CN113050393A - 光刻设备中运动台水平向位置的校准方法 - Google Patents

光刻设备中运动台水平向位置的校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，包括：通过调整可调元件的参数引入不同物镜倍率，并确定出不同物镜倍率下对准标记在工件台所在平面的理论成像位置作为第一成像位置信息、以及利用掩模对准传感器获取对准标记在工件台所在平面的实际成像位置作为第二成像位置信息；基于不同物镜倍率的第一成像位置信息和第二成像位置信息确定像质参数偏差值，进而确定出掩模台中心与物镜光轴之间的第一相对位移，并基于第一相对位移和物镜的名义倍率确定出工件台中心与物镜光轴之间的第二相对位移；基于第一相对位移和第二相对位移补偿光刻设备。本发明提供的校准方法不仅能够提高测量精度，而且可以优化整机集成步骤，节约整机集成时间。

Description

光刻设备中运动台水平向位置的校准方法
技术领域
本发明涉及光学领域，特别涉及一种光刻设备中运动台水平向位置的校准方法。
背景技术
在利用光刻设备执行光刻工艺之前，为了确保光刻工艺的精确执行，通常需要对光刻设备中的运动台的水平向位置进行校准，即调整光刻设备中的掩模台、工件台的位置，以使得掩模台和工件台的中心均与光刻设备的物镜光轴重合。
相关技术中，会通过物镜定位组件结合点能量传感器(ESS)来调整光刻设备中的掩模台、工件台的位置。其中，所述掩模台具备两个透光孔，该两个透光孔能够在所述工件台上成像。相关技术中，先利用物镜定位组件确定出ESS传感器和所述光轴之间的距离，然后利用所述ESS传感器检测所述掩模台基准板上两个透光孔在工件台上所成亮斑的位置，结合所检测出的“传感器和所述光轴之间的距离”和“两个透光孔在工件台上所成亮斑的位置”确定出所述掩模台中心点与光轴之间的第一距离。并且，基于所述第一距离即可进一步确定出工件台中心与光轴之间的第二距离，则基于所述第一距离和所述第二距离即可调整光刻设备中的掩模台、工件台的位置。
然而，相关技术中，由于需要依赖于物镜定位组件和点能量传感器两者来测量计算出掩模台和工件台的中心分别与物镜光轴的差距，其所需组件较多，从而所述测量结果的精度极易受到物镜定位组件和点能量传感器机械加工和安装等因素的影响，则使得计算精度较低，导致使得掩模台和工件台的中心不能与物镜的光轴精确对准，影响后续光刻工艺的正确执行，同时相关技术的测量方法中需要同时测量出“传感器和所述光轴之间的距离”和“两个透光孔在工件台上所成亮斑的位置”，则测量步骤较多，导致测量方法较为繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，以解决利用现有的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法测量精度不高、测量步骤较为繁琐的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，所述方法包括：
提供一光刻设备，所述光刻设备包括光源、掩模台、物镜以及工件台，其中，所述掩模台上承载有标记板，所述标记板上具有至少两个对准标记，所述工件台上承载有工件台基准板，所述工件台基准板上设置有传感器；光源发出的光束入射到所述至少两个对准标记并抵至所述物镜，且穿过所述物镜在所述工件台所在平面上成像，所述传感器用于测量所述至少两个对准标记在所述工件台所在平面上的成像位置信息；
针对所述物镜确定出至少两个不同的物镜倍率，并确定出各个物镜倍率下所述至少两个对准标记在工件台所在平面上的理论成像位置信息，记为第一成像位置信息；同时，利用传感器测量各个物镜倍率下所述至少两个对准标记在工件台所在平面上的实际成像位置信息，记为第二成像位置信息；
基于各个物镜倍率分别对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息确定像质参数偏差值；
基于所述像质参数偏差值和物镜的名义倍率确定出所述掩模台中心点与所述物镜光轴之间的第一相对位移，以及所述工件台中心点与所述物镜光轴之间的第二相对位移；
基于所述第一相对位移调整掩模台位置，使所述掩模台中心点与所述物镜光轴重合，基于所述第二相对位移调整工件台位置，使所述工件台中心点与所述物镜光轴重合。
可选的，以所述工件台的中心位置为原点，以垂直与光轴的方向为X方向，由X方向和光轴的延伸方向界定出第一平面，垂直与第一平面的方向为Y方向，并以X方向和Y方向建立坐标系，记为工件台坐标系；
以及，所述成像位置信息包括对准标记在所述工件台所在平面的成像位置在所述坐标系的坐标值。
可选的，像质参数包括像面平移值、像面倍率值、像面旋转值和三阶畸变值，所述像面平移值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的位移，所述像面倍率值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的比率值，所述像面旋转值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的旋转角度，所述三阶畸变值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的畸变程度；
