CN110419004B - 光刻装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种光刻装置及方法，光刻装置包括至少两套曝光装置和一套基板装置，其中：基板装置包括一基板台(10)和一基板(7)，基板台(10)承载基板(7)；至少两套曝光装置沿曝光扫描方向对称分布在基板(7)上方，同时在基板(7)上形成两个曝光场，对曝光场内基板(7)进行曝光。

Description

光刻装置及方法
技术领域
本发明涉及光刻机技术领域，特别涉及一种光刻装置及方法。
背景技术
投影扫描式光刻机的作用是把掩膜版上的图形清晰、正确地成像在涂有光刻胶的基板上，对于大尺寸基板而言，现有技术采用拼接镜头以提供适应大尺寸基板的大视场，但拼接镜头存在诸多设计风险以及高成本。而且，针对特殊工艺，如小面积的掩膜版工况下，需要采用小视场实现曝光，此种工况下并不适合继续采用提供大视场的拼接镜头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻装置及方法，以适用于小视场、大基板的工况。
为解决上述技术问题，本发明提供一种光刻装置，包括两个曝光装置和一基板装置，其中：所述基板装置包括一基板台，所述基板台用于承载一基板；所述两个曝光装置沿曝光扫描方向对称分布在所述基板台上方，用于同时在所述基板上形成两个曝光场，对所述曝光场内基板进行曝光。
进一步的，所述两个曝光装置中的每一曝光装置包括照明装置、掩膜台、物镜、对准装置及垂向测量传感器，其中：所述掩膜台用于承载一掩膜版，所述照明装置位于所述掩膜台的上方，所述物镜位于所述掩膜台的下方，所述对准装置和所述垂向测量传感器位于所述基板台上方，所述对准装置用于测量所述基板相对所述掩膜版的位置，所述垂向测量传感器用于测量所述基板的面形。
进一步的，所述对准装置包括基板对准装置和掩膜对准装置，所述基板对准装置用于测量所述基板相对所述基板台的位置，所述掩膜对准装置用于测量所述掩膜版相对所述基板台的位置。
进一步的，所述基板装置还包括多块基准板，每一所述曝光装置对应至少一块基准板，所述基准板上设有基准板标记，所述基板对准装置和所述掩膜对准装置测量对应的基准板上的所述基准板标记的位置以获得所述基板和所述掩膜版相对所述基板台的位置。
进一步的，所述掩膜对准装置设置在对应的基准板下方。
进一步的，所述多块基准板包括与所述两个曝光装置对应的两块测量基准板，以及位于所述两块测量基准板之间的测校基准板，所述测校基准板上设有测校标记，每一曝光装置中的基板对准装置和掩膜对准装置通过定期测量所述测校标记的位置，实现对应的所述基板对准装置、掩膜对准装置相对所述基板台的位置的校准。
进一步的，所述基板包括多个基板对准标记，所述基板对准装置通过测量所述基板对准标记的位置以获得所述基板的位置。
本发明还提供一种采用上述光刻装置的光刻方法，包括：
步骤1、将基板放置于基板台上，将两个曝光装置沿扫描方向对称设置于所述基板的上方；
步骤2、测量所述基板的整体面形，得到所述基板的全局调平调整量，执行基板的全局调平；
步骤3、各所述曝光装置的基板对准装置同时执行基板对准，根据所述基板与所述基板台之间的位置关系计算所述基板的上板误差；
步骤4、控制所述基板台和/或各所述曝光装置的掩膜台运动，以补偿所述基板的上板误差；
步骤5、在曝光每个曝光场时，每一曝光装置的垂向测量传感器实时测量对应曝光场内的基板的局部面形，控制对应的掩膜台根据所述曝光场内的基板局部面形运动，使曝光的最佳焦面与所述基板上曝光场重合。
进一步的，所述步骤2包括：每一曝光装置的垂向测量传感器测量所述基板上测量点的位置(xi，yi，zi)，i＝1，2，...，n，n为自然数，将所有测量点的位置(xi，yi，zi)代入平面拟合模型zi＝wz-wwy·xi+wwx·yi，拟合得到所述基板的全局拟合面，其中wz为所述全局拟合面高度值，wwx为所述全局拟合面的X向倾斜值，wwy为所述全局拟合面的Y向倾斜值，再根据所述基板的全局拟合面与基板对准最佳焦面之间的差值确定所述基板的全局调平调整量。
进一步的，所述基板对准最佳焦面为各曝光装置中物镜的参考焦面的平均值。
进一步的，步骤3包括：
将所述两个曝光装置对应的基板区域分别定义为基板第一区域和基板第二区域，控制所述基板台沿着扫描方向运动，同时所述两个曝光装置的基板对准装置分别测量所述基板第一区域和所述基板第二区域的基板对准标记的位置；
根据所述基板第一区域的基板对准标记的测量位置和名义位置，以及所述基板第二区域的基板对准标记的测量位置和名义位置计算所述基板的上板误差。
进一步的，计算所述基板的上板误差包括
将所述基板第一区域的基板对准标记的测量位置和名义位置代入下述公式计算所述基板第一区域相对所述基板台的偏移量(Rz_L，Cx_L，Cy_L)，将所述基板第二区域的基板对准标记的测量位置和名义位置代入下述公式计算所述基板第二区域相对所述基板台的偏移量(Rz_R，Cx_R，Cy_R)，Rz_L为所述基板第一区域相对所述基板台的绕Z轴的旋转量，Cx_L、Cy_L分别为所述基板第一区域相对所述基板台的X、Y向平移量，Rz_R为所述基板第二区域相对所述基板台的绕Z轴的旋转量，Cx_R、Cy_R分别为所述基板第二区域相对所述基板台的X、Y向平移量，所述公式为：
Figure GPA0000272711100000051
其中，(Xi，Yi)为所述基板对准标记的名义位置，dxi、dyi为所述基板对准标记的测量位置和名义位置的差值，Mx为所述基板的X向倍率，My为所述基板的Y向倍率，non_ortho为所述基板的非正交量。
