CN103792792A - 一种提高光刻机工件台定位精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种提高工件台定位精度的方法，使用带有对准标记对的基底进行测试采集数据并计算实际旋转台旋转中心。测量多个标记对得到圆心的位置，求均值作为旋转台最终的圆心，在工件台运动中进行补偿。本发明提出的确定工件台的旋转台旋转中心的方法，良好地解决了由于安装的机械误差所引起的实际旋转台旋转中心与基底几何中心不重合的问题，以及由此导致的工件台旋转对平移产生的串扰问题。将测得的实际的旋转台旋转中心补偿后，使工件的定位准确，由此大大提高了曝光的质量。

Description

一种提高光刻机工件台定位精度的方法

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，尤其涉及一种提高光刻机工件台定位精度的方法。

背景技术

在光刻机中，旋转台是工件台的一部分，是用来实现基底沿Z轴旋转Rz运动的部件。由于旋转台的实际安装中存在机械误差, 工件台实际的旋转中心无法和设计点完全重合，此时工件台的旋转将对平移产生串扰，导致工件台的定位出现偏差，影响最终的曝光结果，如影响套刻结果，导致离旋转中心越远的地方偏差越大。

在旋转台旋转中心的位置未测试和补偿的情况下，单纯的靠提高安装技术，减少安装的机械误差，无法保证实际旋转台旋转中心与完全基底几何中心重合，导致工件台的定位准确性不高，影响曝光结果。为减小工件台的旋转对平移产生的串扰，需要保证在工件台的旋转台旋转时，其实际旋转中心与基底几何中心重合,以消除旋转与平移之间的耦合关系,因此需要重新计算工件台的旋转台的旋转中心。

发明内容

本发明的目的在于提出一种确定光刻机工件台的旋转台旋转中心的方法，解决由于安装的机械误差所引起的实际旋转台旋转中心与基底几何中心不重合的问题，以及由此导致的工件台旋转对平移产生的串扰问题。

本发明提出一种提高工件台定位精度的方法，包括如下步骤：

步骤1，将带有多个标记对的测试基底上载到旋转台上；

步骤2，获取所述标记对在旋转台旋转前的位置；

步骤3，设置旋转台旋转角度α；

步骤4，获取旋转台旋转后所述标记对的位置；

步骤5，依据旋转前和旋转后的标记对的位置，分别计算旋转台的多个旋转中心位置；

步骤6，将计算得到的所述多个旋转中心位置求取均值，得到实际的旋转台旋转中心位置；

步骤7，保存实际的旋转台旋转中心位置，用于在工件台运动中进行补偿；

步骤8，卸载测试基底，完成测试。

较优地，所述标记对位于测试基底中心到边缘距离的2/3处。

较优地，所述每个标记对与测试基底中心连线成直角。

较优地，所述旋转台旋转角度α取620urad以上。

本发明提出的确定工件台的旋转台旋转中心的方法，良好地解决了由于安装的机械误差所引起的实际旋转台旋转中心与基底几何中心不重合的问题，以及由此导致的工件台旋转对平移产生的串扰问题。将测得的实际的旋转台旋转中心补偿后，使工件的定位准确，由此大大提高了曝光的质量。

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为光刻机结构示意图；

图2为旋转台旋转位置示意图；

图3为本发明提高工件台定位精度的方法流程图；

图4为光刻机旋转台立体结构图；

图5为光刻机旋转台工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1为光刻机结构示意图。光刻机沿基底几何中心m方向依次包括照明系统1、掩模台3、投影物镜4、旋转台5和工件台6。掩模台3承载掩模2。旋转台5承载基底7，基底7具有两个以上的标记（图未示）。旋转台5带动基底7旋转。光刻机还包括干涉仪8和对准系统9。干涉仪8连接至工件台6，用以调节工件台6的位置。对准系统9用于对基底7上的标记进行对准。