以及，不同的倍率对应不同的像面平移值、像面倍率值、像面旋转值和三阶畸变值；所述像质参数偏差值为不同物镜倍率之间像质参数的差值，所述像质参数偏差值包括：不同物镜倍率的像面平移值的差值、不同物镜倍率的像面倍率值的差值、不同物镜倍率的像面旋转值的差值、不同物镜倍率的三阶畸变值的差值。
可选的，所述像面平移值包括X向像面平移值和Y向像面平移值，其中，X向像面平移值为：对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像在X方向上的相对位移；Y向像面平移值为对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像在Y方向上的相对位移。
可选的，基于各个物镜倍率分别对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息确定不同物镜倍率之间的像质参数偏差值的方法包括：
提供一公式，所述公式如下：
Δx＝Tx+M·x-Rz·y+D3·x(x2+y2)+Rfx
Δy＝Ty+M·y+Rz·x+D3·y(x2+y2)+Rfy
其中，△x为对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在X方向的相对位移；△y为对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在Y方向的相对位移；x为对准标记第一成像位置信息的X坐标值；y为对准标记第一成像位置信息的Y坐标值；Rfx和Rfy分别为X方向和Y方向的残余误差；Tx和Ty分别为X方向和Y方向的像面平移值；M为像面倍率值；Rz为像面旋转值；D3为三阶畸变值；
将各个物镜倍率下每个对准标记的第一成像位置信息和第二成像位置信息分别代入至所述公式中，以得到至少两组方程组，其中，不同的方程组为不同的物镜倍率下对准标记对应的公式，同一组方程组包括同一物镜倍率下各个对准标记对应的公式；
解各个方程组，以获取各个物镜倍率对应的像质参数，将各个物镜倍率的像质参数作差，以求出像质参数偏差值△Tx、△Ty、△M、△Rz。
可选的，所述光刻设备包括五个对准标记，并且，针对所述物镜确定出两个不同的物镜倍率，分别为第一物镜倍率和第二物镜倍率；
以及，基于各个物镜倍率分别对应的第一成像位置信息和所述第二成像位置信息确定像质参数偏差值的方法包括：
提供一公式，所述公式如下：
Δx＝Tx+M·x-Rz·y+D3·x(x2+y2)+Rfx
Δy＝Ty+M·y+Rz·x+D3·y(x2+y2)+Rfy
其中，△x为对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在X方向的相对位移；△y为对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在Y方向的相对位移；x为对准标记第一成像位置信息的X坐标值；y为对准标记第一成像位置信息的Y坐标值；Rfx和Rfy分别为X方向和Y方向的残余误差；Tx和Ty分别为X方向和Y方向的像面平移值；M为像面倍率值；Rz为像面旋转值；D3为三阶畸变值；
将第一物镜倍率下各个对准标记的第一成像位置信息和第二成像位置信息分别代入至所述公式中，得到第一方程组：
di(x)-xi＝Tx1+M1·xi-Rz1·yi+D31·xi(xi 2+yi 2)+Rfx
di(y)-yi＝Ty1+M1·yi+Rz1·xi+D31·yi(xi 2+yi 2)+Rfy
其中，di(x)、di(y)分别为第一物镜倍率下第i个对准标记的第二成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，xi、yi分别为第一物镜倍率下第i个对准标记第一成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，Tx1、Ty1分别为第一物镜倍率对应的X方向像面平移值和Y方向的像面平移值；M1为第一物镜倍率对应的像面倍率值；Rz1为第一物镜倍率对应的像面旋转值；D31为第一物镜倍率对应的三阶畸变值；
以及，将第二物镜倍率下各个对准标记的第一成像位置信息和第二成像位置信息代入至所述公式中，以得到第二方程组：
di(x)'-xi'＝Tx2+M2·xi'-Rz2·yi'+D32·xi'(xi'2+yi'2)+Rfx
di(y)'-yi'＝Ty2+M2·yi'+Rz2·xi'+D32·yi'(xi'2+yi 2)+Rfy
其中，di(x)'、di(y)'分别为第二物镜倍率下第i个对准标记第二成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，xi'、yi'分别为第二物镜倍率下第i个对准标记第一成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，Tx2、Ty2分别为第二物镜倍率对应的X方向的像面平移值和Y方向的像面平移值；M2为第二物镜倍率对应的像面倍率值；Rz2为第二物镜倍率对应的像面旋转值；D32为第二物镜倍率对应的三阶畸变值；
