CN106933042B - 测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，包括：上载掩模版至掩模台上，所述掩模版上设置有若干标记组；工件台步进，使同轴对准传感器对准标记组中的第一个同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置；步骤3：移动工件台，使同轴对准传感器对准该标记组中的下一同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置，重复上述动作直至该标记组中的所有同轴对准标记对准完毕；步骤4：工件台步进至下一标记组，重复步骤2‑3；步骤5：根据激光干涉仪记录的数据和已知的标记组数据，计算两激光干涉仪相交角度非正交角度。本发明能够减小镜头畸变对测量结果的影响。

Description

测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法。
背景技术
光刻机是集成电路制造过程中最为关键的设备，其关键分系统工件台(用于承载硅片)由激光干涉仪(IFM)测量，用以确定工件台的X向和Y向位置。然而由于工件台的X向和Y向的干涉仪反射镜在安装过程中不可避免地会存在如图1所示的机械偏差，故基于水平向激光干涉仪建立的工件台的坐标系并非绝对垂直，即存在非正交角度。那么在硅片上扫描曝光的图形也会随之“歪斜”。因此，有必要对两个激光干涉仪的非正交性进行测量，进而建立真正的直角坐标系，获得良好的曝光图形。另外，由于干涉仪对外界环境极为敏感，致使该非正交值会随着振荡、抖动、膨胀等因素而改变，因此有必要经常对激光干涉仪进行非正交性测量与校正。
目前，校准IFM非正交性的方法是：在掩模版上设置至少一行一列标记，行与列之间相互垂直。通过一专用测量系统测量掩模版上的标记，在此过程中，掩模台不动，工件台在电机的驱动下行进，由IFM测出工件台的不同位置信息。全部标记对准完成后，利用线性直线方程，通过曲线拟合的方式，将激光干涉仪测得的所有对准点拟合成两条直线，这两条直线间的夹角与90度角的偏差即为非正交角度值。
然而，由于镜头畸变对测校结果存在影响，尤其是对于拼接镜头的光刻机工件台，掩模版上的标记分布于整个拼接视场范围内，而拼接视场较大，镜头畸变影响较大，单个镜头视场范围内的畸变能达到百纳米以上。
发明内容
本发明提供一种测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，减小镜头畸变对测量结果的影响
为解决上述技术问题，本发明提供一种测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，包括：步骤1：上载掩模版至掩模台上，所述掩模版上设置有若干标记组，所述标记组的数目与投影物镜中拼接镜头的数目相同，且每个标记组的中心与对应的拼接镜头中心重合；步骤2：工件台步进，使同轴对准传感器对准标记组中的第一个同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置；步骤3：移动工件台，使同轴对准传感器对准该标记组中的下一同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置，重复上述动作直至该标记组中的所有同轴对准标记对准完毕；步骤4：工件台步进至下一标记组，重复步骤2-3；步骤5：根据激光干涉仪记录的数据和已知的标记组数据，选择相对于不同拼接镜头在同一位置处的同轴对准标记进行比较，计算两激光干涉仪相交角度非正交角度。
作为优选，所述标记组至少包括至少一行及一列同轴对准标记，行与列之间相互垂直。
作为优选，所述标记组中每行同轴对准标记至少为5个。
作为优选，所述标记组中每列同轴对准标记至少为3个。
作为优选，所述标记组中每行中两同轴对准标记的间距不小于4mm。
作为优选，所述标记组中每列中两同轴对准标记的间距不小于8mm。
作为优选，所述标记组中对准标记成十字形。
作为优选，所述步骤2中，采用间距与对准标记相同的两组同轴对准传感器对两组标记组同时对准。
与现有技术相比，本发明通过在掩模上设置与拼接镜头数目相同的标记组，并使标记组的中心与拼接镜头的中心重合，获得各标记组内各同轴对准标记的对准结果，并在计算时根据激光干涉仪记录的数据和已知的标记组数据，选择相对于不同拼接镜头在同一位置处的同轴对准标记进行比较，计算两激光干涉仪相交角度非正交角度，可以减少镜头畸变的影响。
附图说明
图1为工件台的坐标示意图；
图2为本发明一具体实施方式中拼接镜头的布局示意图；
图3为本发明一具体实施方式中标记组的布局示意图；
图4为本发明一具体实施方式中标记组中同轴对准标记的布局示意图；
