CN108663908B - 激光干涉仪反射镜形貌测量方法和光刻装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种激光干涉仪反射镜形貌测量方法和光刻装置,测量方法包括:使基底上产生至少两个光斑,记录此时所有光斑的垂向高度;将工件台在水平面上在同一个方向上移动若干次,每次移动时,使得其中一个光斑移动至另一个光斑在移动前所在的位置,将另一个光斑在移动前所在的垂向高度减去一个光斑在移动后所在的垂向高度得到的差值即为长条镜上相应的点的高度变化,若干个长条镜上的点的高度变化组成了长条镜的镜面在该方向上形貌变化。本发明去掉了用于校准的标准干涉仪,方便在装配好的光刻机上使用;设置了间距并不一定相等的至少两个光斑,既提高了测量精度又不会大幅度增加FLS的光斑个数;减少了基底测量区域,使校准花费的时间更短。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域,尤其涉及一种激光干涉仪反射镜形貌测量方法和光刻装置。
背景技术
投影光刻机是一种把掩模上的图案通过投影物镜投影到基底上表面的设备。
在曝光过程中,基底为基底的一种,基底会上载到工件台,通过工件台的运动到达指定位置,而工件台通常是由激光干涉仪定位的。激光干涉仪的反射镜,包括长条镜和斜反射镜,其形貌会影响干涉仪的测量值,从而影响工件台的定位。一般的斜反射镜为45°反射镜。
现有技术中有多种不同的技术方案可用于校准补偿激光干涉仪反射镜的形貌。
中国专利CN 201310475556.1(公开号:CN103499285A,公开日:2014年1月8日)公开了一种激光干涉仪校准装置。该装置可以把目标反射镜反射面表面形貌造成的测量误差补偿到测量结果中。但是,它需要另一台额外的标准激光干涉用作基准。
在光刻机中,另一种常见的方案是通过测量基底的形貌来反推干涉仪的反射镜的形貌。保持干涉仪的测量值不变,间隔一定步距运动工件台,将基底上的所有测量点带到调焦调平传感器(FLS)的光斑下测量这些点的高度。再将同一个x位置和同一个y位置处的测量结果求平均来尽量消除基底本身形貌对反射镜形貌测量结果的影响,把平均值看作是由反射镜形貌导致的高度。但是,求平均的方法并不能完全消除基底形貌造成的误差,这样的测量结果将不可避免地包含了基底的形貌的变化,使得测量结果并不准确。
发明内容
本发明提出了一种激光干涉仪反射镜形貌测量方法和光刻装置,用于解决上述问题。
为达到上述目的,本发明提供一种激光干涉仪反射镜形貌测量方法,所述反射镜用于测定工件台高度,包括以下步骤:
向位于工件台上的基底照射光,使所述基底上产生两个以上的光斑;
将所述工件台保持高度固定并沿同一个方向移动若干次,每次移动时,使得其中一个光斑移动至另一个光斑在移动前的所在位置,记录每次移动前后所述基底上光斑处的垂向高度,通过对所述基底同一位置上在移动前后产生的至少两个光斑处的垂向高度的差值处理,得到移动前后反射镜上对应位置的形貌。
作为优选,将所述工件台在同一方向上移动若干次,每次移动时,使得其中一个光斑移动至另一个光斑在移动前所在的位置,记录每次移动前后所述基底上所有光斑的垂向高度,所述基底同一位置上在移动前后产生的两个光斑的垂向高度的差值即为所述反射镜上相应的点的高度变化,若干个所述反射镜上的相应的点的高度变化组成了所述反射镜的镜面在该方向上形貌变化。
作为优选,所述工件台在同一方向上每次移动的距离为1~3毫米。
作为优选,在所述工件台水平面上设置两个相互垂直的方向定义为X方向和Y方向,使所述基底上产生三个光斑,其中两个光斑按X方向排列,两个光斑按Y方向排列。
作为优选,所述三个光斑分别定义为中心光斑、上侧光斑和右侧光斑,所述中心光斑和所述右侧光斑按X方向排列,所述中心光斑和上侧光斑按Y方向排列。
作为优选,将工件台在X方向上移动若干次,使得每次移动后,中心光斑移动至右侧光斑在移动前所在的位置,将每次右侧光斑移动前所在的垂向高度减去中心光斑移动后所在的垂向高度,得到的所有的差值即为在所述反射镜的镜面在X方向上形貌变化。
作为优选,将工件台在Y方向上移动若干次,使得每次移动后,中心光斑移动至上侧光斑在移动前所在的位置,将每次上侧光斑移动前所在的垂向高度减去中心光斑移动后所在的垂向高度,得到的所有的差值即为在所述反射镜的镜面在Y方向上形貌变化。
作为优选,设置调焦调平传感器,所述调焦调平传感器包括调焦调平光源和调焦调平接收器,所述调焦调平光源向位于所述工件台上的基底照射光,使所述基底上产生所述两个以上光斑,由所述调焦调平接收器接收所述基底上反射的光。
作为优选,所述调焦调平接收器输出所述光斑的垂向高度。
作为优选,还有一斜反射镜,所述斜反射镜的直角边固定于所述工件台侧面,所述斜反射镜面朝向上方并与所述反射镜镜面相对。
