CN105807568B - 一种一体化干涉仪装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种一体化干涉仪装置的控制方法，其特征在于，包括：步骤一、在第一方向设置至少两个干涉仪；步骤二、设置每一干涉仪的控制权重，其中控制权重分配如下：当工件台或掩膜台运动至每一干涉仪的控制区域中，权重因子等于1；当工件台或掩膜台运动至非控制区域，权重因子等于0；当工件台或掩膜台运动至两个干涉仪共同控制区域，其权重因子为一多阶函数；步骤三、判断是否有干涉仪丢光，如判断结果为真，则对该丢光的干涉仪进行动态归零。

Description

一种一体化干涉仪装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种一体化干涉仪装置及控制方法。

背景技术

光刻设备的工件台高精度运动定位由干涉仪（IFM）实现。干涉仪由激光发射器、信号接收器和反射镜等组成。随着台子Y向行程的增大，就要求台子的X向反射镜的长度也随着增加。但是由于加工难度和精度的问题，反射镜的长度将会受到限制。在台子的Y向运程大于X向反射镜的长度，且不增加反射镜长度的情况下，可在不同的Y向位置处布置X向干涉仪测量轴，即在台子Y向运动过程中，分别由不同的X 向干涉仪控制台子的X向位置。

理想情况下，设置台子的X向位置不变，其在Y向运动过程中由不同的X向干涉仪得到的台子的X向位置应该是相等的。但在实际情况下，当X向干涉仪存在安装误差，且每一个测量轴的安装误差不相同时，由不同的X向干涉仪测量得到的台子的X向位置也会存在偏差。在扫描曝光过程中，如果需要不同的X向测量轴分别控制台子的X向位置，就会出现在一个动态曝光场内，曝光图形存在X向平移。

在传统的光刻机台（工件台/掩模台）干涉仪测量系统中，工件台/掩模台的行程受到长条镜的长度限制，因此现有技术急需要一套可行的拼接方案来延展工件台/掩模台的X向或者Y向行程。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种通过拼接来延展工件台/掩模台的X向或者Y向行程的控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种一体化干涉仪装置的控制方法，其特征在于，包括：步骤一、在第一方向设置至少两个干涉仪；步骤二、设置每一干涉仪的控制权重，其中控制权重分配如下：当工件台或掩膜台运动至每一干涉仪的控制区域中，权重因子等于1；当工件台或掩膜台运动至非控制区域，权重因子等于0；当工件台或掩膜台运动至两个干涉仪共同控制区域，其权重因子为一多阶函数；步骤三、判断是否有干涉仪丢光，如判断结果为真，则对该丢光的干涉仪进行动态归零；其中所述步骤二中的控制权重分配如下：

当工件台或掩膜台的不同的区域由不同的干涉仪控制时，在两个干涉仪控制区域的交接点处完成两个干涉仪的切换，每个干涉仪在各自的控制区域内的权重因子等于1，在非控制区域，权重因子等于0；

当工件台或掩膜台的某个区域由两个干涉仪共同控制时，则在共同控制的区域中设置一段切换区域，在该切换区域内，完成两个干涉仪测量系统的切换，两个干涉仪的权重因子分配方式为：一个干涉仪权重因子逐渐从1减少到0的同时另外一方干涉仪权重因子逐渐从0增加到1；由两个干涉仪的测量值加权计算得出工件台或掩膜台的位置；

当工件台或掩膜台的某个区域由多个干涉仪共同控制时，每个干涉仪在其控制的行程范围内设定一个权重因子的多阶函数，当每个干涉仪其处于其控制范围的中心位置时，此干涉仪的权重因子最大，当其处于其控制区域的边缘时，权重因子最小，由所有干涉仪的测量值加权计算得出工件台或掩膜台的位置。

更进一步地，在第二方向设置至少两个干涉仪。

更进一步地，所述第一方向的干涉仪和所述第二方向的干涉仪为单轴、双轴、三轴或四轴干涉仪。

更进一步地，所述步骤三中对所述丢光的干涉仪进行动态归零具体包括：将判断丢光的干涉仪的权重因子设置为0，在每个计算周期内计算丢光的干涉仪的归零偏置，去除其中偏差较大的值，并累计平均得到平均归零偏置。

与现有技术相比较，本发明具有以下效果：

第一，本发明通过布置多个干涉仪测量系统来扩展干涉仪的测量行程。根据行程需求以及长条镜的设计长度，在X向或者Y向分别布置多个单轴/双轴/三轴/四轴干涉仪，每个干涉仪对应一个独立的测量模型。

