CN111505907A - 一种工件台定位误差的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件台定位误差的校准方法，包括：对工件台上的基底进行正向扫描曝光，并显影形成正向标记；对所述基底进行反向扫描曝光，并显影形成反向标记，其中，所述反向标记和所述正向标记基于相同掩模版形成；确定所述正向标记和所述反向标记在扫描方向上的位置偏差；基于所述位置偏差和所述工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数；根据所述延迟误差参数，对所述工件台的定位误差进行校准。本发明能够提高工件台的定位精度，提高光刻设备的套刻精度。

Description

一种工件台定位误差的校准方法

技术领域

本发明实施例涉及光刻技术领域，尤其涉及一种工件台定位误差的校准方法。

背景技术

在半导体技术中，光刻设备主要用于集成电路IC或其他微型器件的制造。通过光刻设备，可将掩模版图案转印到涂覆有光刻胶的基底上。

基底通常由工件台上的吸盘通过真空吸附的方式固定，工件台带动吸附有基底的吸盘移动，按照预定的路线和速度到达正确的位置，完成光刻过程。在曝光过程中通过位置测量系统实时采集工件台的位置信息的原始数据，对这些原始数据进行处理，并将处理结果反馈给工件台控制系统，工件台控制系统根据反馈信息对工件台的位置进行调整。但是在位置测量系统处理原始数据的这段时间内，工件台仍按照原扫描速度运动，也就是说位置测量系统在测量时存在一定的延迟，这种延迟将导致位置测量系统对工件台的位置测量结果存在定位误差，影响光刻设备的套刻精度。

发明内容

本发明提供一种工件台定位误差的校准方法，以提高工件台的定位精度，提高光刻设备的套刻精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种工件台定位误差的校准方法，包括：

对工件台上的基底进行正向扫描曝光，并显影形成正向标记；

对基底进行反向扫描曝光，并显影形成反向标记，其中，反向标记和正向标记基于相同掩模版形成；

确定正向标记和反向标记在扫描方向上的位置偏差；

基于位置偏差和工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数；

根据延迟误差参数，对工件台的定位误差进行校准。

可选的，所述确定所述正向标记和所述反向标记在扫描方向上的位置偏差，包括：

确定所述正向标记和反向标记在所述基底上扫描方向的坐标位置；

基于所述坐标位置，确定所述正向标记和所述反向标记在扫描方向上的位置偏差。

可选的，掩模版包括用于形成正向标记和反向标记的L型掩模标记，L型掩模标记的每条边包括多个沿边的长度方向间隔排布的阵列狭缝。

可选的，在对基底进行反向扫描曝光之前，还包括：

将基底旋转180°。

可选的，所述掩模版包括用于形成所述正向标记和所述反向标记的直线型掩模标记，所述直线型掩模标记包括多个沿长度方向间隔排布的阵列狭缝。

可选的，在对所述基底进行反向扫描曝光之前，还包括：

将所述工件台相对于所述掩模版步进预设距离。

可选的，工件台定位误差的校准方法，包括：

对所述基底上的多个标记曝光场均进行正向扫描曝光和反向扫描曝光，以在每个所述标记曝光场中分别形成所述正向标记和所述反向标记。

可选的，所述基底包括多个阵列排布的芯片曝光场，在所述工件台的步进方向上，相邻的所述芯片曝光场之间设置有划线槽区域；所述工件台定位误差的校准方法包括：

在所述步进方向上，对所述基底上相邻的两个划线槽区域分别进行正向扫描曝光和反向扫描曝光，以在相邻的两个划线槽区域中分别形成所述正向标记和所述反向标记。

可选的，所述根据所述延迟误差参数，对所述工件台的定位误差进行校准，包括：

在确定所述延迟误差参数大于预设阈值时，对所述工件台的定位误差进行校准。

可选的，基于所述位置偏差和所述工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数，包括：

基于多组所述正向标记及所述反向标记得到的多个所述位置偏差，以及所述工件台的扫描速度，拟合得到所述延迟误差参数。

可选的，基于以下公式拟合得到所述延迟误差参数K：

其中，Y⁺为在扫描方向上所述正向标记的实际坐标位置，Y^-为在扫描方向上所述反向标记的实际坐标位置，V⁺为所述工件台的正向扫描速度，V^-为所述工件台的反向扫描速度。