解各个方程组，以获取各个物镜倍率对应的像质参数，将各个物镜倍率的像质参数作差，以求出像质参数偏差值△Tx、△Ty、△M、△Rz，其中，△Tx＝Tx2-Tx1、△Ty＝Ty2-Ty1、△M＝M2-M1、△Rz＝Rz2-Rz1。
可选的，基于所述像质参数偏差值和名义倍率确定出所述掩模台中心点与所述物镜光轴之间的第一相对位移的方法包括：
所述第一相对位移包括第一X向相对位移dLx1和第一Y向相对位移dLy1，所述第一X向相对位移dLx1为：
ΔTx·ΔM+ΔTy·ΔRz/((ΔM2+ΔRz2)·Mnom)；
所述第一Y向相对位移dLy1为：
ΔTy·ΔM-ΔTx·ΔRz/((ΔM2+ΔRz2)·Mnom)；
其中，Mnom为名义倍率。
可选的，基于所述第一相对位移和所述名义倍率确定出所述工件台中心点与所述物镜光轴之间的第二相对位移的方法包括：
所述第二相对位移包括第二X向位移dLx2和第二Y向位移dLy2；
所述第二X向位移dLx2为：dLx1·Mnom；
所述第二Y向位移dLy2为：dLy1·Mnom。
可选的，确定不同物镜倍率的方法包括：
通过改变所述入射光的波长以确定出不同的物镜倍率；或者，通过改变所述掩模台相对于所述物镜的倾斜高度以确定出不同的物镜倍率；或者，通过改变所述物镜中不同晶片之间的距离以确定出不同的物镜倍率。
可选的，所述准标记包括光栅型标记或者十字形标记。
可选的，所述传感器包括掩模对准传感器。
可选的，所述至少两个物镜倍率中包括有物镜的名义倍率。
综上所述，本发明提供的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法中，通过调整物镜的倍率以获得至少两个不同的物镜倍率，再确定出不同物镜倍率下对准标记在工件台所在平面的理论成像位置作为第一成像位置信息，以及利用传感器(例如掩模对准)测量对准标记在工件台所在平面的实际成像位置作为第二成像位置信息。根据不同物镜倍率对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息确定像质参数偏差值，进而确定出掩模台中心与物镜光轴之间的第一相对位移，并基于所述第一相对位移确定出所述工件台中心点与所述物镜光轴之间的第二相对位移，则基于所述第一相对位移和所述第二相对位移即可将掩模台中心、工件台中心与光轴对准，实现光刻设备的校准。
由上可知，本发明提供的光刻设备中工件台水平向位置的校准方法中，在测量第一相对位移和第二相对位移时，无需运用物镜定位组件，即所需组件较少，从而避免了较多组件的加工误差和安装误差影响测量精度这一情况的发生，提高了测量精度。同时还可以简化测量步骤，缩短光刻设备的装调时间和整机集成时间。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种光刻设备中运动台水平向位置的校准方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种光刻设备的结构示意图；
图3为本发明实施例提供一种标记板上对准标记的示意图；
图4为本发明实施例提供的在第一物镜倍率下图3所示的各个对准标记的成像示意图；
图5为本发明实施例提供的在物镜第二物镜倍率下图3中的各个对准标记的成像示意图。
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设备中运动台水平向位置的校准方法作进一步详细说明。根据下面说明书，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。
图1为本发明实施例提供的一种光刻设备中运动台水平向位置的校准方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：
步骤100、提供一光刻设备。
其中，图2为本发明实施例提供的一种光刻设备的结构示意图，如图2所示，所述光刻设备由上自下依次包括光源1、照明组件2、掩模台3、物镜4以及工件台5。其中，所述光源1可以是激光器也可以是汞灯，以用于提供入射光；所述照明组件2可以对所述入射光起准直作用；所述掩模台3上承载有标记板31，所述标记板31包括有至少两个对准标记R。例如图3为本发明实施例提供一种标记板上对准标记的示意图，如图3所示，所述标记板31上包括有五个对准标记，分别为对准标记R1、对准标记R2、对准标记R3、对准标记R4、对准标记R5，以及，所述对准标记的标记形式可以为光栅型标记或十字形标记等。所述工件台5上承载有工件台基准板51，所述工件台基准板上还设置有传感器B(例如可以可以为掩模对准传感器)。
以及，在本实施例中，所述光源1提供的入射光会先照射至所述照明组件2中，所述照明组件2会对所述入射光起准直作用，并会使得入射光准直照射至标记板31的对准标记上。进一步地，入射光中的部分光束会穿过所述对准标记而照射至所述物镜4内，并在所述物镜4的引导下照射至所述工件台基准板51上，以在所述工件台基准板51上对所述对准标记进行成像。此时，工件台基准板51上的掩模对准传感器B能够采集到对准标记在所述工件台平面上所成的空间像，并会测量计算出所述空间像的实际成像位置信息。