第二、在工件台/掩模台运动过程中，由工件台当前位置确定各个干涉仪的权重因子，将当前每个干涉仪测量测量系统获取的模型计算值加权获得最后的干涉仪位置，实现不同干涉仪测量之间的平缓过渡。

第三、由于在大行程运动的过程，某些干涉仪不可避免会丢光，本方案设计了一套计算归零的方案，根据当前台位置以及每个干涉仪的原始读数,在特定区域通过累加平均的方法更新丢光干涉仪的零位偏置，通过累加平均的方法，可以有效降低测量系统重复性或者其他随机误差对零位偏置计算的影响。

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是多个干涉仪测量系统组成的一体化干涉仪测量系统的俯视图；

图2是单轴干涉仪组成的一体化干涉仪测量系统的结构示意图；

图3是双轴干涉仪组成的一体化干涉仪测量系统的结构示意图；

图4是三轴干涉仪组成的一体化干涉仪测量系统的结构示意图；

图5是四轴干涉仪组成的一体化干涉仪测量系统的结构示意图；

图6是单干涉仪控制区域中的权重因子分配示意图；

图7是双干涉仪切换方案中的权重因子分配示意图；

图8存在曝光场的情况下对切换区域的规划示意图；

图9是不考虑曝光场的情况下对切换区域的规划；

图10多个干涉仪切换方案中的权重因子分配示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

本发明所提供的技术方案，在需要扩展行程的方向上布置多个干涉仪测量子系统，每个干涉仪测量子系统都具备单独的测量功能，并根据干涉仪测量系统的配置提供不同的自由度测量功能。

如图1所示，根据行程需求分别在X以及Y方向上布置多个干涉仪。现有技术中根据具体干涉仪的轴数，干涉仪可以测量至多四个自由度(平移，旋转，倾斜，垂向)。如图2所示，图2是单轴干涉仪组成的一体化干涉仪测量系统的结构示意图。该系统是由三个x向单轴干涉仪（X1、X2、X3）以及三个y向单轴干涉仪（Y1、Y2、Y3）组成，可测得台的平移自由度。单轴干涉仪可以测量工件台/掩模台的平移。

图3是双轴干涉仪组成的一体化干涉仪测量系统的结构示意图。如图3所示，该系统是由三个x向双轴干涉仪（X1、X2、X3）以及三个y向双轴干涉仪（Y1、Y2、Y3）组成，可测得台的平移，旋转自由度。

图4是三轴干涉仪组成的一体化干涉仪测量系统的结构示意图。如图4所示，该系统是由三个x向三轴干涉仪以及三个y向三轴干涉仪（Y1、Y2、Y3）组成，可测得台的平移，旋转，倾斜自由度。

图5是四轴干涉仪组成的一体化干涉仪测量系统的结构示意图。如图5所示，该四轴干涉仪（X1、X2、X3）以及三个y向四轴干涉仪（Y1、Y2、Y3）以及对应的45度镜20、垂向长条镜21组成，可测得台的平移，旋转，倾斜，垂向自由度。

本发明所提供的一体化干涉仪测量系统控制方法，每个干涉仪测量系统都能独立提供相应的自由度，需要对位置相关权重因子分配。

对于权重因子的具体表达方式，有如下实施方案：

单个干涉仪控制方案，在工件台/掩模台运动的行程上，不同的区域由不同的干涉仪控制，在两个干涉仪控制区域的交点完成两个干涉仪的切换，如图6所示，对于三个干涉仪组成的测量系统中，在各自干涉仪控制的区域中，权重为1，而且其他区域，权重为0。

考虑两个干涉仪之间切换的方案，在两个干涉仪共同控制区域中设置一段切换区域，在该区域内，以多阶函数的形式分配两个干涉仪的权重因子，最后得到的台位置是由两个干涉仪的测量值加权计算所得，如图7实例所示，当位于切换区域中，伴随着一方干涉仪权重因子逐渐从1减少到0，另外一方干涉仪权重因子逐渐从0增加到1，完成两个干涉仪测量系统的切换。

上述两种方案的切换点（区域）既可设置在非曝光区域，也可设置在曝光区域中。见图8图9。

图8中工件台/掩模台11的两相邻侧边上设置有方镜12。工件台/掩模台11包括若干个曝光场13，曝光场13与曝光场13是之间是切换区域14。

考虑多个干涉仪切换的方案，对于每个干涉仪而言，在其控制的行程范围内设定一个权重因子的多阶函数，当其处于中心时，权重因子最大，当其在控制区域的边缘时，权重因子最小，最后得到的台位置是由所有干涉仪的测量值加权计算所得，如图10所示，每个干涉仪在各种的控制范围的权重因子随着工件台/掩模台位置的变化而变化，而最后得到的工件台/掩模台位置则是由所有的干涉仪测量值加权计算所得。