可选的，所述根据所述延迟误差参数，对所述工件台的定位误差进行校准，包括：

根据所述延迟误差参数，对所述工件台的工件台控制系统进行前馈补偿。

可选的，在扫描方向相邻两个所述正向标记的间距大于所述正向标记在扫描方向的尺寸，在扫描方向相邻两个所述反向标记的间距大于所述反向标记在扫描方向的尺寸。

本发明实施例通过对工件台上的基底进行正向扫描曝光和反向扫描曝光，形成正向标记和反向标记，然后确定正向标记和反向标记在扫描方向上的位置偏差，基于该位置偏差和工件台的扫描速度，确定工件台的位置测量系统的延迟误差参数，根据延迟误差参数，对工件台的定位误差进行校准。解决了位置测量系统处理数据的过程中工件台的扫描运动导致的定位误差的问题，提高了测量精度，进而提高了光刻设备的套刻精度。

附图说明

图1为本发明实施例中光刻设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种工件台定位误差的校准方法的流程图；

图3为本发明实施例中一种掩模标记的示意图；

图4为本发明实施例中一对正反标记组的示意图；

图5为本发明实施例中另一种掩模标记的示意图；

图6为本发明实施例中另一对正反标记组的示意图；

图7为本发明实施例中基底上的标记曝光场的分布示意图；

图8为本发明实施例中基底上芯片曝光场的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种工件台定位误差的校准方法，以提高工件台的定位精度，提高光刻设备的套刻精度。该方法可用于一体化光刻系统。光刻系统包含用于曝光的光刻设备和用于涂胶、显影的Track设备，光刻设备可与Track设备链接在一起工作，自动完成从裸片到曝光再到显影的所有操作。其中光刻设备完成将掩模版上指定区域的图形曝光到基底上指定位置。图1为本发明实施例中光刻设备的结构示意图，如图1所示，该光刻设备包括照明系统10、用于承载掩模版21的掩模台20、用于控制掩模台20运动的掩模台控制系统22、用于测量掩模台20位置的掩模台位置测量系统23、用于掩模成像的投影物镜30、用于承载基底41的工件台40、用于控制工件台40运动的工件台控制系统42、用于测量工件台40位置的工件台位置测量系统43和用于测量基底41上曝光图形位置的对准系统50。位置测量系统可以包括干涉仪、光栅尺、平面光栅尺或其他位置测量传感器，其中，掩模台20和工件台40的定位精度，即位置测量精度，都会对图像曝光在基底上位置产生影响，进而影响套刻精度。对准系统可以包括CCD(电荷耦合器件，Charge Coupled Device)相机等。

图2为本发明实施例提供的一种工件台定位误差的校准方法的流程图，如图2所示，该工件台定位误差的校准方法，包括：

S110、对工件台上的基底进行正向扫描曝光，并显影形成正向标记。

Track设备完成基底的涂胶工作后，由基底传送装置，例如机械手，将基底上载至工件台的预设位置。工件台和掩模台同步运动，掩模台沿扫描方向的正方向扫描运动，进行正向扫描曝光，曝光完成后，下载基底，并传送至Track设备中进行显影，形成正向标记。

S120、对基底进行反向扫描曝光，并显影形成反向标记。

在形成正向标记后，将基底重新上载至工件台，两次上载至工件台时，保持基底在扫描方向上的位置一致。工件台和掩模台同步运动，掩模台沿扫描方向的反方向扫描运动，进行反向扫描曝光，曝光完成后，下载基底，并传送至Track设备中进行显影，形成反向标记。其中，反向标记和正向标记可以基于相同掩模版形成。

S130、确定正向标记和反向标记在扫描方向上的位置偏差。

在形成反向标记后，将基底再次上载至工件台，通过对准系统，获取正向标记和反向标记在基底上的实际坐标位置，计算得到正向标记和反向标记在扫描方向上的位置偏差。

S140、基于位置偏差和工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数。

由于以上曝光均在扫描的情况下进行，在曝光过程中位置测量系统实时采集工件台的位置信息的原始数据，并对这些原始数据进行处理，数据处理需要一定的时间，在这段时间内工件台仍按照原扫描速度运动，也就是在测量系统处理数据的过程中工件台的扫描运动产生的定位误差，我们将数据处理所需的时间称之为延迟误差参数。基于位置偏差和工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数。