图5为本发明一具体实施方式中测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图5所示，本发明提供一种测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，包括：
步骤1：上载掩模版至掩模台上，所述掩模版上设置有若干标记组，所述标记组的数目与投影物镜中拼接镜头的数目相同，也就是说，一个拼接镜头对应一标记组。且每个标记组的中心与对应的拼接镜头中心重合，也就是说，每个标记组在对应拼接镜头中的投影位置是相同的，便于后续计算过程中消除镜头畸变。
所述标记组中对准标记成十字形，即包含至少一行一列，且行与列之间相互垂直。为确保测量精度、消除镜头畸变，所述标记组中每行同轴对准标记至少为5个，每列同轴对准标记至少为3个；所述标记组中每行中相邻两同轴对准标记的间距不小于4mm，所述标记组中每列中相邻两同轴对准标记的间距不小于8mm。
步骤2：工件台步进，使同轴对准传感器对准标记组中的第一个同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置。具体地，所述同轴对准传感器中设置有与所述同轴对准标记相同的标记，通过使两标记重合，实现对准。进一步的，可以采用间距与对准标记相同的两组同轴对准传感器对两组标记组同时对准，即同时完成两组标记组的对准工作，提高工作效率。
步骤3：移动工件台，使同轴对准传感器对准该标记组中的下一同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置，重复上述动作直至该标记组中的所有同轴对准标记对准完毕；
步骤4：工件台步进至下一标记组，重复步骤2-3；
步骤5：根据激光干涉仪记录的数据和已知的标记组数据，选择相对于不同拼接镜头在同一位置处的同轴对准标记进行比较，计算两激光干涉仪相交角度非正交角度。
请参照图2至图4，结合图5，下面将以采用两行排布，每行三列的拼接镜头100为例，详细说明本发明。
如图2所示，假设两行拼接镜头100中心的距离为L(即沿Y向相邻的两拼接镜头100中心的间距为L)，沿X向距离相近的两个拼接镜头100中心的距离为K，也就是说，同一行中的两相邻拼接镜头100的中心距离为2K。根据该拼接镜头100的排布，在掩模版上设计标记组(1、2、3以及1’、2’、3’)及同轴对准标记300，如图3所示，图中每个十字代表一组标记组。每组标记组包括一行一列同轴对准标记300，共9个；所述同轴对准传感器200一共七个，安装在工件台上，成一行排布。
由于标记组是在掩模版上做好，标记组之间的相互距离和各个同轴对准标记300之间的距离均为已知，为了减小镜头畸变对校准结果的影响，将比较在不同拼接镜头100下位于同一位置处的同轴对准标记300的对准结果。具体校准过程如下：
为示区别，对即将用到的标记组(1、2、3以及1’、2’、3’)和同轴对准传感器200进行如图2和3所示的编号，201为第一传感器，202为第二传感器。
步骤1：上载掩模版到掩模台上。移动掩模台，使得掩模版上每个标记组的中心与各自对应的拼接镜头100的中心重合。
步骤2：移动工件台使第一传感器201对准标记组1，第二传感器202对准标记组2，记录对准结果为Pi1(x,y)(i＝1，2)，其中i＝1表示第一传感器201所获得的对准结果，i＝2表示第二传感器202获得的对准结果。
步骤3：由于每个同轴对准传感器200一次只对准一个同轴对准标记300，故移动工件台使得第一、第二传感器201、202分别对准标记组1和2中第二个同轴对准标记300，记录对准结果为Pi2(x,y)(i＝1,2)；以此类推，直至对准完成标记组1和2内的所有同轴对准标记300，获得对准结果Pij(x,y)(j＝1,2...n)，j表示每组标记组中各个同轴对准标记300的序列号。
步骤41：移动工件台使得第一传感器201对准标记组1’、第二传感器202对准标记组2’，重复步骤2～步骤3，并记录对准结果为Qij(x,y)(i＝1,2，j＝1,2...n)，其中i＝1表示第一传感器201所获得的对准结果，i＝2表示第二传感器202获得的对准结果，j表示每组标记组1’、2’中各个同轴对准标记300的序列号。
步骤42：移动工件台使得第一传感器201对准标记组2’，第二传感器202对准标记组3’，重复步骤2～3，并记录对准结果为Q'ij(x,y)(i＝1,2，j＝1,2...n)，其中i＝1表示第一传感器201所获得的对准结果，i＝2表示第二传感器202获得的对准结果，j表示每组标记组中各个同轴对准标记300的序列号。
步骤5：接着，根据上述测量结果有如下表达式：