作为优选,所述斜反射镜为45°反射镜。
作为优选,所述激光干涉仪射出的测量光经由所述斜反射镜反射至所述反射镜上,再由所述反射镜将所述测量光反射至所述斜反射镜,被所述斜反射镜反射后由所述激光干涉仪接收。
本发明还提供一种光刻装置,使用如上所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法测量激光干涉仪的反射镜的形貌,包括一放置有基底的工件台,所述激光干涉仪还设置有斜反射镜,所述斜反射镜固定在所述工件台的侧面,所述反射镜镜面水平向下,所述斜反射镜的镜面与所述反射镜镜面相对,所述激光干涉仪固定在所述斜反射镜的一侧,所述激光干涉仪发出的测量光经所述斜反射镜反射至所述反射镜后再反射至所述斜反射镜,最终由所述激光干涉仪接收。
作为优选,还设有一调焦调平传感器,所述调焦调平传感器包括调焦调平光源和调焦调平接收器,所述调焦调平光源向所述基底上照射光,被所述基底反射后由所述调焦调平接收器接收。
作为优选,所述调焦调平光源向所述基底照射后在所述基底上生成所述光斑,所述调焦调平接收器输出所述光斑位置处的所述基底的垂向高度。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明去掉了用于校准的标准干涉仪,方便在装配好的光刻机上使用;
2.本发明设置了至少两个光斑,光斑的间距并不一定相等,既提高了测量精度又不会大幅度增加FLS的光斑个数;
3.本发明减少了基底测量区域,使校准花费的时间更短;
4.本发明改进了仿真算法,理论上可以完全摒除掉基底形貌对反射镜形貌测量结果的影响。
附图说明
图1为本发明提供的光刻装置结构示意图;
图2为本发明提供的基底上光斑分布示意图;
图3为本发明提供的工件台运动及形貌计算方法示意图;
图4为本发明提供的激光干涉仪反射镜形貌测量方法流程图。
图中:1-投影物镜、2-工件台、3-激光干涉仪、4-长条反射镜、5-斜反射镜、6-基底、71-调焦调平光源、72-调焦调平接收器、81-中心光斑、82-右侧光斑、83-上侧光斑。
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。
请参照图1,激光干涉仪3用于测量工件台2的垂向高度和水平位移,一般设置在工件台2的一侧,一般反射镜设置在工件台2上以及工件台2上方,在工件台2移动过程中由激光干涉仪发出的测量光经过反射镜反射后回到激光干涉仪3,从而计算出工件台2的实时垂向高度。激光干涉仪3配置有两个反射镜,一个是固定在投影物镜1一侧的长条反射镜4,另一个是固定在工件台2侧面的斜反射镜5,两个反射镜镜面相对,使得长条反射镜4上反射出的光照射至斜反射镜5镜面上,该长条反射镜4与投影物镜1没有必然直接的固定关系,因测量光路设定,其位置位于投影物镜1方向并与斜反射镜5镜面相对,为便于叙述,将其叙述为在投影物镜1一侧。一般的,斜反射镜5为45°反射镜。
由于长条反射镜4上的镜面形貌对激光干涉仪3的测量有较大影响,本发明提供一种激光干涉仪反射镜形貌测量方法,用于测量激光干涉仪3中长条镜4的镜面形貌,请参照图4,包括以下步骤:
步骤一:在工件台2上放置基底6,设置调焦调平传感器,调焦调平传感器包括调焦调平光源71和调焦调平接收器72,二者位置非绝对的位于投影物镜1的两侧,保持其调焦调平光路完整即可,将调焦调平光源71向位于工件台2上的基底6照射光,使基底6上产生三个光斑,这三个光斑分别为中心光斑81、上侧光斑83和右侧光斑82,其中中心光斑81和右侧光斑82按照X方向排列,中心光斑81和上侧光斑83按照Y方向排列,其中中心光斑81和右侧光斑82之间的距离为d1,中心光斑81和上侧光斑83之间的距离为d2,距离d1和距离d2具体视长条反射镜4形貌补偿的精度要求而定,原理上距离越小,所得到的长条反射镜4形貌越精准,在实际操作中,d1和d2的取值范围为1~3mm;
步骤二:请参照图3,将所述工件台2在水平面上沿X方向移动若干次,假设工件台2初始位置时Y=0,位置为wscs_x0,每次移动的距离为d1,使得每次移动后中心光斑81位于右侧光斑82在移动前的位置上,移动后的位置分别为wscs_x1、wscs_x2、wscs_x3……,记录中心光斑81在基底6上垂向高度移动前后的值,分别为Z00、Z01、Z02、Z03、Z04、Z05……,记录右侧光斑82在基底6上垂向高度移动前后的值,分别为ZX1、ZX2、ZX3、ZX4、ZX5……,则wscs_x0与wscs_x1位置处的反射镜高度差值为Z01-ZX1,即在X方向长条反射镜4镜面形貌变化分别为Z01-ZX1、Z02-ZX2、Z03-ZX3、Z04-ZX4、Z05-ZX5……,则X方向长条反射镜4镜面上相应的点的高度分别为Zm0、Zm1、Zm2、Zm3……,其中Zm1=Zm0+Z01-ZX1、Zm2=Zm1+Z02-ZX2、Zm3=Zm2+Z03-ZX3……