S150、根据延迟误差参数，对工件台的定位误差进行校准。

在确定位置测量系统的延迟误差参数后，将该延迟误差参数反馈给工件台控制系统，工件台控制系统根据该延迟误差参数对工件台的定位误差进行离线校准。

下面，通过一具体实施例说明本发明的工作原理：

图3为本发明实施例中一种掩模标记的示意图，在本实施例中，示例性的，如图3所示，掩模版上的掩模标记为直线型标记，直线型掩模标记包括多个沿长度方向间隔排布的阵列狭缝。经正向扫描曝光，并显影形成正向标记后，可选的，在对基底进行反向扫描曝光之前，还包括在将基底重新上载到工件台上时，将工件台相对于掩模版步进预设距离，即相对于正向扫描曝光时基底的位置沿步进方向(即图中X轴所示的方向)移动预设距离，避免形成的正向标记和反向标记在步进方向上出现重叠，方便对准系统的测量。反向扫描曝光后，在基底上形成反向标记。图4为本发明实施例中一对正反标记组的示意图，如图4所示，其中A1为正向标记在基底上的实际位置，B1为反向标记在基底上的实际位置。A1’为正向标记的名义位置，即不存在延迟误差时，正向标记应该在基底上的位置，B1’为反向标记的名义位置，即不存在延迟误差时，反向标记应该在基底上的位置。正向标记的实际位置与名义位置的偏差为：

dY⁺＝Y⁺-Y^nom (1)

反向标记的实际位置与名义位置的偏差为：

dY^-＝Y^--Y^nom (2)

其中，Y⁺为正向标记的实际位置的扫描方向的位置坐标，Y^-为反向标记的实际位置的扫描方向的位置坐标，Y^nom为名义位置的扫描方向的位置坐标。正向标记和反向标记的名义位置的扫描方向的位置坐标相同，即在没有延迟误差的情况下，正向标记和反向标记在扫描方向应该不存在偏差。由上述公式(1)和(2)可得到以下公式：

dY⁺-dY^-＝Y⁺-Y^- (3)

由于工件台扫描速度为已知的，已知工件台的正向扫描速度为V⁺，反向扫描速度为V^-，设位置测量系统的延迟误差参数为K，那么，正向标记的实际位置与名义位置的偏差为：

dY⁺＝V⁺*K (4)

反向标记的实际位置与名义位置的偏差为：

dY^-＝V^-*K (5)

由上述公式(4)和(5)可得到以下公式：

dY⁺-dY^-＝(V⁺-V^-)*K (6)

由上述公式(3)和(6)可得到位置测量系统的延迟误差参数K的计算公式：

由上述延迟误差参数K的计算公式可知，延迟误差参数K与正向标记和反向标记的名义位置坐标无关，名义位置坐标只是计算过程中的一个中间量，实际计算时，无需测量名义位置坐标。在确定位置测量系统的延迟误差参数后，将该延迟误差参数反馈给工件台控制系统，工件台控制系统根据该延迟误差参数对工件台的定位误差进行离线校准，具体的，根据延迟误差参数，对工件台的工件台控制系统进行前馈补偿，例如调整所述工件台的步进速度，以补偿延迟误差，完成对工件台的定位误差进行离线校准。

本发明实施例通过对工件台上的基底进行正向扫描曝光和反向扫描曝光，形成正向标记和反向标记，然后确定正向标记和反向标记在扫描方向上的位置偏差，基于该位置偏差和工件台的扫描速度，确定工件台的位置测量系统的延迟误差参数，根据延迟误差参数，对工件台的定位误差进行校准。解决了位置测量系统处理数据的过程中工件台的扫描运动导致的定位误差的问题，提高了测量精度，进而提高了光刻设备的套刻精度。