具体的，可以以所述工件台5中心位置为原点，以垂直与物镜光轴C的方向为X方向(例如可以是图2中的方向X)，由X方向和光轴的延伸方向界定出第一平面，垂直于第一平面的方向为Y方向(例如可以是图2中的方向Y)，并以X方向和Y方向建立坐标系，记为工件台坐标系。以及，所述传感器B所测量的成像位置信息具体为对准标记在工件台平面上所成的空间像在所述坐标系的坐标值。
步骤200、针对所述物镜确定出至少两个不同的物镜倍率，并确定出各个物镜倍率下所述至少两个对准标记在工件台所在平面上的理论成像位置信息，记为第一成像位置信息；同时，利用传感器测量各个物镜倍率下所述至少两个对准标记在工件台所在平面上的实际成像位置信息，记为第二成像位置信息。
其中，在本实施例中，以确定了两个不同的物镜倍率为例进行说明。具体而言，可以将物镜的当前倍率确定为第一物镜倍率。
并且，图4为本发明实施例提供的在第一物镜倍率下图3所示的各个对准标记在工件台平面上的成像示意图。如图4所示，r11、r12、r13、r14、r15分别为第一物镜倍率下对准标记R1、R2、R3、R4、R5在所述工件台所在平面的理论成像位置，r1'1、r1'2、r1'3、r1'4、r1'5分别为第一物镜倍率下对准标记R1、R2、R3、R4、R5在所述工件台所在平面的实际成像位置。则可以将r11、r12、r13、r14、r15在工件台坐标系的坐标值记为第一物镜倍率对应的第一成像位置信息；将r1'1、r1'2、r1'3、r1'4、r1'5在工件台坐标系的坐标值即为第一物镜倍率对应的第二成像位置信息。
并且，需要说明的是，所述第一成像位置信息可以通过模型计算得出，所以第二成像位置信息则需要传感器测量得出。例如，可以假设计算得出的r1、r2、r3、r4、r5的坐标值分别为(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)、(x4，y4)、(x5，y5)；以及测量得到的r'1、r'2、r'3、r'4、r'5的坐标值分别为(d1(x)，d1(y))、(d2(x)，d2(y))、(d3(x)，d3(y))、(d4(x)，d4(y))、(d5(x)，d5(y))。
以及，在确定出第一物镜倍率对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息后，可以调整所述物镜的可调元件的参数以改变所述物镜的倍率而得到第二物镜倍率。其中，具体可以通过调整入射光的波长、或者、通过调整所述掩模台相对于所述物镜的倾斜高度、或者、通过调整所述物镜中不同晶片之间的距离来调整物镜的倍率，以得到第二物镜倍率。
并且，当将物镜的倍率调整至第二物镜倍率后，可以进一步确定出所述第二物镜倍率对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息。具体的，假设图5为本发明实施例提供的在第二物镜倍率下图3所示各个对准标记在工件台所在平面上的成像示意图。如图5所示，r21、r22、r23、r24、r25分别为在第二物镜倍率下对准标记R1、R2、R3、R4、R5的理论成像位置，r2'1、r2'2、r2'3、r2'4、r2'5分别为在第二物镜倍率下对准标记R1、R2、R3、R4、R5的实际成像位置。则r21、r22、r23、r24、r25在工件台坐标系的坐标值即为第二物镜倍率的第一成像位置信息，r2'1、r2'2、r2'3、r2'4、r2'5在工件台坐标系的坐标值即为第二物镜倍率下的第二成像位置信息。以及，可以假设r21、r22、r23、r24、r25的坐标值分别为(x1'，y1')、(x2'，y2')、(x3'，y3')、(x4'，y4')、(x5'，y5')；r2'1、r2'2、r2'3、r2'4、r2'5的坐标值分别为(d1(x)'，d1(y)')、(d2(x)'，d2(y)')、(d3(x)'，d3(y)')、(d4(x)'，d4(y)')、(d5(x)'，d5(y)')。
由此即确定出了第一物镜倍率和第二物镜倍率分别对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息。之后可以执行步骤300。
此外，还需要说明的是，在本步骤中所述至少两个物镜倍率中可以包括预先获取到的名义倍率(也即是所述物镜的出厂设定倍率)，也即是，所述第一物镜倍率为名义倍率或者所述第二物镜倍率为名义倍率。并且，当某一物镜倍率为名义倍率时，计算对准标记在名义倍率下所成的像的理论成像位置信息(也即是第一成像位置信息)的计算难度较小，计算过程较为简洁。
步骤300、基于各个物镜倍率分别对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息确定像质参数偏差值。