在工件台/掩模台运动过程中，一些干涉仪会丢光，所以我们需要对丢光的干涉仪进行归零，在工件台运动的过程中计算归零偏置并下发给对应的干涉仪。

动态归零的前提：1，该干涉仪不处于丢光的区域；2，该干涉仪当前的权重因子为0。

在上述区域中设置干涉仪的归零区域。

当台进入动态归零区域内，触发动态归零流程：

1、根据当前的台自由度信息（由其他干涉仪获取），计算当前丢光干涉仪的零位偏置。

2、在动态归零区域内计算每个计算周期的归零偏置。

3、当台运动离开动态归零区域时，结束计算。

4、将所有周期计算得到的归零偏置进行处理，剔除其中偏差较大的数据，并求平均。

5、将最后平均计算得到的归零偏置下发给当前的干涉仪。

在动态归零区域内，在每个计算周期内计算对应干涉仪测量分系统的归零偏置，去除其中偏差较大的值，并累计平均得到最后的归零偏置，降低干涉仪自身重复性对最后切换误差的影响。

与现有技术相比较，本发明具有以下效果：

第一，本发明通过布置多个干涉仪测量系统来扩展干涉仪的测量行程。根据行程需求以及长条镜的设计长度，在X向或者Y向分别布置多个单轴/双轴/三轴/四轴干涉仪，每个干涉仪对应一个独立的测量模型。

第二、在工件台/掩模台运动过程中，由工件台当前位置确定各个干涉仪的权重因子，将当前每个干涉仪测量系统获取的模型计算值加权获得最后的干涉仪位置，实现不同干涉仪测量之间的平缓过渡。

第三、由于在大行程运动的过程，某些干涉仪不可避免会丢光，本方案设计了一套计算归零的方案，根据当前台位置以及每个干涉仪的原始读数,在特定区域通过累加平均的方法更新丢光干涉仪的零位偏置，通过累加平均的方法，可以有效降低测量系统重复性或者其他随机误差对零位偏置计算的影响。

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 (3)

1.一种一体化干涉仪装置的控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、在第一方向设置至少两个干涉仪；

步骤二、设置每一个干涉仪的控制权重；

步骤三、判断是否有干涉仪丢光，如判断结果为真，则对所述丢光的干涉仪进行动态归零；

其中所述步骤二中的控制权重分配如下：

当工件台或掩膜台的不同的区域由不同的干涉仪控制时，在两个干涉仪控制区域的交接点处完成两个干涉仪的切换，每个干涉仪在各自的控制区域内的权重因子等于1，在非控制区域，权重因子等于0；

当工件台或掩膜台的某个区域由两个干涉仪共同控制时，则在共同控制的区域中设置一段切换区域，在该切换区域内，完成两个干涉仪测量系统的切换，两个干涉仪的权重因子分配方式为：一个干涉仪权重因子逐渐从1减少到0的同时另外一方干涉仪权重因子逐渐从0增加到1；由两个干涉仪的测量值加权计算得出工件台或掩膜台的位置；

当工件台或掩膜台的某个区域由多个干涉仪共同控制时，每个干涉仪在其控制的行程范围内设定一个权重因子的多阶函数，当每个干涉仪其处于其控制范围的中心位置时，此干涉仪的权重因子最大，当其处于其控制区域的边缘时，权重因子最小，由所有干涉仪的测量值加权计算得出工件台或掩膜台的位置；

其中，对于某一干涉仪，步骤三中所述的动态归零的前提包括：

1)当前干涉仪不处于丢光状态；

2)当前干涉仪权重因子为0；

将满足上述两个条件的区域设为该干涉仪的动态归零区域；

当台进入动态归零区域内，触发动态归零流程；

步骤三中所述的动态归零的流程包括：

1、根据当前的台自由度信息(由其他干涉仪获取)，计算当前丢光干涉仪的零位偏置；

2、在动态归零区域内计算每个计算周期的归零偏置；

3、当台运动离开动态归零区域时，结束计算；

4、将所有周期计算得到的归零偏置进行处理，剔除其中偏差较大的数据，并求平均；

5、将最后平均计算得到的归零偏置下发给当前的干涉仪。

2.如权利要求1所述一体化干涉仪装置的控制方法，其特征在于，所述步骤一还包括：在第二方向设置至少两个干涉仪。

3.如权利要求2所述一体化干涉仪装置的控制方法，其特征在于，所述第一方向的干涉仪和所述第二方向的干涉仪为单轴、双轴、三轴或四轴干涉仪。