專利名稱：一種光束間不平行角度的補償方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光刻機系統(tǒng)的應用，尤其涉及一種干涉儀光束間不平行角度的補償方法。
背景技術：
在大規(guī)模的半導體集成電路的前端制造設備中，光刻機是最復雜、要求最高的設備，尤其是對光刻機系統(tǒng)的精度要求幾乎達到了極限。然而，在光刻機系統(tǒng)中，安裝在基底臺上的長條鏡，盡管經(jīng)過了精密的機械加工、打磨，但是在其表面上仍然會不可避免地存在缺陷，即使是只有幾納米大小的缺陷點，也會使光刻機系統(tǒng)的精度產(chǎn)生相當大的誤差。為盡可能的減少上述誤差，必須在曝光之前對長條鏡表面進行掃描測試，得到其表面的面形圖像的測量數(shù)據(jù)，然后對表面缺陷，進行修正補償，從而滿足光刻機系統(tǒng)的高精度要求。美國專利US5790253利用控制水平向位置的干涉儀進行測量得到了長條鏡面形， 即當光刻機系統(tǒng)的基底臺沿X向(Y向)步進時，由控制水平向Y向(X向)位置的兩軸干涉儀進行測量，模型計算得到長條鏡表面的面形。如錯誤！未找到引用源。所示，X向長條鏡101和Y向長條鏡102貼附在基底臺100上，利用Y向干涉儀103可以測量得到Y(jié)向長條鏡102的面形。然而，當光刻機系統(tǒng)安裝完成后，由于安裝精度限制，Y向干涉儀103的光束IyI與ly2間會存在不平行角度α y，這樣當基底臺100沿Y向步進時，如錯誤！未找到引用源。所示，為了保證測量位置對應的基底臺100的旋轉(zhuǎn)角度恒定不變，實際基底臺 100按照圖2中計算曲線1所示的拋物線軌跡運動，計算得到的Y向長條鏡102面形在范圍 [-500nm, 300nm]之間，這樣就導致計算結(jié)果不正確，例如當干涉儀103光束1與2間存在的不平行角度aj々 200yrad時，如圖2的真實曲線2所示，實際真實的面形僅為[-20nm， 30nm]。同理，基底臺100沿X向步進時同樣會得到錯誤的計算結(jié)果。本發(fā)明提出一種可測量計算干涉儀光束間不平行角度的方法。通過補償干涉儀光束間的不平行角度，得到正確的長條鏡面形，進而對測量位置進行面形補償，提高基底臺控位準確性，提高光刻機系統(tǒng)的精度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種可測量計算干涉儀光束間不平行角度的方法，得到正確的長條鏡面形，進而提高光刻機系統(tǒng)的精度。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種光束間不平行角度的補償方法，該方法應用于光刻機系統(tǒng)，該光刻機系統(tǒng)包括基底臺、第一方向干涉儀和與該第一方向垂直的第二方向干涉儀，包括該基底臺沿著該第一方向步進，由該第一、第二方向干涉儀同步測量，得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度；該基底臺沿著該第二方向步進，由該第一、第二方向干涉儀同步測量，得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度；
分別補償該第一方向干涉儀和該第二方向干涉儀光束間不平行角度。
進一步的，所述得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度的方法為
該基底臺沿著該第一方向步進，步進過程中該第二方向干涉儀控制自身第二方向移動為恒定值，該第一方向干涉儀控制自身旋轉(zhuǎn)為恒定值；
該基底臺沿著該第一向步進時，由該第一方向干涉儀讀取該第一方向測量位置， 該第二方向干涉儀讀取與該第一方向測量位置對應的測量旋轉(zhuǎn)角度；
由讀取的該第一方向測量位置和對應的測量旋轉(zhuǎn)角度得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度。
進一步的，由讀取的該第一方向測量位置和對應的測量旋轉(zhuǎn)角度進行一階線性擬合，得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度，計算公式為
Rzy ⑴=Kx*x(i)+b，c^ = 2^1 - Kx^dx
其中，X⑴為該第一方向測量位置，Rzy(i)為對應的旋轉(zhuǎn)角度，Kx、bx為擬合系數(shù)， α χ為該第一方向干涉儀兩光束間存在的不平行角度，dx為該第一方向干涉儀兩光束間未考慮光束間不平行角度α x時的距離。
進一步的，補償該第一方向干涉儀不平行角度時的光束光程補償計算公式為
IxI = Xc_dx*Rzy ；lx2 = Xc-O. 5*XC* α x2+dx*Rzy
其中，lxl、lx2分別為該第一方向干涉儀兩光束對應光程，Xc> Rzy為該基底臺沿著該第一方向步進到的當前該第一方向測量位置及對應的旋轉(zhuǎn)角度，α χ為該第一方向干涉儀兩光束間存在的不平行角度，dx為該第一方向干涉儀兩光束間未考慮光束間不平行角度 α x時的距離。