上述相应的点即是中心光斑81移动前后所经过的位置在长条反射镜4上的对应处,Zm0为工件台2在初始位置时长条反射镜4上中心光斑81对应之处的高度,测得的基底6上光斑移动之处对应的点的高度变化值即是长条镜4镜面上相应的点的高度变化值。
同样地,将工件台2在水平面上沿Y方向移动若干次,假设工件台2初始位置时X=0,位置为wscs_y0,每次移动的距离为d2,使得每次移动后中心光斑81位于上侧光斑83在移动前的位置上,移动后的位置分别为wscs_y1、wscs_y2、wscs_y3……,记录中心光斑81在基底6上垂向高度移动前后的值,分别为Z00’、Z01’、Z02’、Z03’、Z04’、Z05’……,记录上侧光斑83在基底6上垂向高度移动前后的值,分别为ZY1、ZY2、ZY3、ZY4、ZY5……,则wscs_y0与wscs_y1位置处的反射镜高度差值为Z01’-ZY1,即在Y方向长条反射镜4镜面形貌变化分别为Z01’-ZY1、Z02’-ZY2、Z03’-ZY3、Z04’-ZY4、Z05’-ZY5……,则Y方向长条反射镜4镜面上相应的点的高度分别为Zm0’、Zm1’、Zm2’、Zm3’……,其中Zm1’=Zm0’+Z01’-ZY1、Zm2’=Zm1+Z02’-ZY2、Zm3’=Zm2’+Z03’-ZY3……
上述信息输入激光干涉仪3中,在后续测试时,将上述信息输入仿真计算中,可以有效减少长条反射镜4的形貌变化而带来的计算误差。
本发明还可简化后测量长条镜对应两点间的形貌变化,其包括以下步骤:
在工件台2上放置基基底6,设置调焦调平传感器在基底6上产生至少2个光斑,并输出基底6上光斑位置处的垂向高度,按一定方向保持高度不变,水平移动工件台2,使移动后的后一个光斑恰好落在前一光斑移动前的位置上,即基底6上同一位置上分两次被不同光斑所照射,并输出这两次照射所得到的垂向高度,两次光斑的垂向高度的差值即为长条反射镜4对应两点的形貌变化。
当工件台2保持高度不变,沿同一方向移动多次,每次使移动后的后一个光斑恰好落在前一光斑移动前的位置上,并记录每次移动前后光斑处基底6的垂向高度,各点处的差值即组成长条反射镜4在该移动方向上的形貌变化。
本发明还提供一种光刻装置,请参照图1,使用如上所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法测量激光干涉仪3的长条反射镜4的形貌,从上至下包括
一投影物镜1,所述投影物镜1一侧固定有长条反射镜4,所述长条反射镜4镜面水平向下;
一放置有基底6的工件台2,工件台2一侧设有激光干涉仪3,所述工件台2一侧还设置有斜反射镜5,所述斜反射镜5固定在所述工件台2的侧面,所述斜反射镜5的镜面与所述长条反射镜4镜面相对,所述激光干涉仪3固定在所述斜反射镜5的一侧,所述激光干涉仪3发出的测量光经所述斜反射镜5反射至所述长条镜4上,再反射至所述斜反射镜5镜面上后,由所述激光干涉仪3接收由所述斜反射镜5镜面反射回的所述测量光;
还设置有一调焦调平传感器,所述调焦调平传感器包括调焦调平光源71和调焦调平接收器72,所述调焦调平光源71向所述基底6上照射光,被所述基底6反射后由所述调焦调平接收器72接收。
所述调焦调平光源71向所述基底照射后在所述基底6上生成所述光斑,所述调焦调平接收器72显示所述光斑位置处的所述基底6的垂向高度。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明去掉了用于校准的标准干涉仪,方便在装配好的光刻机上使用;
2.本发明设置了至少三个光斑,光斑的间距并不一定相等,既提高了测量精度又不会大幅度增加调焦调平传感器的光斑个数;
3.本发明减少了基底6测量区域,使校准花费的时间更短;
4.本发明改进了仿真算法,理论上可以完全摒除掉基底6形貌对反射镜4形貌测量结果的影响。
本发明对上述实施例进行了描述,但本发明不仅限于上述实施例。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 (15)
1.一种激光干涉仪反射镜形貌测量方法,所述反射镜用于测定工件台高度,其特征在于,包括以下步骤:
向位于工件台上的基底照射光,使所述基底上产生两个以上的光斑;
将所述工件台保持高度固定并沿同一个方向移动若干次,每次移动时,使得其中一个光斑移动至另一个光斑在移动前的所在位置,记录每次移动前后所述基底上光斑处的垂向高度,通过对所述基底同一位置上在移动前后产生的至少两个光斑处的垂向高度的差值处理,得到移动前后反射镜上对应位置的形貌。