进一步的，所述步骤4中补偿所述基板的上板误差包括：
先计算所述基板台的绕Z轴的旋转调整量dRz、X向平移调整量dCx及X向平移调整量dCy，控制所述基板台根据计算得到的调整量运动，补偿所述基板第一区域与所述基板第二区域相对所述基板台偏移量的公共部分：
Figure GPA0000272711100000052
Figure GPA0000272711100000053
Figure GPA0000272711100000054
再计算所述基板第一区域对应的掩膜台的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_L、X向平移调整量RS.Cx_L及X向平移调整量RS.Cy_L，和所述基板第二区域对应的掩膜台的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_R、X向平移调整量RS.Cx_R及X向平移调整量RS.Cy_R，控制所述基板第一区域对应的掩膜台和所述基板第二区域对应的掩膜台根据相应的调整量运动，分别补偿所述基板第一区域与所述基板第二区域相对所述基板台偏移量的余量部分：
Figure GPA0000272711100000055
Figure GPA0000272711100000061
Figure GPA0000272711100000062
Figure GPA0000272711100000063
Figure GPA0000272711100000064
Figure GPA0000272711100000065
进一步的，所述步骤4中补偿所述基板的上板误差包括：
计算所述基板第一区域对应的掩膜台的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_L、X向平移调整量RS.Cx_L及X向平移调整量RS.Cy_L，和所述基板第二区域对应的掩膜台的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_R、X向平移调整量RS.Cx_R及X向平移调整量RS.Cy_R，控制所述基板第一区域对应的掩膜台和所述基板第二区域对应的掩膜台根据相应的调整量同时运动，分别补偿所述基板第一区域与所述基板第二区域相对所述基板台的偏移量：
RS.Rz_L＝-Rz_L；
RS.Cx_L＝-Cx_L；
RS.Cy_L＝-Cy_L；
RS.Rz_R＝-Rz_R；
RS.Cx_R＝-Cx_R；
RS.Cy_R＝-Cy_R。
进一步的，所述步骤5包括控制所述掩膜台运动以补偿所述曝光场内的基板的局部面形中的Z向高度和Rx、Ry向倾斜，其中
所述掩膜台运动以补偿所述Z向高度包括：
在每个曝光场曝光起点，所述掩膜台的Z向运动值RS.Zset_i设定为
Figure GPA0000272711100000071
扫描过程中，所述掩膜台的Z向运动值RS.Zset_i设定为
Figure GPA0000272711100000072
其中为RS.Zref_i为扫描曝光时所述掩模台沿参考物面运动的Z向设定值，FLS.Zi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Z向高度值，FLS.Zi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Z向高度值，BF_Die.Z为曝光的最佳焦面的Z向高度值，N为物镜的倍率，WSF为滤波参数；
所述掩膜台运动以补偿所述Rx向倾斜值RS.Rxset_i包括：
在每个曝光场曝光起点，所述掩膜台的Rx向倾斜值RS.Rxset_i设定为
Figure GPA0000272711100000073
扫描过程中，所述掩膜台的Rx向倾斜值RS.Rxset_i设定为
Figure GPA0000272711100000074
其中为RS.Rxref_i为扫描曝光时所述掩模台沿参考物面运动的Rx向倾斜设定值，FLS.Rxi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Rx向倾斜值，FLS.Rxi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Rx向倾斜值，BF_Die.Rx为所述曝光的最佳焦面的Rx向倾斜值；
所述掩膜台运动以补偿所述Ry向倾斜值RS.Ryset_i包括：
在每个曝光场曝光起点，所述掩膜台的Ry向倾斜值RS.Ryset_i设定为
Figure GPA0000272711100000075
扫描过程中，所述掩膜台的Ry向倾斜值RS.Ryset_i设定为
Figure GPA0000272711100000076
其中RS.Ryref_i为扫描曝光时所述掩模台沿参考物面运动的Ry向倾斜设定值，FLS.Ryi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Ry向倾斜值，FLS.Ryi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Ry向倾斜值，BF_Die.Ry为所述曝光的最佳焦面的Ry向倾斜值。
进一步的，所述步骤3中还包括各曝光装置的掩膜对准装置同时执行掩膜对准，获得各所述曝光装置的掩膜版与基板台之间的位置关系。
在本发明提供的光刻装置及方法，通过提供并行的小视场以实现大尺寸基板曝光，不仅降低了拼接镜头的设计难度，而且本发明易于扩展，可适用于更大尺寸基板，在降低制造成本的同时提高了工艺适应性。