图5为本发明实施例中另一种掩模标记的示意图，可选的，在本发明其中一实施例中，如图5所示，掩模版包括用于形成正向标记和反向标记的L型掩模标记，L型掩模标记的每条边包括多个沿边的长度方向间隔排布的阵列狭缝，两条边完全相同。经正向扫描曝光，并显影形成正向标记后，可选的，在对基底进行反向扫描曝光之前，还包括在将基底重新上载到工件台上时，将基底相对于正向扫描曝光时旋转180°，避免形成的正向标记和反向标记在步进方向上(即图中X轴所示的方向)出现重叠，方便对准系统的测量。图6为本发明实施例中另一对正反标记组的示意图，如图6所示，其中A2为正向标记在基底上的实际位置，B2为反向标记在基底上的实际位置。A2’为正向标记的名义位置，即不存在延迟误差时，正向标记应该在基底上的位置，B2’为反向标记的名义位置，即不存在延迟误差时，反向标记应该在基底上的位置。基于相同的原理，确定正向标记和反向标记在扫描方向上的位置偏差，基于位置偏差和工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数，在确定位置测量系统的延迟误差参数后，将该延迟误差参数反馈给工件台控制系统，根据延迟误差参数，对工件台的工件台控制系统进行前馈补偿，完成对工件台的定位误差的离线校准。

可选的，工件台定位误差的校准方法，包括：

对基底上的多个标记曝光场均进行正向扫描曝光和反向扫描曝光，以在每个标记曝光场中分别形成正向标记和反向标记。图7为本发明实施例中基底上的标记曝光场的分布示意图，如图7所示，基底上均匀分布有多个阵列排布的标记曝光场101，每个标记曝光场101内至少形成一对如图4或图6所示的正反向标记组。

可选的，步骤S140、基于位置偏差和工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数，包括：

基于多组正向标记及反向标记得到的多个位置偏差，以及工件台的扫描速度，拟合计算得到延迟误差参数，以提高延迟误差参数的准确性。

可选的，同一个标记曝光场内，形成多对如图4或图6所示的正反向标记组，在扫描方向相邻两个正向标记的间距大于正向标记在扫描方向的尺寸，避免扫描方向上相邻的两个正向标记重叠，便于对准系统的测量；在扫描方向相邻两个反向标记的间距大于反向标记在扫描方向的尺寸，避免扫描方向上相邻的两个正向标记重叠，便于对准系统的测量。

上述实施例阐述了工件台定位误差的离线校准，即在离线状态下，测量位置测量系统的延迟误差参数，并对工件台的定位误差进行离线校准。在本发明另一实施例中，该方法还可以用于工件台定位误差的在线校准，在本实施例中，掩模版上的掩模标记为直线型标记，如图3所示，直线型掩模标记包括多个沿长度方向间隔排布的阵列狭缝。

图8为本发明实施例中基底上芯片曝光场的分布示意图，如图8所示，可选的，基底包括多个阵列排布的芯片曝光场102，在工件台的步进方向上，相邻的芯片曝光场102之间设置有划线槽区域103，其中，光刻形成芯片的曝光图形形成在芯片曝光场102内，划线槽区域103用于在光刻完成后进行划片，形成单个的芯片。工件台定位误差的校准方法包括：

在进行在线光刻曝光过程中，在芯片曝光场102内形成曝光图形的同时，在步进方向上，对基底上相邻的两个划线槽区域103分别进行正向扫描曝光和反向扫描曝光，以在相邻的两个划线槽区域103中分别形成正向标记A3和反向标记B3。其中X轴的正方向为工件台的步进方向，Y轴的正方向为工件台的正向扫描方向，Y轴的负反向为工件台的反向扫描方向，相邻的两个划线槽区域103内形成一对正反标记组。在曝光的同时，对准系统实时测量正向标记和反向标记在基底上扫描方向的坐标位置。基于相同的原理，确定正向标记和反向标记在扫描方向上的位置偏差，基于位置偏差和工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数，并将该延迟误差参数实时反馈给工件台控制系统，实现对延迟误差参数的在线实时监测。在确定延迟误差参数大于预设阈值时，即延迟误差参数过大，导致套刻精度不能满足需求时，工件台控制系统根据该延迟误差参数对工件台的定位误差进行校准。可选的，如图8所示，在基底上可以形成多组正反标记组，基于多组正向标记及反向标记得到的多个位置偏差，以及工件台的扫描速度，拟合计算得到延迟误差参数，以提高延迟误差参数的准确性。

