CN102841516B - 一种硅片对准系统焦面校准方法 - Google Patents

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Abstract

一种硅片对准系统焦面的校准方法，包括：步骤一：工件台保持无倾斜，采用高度步进的方式，通过对准标记的反射光强粗测对准光学系统的焦面位置；步骤二：将工件台保持在对准光学系统的焦面位置处，在多个不同的倾斜度下使用对准光学系统对准对准标记，得到对准位置与倾斜度之间的关系曲线，进而得到干涉仪阿贝误差；步骤三：保持倾斜度，不断改变工件台高度，测得表示对应的倾斜度下对准位置与高度之间关系的直线，改变倾斜度，重复上述步骤，测得对准光学系统的焦面高度及焦面倾角；步骤四：利用步骤三中得到的焦面高度和焦面倾角，利用迭代的方法重复步骤二得到精确校准干涉仪阿贝误差，然后重复步骤三精确校准对准光学系统的焦面。

Description

一种硅片对准系统焦面校准方法
技术领域
本发明涉及光刻领域，尤其涉及一种硅片对准系统的焦面校准方法。
背景技术
使用反射式光栅进行硅片对准的光学对准系统(下面简称WA)中，需要保证对准测量过程在该光学系统的焦面(下面简称WA焦面)进行，这样才能得保证对准结果的准确性。当标记不在焦面上进行对准时，会有如下现象：
标记在焦面上，但与焦面存在倾角时，不会影响对准位置，只会影响对比度；
标记不在焦面上，但标记与焦面平行，无倾角，不会影响对准位置，只会影响对比度。
当标记不在焦面上，且与焦面存在倾角时，会产生对准偏差，偏差值为：ΔAL＝2×ΔFocus×ΔTilt，即对准位置偏差等于二倍的离焦量ΔFocus与倾斜量ΔTilt的乘积。
因此需要尽量保证扫描能够在WA焦面上进行，且标记与焦面无倾斜。为了测得WA的焦面与倾斜，现有测试方法利用下述特性：在某一倾斜下不断改变标记高度进行对准，可以测得一条该倾斜下对准位置与离焦量相关直线。不断改变倾斜，重复这一过程，可以得到多条这样的直线。根据前面所述，焦面处对准位置不受倾斜影响。因此数条直线的交点就是焦面。根据公式，该直线的斜率减去设定的斜率就是WA焦面倾角。
上述方法的缺点是对准位置的测量会受到干涉仪阿贝误差的影响。阿贝误差表现为当工件台倾斜时，干涉仪算法不能正确补偿工件台位置，从而影响实际对准位置。其影响的关系为：ΔPos＝2×ΔFocus×ΔTilt。当使用现有方法进行WA焦面测量时，必须先排除(修正)阿贝误差，否则必然在倾斜时引入阿贝误差，与对准离焦、倾斜误差耦合在一起，导致无法计算出准确的WA焦面与倾角。
因此现有方法在测试前必须要修正干涉仪系统的阿贝误差。而当前校准阿贝误差的方法一般为使用对准系统在工件台不同倾斜下测量标记位置，根据倾斜量以及测得的位置偏差可以计算出阿贝误差。但由于此时工件台唯一的对准系统(WA)焦面未经过校正(倾斜会影响对准位置)，因此当前一般使用另一套透射式对准系统(倾斜不会影响对准位置)进行测量。
因为阿贝误差的修正需要引入其他测量系统。这样就需要增加新的硬件，必然增加成本。
发明内容
本发明提供了一种硅片对准系统焦面的校准方法，包括：
步骤一：工件台保持无倾斜，采用高度步进的方式，通过对准标记的反射光强粗测对准光学系统的焦面位置；
步骤二：将工件台保持在对准光学系统的焦面位置处，在多个不同的倾斜度下使用对准光学系统对准对准标记，得到对准位置与倾斜度之间的关系曲线，进而得到干涉仪阿贝误差；
步骤三：保持倾斜度，不断改变工件台高度，测得表示对应的倾斜度下对准位置与高度之间关系的直线，改变倾斜度，重复上述步骤，测得对准光学系统的焦面高度及焦面倾角；
步骤四：利用步骤三中得到的焦面高度和焦面倾角，利用迭代的方法重复步骤二得到精确校准干涉仪阿贝误差，然后重复步骤三精确校准对准光学系统的焦面。
所述步骤一中通过测量工件台在不同高度处测得的光强，拟合得到光强与工件台高度的关系曲线，确定拟合得到的光强最大值对应处为粗测的对准光学系统的焦面位置。
本发明使用了一种新的方法校准WA焦面与倾角，不需要装配特殊的阿贝误差测量传感器(系统)，有效的测得(并消除)了干涉仪的阿贝误差。因为不需要额外的测量工具，因此有效节省了成本。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1所示为本发明校准方法步骤一所对应的视图；
图2所示为本发明校准方法步骤二所对应的视图；
图3所示为本发明校准方法步骤三所对应的视图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
本发明的整个测试过程分为三个步骤，所有步骤均使用同一对准标记：
步骤一：参见图1，WA光学系统1在扫描对准标记2时，会采样标记的光强，由于该光强会随着离焦量增大而减小，因此本步骤利用光强值来粗测WA焦面高度，具体过程为：工件台3保持无倾斜，在较大范围的高度内扫描标记，记录工件台3在不同高度4处时对准标记的光强值，拟合得到光强大小5与工件台高度6关系曲线，确定拟合得到的光强最大值7对应处为粗测的WA的焦面；
步骤二：参见图2，保持工件台3高度不变，即保持标记在WA焦面处，不断改变工件台倾斜度8，每种倾斜下使用WA对准该标记，得到对准位置9与倾斜度10的关系，由于在WA焦面处对准时，对准位置与倾斜度无关，此时该高度的测量结果不受WA影响，仅与干涉仪阿贝误差相关，因此通过对准位置变化与倾斜度的关系可以得到干涉仪阿贝误差；
步骤三：参见图3，在粗校准干涉仪阿贝误差后，使用现有技术中的方法，即在同一倾斜下不断改变工件台高度11，测得某倾斜下对准位置12与高度13变化的直线，重复该步骤，从而测得WA的焦面高度，并测得WA的焦面倾角；
步骤四：利用步骤三中得到的新的WA焦面高度与倾角，通过迭代的方法重复步骤二再次精确校准干涉仪阿贝误差，然后重复步骤三精确校准WA焦面。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (1)

1.一种硅片对准系统焦面的校准方法，包括：
步骤一：工件台保持无倾斜，采用高度步进的方式，通过对准标记的反射光强粗测对准光学系统的焦面位置，其中，所述步骤一中通过测量工件台在不同高度处测得的光强，拟合得到光强与工件台高度的关系曲线，确定拟合得到的光强最大值对应处为粗测的对准光学系统的焦面位置；
步骤二：将工件台保持在对准光学系统的焦面位置处，在多个不同的倾斜度下使用对准光学系统对准对准标记，得到对准位置与倾斜度之间的关系曲线，进而得到干涉仪阿贝误差；
步骤三：保持倾斜度，不断改变工件台高度，测得表示对应的倾斜度下对准位置与高度之间关系的直线，改变倾斜度，重复上述步骤，测得对准光学系统的焦面高度及焦面倾角；
步骤四：利用步骤三中得到的焦面高度和焦面倾角，利用迭代的方法重复步骤二得到精确校准干涉仪阿贝误差，然后重复步骤三精确校准对准光学系统的焦面。
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