附图说明
图1是本发明的光刻装置结构示意图；
图2是本发明的光刻装置的基板的俯视图；
图3是本发明的光刻装置的基板对准标记示意图。
图中所示：10-基板台；11-第一照明装置；12-第二照明装置；21-第一掩膜版；22-第二掩膜版；31-第一掩膜台；32-第二掩膜台；41-第一物镜；42-第二物镜；51-第一基板对准装置；52-第二基板对准装置；61-第一垂向测量传感器；62-第二垂向测量传感器；7-基板；81-第一基准板；82-第二基准板；83-第三基准板；91-第一掩膜对准装置；92-第二掩膜对准装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光刻装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常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。
本发明的核心思想在于提供一种光刻装置及方法，提供并行小视场来实现大尺寸基板的曝光，同时解决曝光时基板局部形变的技术问题。
为实现上述思想，本发明提供了一种光刻装置，包括至少两套曝光装置和一套基板装置，其中：所述基板装置包括一基板台和一基板，所述基板台承载所述基板；所述至少两套曝光装置沿曝光扫描方向对称分布在所述基板上方，同时在所述基板上形成两个曝光场，对所述曝光场内基板进行曝光。
<实施例一>
本实施例提供的光刻装置包括两套曝光装置，分别为第一曝光装置和第二曝光装置，其中：如图1～2所示，所述基板装置包括一基板台10和一基板7，所述基板台10承载所述基板7，所述基板7包括基板第一区域71和基板第二区域72；所述第一曝光装置和所述第二曝光装置沿所述基板7曝光方向呈对称分布，所述第一曝光装置和所述第二曝光装置分别对应所述基板第一区域71和所述基板第二区域72，所述第一曝光装置对所述基板第一区域71进行测量并根据测量结果调整所述基板台10和其自身的参数，所述第二曝光装置对所述基板第二区域72进行测量并根据测量结果调整所述基板台10和其自身的参数，所述第一曝光装置和所述第二曝光装置分别同时对所述基板第一区域71和所述基板第二区域72进行曝光。
在本实施例提供的光刻装置中，通过所述第一曝光装置对所述基板第一区域71进行测量并根据测量结果调整所述基板台10和其自身的参数，所述第二曝光装置对所述基板第二区域72进行测量并根据测量结果调整所述基板台10和其自身的参数，可灵活的调节基板台10、第一曝光装置和第二曝光装置的参数，曝光时当位于曝光场内的基板7出现局部起伏和形变时，适应的分别调整第一曝光装置和第二曝光装置的参数，分别补偿各自对应的曝光场内的基板的局部起伏和形变带来的缺陷，另外，所述第一曝光装置和所述第二曝光装置分别同时对所述基板第一区域71和所述基板第二区域72进行曝光，可实现小视场的工况，满足大面积基板的工艺要求，一次曝光，工艺步骤减少，成本低。
具体的，在所述的光刻装置中，所述第一曝光装置包括第一照明装置11、第一掩膜版21、第一掩膜台31、第一物镜41、第一基板对准装置51、第一垂向测量传感器61和第一掩膜对准装置91，其中：所述第一掩膜台31承载所述第一掩膜版21，所述第一照明装置11位于所述第一掩膜版21的上方，所述第一物镜41位于所述第一掩膜台31的下方，所述第一基板对准装置51和所述第一垂向测量传感器61位于所述基板第一区域71的上方，所述第一基板对准装置51用于测量所述基板第一区域71相对所述基板台10的位置，所述第一垂向测量传感器61用于测量所述基板第一区域71的面形，所述第一掩膜对准装置91用于测量所述第一掩膜版21相对所述基板台10的位置。同样，本实施例中，所述第二曝光装置包括第二照明装置12、第二掩膜版22、第二掩膜台32、第二物镜42、第二基板对准装置52、第二垂向测量传感器62和第二掩膜对准装置92。
由此可知，本实施例中通过两套曝光装置，分别对基板上的两个区域进行曝光，满足了大面积基板和小视场工况的要求。
另外，在所述的光刻装置中，所述基板装置还包括基准板，每套曝光装置对应至少一块基准板，所述基准板上设有基准板标记，所述基准板与基板台10之间的位置关系是固定的。本实施例中所述基准板包括第一基准板81、第二基准板82和第三基准板83，第一基准板81、第二基准板82和第三基准板83上均包括两个基准板标记，基准板标记的结构可以采用现有技术中常用的结构，在此不作特别限定。优选的，第一至第三基准板81～83上的基准板标记采用相同的结构。所述第一基板对准装置51测量所述第一基准板81上的基准标记，所述第二基板对准装置52测量所述第二基准板82上的基准板标记，以分别获得所述第一基板对准装置51、所述第二基板对准装置52相对所述基板台10的位置。
所述第三基准板83为测校基准板，所述第三基准板83上的所述基准板标记用于测量第一基板对准装置51和所述第二基板对准装置52的相对位置。第一基板对准装置51通过测量第一基准板81和第三基准板83上的基准板标记的位置来标记自身的位置，第二基板对准装置52通过测量第二基准板82和第三基准板83上的基准板标记的位置标记自身的位置，由于两者都与第三基准板83上的基准板标记有位置关系，所以两者的相对位置可获得。
结合图1和图2可知，第一至第三基准板81～83的位置靠近基板台10的一侧边缘且处于基板7放置位置以外的区域。所述第一基准板81和所述第二基准板82分别对应于所述基板第一区域71和所述基板第二区域72，所述第三基准板83对应于所述基板第一区域71和所述基板第二区域72的中间位置，即第三基准板83位于所述第一基准板81和所述第二基准板82之间，通过定期测量所述第三基准板83上的基准板标记，可实现对第一基板对准装置51、所述第二基板对准装置52相对所述基板台10位置的校准。