本发明的提高工件台定位精度的方法包括以下步骤：

首先准备一张带有对准标记的基底。选取标记和读取标记时所要遵循的原则如下：

一、选取标记遵循原则：

基底7上的标记形貌可任意选择，只需对准系统9能够读取即可；

基底7上的标记需尽量曝光在靠近基底7边缘处；

成对曝光标记，如果每个标记对在基底7上的位置与基底7中心连线成直角效果最好。

二、读取标记遵循原则：

读取所有曝光的标记对，在旋转台5旋转前后读取其位置并记录，供模型计算使用。标记对需成对读取，如果标记对中某个标记读取失败则该标记对读取失败。

在实际的测试中，选择已有标记的基底7进行测试，由于该基底7标记位置已知，故将选取的6个标记对的位置作为配置文件直接读取。

其次进行测试采集数据并计算实际旋转台旋转中心。把带有对准标记的测试基底放在旋转台上做旋转运动，利用对准系统读取基底上的对准标记在旋转前后的坐标，算出实际的旋转中心。旋转台旋转位置如图2所示，A、B分别为旋转台旋转前的对准标记，A′、B′分别为旋转台旋转α角度后对应的对准标记。两虚线圆表示标记绕旋转台旋转时的圆，实线圆表示旋转台。由于基底是吸附在工件台旋转台上，基底的对准标记都是围绕旋转台的实际圆心旋转，根据同心圆的性质可利用弦

和

中垂线的交点作为旋转台旋转中心。

设坐标系坐标原点O，旋转台旋转中心O′坐标为（X，Y），上图中A、B、A′、B′四点的坐标分别设为（X_A,Y_A）、（X_B,Y_B）、（X′_A,Y′_A）、（X′_B,Y′_B）

则旋转台旋转中心的方程为：

$Y?\frac{Y_A+Y_A^{\′}}{2}=?\frac{X_A?X_A^{\′}}{Y_A?Y_A^{\′}}(X?\frac{X_A+X_A^{\′}}{2})\·\·\·(1-1)$

$Y?\frac{Y_B+Y_B^{\′}}{2}=?\frac{X_B?X_B^{\′}}{Y_B?Y_B^{\′}}(X?\frac{X_B+X_B^{\′}}{2})\·\·\·(1-2)$

解得结果为：

$X=\frac{T_1+T_2?T_3}{2T_4}---(1-3)$

$Y=\frac{T_5+T_6?T_7}{2T_8}---(1-4)$

其中：

T₁=(Y_A+Y′_A-Y_B-Y′_B)(Y′_A-Y_A)(Y′_B-Y_B)(1-5)

T₂=(X′_A·X′_A-X_A·X_A)(Y′_B-Y_B)(1-6)

T₃=(X′_B·X′_B-X_B·X_B)(Y′_A-Y_A)(1-7)

T₄=(X′_A-X_A)(Y′_B·Y_B)-(Y′_A-Y_A)(X′_B-X_B)(1-8)

T₅=(X_A+X′_A-X_B-X′_B)-(X′_A-X_A)(X′_B-X_B)(1-9)

T₆=(Y′_A·Y′_A-Y_A·Y_A)(X′_B-X_B)(1-10)

T₇=(Y′_B·Y′_B-Y_B·Y_B)(X′_A-X_A)(1-11)

T₈=(Y′_A-Y_A)( X′_B-X_B)-(Y′_B-Y_B)(X′_A-X_A)(1-12)