2.如权利要求1所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,将所述工件台在同一方向上移动若干次,每次移动时,使得其中一个光斑移动至另一个光斑在移动前所在的位置,记录每次移动前后所述基底上所有光斑的垂向高度,所述基底同一位置上在移动前后产生的两个光斑的垂向高度的差值即为所述反射镜上相应的点的高度变化,若干个所述反射镜上的相应的点的高度变化组成了所述反射镜的镜面在该方向上形貌变化。
3.如权利要求1所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,所述工件台在同一方向上每次移动的距离为1~3毫米。
4.如权利要求1所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,在所述工件台水平面上设置两个相互垂直的方向定义为X方向和Y方向,使所述基底上产生三个光斑,其中两个光斑按X方向排列,两个光斑按Y方向排列。
5.如权利要求4所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,所述三个光斑分别定义为中心光斑、上侧光斑和右侧光斑,所述中心光斑和所述右侧光斑按X方向排列,所述中心光斑和上侧光斑按Y方向排列。
6.如权利要求5所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,将工件台在X方向上移动若干次,使得每次移动后,中心光斑移动至右侧光斑在移动前所在的位置,将每次右侧光斑移动前所在的垂向高度减去中心光斑移动后所在的垂向高度,得到的所有的差值即为在所述反射镜的镜面在X方向上形貌变化。
7.如权利要求5所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,将工件台在Y方向上移动若干次,使得每次移动后,中心光斑移动至上侧光斑在移动前所在的位置,将每次上侧光斑移动前所在的垂向高度减去中心光斑移动后所在的垂向高度,得到的所有的差值即为在所述反射镜的镜面在Y方向上形貌变化。
8.如权利要求1所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,设置调焦调平传感器,所述调焦调平传感器包括调焦调平光源和调焦调平接收器,所述调焦调平光源向位于所述工件台上的基底照射光,使所述基底上产生所述两个以上光斑,由所述调焦调平接收器接收所述基底上反射的光。
9.如权利要求8所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,所述调焦调平接收器输出所述光斑的垂向高度。
10.如权利要求1所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,还有一斜反射镜,所述斜反射镜的直角边固定于所述工件台侧面,所述斜反射镜面朝向上方并与所述反射镜镜面相对。
11.如权利要求10所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,所述斜反射镜为45°反射镜。
12.如权利要求10所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法,其特征在于,所述激光干涉仪射出的测量光经由所述斜反射镜反射至所述反射镜上,再由所述反射镜将所述测量光反射至所述斜反射镜,被所述斜反射镜反射后由所述激光干涉仪接收。
13.一种光刻装置,使用如权利要求1-12所述的激光干涉仪反射镜形貌测量方法测量激光干涉仪的反射镜的形貌,其特征在于,包括:
一放置有基底的工件台,所述激光干涉仪还设置有斜反射镜,所述斜反射镜固定在所述工件台的侧面,所述反射镜镜面水平向下,所述斜反射镜的镜面与所述反射镜镜面相对,所述激光干涉仪固定在所述斜反射镜的一侧,所述激光干涉仪发出的测量光经所述斜反射镜反射至所述反射镜后再反射至所述斜反射镜,最终由所述激光干涉仪接收。
14.如权利要求13所述的光刻装置,其特征在于,还设有一调焦调平传感器,所述调焦调平传感器包括调焦调平光源和调焦调平接收器,所述调焦调平光源向所述基底上照射光,被所述基底反射后由所述调焦调平接收器接收。
15.如权利要求14所述的光刻装置,其特征在于,所述调焦调平光源向所述基底照射后在所述基底上生成所述光斑,所述调焦调平接收器输出所述光斑位置处的所述基底的垂向高度。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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