其中：Sc_x为同轴对准标记300的X向实际单位长度与理想单位长度的比值；Sc_y为同轴对准标记300的Y向实际单位长度与理想单位长度的比值；Sx为X向实际方向与理想方向的夹角；Sy为Y向实际方向与理想方向的夹角；K为同一行相邻两拼接镜头100之间距离的一半(X向)，L为两行拼接镜头100之间的距离。式(1)和(3)联立求解Sc_x和Sy，具体如下：考虑标记组中所有同轴对准标记300，令矩阵A和X表达式如下：
则有X向机器常数：
其中：Cons为常数项，同理可计算Y向机器常数：
其中：
故非正交角度为：
Sxy＝Sy-Sx (9)
进一步的，获知非正交角度后，该非正交角度和缩放系数保存到机器常数中，按如下公式计算使用：
其中Xi,Yi为非正交校正前激光干涉仪的输出，Xn,Yn为非正交校正后工件台的实际输出。
综上所述，本发明提供一种测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，包括：步骤1：上载掩模版至掩模台上，所述掩模版上设置有若干标记组，所述标记组的数目与投影物镜中拼接镜头的数目相同，且每个标记组的中心与对应的拼接镜头中心重合；步骤2：工件台步进，使同轴对准传感器对准标记组中的第一个同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置；步骤3：移动工件台，使同轴对准传感器对准该标记组中的下一同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置，重复上述动作直至该标记组中的所有同轴对准标记对准完毕；步骤4：工件台步进至下一标记组，重复步骤2-3；步骤5：根据激光干涉仪记录的数据和已知的标记组数据，选择相对于不同拼接镜头在同一位置处的同轴对准标记进行比较，计算两激光干涉仪相交角度非正交角度。本发明通过在掩模上设置与拼接镜头数目相同的标记组，并使标记组的中心与拼接镜头的中心重合，获得各标记组内各同轴对准标记的对准结果，并在计算时根据激光干涉仪记录的数据和已知的标记组数据，选择相对于不同拼接镜头在同一位置处的同轴对准标记进行比较，计算两激光干涉仪相交角度非正交角度，可以减少镜头畸变的影响。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，包括：
步骤1：上载掩模版至掩模台上，所述掩模版上设置有若干标记组，所述标记组的数目与投影物镜中拼接镜头的数目相同，且每个标记组的中心与对应的拼接镜头中心重合；
步骤2：工件台步进，使同轴对准传感器对准标记组中的第一个同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置；
步骤3：移动工件台，使同轴对准传感器对准该标记组中的下一同轴对准标记，激光干涉仪记录当前工件台的位置，重复上述动作直至该标记组中的所有同轴对准标记对准完毕；
步骤4：工件台步进至下一标记组，重复步骤2-3；
步骤5：根据激光干涉仪记录的数据和已知的标记组数据，选择相对于不同拼接镜头在同一位置处的同轴对准标记进行比较，计算两激光干涉仪相交角度非正交角度。
2.如权利要求1所述的测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，其特征在于，所述标记组包括至少一行及一列同轴对准标记，行与列之间相互垂直。
3.如权利要求2所述的测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，其特征在于，所述标记组中每行同轴对准标记至少为5个。
4.如权利要求2所述的测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，其特征在于，所述标记组中每列同轴对准标记至少为3个。
5.如权利要求2或3所述的测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，其特征在于，所述标记组中每行中两同轴对准标记的间距不小于4mm。
6.如权利要求2或4所述的测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，其特征在于，所述标记组中每列中两同轴对准标记的间距不小于8mm。
7.如权利要求2所述的测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，其特征在于，所述标记组中对准标记成十字形。
8.如权利要求1所述的测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述同轴对准传感器中设置有与所述同轴对准标记相同的标记，采用间距和标记均相同的两组同轴对准传感器对两组标记组同时对准。
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