所述第一掩膜对准装置91设置在所述第一基准板81下方，用于测量所述第一掩膜版21上掩膜标记相对所述第一基准板81上基准板标记的位置，进而获得所述第一掩膜版21相对所述基板台10的位置，所述第二掩膜对准装置92设置在所述第二基准板82下方，用于测量所述第二掩膜版22上掩膜标记相对所述第二基准板82上基准板标记的位置，进而获得所述第二掩膜版22相对所述基板台10的位置，如图2所示。本领域技术人员应当知晓，所述掩膜标记的结构应当与基准板标记的结构相匹配，以实现对准。由于对准标记的设计为现有技术，在此不一一列举。
进一步的，如图3所示，在所述的光刻装置中，所述基板7还包括多个基板对准标记，第一行对应A1～A8，第二行对应B1～B8，第三行对应C1～C8，以此类推D1～D8、E1～E8、F1～F8和G1～G8，为了图式简洁清晰，图中只标出了A1～A8以及B1～G1，其余各点位置可以类推获得。所述第一基板对准装置51测量所述基板第一区域71上的基板对准标记，所述第二基板对准装置52测量所述基板第二区域72上的基板对准标记，计算所述基板第一区域71、基板第二区域72相对于第一基准板81、第二基准板82的位置关系，进而获得所述基板7相对所述基板台10的位置关系。
综上，上述实施例对光刻装置的构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施例中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
本实施例还提供一种光刻方法，包括：
步骤1、将基板7放置于基板台10上；将第一曝光装置和第二曝光装置沿所述基板7曝光方向呈对称分布设置，使所述第一曝光装置和所述第二曝光装置分别对应所述基板第一区域71和基板第二区域72；
步骤2、所述第一曝光装置的第一垂向测量传感器61对所述基板第一区域71进行测量，所述第二曝光装置的第二垂向测量传感器62对所述基板第二区域72进行测量，并将所有测量点的位置(xi，yi，zi)代入平面拟合模型zi＝wz-wwy·xi+wwx·yi，拟合得到所述基板7的全局拟合面，其中wz为所述全局拟合面高度值(即Z向值)，wwx为所述全局拟合面关于X轴的倾斜值，wwy为所述全局拟合面关于Y轴的倾斜值，再根据所述基板7的全局拟合面与基板对准最佳焦面之间的差值确定所述基板的全局调平调整量，根据所述基板的全局调平调整量执行所述基板7的全局调平，使得全局调平后的基板7的表面基本与基板对准最佳焦面重合；
进一步地，所述基板对准最佳焦面为所述第一曝光装置和所述第二曝光装置中物镜41、42的参考焦面的平均值。
步骤3、所述第一曝光装置的第一基板对准装置51和所述第二曝光装置的第二基板对准装置52同时执行基板对准，获得所述基板7与所述基板台10之间的位置关系，并根据所述基板7与所述基板台10之间的位置关系计算所述基板7的上板误差；
所述步骤3可具体包括：控制所述基板台10沿着扫描方向运动，同时所述第一基板对准装置51测量所述基板第一区域71的基板对准标记的位置，所述第二基板对准装置52测量所述基板第二区域72的基板对准标记的位置；
将所述基板第一区域71的基板对准标记的测量位置和名义位置代入下述式1计算所述基板第一区域71相对所述基板台10的偏移量(Rz_L，Cx_L，Cy_L)，将所述基板第二区域72的基板对准标记的测量位置和名义位置代入下述式1计算所述基板第二区域72相对所述基板台10的偏移量(Rz_R，Cx_R，Cy_R)，其中，Rz_L为所述基板第一区域71(图中左侧区域)相对所述基板台10的绕Z轴的旋转量，Cx_L、Cy_L分别为所述基板第一区域71相对所述基板台10的X、Y向平移量，Rz_R为所述基板第二区域72(图中右侧区域)相对所述基板台10的绕Z轴的旋转量，Cx_R、Cy_R分别为所述基板第二区域72相对所述基板台10的X、Y向平移量。
Figure GPA0000272711100000131
其中，(Xi，Yi)为所述基板对准标记的名义位置，dxi、dyi分别为所述基板对准标记的X、Y向位置偏差，即所述基板对准标记的测量位置(步骤1中测得的xi)和名义位置Xi的差值，Mx为基板的X向倍率，My为所述基板的Y向倍率，non_ortho为所述基板的非正交量。计算基板第一区域71相对所述基板台10的偏移量时，将基板第一区域71内的基板对准标记的测量位置和名义位置以及第一物镜41的倍率值代入式1，求得的Rz，Cx，Cy即为Rz_L，Cx_L，Cy_L。同理，计算基板第二区域72相对所述基板台10的偏移量时，将基板第二区域72内的基板对准标记的测量位置和名义位置以及第二物镜41的倍率值代入式1，求得的Rz，Cx，Cy即为Rz_R，Cx_R，Cy_R。
所述步骤3中还包括所述第一曝光装置的第一掩膜对准装置91和所述第二曝光装置的第二掩膜对准装置92同时执行掩膜对准，分别获得所述第一曝光装置的第一掩膜版21与基板台10之间的位置关系以及所述第二曝光装置的第二掩膜版22与基板台10之间的位置关系。
步骤4、控制所述基板台10、第一掩膜台31及第二掩膜台32运动，以补偿所述基板7的上板误差，具体为：
先根据以下公式计算所述基板台10的绕Z轴的旋转调整量dRz、X向平移调整量dCx及X向平移调整量dCy，控制所述基板台10根据计算得到的调整量运动，补偿所述基板第一区域71与所述基板第二区域72相对所述基板台10的偏移量的公共部分：