可选的，在上述实施例的基础上，在步骤S110、对工件台上的基底进行正向扫描曝光，并显影形成正向标记之前，还包括：在基底的边缘区域形成多个沿基底边缘圆周均匀分布对准标记104，如图7和图8所示，用于在两次上载基底，形成正反标记时，避免后一次上载时，基底的位置与前一次上载时位置出现偏差，导致计算的延迟误差参数不准确。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种工件台定位误差的校准方法，其特征在于，包括：

对工件台上的基底进行正向扫描曝光，并显影形成正向标记；

对所述基底进行反向扫描曝光，并显影形成反向标记，其中，所述反向标记和所述正向标记基于相同掩模版形成；

确定所述正向标记和所述反向标记在扫描方向上的位置偏差；

基于所述位置偏差和所述工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数；

根据所述延迟误差参数，对所述工件台的定位误差进行校准。

2.根据权利要求1所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，所述确定所述正向标记和所述反向标记在扫描方向上的位置偏差，包括：

确定所述正向标记和反向标记在所述基底上扫描方向的坐标位置；

基于所述坐标位置，确定所述正向标记和所述反向标记在扫描方向上的位置偏差。

3.根据权利要求1所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，所述掩模版包括用于形成所述正向标记和所述反向标记的L型掩模标记，所述L型掩模标记的每条边包括多个沿边的长度方向间隔排布的阵列狭缝。

4.根据权利要求3所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，在对所述基底进行反向扫描曝光之前，还包括：

将所述基底旋转180°。

5.根据权利要求1所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，所述掩模版包括用于形成所述正向标记和所述反向标记的直线型掩模标记，所述直线型掩模标记包括多个沿长度方向间隔排布的阵列狭缝。

6.根据权利要求5所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，在对所述基底进行反向扫描曝光之前，还包括：

将所述工件台相对于所述掩模版步进预设距离。

7.根据权利要求1所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，包括：

对所述基底上的多个标记曝光场均进行正向扫描曝光和反向扫描曝光，以在每个所述标记曝光场中分别形成所述正向标记和所述反向标记。

8.根据权利要求5所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，所述基底包括多个阵列排布的芯片曝光场，在所述工件台的步进方向上，相邻的所述芯片曝光场之间设置有划线槽区域；所述工件台定位误差的校准方法包括：

在所述步进方向上，对所述基底上相邻的两个划线槽区域分别进行正向扫描曝光和反向扫描曝光，以在相邻的两个划线槽区域中分别形成所述正向标记和所述反向标记。

9.根据权利要求8所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，所述根据所述延迟误差参数，对所述工件台的定位误差进行校准，包括：

在确定所述延迟误差参数大于预设阈值时，对所述工件台的定位误差进行校准。

10.根据权利要求7或8所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，基于所述位置偏差和所述工件台的扫描速度，确定位置测量系统的延迟误差参数，包括：

基于多组所述正向标记及所述反向标记得到的多个所述位置偏差，以及所述工件台的扫描速度，拟合得到所述延迟误差参数。

11.根据权利要求10所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，

基于以下公式拟合得到所述延迟误差参数K：

其中，Y⁺为在扫描方向上所述正向标记的实际坐标位置，Y^-为在扫描方向上所述反向标记的实际坐标位置，V⁺为所述工件台的正向扫描速度，V^-为所述工件台的反向扫描速度。

12.根据权利要求1所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，所述根据所述延迟误差参数，对所述工件台的定位误差进行校准，包括：

根据所述延迟误差参数，对所述工件台的工件台控制系统进行前馈补偿。

13.根据权利要求7或8所述的工件台定位误差的校准方法，其特征在于，在扫描方向相邻两个所述正向标记的间距大于所述正向标记在扫描方向的尺寸，在扫描方向相邻两个所述反向标记的间距大于所述反向标记在扫描方向的尺寸。

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