其中，像质参数具体可以包括像面平移值、像面倍率值、像面旋转值和三阶畸变值。所述像面平移值用于指示全部对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的位移的平均值，也即是，所述像面平移值为各个对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息之间的位移差之和与对准标记的个数做商后所得的值。所述像面平移值包括X向像面平移值和Y向像面平移值，其中，X向像面平移值为：全部对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像在X方向上的相对位移的平均值；Y向像面平移值为全部对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像在Y方向上的相对位移的平均值。所述像面倍率值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的比率值。所述像面旋转值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的旋转角度。所述三阶畸变值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的畸变程度。
以及，不同的倍率对应不同的像面平移值、像面倍率值、像面旋转值和三阶畸变值。所述像质参数偏差值具体为不同物镜倍率之间像质参数的差值。具体的，所述像质参数偏差值可以包括：不同倍率的像面平移值的差值、不同倍率的像面倍率值的差值、不同倍率的像面旋转值的差值、不同倍率的三阶畸变值的差值。
进一步地，在本步骤中，计算像质参数偏差值的方法可以包括以下步骤：
步骤301、提供公式，所述公式如下：
Δx＝Tx+M·x-Rz·y+D3·x(x2+y2)+Rfx
Δy＝Ty+M·y+Rz·x+D3·y(x2+y2)+Rfy
其中，△x为某一对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在X方向的相对位移；△y为某一对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在Y方向的相对位移；x为某一对准标记第一成像位置信息的X坐标值；y为某一对准标记第一成像位置信息的Y坐标值；Rfx和Rfy分别为X方向和Y方向的残余误差；Tx和Ty分别为X方向和Y方向的像面平移值；M为像面倍率值；Rz为像面旋转值；D3为三阶畸变值。
步骤302、将各个物镜倍率下每个对准标记的第一成像位置信息和第二成像位置信息分别代入至上述公式中，以得到至少两组方程组。其中，不同的方程组为不同的物镜倍率下对准标记对应的公式，同一组方程组包括同一物镜倍率下各个对准标记对应的公式。
具体的，以确定了两个不同的物镜倍率为例进行说明，其中，两个不同的物镜倍率分别为第一物镜倍率和第二物镜倍率。则可以将第一物镜倍率下各个对准标记的第一成像位置信息和第二成像位置信息分别代入至所述公式中，以得到第一方程组：
di(x)-xi＝Tx1+M1·xi-Rz1·yi+D31·xi(xi 2+yi 2)+Rfx
di(y)-yi＝Ty1+M1·yi+Rz1·xi+D31·yi(xi 2+yi 2)+Rfy
其中，di(x)、di(y)分别为第一物镜倍率下第i个对准标记的第二成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，xi、yi分别为第一物镜倍率下第i个对准标记第一成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，Tx1、Ty1分别为第一物镜倍率对应的X方向像面平移值和Y方向的像面平移值；M1为第一物镜倍率对应的像面倍率值；Rz1为第一物镜倍率对应的像面旋转值；D31为第一物镜倍率对应的三阶畸变值。
基于此，针对图3所示的五个对准标记R1-R5，第一物镜倍率所对应的第一方程组可以为：
d1(x)-x1＝Tx1+M1·x1-Rz1·y1+D31·x1(x1 2+y1 2)+Rfx
d1(y)-y1＝Ty1+M1·y1+Rz1·x1+D31·y1(x1 2+y1 2)+Rfy
d2(x)-x2＝Tx1+M1·x2-Rz1·y2+D31·x2(x2 2+y2 2)+Rfx
d2(y)-y2＝Ty1+M1·y2+Rz1·x2+D31·y2(x2 2+y2 2)+Rfy
Figure BDA0002342681920000111
d5(x)-x5＝Tx1+M1·x5-Rz1·y5+D31·x5(x5 2+y5 2)+Rfx
d5(y)-y5＝Ty1+M1·y5+Rz1·x5+D31·y5(x5 2+y5 2)+Rfy
以及，再将第二物镜倍率下各个对准标记的第一成像位置信息和第二成像位置信息代入至所述公式中，以得到第二方程组：
di(x)'-xi'＝Tx2+M2·xi'-Rz2·yi'+D32·xi'(xi'2+yi'2)+Rfx
di(y)'-yi'＝Ty2+M2·yi'+Rz2·xi'+D32·yi'(xi'2+yi 2)+Rfy
其中，di(x)'、di(y)'分别为第二物镜倍率下第i个对准标记第二成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，xi'、yi'分别为第二物镜倍率下第i个对准标记第一成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，Tx2、Ty2分别为第二物镜倍率对应的X方向的像面平移值和Y方向的像面平移值；M2为第二物镜倍率对应的像面倍率值；Rz2为第二物镜倍率对应的像面旋转值；D32为第二物镜倍率对应的三阶畸变值。