Figure GPA0000272711100000141
Figure GPA0000272711100000142
Figure GPA0000272711100000143
再根据以下公式分别计算所述基板第一区域71对应的第一掩膜台31的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_L、X向平移调整量RS.Cx_L及X向平移调整量RS.Cy_L，和所述基板第二区域72对应的第二掩膜台32的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_R、X向平移调整量RS.Cx_R及X向平移调整量RS.Cy_R，控制所述第一掩膜台31和所述第二掩膜台32根据相应的调整量运动，分别补偿所述基板第一区域71与所述基板第二区域72相对所述基板台10的偏移量的余量部分：
Figure GPA0000272711100000151
Figure GPA0000272711100000152
Figure GPA0000272711100000153
Figure GPA0000272711100000154
Figure GPA0000272711100000155
Figure GPA0000272711100000156
也就是说，在步骤4中，对于基板第一区域71与所述基板第二区域72相对所述基板台10的公共误差，是通过调整基板台10的位置来进行补偿，而对于基板第一区域71与所述基板第二区域72相对所述基板台10的非公共误差，是通过调整各自的掩膜台位置来实现补偿。
步骤5、在扫描曝光每个曝光场时，所述第一曝光装置的垂向测量传感器61实时测量曝光场内的基板第一区域71的局部面形(即基板第一区域71位于曝光场中的部分的面形)，并控制所述第一掩膜台31根据测量得到的基板第一区域局部面形进行运动，以使第一曝光装置的最佳焦面与所述基板第一区域上的曝光场基本重合。同时，所述第二曝光装置的垂向测量传感器62实时测量曝光场内的基板第二区域72的局部面形(即基板第二区域72位于曝光场中的部分的面形)，并控制所述第二掩膜台31根据测量得到的基板第二区域局部面形进行运动，以使第二曝光装置的最佳焦面与所述基板第二区域上的曝光场基本重合。
下述以控制所述第一掩膜台31运动补偿所述基板第一区域上曝光场的局部面形中的Z向高度和Rx、Ry向倾斜为例进行说明：
所述第一掩膜台31运动补偿所述基板第一区域上曝光场的Z向高度包括：
S1：在每个曝光场曝光起点，将所述第一掩膜台31的Z向运动值RS.Zset_i设定为
Figure GPA0000272711100000161
S2：扫描过程中，将所述第一掩膜台31的Z向运动值RS.Zset_i设定为
Figure GPA0000272711100000162
其中为RS.Zref_i为扫描曝光时所述第一掩膜台31沿参考物面运动的Z向设定值，FLS.Zi为所述垂向测量传感器61在当前采样周期内测得的Z向高度值，FLS.Zi-1为所述垂向测量传感器61在上一采样周期内测得的Z向高度值，BF_Die.Z为曝光的最佳焦面的Z向高度值，N为第一物镜41的倍率，WSF为滤波参数。此处，滤波过程例如可以采用低通滤波，目的是解决掩膜台伺服带宽不够的问题。关于不同滤波过程的选择以及相应滤波参数WSF的设定均为业界已知，故不具体展开。
通过所述第一掩膜台31的运动补偿所述基板上曝光场的Rx向倾斜值RS.Rxset_i包括：
K1：在每个曝光场曝光起点，所述第一掩膜台31的Rx向倾斜值RS.Rxset_i设定为
Figure GPA0000272711100000163
K2：扫描过程中，所述第一掩膜台31的Rx向倾斜值RS.Rxset_i设定为
Figure GPA0000272711100000164
其中RS.Rxref_i为扫描曝光时所述掩模台沿参考物面运动的Rx向倾斜设定值，FLS.Rxi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Rx向倾斜值，FLS.Rxi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Rx向倾斜值，BF_Die.Rx为所述曝光的最佳焦面的Rx向倾斜值。
所述第一掩膜台31运动补偿所述基板上曝光场的Ry向倾斜值的方法与所述第一掩膜台31运动补偿所述基板上曝光场的Rx向倾斜值的方法类似。具体的，通过所述第一掩膜台31的运动补偿所述基板上曝光场的Ry向倾斜值RS.Ryset_i包括：
K1′：在每个曝光场曝光起点，所述第一掩膜台31的Ry向倾斜值RS.Ryset_i设定为
Figure GPA0000272711100000171
K2′：扫描过程中，所述第一掩膜台31的Ry向倾斜值RS.Ryset_i设定为
Figure GPA0000272711100000172
其中RS.Ryref_i为扫描曝光时所述掩模台沿参考物面运动的Ry向倾斜设定值，FLS.Ryi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Ry向倾斜值，FLS.Ryi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Ry向倾斜值，BF_Die.Ry为所述曝光的最佳焦面的Ry向倾斜值。
控制所述第二掩膜台32的方式与控制所述第一掩膜台31的方式一致，在此不再赘述。
