CN104076611B - 用于光刻设备的拼接物镜成像测校方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于光刻设备的拼接物镜成像测校方法，该拼接物镜分布于两列，包括：步骤一、将掩模上第一标记组移动到第一列物镜的视场中，通过掩模对准，得到掩模上第一标记组所成像的y向位置r1；步骤二、将掩模上第二标记组移动到第二列物镜的视场中，通过掩模对准，得到掩模上第二标记组所成像的y向位置r2，同时得到掩模上第二标记组的对准位置r3；步骤三、将掩模上第二标记组从第一列物镜移动到第二列物镜的视场中，得到掩模台的、y向移动a，同时得到掩模上第二标记组的对准位置r4；步骤四，将基板上第一标记组移动到基板对准系统下，得到基板上第一标记组的对准位置p1；步骤五，将基板上第二标记组移动到基板对准系统下，得到基板上第二标记组的对准位置p2；步骤六，根据上述得到的数据计算物镜可动镜片Y向平移距离dy’，以完成镜头校正。

Description

用于光刻设备的拼接物镜成像测校方法

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的拼接物镜成像测校方法。

背景技术

投影扫描式光刻机目的是把掩模上图形清晰、正确地成像在涂有光刻胶的硅片或基板上，随着基板尺寸的增大，对视场的需求也越来越高。单个投影视场已经不能满足需求，因此需要采用多个物镜拼接的方式。由于多个镜头机械安装误差比较大，拼接镜头的扫描方向倍率与实际基板与掩模的扫描向倍率不匹配，将导致两列镜头所成像在扫描方向错开，在拼接位置断开。因此必须把镜头校到理想状态。

针对该问题，文献US5999244提出镜头校正方案，该方案的镜头校正效果完全由干涉仪的控制精度来保证，如果干涉仪没有scaling或者很小时，该方法确实可以得到理想状态，可是，大尺寸基板所用干涉仪scaling的测校难度很大，因此难以保证干涉仪scaling不会影响物镜校正效果，如图2-3所示，该图表示在第一次镜头校正后镜头应该达到的状态，此时第1列镜头光轴平行、第2列镜头光轴平行，但是两列镜头光轴不平行（当工件台与掩模台干涉仪存在scaling时）。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于光刻设备的拼接物镜成像测校方法，可以在测量系统存在缩放时，把镜头有效地调整到理想状态。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于光刻设备的拼接物镜成像测校方法，该拼接物镜分布于两列，包括：步骤一、将掩模上第一标记组移动到第一列物镜的视场中，通过掩模对准，得到掩模上第一标记组所成像的y向位置r1；步骤二、将掩模上第二标记组移动到第二列物镜的视场中，通过掩模对准，得到掩模上第二标记组所成像的y向位置r2，同时得到掩模上第二标记组的对准位置r3；步骤三、将掩模上第二标记组从第一列物镜移动到第二列物镜的视场中，得到掩模台的、y向移动a，同时得到掩模上第二标记组的对准位置r4；步骤四，将基板上第一标记组移动到基板对准系统下，得到基板上第一标记组的对准位置p1；步骤五，将基板上第二标记组移动到基板对准系统下，得到基板上第二标记组的对准位置p2；步骤六，根据上述得到的数据计算物镜可动镜片Y向平移距离dy’，以完成镜头校正。

更进一步地，所述步骤一中掩模上第一标记组所成像的y向位置r1和步骤二中掩模上第二标记组所成像的y向位置r2均是在工件台测量系统处于零位下时测得的。

更进一步地，所述步骤六中计算物镜可动镜片Y向平移距离dy’的公式为：。

与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案可以在测量系统存在缩放（scaling）时，把镜头有效地调整到理想状态。

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是应用本发明的离轴对准系统的光刻装置的结构示意图；

图2是镜头校正前和镜头校正后的状态示意图；

图3是镜头在第二次调整前后的状态示意图；

图4是掩模上对准及物镜校正所用标记的分布示意图；

图5是基板上一个曝光场的标记分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的一种具体实施例的用于投影扫描式光刻机的拼接物镜成像测校方法。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，在以下描述中所使用的“X向”一词主要指与水平向平行的方向；“Y向”一词主要指与水平向平行，且与X向垂直的方向；“Z向”一词主要指与水平向垂直，且与X、Y向均垂直的方向，“垂向”一词主要指与水平向平行。

本实施例以测量系统为激光干涉仪为例进行说明，该校正策略可以应用于各种两列物镜拼接机型，下面以6个镜头为例说明，每侧沿着拼接方向（X方向）各分布3个镜头，见图1。图1是本发明所示的具有离轴对准系统的光刻装置。如图1中所示，该光刻装置包括：照明1、掩模2、掩模台3、基板对准系统4、物镜阵列5、曝光场6、基板7、工件台8、掩模对准传感器9。掩模台3承载掩模2，工件台8承载基板7，工件台8与掩模台3同步运动，把掩模图形通过投影物镜组成像到基板7上。为了使成像位置精确匹配前道工艺，需要进行对准。对准分为掩模对准，建立掩模2与工件台8的位置关系；基板对准，建立基板7与工件台8的位置关系，从而可以间接建立掩模与基板的位置关系。根据该关系，可以计算出工件台8与掩模台3的扫描起止位置，由干涉仪控制完成曝光。照明系统1通过两组物镜阵列5把掩模2上的图像成像到基板7的每个曝光场上，通过工件台8与掩模台3同步运动完成扫描曝光过程。如上图所示，工件台带着基板运动、掩模台带着掩模运动。工件台干涉仪（图中未示出）和掩模台干涉仪（图中未示出）分别测量工件台和掩模台的位置，掩模对准传感器9负责完成掩模对准及镜头校正。