以及，针对图3所示的五个对准标记R1-R5，第二物镜倍率所对应的第二方程组可以为：
d1(x)'-x1'＝Tx2+M2·x1'-Rz2·y1'+D32·x1'(x1'2+y1'2)+Rfx
d1(y)'-y1'＝Ty2+M2·y1'+Rz2·x1'+D32·y1'(x1'2+y1'2)+Rfy
d2(x)'-x2'＝Tx2+M2·x2'-Rz2·y2'+D32·x2'(x2'2+y2'2)+Rfx
d2(y)'-y2'＝Ty2+M2·y2'+Rz2·x2'+D32·y2'(x2'2+y2'2)+Rfy
Figure BDA0002342681920000121
d5(x)'-x5'＝Tx2+M2·x5'-Rz2·y5'+D32·x5'(x5'2+y5'2)+Rfx
d5(y)'-y5'＝Ty2+M2·y5'+Rz2·x5'+D32·y5'(x5'2+y5'2)+Rfy
步骤303、解各个方程组，以获取各个物镜倍率对应的像质参数，将各个物镜倍率的像质参数作差，以求出不同物镜倍率之间的像质参数偏差值△Tx、△Ty、△M、△Rz。
具体的，通过解所述第一方程组，计算出Tx1、Ty1、M1、Rz1；通过解所述第二方程组，计算出Tx2、Ty2、M2、Rz2。则像质参数偏差值为：△Tx＝Tx2-Tx1、△Ty＝Ty2-Ty1、△M＝M2-M1、△Rz＝Rz2-Rz1。
步骤400、基于所述像质参数偏差值和物镜的名义倍率确定出所述掩模台中心点与所述物镜光轴之间的第一相对位移，以及所述工件台中心点与所述物镜光轴之间的第二相对位移。
其中，所述第一相对位移包括第一X向相对位移dLx1和第一Y向相对位移dLy1。以及，计算第一X向相对位移dLx1和第一Y向相对位移dLy1的方法具体如下：
由上述的公式可以推断得出△Tx、△Ty、△M、△Rz、△D3、dLx1、dLy1应满足第二公式，如下：
ΔTx＝ΔM·dLx1·Mnom-ΔRz·dLy1·Mnom+ΔD3·dLx1·Mnom((dLx1·Mnom)2+(dLy1·Mnom)2)
ΔTy＝ΔM·dLy1·Mnom+ΔRz·dLx1·Mnom+ΔD3·dLy1·Mnom((dLx1·Mnom)2+(dLy1·Mnom)2)
其中，Mnom为物镜的名义倍率。
以及，在本实施例中，由于所述△D3对于对准标记成像位置偏移的影响较小，可以忽略不计，则所述第二公式可以看做为：
ΔTx＝ΔM·dLx1·Mnom-ΔRz·dLy1·Mnom
ΔTy＝ΔM·dLy1·Mnom+ΔRz·dLx1·Mnom
基于此，可以确定出所述第一X向相对位移dLx1为
dLx1＝ΔTx·ΔM+ΔTy·ΔRz/((ΔM2+ΔRz2)·Mnom)；
所述第一Y向相对位移dLy1为：
dLy1＝ΔTy·ΔM-ΔTx·ΔRz/((ΔM2+ΔRz2)·Mnom)；
由此将步骤303中求出的△Tx、△Ty、△M、△Rz以及物镜的名义倍率Mnom代入至上述dLx1和dLy1的计算公式中，以确定出所述掩模台中心点与所述物镜光轴之间的第一相对位移。以及，基于所述第一相对位移和所述名义倍率确定出所工件台与所述物镜光轴之间的第二相对位移的方法包括：
所述第二相对位移包括第二X向位移dLx2和第二Y向位移dLy2；
所述第二X向位移dLx2为：dLx1·Mnom；
所述第二Y向位移dLy2为：dLy1·Mnom。
步骤500、基于所述第一相对位移调整掩模台位置，使所述掩模台中心点与所述物镜光轴重合，基于所述第二相对位移调整工件台位置，使所述工件台中心点与所述物镜光轴重合。
具体的，基于所述第一X向位移dLx1和第一Y向位移dLy1移动所述掩模台，以使所述掩模台中心与所述光轴对准。再基于所述第二X向位移dLx2和第二Y向位移dLy2移动所述工件台，以使所述工件台中心与所述光轴对准。
综上所述，本发明提供的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法中，通过调整物镜的倍率以获得至少两个物镜倍率，再确定出不同物镜倍率下对准标记在工件台所在平面的理论成像位置作为第一成像位置信息，以及利用传感器(例如掩模对准)测量对准标记在工件台所在平面的实际成像位置作为第二成像位置信息。根据不同物镜倍率对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息确定像质参数偏差值，进而确定出掩模台中心与物镜光轴之间的第一相对位移，并基于所述第一相对位移确定出所述工件台中心点与所述物镜光轴之间的第二相对位移，则基于所述第一相对位移和所述第二相对位移即可将掩模台中心、工件台中心与光轴对准，实现光刻设备的校准。
由上可知，本发明提供的光刻设备中工件台水平向位置的校准方法中，在测量第一相对位移和第二相对位移时，无需运用物镜定位组件，即所需组件较少，从而避免了较多组件的加工误差和安装误差影响测量精度这一情况的发生，提高了测量精度。同时还可以简化测量步骤，缩短光刻设备的装调时间和整机集成时间。
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 (12)