关于掩膜垂向控制的更详细的介绍也可参考发明人的另一件中国专利申请201710154051.3“一种用于光刻机的垂向控制方法”，其全部内容通过引用并入本文。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，在步骤4中补偿所述基板7的上板误差的方法不同，本实施例仅控制所述第一掩膜台31及第二掩膜台32运动以补偿所述基板第一区域71与所述基板第二区域72相对所述基板台10的偏移量，具体为：
计算第一掩膜台31的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_L、X向平移调整量RS.Cx_L及Y向平移调整量RS.Cy_L，和所述第二掩膜台32的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_R、X向平移调整量RS.Cx_R及Y向平移调整量RS.Cy_R，控制所述第一掩膜台31和所述第二掩膜台32根据相应的调整量运动，分别补偿所述基板第一区域71与所述基板第二区域72相对所述基板台10的偏移量：
RS.Rz_L＝-Rz_L；
RS.Cx_L＝-Cx_L；
RS.Cy_L＝-Cy_L；
RS.Rz_R＝-Rz_R；
RS.Cx_R＝-Cx_R；
RS.Cy_R＝-Cy_R。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (18)

1.一种光刻装置的对准方法，所述光刻装置包括基板台和两个曝光装置，所述基板台用于承载一基板，所述两个曝光装置位于所述基板台的上方；每个所述曝光装置包括掩膜台、基板对准装置和物镜，其中所述掩膜台用于承载一掩膜版，所述基板对准装置位于所述基板台的上方，所述基板对准装置用于测量一基板相对所述基板台的位置，其特征在于，所述对准方法包括：
步骤1、将基板放置于基板台上；
步骤2、各所述曝光装置的基板对准装置获取所述基板与所述基板台之间的位置关系，并根据所述位置关系控制至少一个所述掩膜台运动，以补偿所述基板相对所述基板台的位置偏差。
2.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，每个所述曝光装置还包括位于所述基板台上方的垂向测量传感器，用于测量所述基板的面形；在所述步骤2之前或之后还包括步骤a：至少一个所述曝光装置的垂向测量传感器测量所述基板的整体面形，以执行基板的全局调平。
3.如权利要求2所述的对准方法，其特征在于，所述步骤a中，根据至少一个所述曝光装置的垂向测量传感器测得的所述基板上各测量点的位置以及基板对准最佳焦面来执行基板的全局调平。
4.如权利要求3所述的对准方法，其特征在于，所述步骤a包括：由至少一个所述曝光装置中的垂向测量传感器测量所述基板上测量点的位置(xi,yi,zi)，i＝1,2,…,n，n为自然数，将所有测量点的位置(xi,yi,zi)代入平面拟合模型zi＝wz-wwy·xi+wwx·yi，拟合得到所述基板的全局拟合面，其中wz为所述全局拟合面高度值，wwx为所述全局拟合面的X向倾斜值，wwy为所述全局拟合面的Y向倾斜值，再根据所述基板的全局拟合面与所述基板对准最佳焦面之间的差值执行所述基板的全局调平。
5.如权利要求3或4所述的对准方法，其特征在于，所述基板对准最佳焦面为各曝光装置中物镜的参考焦面的平均值。
6.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述基板台还包括多块基准板，每一所述曝光装置对应至少一块基准板，所述步骤2中获取所述基板与所述基板台之间的位置关系包括：所述基板对准装置测量对应的基准板上的基准板标记的位置以获得所述基板对准装置相对所述基板台的位置。
7.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，步骤2中获取所述基板与所述基板台之间的位置关系还包括：
将所述两个曝光装置对应的基板区域分别定义为基板第一区域和基板第二区域，所述两个曝光装置的基板对准装置分别测量所述基板第一区域和所述基板第二区域的基板对准标记的位置；
根据所述基板第一区域的基板对准标记的测量位置和名义位置，以及所述基板第二区域的基板对准标记的测量位置和名义位置计算所述基板相对所述基板台的位置偏差。
8.如权利要求7所述的对准方法，其特征在于，计算所述基板相对所述基板台的位置偏差包括：
将所述基板第一区域的多个基板对准标记的测量位置和名义位置代入下述公式计算所述基板第一区域相对所述基板台的偏移量(Rz_L,Cx_L,Cy_L)，将所述基板第二区域的多个基板对准标记的测量位置和名义位置代入下述公式计算所述基板第二区域相对所述基板台的偏移量(Rz_R,Cx_R,Cy_R)，Rz_L为所述基板第一区域相对所述基板台的绕Z轴的旋转量，Cx_L、Cy_L分别为所述基板第一区域相对所述基板台的X、Y向平移量，Rz_R为所述基板第二区域相对所述基板台的绕Z轴的旋转量，Cx_R、Cy_R分别为所述基板第二区域相对所述基板台的X、Y向平移量，所述公式为：
Figure FDA0002591400420000031
其中，(Xi,Yi)为所述基板对准标记的名义位置，dxi、dyi为第i个基板对准标记的测量位置和名义位置的差值，Mx为所述基板的X向倍率,My为所述基板的Y向倍率，non_ortho为所述基板的非正交量。
9.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述步骤2中补偿所述基板相对所述基板台的位置偏差包括：
