件调节干涉仪光束的方式实现。

综上所述，本发明应用相互垂直的第一、第二方向干涉仪同时分别监控测量基底台沿着该第一/第二方向步进时的测量位置及对应的旋转角度，进而分别得到上述两干涉仪光束间的不平行角度。通过补偿干涉仪光束间的不平行角度，得到正确的长条镜面形，进而对测量位置进行面形补偿，提高基底台控位准确性，提高光刻机***的精度。

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 (1)

1.一种光束间不平行角度的补偿方法，该方法应用于光刻机***，该光刻机***包括基底台、第一方向干涉仪和与该第一方向垂直的第二方向干涉仪，其特征在于，所述光束间不平行角度的补偿方法包括：

该基底台沿着该第一方向步进，步进过程中该第二方向干涉仪控制自身第二方向移动为恒定值，该第一方向干涉仪控制自身旋转为恒定值；

该基底台沿着该第一方向步进时，由该第一方向干涉仪读取该第一方向测量位置，该第二方向干涉仪读取与该第一方向测量位置对应的测量旋转角度；

由读取的该第一方向测量位置和对应的测量旋转角度得到该第一方向干涉仪光束间不平行角度；

该基底台沿着该第二方向步进，步进过程中该第一方向干涉仪控制自身第一方向移动为恒定值，该第二方向干涉仪控制自身旋转为恒定值；

该基底台沿着该第二方向步进时，由该第二方向干涉仪读取该第二方向测量位置，该第一方向干涉仪读取与该第二方向测量位置对应的测量旋转角度；

由读取的该第二方向测量位置和对应的测量旋转角度得到该第二方向干涉仪光束间不平行角度；

该第一方向干涉仪光束间不平行角度，计算公式为

R_zy(i)＝K_x*X(i)+b_x，

该第二方向干涉仪光束间不平行角度，计算公式为

R_zx(i)＝K_y*Y(i)+b_y,

其中，X(i)为该第一方向测量位置，Y(i)为该第二方向测量位置，R_zy(i)、R_zx(i)为对应的旋转角度，K_x、b_x、K_y、b_y为拟合系数，α_x为该第一方向干涉仪两光束间存在的不平行角度，dx为该第一方向干涉仪两光束间未考虑光束间不平行角度α_x时的距离，α_y为该第二方向干涉仪两光束间存在的不平行角度，dy为该第二方向干涉仪两光束间未考虑光束间不平行角度α_y时的距离；

根据得到的第一方向干涉仪光束间不平行角度、第二方向干涉仪光束间不平行角度，透过固件调节第一、第二方向干涉仪光束以分别补偿该第一方向干涉仪和该第二方向干涉仪光束间不平行角度，或者透过软件补偿方式按照以下计算公式计算第一、第二方向干涉仪光束光程以分别补偿该第一方向干涉仪和该第二方向干涉仪光束间不平行角度；

补偿该第一方向干涉仪不平行角度时的光束光程补偿计算公式为：

l_x1＝X_C-dx*R_zy；l_x2＝X_C-0.5*X_C*α_x ²+dx*R_zy；

补偿该第二方向干涉仪不平行角度时的光束光程补偿计算公式为：

l_y1＝Y_C-dy*R_zx；l_y2＝Y_C-0.5*Y_C*α_y ²+dy*R_zx；

其中，lx1、lx2分别为第一方向干涉仪两光束对应光程，X_C、R_zy为该基底台沿着该第一方向步进到的当前该第一方向测量位置及对应的旋转角度，l_y1、l_y2分别为该第二方向干涉仪两光束对应光程，Y_C、R_zx为该基底台沿着第二方向步进到的当前该第二方向测量位置及对应的旋转角度。