1.一种光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一光刻设备，所述光刻设备包括光源、掩模台、物镜以及工件台，其中，所述掩模台上承载有标记板，所述标记板上具有至少两个对准标记，所述工件台上承载有工件台基准板，所述工件台基准板上设置有传感器；光源发出的光束入射到所述至少两个对准标记并抵至所述物镜，且穿过所述物镜在所述工件台所在平面上成像，所述传感器用于测量所述至少两个对准标记在所述工件台所在平面上的成像位置信息；
针对所述物镜确定出至少两个不同的物镜倍率，并确定出各个物镜倍率下所述至少两个对准标记在工件台所在平面上的理论成像位置信息，记为第一成像位置信息；同时，利用传感器测量各个物镜倍率下所述至少两个对准标记在工件台所在平面上的实际成像位置信息，记为第二成像位置信息；
基于各个物镜倍率分别对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息确定像质参数偏差值；
基于所述像质参数偏差值和物镜的名义倍率确定出所述掩模台中心点与所述物镜光轴之间的第一相对位移，以及所述工件台中心点与所述物镜光轴之间的第二相对位移；
基于所述第一相对位移调整掩模台位置，使所述掩模台中心点与所述物镜光轴重合，基于所述第二相对位移调整工件台位置，使所述工件台中心点与所述物镜光轴重合。
2.如权利要求1所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，以所述工件台的中心位置为原点，以垂直与光轴的方向为X方向，由X方向和光轴的延伸方向界定出第一平面，垂直与第一平面的方向为Y方向，并以X方向和Y方向建立坐标系，记为工件台坐标系；
以及，所述成像位置信息包括对准标记在所述工件台所在平面的成像位置在所述坐标系的坐标值。
3.如权利要求2所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，
像质参数包括像面平移值、像面倍率值、像面旋转值和三阶畸变值，所述像面平移值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的位移，所述像面倍率值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的比率值，所述像面旋转值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的旋转角度，所述三阶畸变值用于指示对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像的畸变程度；
以及，不同的倍率对应不同的像面平移值、像面倍率值、像面旋转值和三阶畸变值；所述像质参数偏差值为不同物镜倍率之间像质参数的差值，所述像质参数偏差值包括：不同物镜倍率的像面平移值的差值、不同物镜倍率的像面倍率值的差值、不同物镜倍率的像面旋转值的差值、不同物镜倍率的三阶畸变值的差值。
4.如权利要求3所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，所述像面平移值包括X向像面平移值和Y向像面平移值，其中，X向像面平移值为：对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像在X方向上的相对位移；Y向像面平移值为对准标记在同一倍率下在所述工件台所在平面所成的实际空间像相对于理论空间像在Y方向上的相对位移。
5.如权利要求3所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，基于各个物镜倍率分别对应的第一成像位置信息和第二成像位置信息确定不同物镜倍率之间的像质参数偏差值的方法包括：
提供一公式，所述公式如下：
Δx＝Tx+M·x-Rz·y+D3·x(x2+y2)+Rfx
Δy＝Ty+M·y+Rz·x+D3·y(x2+y2)+Rfy
其中，△x为对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在X方向的相对位移；△y为对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在Y方向的相对位移；x为对准标记第一成像位置信息的X坐标值；y为对准标记第一成像位置信息的Y坐标值；Rfx和Rfy分别为X方向和Y方向的残余误差；Tx和Ty分别为X方向和Y方向的像面平移值；M为像面倍率值；Rz为像面旋转值；D3为三阶畸变值；
将各个物镜倍率下每个对准标记的第一成像位置信息和第二成像位置信息分别代入至所述公式中，以得到至少两组方程组，其中，不同的方程组为不同的物镜倍率下对准标记对应的公式，同一组方程组包括同一物镜倍率下各个对准标记对应的公式；
解各个方程组，以获取各个物镜倍率对应的像质参数，将各个物镜倍率的像质参数作差，以求出像质参数偏差值△Tx、△Ty、△M、△Rz。
6.如权利要求3所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，所述光刻设备包括五个对准标记，并且，针对所述物镜确定出两个不同的物镜倍率，分别为第一物镜倍率和第二物镜倍率；