步骤21、将所述两个曝光装置对应的基板区域分别定义为基板第一区域和基板第二区域；
步骤22、计算所述基板台的绕Z轴的旋转调整量dRz、所述基板台的X向平移调整量dCx及所述基板台的Y向平移调整量dCy，控制所述基板台根据计算得到的调整量运动：
Figure FDA0002591400420000032
Figure FDA0002591400420000033
Figure FDA0002591400420000034
步骤23、计算所述基板第一区域对应的掩膜台的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_L、所述基板第一区域对应的掩膜台的X向平移调整量RS.Cx_L及所述基板第一区域对应的掩膜台的Y向平移调整量RS.Cy_L，和所述基板第二区域对应的掩膜台的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_R、所述基板第二区域对应的掩膜台的X向平移调整量RS.Cx_R及所述基板第二区域对应的掩膜台的Y向平移调整量RS.Cy_R，控制所述基板第一区域对应的掩膜台和所述基板第二区域对应的掩膜台根据相应的调整量运动：
Figure FDA0002591400420000035
Figure FDA0002591400420000041
Figure FDA0002591400420000042
Figure FDA0002591400420000043
Figure FDA0002591400420000044
Figure FDA0002591400420000045
10.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述步骤2中补偿所述基板相对所述基板台的位置偏差包括：
步骤21、将所述两个曝光装置对应的基板区域分别定义为基板第一区域和基板第二区域；
步骤22、计算所述基板第一区域对应的掩膜台的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_L、所述基板第一区域对应的掩膜台的X向平移调整量RS.Cx_L及所述基板第一区域对应的掩膜台的Y向平移调整量RS.Cy_L，和所述基板第二区域对应的掩膜台的绕Z轴的旋转调整量RS.Rz_R、所述基板第二区域对应的掩膜台的X向平移调整量RS.Cx_R及所述基板第二区域对应的掩膜台的Y向平移调整量RS.Cy_R，控制所述基板第一区域对应的掩膜台和所述基板第二区域对应的掩膜台根据相应的调整量同时运动，分别补偿所述基板第一区域与所述基板第二区域相对所述基板台的偏移量：
RS.Rz_L＝-Rz_L；
RS.Cx_L＝-Cx_L；
RS.Cy_L＝-Cy_L；
RS.Rz_R＝-Rz_R；
RS.Cx_R＝-Cx_R；
RS.Cy_R＝-Cy_R。
11.如权利要求6所述的对准方法，其特征在于，每个所述曝光装置还包括掩膜对准装置，用于测量所述掩膜版相对所述基板台的位置；所述步骤2还包括各曝光装置的掩膜对准装置执行掩膜对准，获得各所述曝光装置的掩膜版与基板台之间的位置关系，其中，所述掩膜对准装置测量对应的基准板上的所述基准板标记的位置以获得所述掩膜版相对所述基板台的位置。
12.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，每个所述曝光装置还包括位于所述基板台上方的垂向测量传感器，用于测量所述基板的面形；所述步骤2之后还包括：
步骤3、在曝光每个曝光场时，至少一个曝光装置的垂向测量传感器测量对应曝光场内的基板的局部面形，控制对应的掩膜台根据所述曝光场内的基板局部面形运动，使曝光的最佳焦面与所述基板上的曝光场重合。
13.如权利要求12所述的对准方法，其特征在于，所述步骤3包括控制所述掩膜台运动以补偿所述曝光场内的基板的局部面形中的Z向高度和Rx、Ry向倾斜，其中
所述掩膜台运动以补偿所述Z向高度包括：
在每个曝光场曝光起点，所述掩膜台的Z向运动值RS.Zset_i设定为
Figure FDA0002591400420000051
扫描过程中，所述掩膜台的Z向运动值RS.Zset_i设定为
Figure FDA0002591400420000052
其中为RS.Zref_i为扫描曝光时所述掩膜台沿参考物面运动的Z向设定值，FLS.Zi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Z向高度值，FLS.Zi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Z向高度值，BF_Die.Z为曝光的最佳焦面的Z向高度值，N为物镜的倍率，WSF为滤波参数，
Figure FDA0002591400420000053
表示卷积；
所述掩膜台运动以补偿所述Rx向倾斜值RS.Rxset_i包括：
在每个曝光场曝光起点，所述掩膜台的Rx向倾斜值RS.Rxset_i设定为
Figure FDA0002591400420000061
扫描过程中，所述掩膜台的Rx向倾斜值RS.Rxset_i设定为
Figure FDA0002591400420000062
其中为RS.Rxref_i为扫描曝光时所述掩膜台沿参考物面运动的Rx向倾斜设定值，FLS.Rxi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Rx向倾斜值，FLS.Rxi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Rx向倾斜值，BF_Die.Rx为所述曝光的最佳焦面的Rx向倾斜值；
