[發明專利]工件臺位置水平誤差測量及校正方法

有效

• 申請號: 200910047581.3
• 申請日: 2009-03-13
• 公開（公告）號: CN101510058A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 林彬
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術領域

本發明是有關于一種工件臺位置誤差測量及校正方法，且特別是有關于一種工件臺位置水平誤差測量及校正方法。

背景技術

在光刻機當中，工件臺的位置普遍采用干涉儀系統來監測，這些干涉儀測量系統由多個干涉儀測量軸組成。圍繞著工件臺，干涉儀系統的多個測量光束從多個不同方向照向預先安裝在工件臺特定位置的反射鏡。基于每種干涉儀測量系統的物理配置，系統需要設計特定的計算模型來計算工件臺在空間中的六個自由度。這些計算模型除了基于多個測量軸測得的光束長度計算工件臺的位置之外，還需要矯正測量中的多種幾何效應。這些效應包括阿貝效應、余弦效應以及測量同一個方向位置偏差的光束不平行入射等。

在位置測量中，由于實際測量軸與物體的運動軸存在偏移，從而使得測量結果與實際尺寸產生偏離，便會產生阿貝誤差。二者之間的偏移距離稱為阿貝臂長。圖1展示了阿貝誤差的產生原理。為了方便，光刻機一般以工件臺上的硅片在空間中的位置來定義工件臺所處的位置，但是監視工件臺位置的干涉儀光束只能測量工件臺。這就產生了阿貝誤差。

圖2展示了激光距離測量中的另一種常見效應-余弦效應。它產生的主要原因為測量軸與物體的運動軸存在一個夾角。用于反射干涉儀測量光束的方鏡位于工件臺之上，方鏡會隨著工件臺而旋轉傾斜。這將造成由方鏡反射回來的光束隨著工件臺的旋轉傾斜而偏移，從而使光束的長度由于余弦效應產生額外的變化。另一方面，當干涉儀的初始出射光束存在一定夾角時，也會導致余弦誤差的產生。

在計算工件臺位置的時候，光束的偏斜以及實際運動參照面和干涉儀測量面之間距離形成的阿貝臂長將作為所需參數提供給位置計算模型，由位置計算模型對這些誤差進行補償。位置計算模型中采用的多個參數實際上反映的是干涉儀測量系統的安裝參數。為了使計算模型能夠隨時計算出正確的結果，需要定期地對這些參數進行校正。

美國專利(專利號為US?7,142,314?B)提出了在工件臺的位置測量過程中如何對其水平位置測量進行校準。該專利在硅片上放置一塊以上的具有強反差反射特性的薄膜。當硅片上載到工件臺上之后，有一束光照射到硅片上，并且有一個光強測量機構測量硅片上反射回來的光強。通過探測由薄膜反射回來的光強變化，系統確定工件臺的準確位置。將工件臺的實際準確位置和由干涉儀測得的工件臺位置進行比較，得到干涉儀的測量誤差。這種校正方法可以有效地測定工件臺在水平方向的定位誤差，并通過加入偏移來對誤差進行補償。然而，該專利著重測定干涉儀的水平向偏移常量，其測定的只是水平向的常量誤差以及誤差隨工件臺位置的線性改變。干涉儀測量工件臺位置的過程中遇到的阿貝誤差、余弦誤差等多種誤差并不僅僅包含常量偏移，利用這類方法無法對這些誤差進行有效校正，誤差也常大到幾百納米以上。

發明內容

本發明提出一種工件臺位置水平誤差測量及校正方法，以改善現有技術的缺失。

本發明的測量工件臺位置的水平誤差并對其進行校正的方法，適用于一光刻機系統，光刻機系統包括：照明光源系統、投影物鏡成像系統、用于支撐并精密定位掩模板的掩模臺、用于支撐并精密定位硅片的工件臺以及干涉儀。上述測量工件臺位置的水平誤差并對其進行校正的方法包括下列步驟：上述光刻機系統在上述硅片上曝光多個場的標記，每個場中分別包含將上述工件臺設置成不同的旋轉或者傾斜角度的情況曝光得到的標記；讀取上述標記的實際位置；根據上述標記的上述實際位置和上述標記的參考位置計算標記位置偏差；以及依據上述標記位置偏差獲得計算得到至少一個用于校正干涉儀誤差的參數，從而得到曝光時刻上述工件臺的實際位置。

本發明的工件臺位置水平誤差測量及校正方法通過在硅片上曝光對準標記的方法直接記錄工件臺的位置，從而可以更加方便地測量曝光時刻工件臺的實際位置；所采用的對準標記可以是離軸對準標記，套刻對準標記，要知曉曝光時刻的工件臺位置，可以由光刻機或者套刻機讀取對準標記的位置，若采用套刻機讀取標記，還可以不占用光刻機的機時，從而降低成本；通過將工件臺設置成各種不同姿態來記錄工件臺的位置，從而可以將各種不同的傾斜旋轉角度設置對工件臺的水平位置引入的誤差進行獨立分析。

附圖說明

圖1所示為阿貝誤差的產生原理圖。

圖2所示為激光距離測量中的另一種常見效應-余弦效應。

圖3所示為應用本發明的工件臺位置水平誤差測量及校正方法的光刻機系統的示意圖。

圖4所示為根據本發明第一實施例的工件臺位置水平誤差測量及校正方法的流程圖。

圖5所示為根據本發明第一實施例的硅片上曝光出的多個圖案的示意圖。

圖6所示為根據本發明第一實施例的硅片上的曝光場的布局的示意圖。