测量多个标记对得到圆心的位置，求均值作为旋转台最终的圆心，在工件台运动中进行补偿。

本发明的提高工件台定位精度的方法的具体流程如图3所示：

步骤1，将带有多个标记对的基底上载到旋转台上；

步骤2，通过读取对应的配置文件信息，获取基底全部标记对在测量前的位置信息；

步骤3，设置旋转台旋转角度α；

步骤4，获取旋转台旋转后待测的全部标记的位置；

步骤5，依次提取各标记对的位置信息，计算旋转台的旋转中心；如果标记对中某个标记读取失败则该标记对读取失败，继续读取下一对，直到所有标记对信息读取并计算完成；

步骤6，将计算得到的N个旋转中心位置求取均值，得到实际的旋转台旋转中心位置；

步骤7，保存旋转中心位置，用于工件台实际运动时确定旋转台的中心；

步骤8，卸载基底，完成测试。

本方法在采用六组标记对的情况下，进行的精度分析如下：

根据公式(1-3)和(1-4)，由Matlab仿真，重复执行本测试1000次，设置几个量可以调节大小，以估计相应的量对结果的影响，这几个量是：

1)标记对之间的夹角；

2)标记旋转角度。

计算结果显示：

1)标记对之间的夹角为90°时，精度最高；

2）标记旋转角度为180°时，精度最高。

由上述分析，在选择标记对时：

可使用测试基板上X向的一组标记对应Y向的一组标记。

标记的旋转角度则受限于旋转台Rz向的运动能力，Rz的范围是[-10,10]mrad（毫弧度），那么旋转角度α的取值范围是[0, 20]mrad，当标记对夹角为90°时，旋转角度对重复精度的影响如下：

表1-1 旋转角度和重复精度的关系

旋转角度(urad)	700	680	660	640	620	600
							X三倍标准差(mm)	0.045	0.046	0.048	0.048	0.049	0.053
Y三倍标准差(mm)	0.043	0.046	0.048	0.048	0.050	0.052

为使旋转中心坐标的3倍标准差达到测试精度为0.05，则旋转角度α取620urad以上,即可保证此测试的精度在精度0.05mm范围内。

标记点在测试基底中的位置，可取中心到边缘的2/3处，本测试标记对如下（记录在配置文件中）：

1 (120.75, 0) (0, 120.75)

2 (117.25, 0) (0, 117.25)

3 (113.75, 0) (0, 113.75)

4 (110.25, 0) (0, 110.25)

5 (106.75, 0) (0, 106.75)

6 (103.25, 0) (0, 103.25)

图4和图5示意性地显示了一种可用于执行本发明方法的旋转台装置，图4为旋转台的立体图，图5为旋转台的工作原理图。

如图4所示，该旋转台包括基板100，工作台101，垂向支撑机构200，旋转中心定位机构300，驱动机构400及测量机构500。

所述基板100设置在该旋转台的最下层，所述工作台101设置在该旋转台的最上层，所述工作台101通过三套垂向支撑机构200支撑在基板100上，所述旋转中心定位机构300使工作台101绕所述旋转中心定位机构的中心做旋转运动，所述驱动机构400提供动力，所述测量机构500反馈位置信号。

如图5所示，所述驱动机构400包括一个直线电机401，所述驱动机构400将直线电机401的直线运动转换为工作台的旋转运动。

本发明提出的这种确定工件台的旋转台旋转中心的方法，良好地解决了由于安装的机械误差所引起的实际旋转台旋转中心与基底几何中心不重合的问题，以及由此导致的工件台旋转对平移产生的串扰问题。将测得的实际的旋转台旋转中心补偿后，使工件的定位准确，由此大大提高了曝光的质量。

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 (4)

1.一种提高工件台定位精度的方法，包括如下步骤：

步骤1，将带有多个标记对的测试基底上载到旋转台上；

步骤2，获取所述标记对在旋转台旋转前的位置；

步骤3，设置旋转台旋转角度α；

步骤4，获取旋转台旋转后所述标记对的位置；

步骤5，依据旋转前和旋转后的标记对的位置，分别计算旋转台的多个旋转中心位置；

步骤6，将计算得到的所述多个旋转中心位置求取均值，得到实际的旋转台旋转中心位置；

步骤7，保存实际的旋转台旋转中心位置，用于在工件台运动中进行补偿；

步骤8，卸载测试基底，完成测试。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述标记对位于测试基底中心到边缘距离的2/3处。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述每个标记对与测试基底中心连线成直角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述旋转台旋转角度α取620urad以上。

Images