所述掩膜台运动以补偿所述Ry向倾斜值RS.Ryset_i包括：
在每个曝光场曝光起点，所述掩膜台的Ry向倾斜值RS.Ryset_i设定为
Figure FDA0002591400420000063
扫描过程中，所述掩膜台的Ry向倾斜值RS.Ryset_i设定为
Figure FDA0002591400420000064
其中RS.Ryref_i为扫描曝光时所述掩膜台沿参考物面运动的Ry向倾斜设定值，FLS.Ryi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Ry向倾斜值，FLS.Ryi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Ry向倾斜值，BF_Die.Ry为所述曝光的最佳焦面的Ry向倾斜值。
14.一种光刻装置的焦面控制方法，所述光刻装置包括基板台和两个曝光装置，所述基板台用于承载一基板，所述两个曝光装置位于所述基板台的上方；每个所述曝光装置包括掩膜台、垂向测量传感器和物镜，其中所述掩膜台用于承载一掩膜版，所述垂向测量传感器位于所述基板台的上方，所述垂向测量传感器用于测量基板的面形，其特征在于，所述焦面控制方法包括：
步骤1、将基板放置于基板台上；
步骤2、至少一个所述曝光装置的垂向测量传感器测量所述基板的整体面形，以执行基板的全局调平；
步骤3、在曝光每个曝光场时，至少一个曝光装置的垂向测量传感器测量对应曝光场内的基板的局部面形，控制对应的掩膜台根据所述曝光场内的基板局部面形运动，使曝光的最佳焦面与所述基板上曝光场重合。
15.如权利要求14所述的焦面控制方法，其特征在于，所述步骤2中，根据所述至少一个曝光装置的垂向测量传感器测得的所述基板上各测量点的位置以及基板对准最佳焦面来执行基板的全局调平。
16.如权利要求15所述的焦面控制方法，其特征在于，所述步骤2包括：由所述至少一个曝光装置中的垂向测量传感器测量所述基板上测量点的位置(xi,yi,zi)，i＝1,2,…,n，n为自然数，将所有测量点的位置(xi,yi,zi)代入平面拟合模型zi＝wz-wwy·xi+wwx·yi，拟合得到所述基板的全局拟合面，其中wz为所述全局拟合面高度值，wwx为所述全局拟合面的X向倾斜值，wwy为所述全局拟合面的Y向倾斜值，再根据所述基板的全局拟合面与所述基板对准最佳焦面之间的差值执行所述基板的全局调平。
17.如权利要求15或16所述的焦面控制方法，其特征在于，所述基板对准最佳焦面为各曝光装置中物镜的参考焦面的平均值。
18.如权利要求14所述的焦面控制方法，其特征在于，所述步骤3包括控制所述掩膜台运动以补偿所述曝光场内的基板的局部面形中的Z向高度和Rx、Ry向倾斜，其中
所述掩膜台运动以补偿所述Z向高度包括：
在每个曝光场曝光起点，所述掩膜台的Z向运动值RS.Zset_i设定为
Figure FDA0002591400420000071
扫描过程中，所述掩膜台的Z向运动值RS.Zset_i设定为
Figure FDA0002591400420000081
其中为RS.Zref_i为扫描曝光时所述掩膜台沿参考物面运动的Z向设定值，FLS.Zi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Z向高度值，FLS.Zi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Z向高度值，BF_Die.Z为曝光的最佳焦面的Z向高度值，N为物镜的倍率，WSF为滤波参数，
Figure FDA0002591400420000082
表示卷积；
所述掩膜台运动以补偿所述Rx向倾斜值RS.Rxset_i包括：
在每个曝光场曝光起点，所述掩膜台的Rx向倾斜值RS.Rxset_i设定为
Figure FDA0002591400420000083
扫描过程中，所述掩膜台的Rx向倾斜值RS.Rxset_i设定为
Figure FDA0002591400420000084
其中为RS.Rxref_i为扫描曝光时所述掩膜台沿参考物面运动的Rx向倾斜设定值，FLS.Rxi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Rx向倾斜值，FLS.Rxi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Rx向倾斜值，BF_Die.Rx为所述曝光的最佳焦面的Rx向倾斜值；
所述掩膜台运动以补偿所述Ry向倾斜值RS.Ryset_i包括：
在每个曝光场曝光起点，所述掩膜台的Ry向倾斜值RS.Ryset_i设定为
Figure FDA0002591400420000085
扫描过程中，所述掩膜台的Ry向倾斜值RS.Ryset_i设定为
Figure FDA0002591400420000086
其中RS.Ryref_i为扫描曝光时所述掩膜台沿参考物面运动的Ry向倾斜设定值，FLS.Ryi为所述垂向测量传感器在当前采样周期内测得的Ry向倾斜值，FLS.Ryi-1为所述垂向测量传感器在上一采样周期内测得的Ry向倾斜值，BF_Die.Ry为所述曝光的最佳焦面的Ry向倾斜值。
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