图2为镜头校正前和镜头校正后的状态。其中图2-1表示镜头在机械安装后的状态，此时每个光轴都是互相不平行的，图2-2表示镜头校正策略；图2-3表示单个镜头的状态；图2-4表示校正后镜头的状态。

图3表示镜头在第二次调整前后的状态。图3a表示镜头第一次调整后，1、3、5光轴是平行的，2、4、6光轴是平行的，但是两者之间不平行。图3b表示在进行第二次调整后，两侧镜头光轴是平行的。

图4表示掩模上对准及物镜校正所用标记的分布：掩模对准标记组401、镜头402、镜头403、掩模对准组标记404。

在本实施例中，物镜阵列5每侧沿着拼接方向（X方向）各分布3个镜头。每个镜头有四个调整量（X向平移、Y向平移、旋转、倍率）。通过调整可动镜片Y向平移部分，可以完成镜头校正。

本发明所提供的拼接物镜成像测校方法，包括步骤：a.在掩模上扫描方向两侧各布局一列标记，通过对准掩模上两侧标记来计算镜头扫描方向倍率调整量；b.通过两列拼接镜头分别对准掩模上单侧标记来计算镜头扫描方向倍率调整量；c.在基板每个曝光场扫描方向各布局一列标记，通过对准基板上两列标记来计算镜头扫描方向倍率调整信息；d.通过工程上近似舍弃工件台干涉仪scaling扰动信息。

以下将具体介绍本发明所提供的拼接物镜成像测校方法的实施方式。

如图4、5所示标记分布，本发明所示出测校方法的具体流程如下：

（1）将掩模上标记组401移动到物镜402视场中，此时，通过掩模对准，可以得到标记组401所成像的y向位置为r1，描述在工件台测量系统的零位下；

（2）将掩模上标记组404移动到物镜402的视场中，此时，通过掩模对准，可以得到标记组404所成像的y向位置为r2，描述在工件台测量系统的零位下，此时标记的对准位置(当标记的空间像成像在掩模对准系统靶面中心时工件台的y向位置)为r3；

（3）将掩模上标记组404从下侧物镜402移动到上侧物镜3中，此时，掩模台在干涉仪下y向移动a，标记的对准位置为r4；

（4）将基板标记组502移动到基板对准系统下，读出标记组的对准位置（当标记组成像到基板对准系统靶面中心时工件台的位置）为p1；

（5）将基板标记组501移动到基板对准系统下，读出标记组501的对准位置p2。

根据以上数据，可以得到调整距离dy’;

(1)

下面对该公式进行推导，令掩模图形长度为LR，曝光场（含有前道图形）长度为LP，则对于扫描曝光来说，如果没有成像虚化（fading），需要满足下面条件：

（2）

其中a：表示物方一点在掩模台干涉仪下所走的距离；

b：表示该点对应的像所走的距离；

Mt：掩模台干涉仪scaling；

Ms：工件台干涉仪scaling；

nom：曝光场的名义长度；

dy：镜头调整距离；

则

（3）

由于：（4）

其中：Mpy，Mr分别为基板与掩模的y向倍率；

联合上面式子，可以得到：（5）

从以上测校流程得出：（6）

因此，可以得到：Y向倍率调整量：

（7）

实际上，镜头期望调整距离：

（8）

由于镜头实际安装误差最大为50um,上述误差为50um*100ppm=5nm,可以忽略，即使干涉仪scaling达到100个ppm，也可以用该方法测出镜头倍率Y向的调整量，解决fading问题。

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)

1.一种用于光刻设备的拼接物镜成像测校方法，所述拼接物镜分布于两列，其特征在于，包括：

步骤一、将掩模上第一标记组移动到第一列物镜的视场中，通过掩模对准，得到掩模上第一标记组所成像的y向位置r1；

步骤二、将掩模上第二标记组移动到第一列物镜的视场中，通过掩模对准，得到掩模上第二标记组所成像的y向位置r2，同时得到掩模上第二标记组的对准位置r3；

步骤三、将掩模上第二标记组从第一列物镜移动到第二列物镜的视场中，得到掩模台的y向移动a，同时得到掩模上第二标记组的对准位置r4；

步骤四，将基板上第一标记组移动到基板对准系统下，得到基板上第一标记组的对准位置p1；

步骤五，将基板上第二标记组移动到基板对准系统下，得到基板上第二标记组的对准位置p2；

步骤六，根据上述得到的数据计算物镜可动镜片Y向平移距离dy’，以完成镜头校正，计算物镜可动镜片Y向平移距离dy’的公式为：；

其中，所述步骤一中掩模上第一标记组所成像的y向位置r1和步骤二中掩模上第二标记组所成像的y向位置r2均是在工件台测量系统处于零位下时测得的。