以及，基于各个物镜倍率分别对应的第一成像位置信息和所述第二成像位置信息确定像质参数偏差值的方法包括：
提供一公式，所述公式如下：
Δx＝Tx+M·x-Rz·y+D3·x(x2+y2)+Rfx
Δy＝Ty+M·y+Rz·x+D3·y(x2+y2)+Rfy
其中，△x为对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在X方向的相对位移；△y为对准标记的第二成像位置信息与第一成像位置信息在Y方向的相对位移；x为对准标记第一成像位置信息的X坐标值；y为对准标记第一成像位置信息的Y坐标值；Rfx和Rfy分别为X方向和Y方向的残余误差；Tx和Ty分别为X方向和Y方向的像面平移值；M为像面倍率值；Rz为像面旋转值；D3为三阶畸变值；
将第一物镜倍率下各个对准标记的第一成像位置信息和第二成像位置信息分别代入至所述公式中，得到第一方程组：
di(x)-xi＝Tx1+M1·xi-Rz1·yi+D31·xi(xi 2+yi 2)+Rfx
di(y)-yi＝Ty1+M1·yi+Rz1·xi+D31·yi(xi 2+yi 2)+Rfy
其中，di(x)、di(y)分别为第一物镜倍率下第i个对准标记的第二成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，xi、yi分别为第一物镜倍率下第i个对准标记第一成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，Tx1、Ty1分别为第一物镜倍率对应的X方向像面平移值和Y方向的像面平移值；M1为第一物镜倍率对应的像面倍率值；Rz1为第一物镜倍率对应的像面旋转值；D31为第一物镜倍率对应的三阶畸变值；
以及，将第二物镜倍率下各个对准标记的第一成像位置信息和第二成像位置信息代入至所述公式中，以得到第二方程组：
di(x)'-xi'＝Tx2+M2·xi'-Rz2·yi'+D32·xi'(xi'2+yi'2)+Rfx
di(y)'-yi'＝Ty2+M2·yi'+Rz2·xi'+D32·yi'(xi'2+yi 2)+Rfy
其中，di(x)'、di(y)'分别为第二物镜倍率下第i个对准标记第二成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，xi'、yi'分别为第二物镜倍率下第i个对准标记第一成像位置信息的X坐标值和Y坐标值，Tx2、Ty2分别为第二物镜倍率对应的X方向的像面平移值和Y方向的像面平移值；M2为第二物镜倍率对应的像面倍率值；Rz2为第二物镜倍率对应的像面旋转值；D32为第二物镜倍率对应的三阶畸变值；
解各个方程组，以获取各个物镜倍率对应的像质参数，将各个物镜倍率的像质参数作差，以求出像质参数偏差值△Tx、△Ty、△M、△Rz，其中，△Tx＝Tx2-Tx1、△Ty＝Ty2-Ty1、△M＝M2-M1、△Rz＝Rz2-Rz1。
7.如权利要求5或6所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，基于所述像质参数偏差值和名义倍率确定出所述掩模台中心点与所述物镜光轴之间的第一相对位移的方法包括：
所述第一相对位移包括第一X向相对位移dLx1和第一Y向相对位移dLy1，所述第一X向相对位移dLx1为：
ΔTx·ΔM+ΔTy·ΔRz/((ΔM2+ΔRz2)·Mnom)；
所述第一Y向相对位移dLy1为：
ΔTy·ΔM-ΔTx·ΔRz/((ΔM2+ΔRz2)·Mnom)；
其中，Mnom为名义倍率。
8.如权利要求7所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，基于所述第一相对位移和所述名义倍率确定出所述工件台中心点与所述物镜光轴之间的第二相对位移的方法包括：
所述第二相对位移包括第二X向位移dLx2和第二Y向位移dLy2；
所述第二X向位移dLx2为：dLx1·Mnom；
所述第二Y向位移dLy2为：dLy1·Mnom。
9.如权利要求1所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，确定不同物镜倍率的方法包括：
通过改变所述入射光的波长以确定出不同的物镜倍率；或者，通过改变所述掩模台相对于所述物镜的倾斜高度以确定出不同的物镜倍率；或者，通过改变所述物镜中不同晶片之间的距离以确定出不同的物镜倍率。
10.如权利要求1所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，所述准标记包括光栅型标记或者十字形标记。
11.如权利要求1所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，所述传感器包括掩模对准传感器。
12.如权利要求1所述的光刻设备中运动台水平向位置的校准方法，其特征在于，所述至少两个物镜倍率中包括有物镜的名义倍率。
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