[發明專利]工件臺位置誤差測量及預先補償的方法

有效

• 申請號: 201210046743.3
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN103293865A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 林彬;段立峰
• 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;G03F9/00;G01B11/02;G01B11/26
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明涉及光刻領域，尤其涉及對工件臺位置誤差進行測量和預先補償的方法。

背景技術

光刻機對放于工件臺上的硅片進行曝光，曝光過程中要求硅片上表面與投影鏡頭保持固定的距離，以保證硅片上表面始終位于鏡頭的最佳焦面內。為此，如美國專利US6,172,757?B1描述，光刻機中一般設計有調焦調平傳感器，該傳感器與投影鏡頭位置固定，利用硅片上光學反射的探測方法實時監測硅片的高度，通過閉環控制，從而保證曝光硅片面不離焦。

由于測量功能的缺陷，在測量位置位于硅片邊緣等情況下，由于可反射面積太小，調焦調平傳感器的測量會產生較大誤差。另外，調焦調平傳感器需要花費一定時間用于測量硅片位置，因此上述通過實時測量硅片高度并進行閉環控制將影響曝光過程中的處理速度，從而影響光刻機的生產效率。在努力壓縮生產工藝各個環節的處理時間以提高機器生成效率的前提下，若能在工件臺運動到某個場之前事先知道該處的高度誤差，將硅片的高度調到合適的位置，則會解決這個矛盾。

美國專利US5,790,253提出了一種測量方鏡面形的方法，可以現場地測出鏡面的形貌，從而對水平向的測量結果進行補償，如圖1所示。該方法能基于每個方向上有兩軸測量光束的激光干涉儀進行方鏡面形測量。對于每個方向上有三軸激光干涉儀的測量系統，它可以同時測量工件臺的水平位置、旋轉和傾斜，如圖4所示。對于該系統，除了需要測出上方倆光束位置處的方鏡面形之外，還需要事先測出下方第三軸處的方鏡面形影響。

發明內容

本發明提出了一種對工件臺的位置誤差進行預先補償的方法，包括下述步驟：

步驟一、將工件臺的垂向位置保持不變，將工件臺沿水平方向設置到測量位置；

步驟二、測量并記錄工件臺在所述測量位置的水平位置和傾斜角度，工件臺移動至下一個測量位置；

步驟三、判斷是否所有測量位置都測量完畢，若是，則進入步驟四，否則返回步驟一；

步驟四、根據支撐臺起伏對工件臺傾斜角度的影響，擬合得到支撐臺起伏引入的高度誤差的系數，計算由支撐臺起伏引入的工件臺的傾斜角度誤差和高度誤差；

步驟五、基于測量到的工件臺的傾斜角度和支撐臺起伏引入的工件臺的傾斜角度誤差，計算方鏡面形引入的工件臺的傾斜角度誤差；

步驟六、保存所得的誤差數據；

步驟七、根據工件臺的位置，利用得到的誤差數據對工件臺的垂向位置和傾斜角度進行補償。

其中，所述測量位置在支撐臺上等間距均勻分布，在支撐臺表面構成陣列。

其中，當工件臺運動到所述測量位置處時，根據誤差數據直接進行預先補償。

其中，當工件臺運動到所述測量位置之間時，利用線性插值求取各項誤差值，然后根據這些誤差值進行預先補償。

根據本發明的方法，可以通過一次數據測量，獲得工件臺的兩方面的位置誤差：大理石高度起伏引起的工件臺垂向高度誤差和傾斜角度誤差；第三個激光干涉儀光軸處的方鏡面形引起的工件臺傾斜誤差。

本發明的方法借助測量工件臺位置的干涉儀測量系統，離線地測出大理石臺的高度起伏以及方鏡面形對工件臺的姿態引入的誤差。利用事先標定的誤差數據，在光刻機正常工作中可以快速而且有效地對工件臺位置進行前饋補償。基于高度誤差系數，可以求得工件臺運動范圍內任意位置的高度誤差、傾斜角度誤差。當工件臺運動到某個位置時，通過將對應位置處的高度和傾斜進行補償，可有效消除由于大理石表面的起伏引入的誤差。當工件臺移動到水平向的某個位置時，依據該位置處方鏡的傾斜面形，可以對干涉儀的讀數進行校正，去除方鏡面形對干涉儀測量結果的影響。由于測量采用光刻機本身的測量系統進行，因而無需額外使用外界的測量系統；而且是直接對工件臺的姿態進行測量，相比采用第三方測量系統，測量所得結果更加真實、簡單、高效；同時測試中所采用的算法巧妙地將方鏡形貌、大理石起伏等影響因素引起的誤差分離開，使得測量目的單一，所測的誤差項分離；此外，對工件臺的高度和傾斜誤差進行事先標定，在正常工作中實時地進行前饋補償，可以有效提高工件臺的定位精度，同時提高了光刻機的曝光效率。

附圖說明

關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了解。

圖1所示為現有技術測量方法的示意圖；

圖2所示為典型的光刻機的結構示意圖；

圖3所示為工件臺的高度誤差示意圖；

圖4所示為測量工件臺位置的干涉儀測量系統結構示意圖；

圖5所示為工件臺方鏡不平整對傾斜角度測量結果的影響示意圖；