進一步的，所述得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度的方法為
該基底臺沿著該第二方向步進，步進過程中該第一方向干涉儀控制自身第一方向移動為恒定值，該第二方向干涉儀控制自身旋轉(zhuǎn)為恒定值；
該基底臺沿著該第二方向步進時，由該第二方向干涉儀讀取該第二方向測量位置，該第一方向干涉儀讀取與該第二方向測量位置對應的測量旋轉(zhuǎn)角度；
由讀取的該第二方向測量位置和對應的測量旋轉(zhuǎn)角度得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度。
進一步的，由讀取的該第二方向測量位置和對應的測量旋轉(zhuǎn)角度進行一階線性擬合，得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度，計算公式為
Rzx ⑴=Ky*Y ⑴ +dy，ay = 2^- Ky * dy，
其中，Y⑴為該第二方向測量位置，Rzx(i)為對應的旋轉(zhuǎn)角度，Ky、by為擬合系數(shù)， α y為該第二方向干涉儀兩光束間存在的不平行角度，dy為該第二方向干涉儀兩光束間未考慮光束間不平行角度α y時的距離。
進一步的，補償該第二方向干涉儀不平行角度時的光束光程補償計算公式為
IyI = Yc_dy*Rzx ；ly2 = Yc-O. 5*YC* α y2+dy*Rzx ；
其中，lyl、ly2分別為該第二方向干涉儀兩光束對應光程，Y。、I ZX為該基底臺沿著第二方向步進到的當前該第二方向測量位置及對應的旋轉(zhuǎn)角度，α丨為該第二方向干涉儀兩光束間存在的不平行角度，dy為該第二方向干涉儀兩光束間未考慮光束間不平行角度Ciy時的距離。進一步的，分別補償該第一方向干涉儀和該第二方向干涉儀不平行角度時通過固件調(diào)節(jié)該第一、第二方向干涉儀光束的方式實現(xiàn)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明應用相互垂直的第一方向干涉儀和第二方向干涉儀同時分別監(jiān)控測量基底臺沿著該第一/第二方向步進時的測量位置及對應的旋轉(zhuǎn)角度，進而分別得到上述兩干涉儀光束間的不平行角度。通過補償干涉儀光束間的不平行角度，得到正確的長條鏡面形，進而對測量位置進行面形補償，提高基底臺控位準確性，提高光刻機系統(tǒng)的精度。
圖1是現(xiàn)有技術下的干涉儀光束存在不平行角度示意圖；圖2是現(xiàn)有技術下的未考慮干涉儀間光束平行度得到的長條鏡面形和真實的長條鏡面形示意圖；圖3是本發(fā)明所用光刻機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明光束間不平行角度的補償流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的光束間不平行角度的補償方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是， 附圖均采用非常簡化的形式，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明提供一種光束間不平行角度的補償方法，應用于光刻機系統(tǒng)，該光刻機系統(tǒng)包括基底臺、第一方向干涉儀和與該第一方向垂直的第二方向干涉儀。如圖3所示，本實施例使用的光刻機系統(tǒng)，包括照明系統(tǒng)301，承載掩模302的掩模臺303，用于掩模成像的投影物鏡304，承載基底305的基底臺306，貼附于基底臺側(cè)面的長條鏡307，X向干涉儀 308 (第一向干涉儀)和與之垂直的Y向干涉儀309 (第二向干涉儀)。其中，X向干涉儀 308和Y向干涉儀309可以同時測量基底臺306旋轉(zhuǎn)。以下說明中均設定“X向”為“第一方向”，“Y向”為“第二方向”。如圖4所示，本方法由S401 S403共3個步驟完成。下面結(jié)合圖3所示的光刻機系統(tǒng)和圖4的S401 S403所示的3個步驟，對上述光束間不平行角度的補償方法作詳細的描述。S401，基底臺沿著該第一向步進，由該第一、第二向干涉儀同步測量，得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度。參考圖3所示的光刻機系統(tǒng)，基底臺306沿著X向步進，步進過程中Y向干涉儀 309控制自身Y向移動為恒定值，X向干涉儀308控制自身旋轉(zhuǎn)為恒定值，本實施例的此步進過程中Y向干涉儀309控制自身Y向移動為0，X向干涉儀308控制自身旋轉(zhuǎn)為0 ；由X向干涉儀308讀取X向測量位置，Y向干涉儀309讀取測量位置對應的旋轉(zhuǎn)角度；由X向干涉儀308讀取的X向測量位置和Y向干涉儀309讀取的旋轉(zhuǎn)角度進行一階線性擬合，得到X向干涉儀光束間不平行角度，計算公式為
Rzy (i) = Kx*X(i)+b，《x = 2-^1 - Kx^dx
其中，X⑴為X向干涉儀308讀取的X向測量位置，Rzy (i)為Y向干涉儀309讀取的對應的旋轉(zhuǎn)角度，Kx、bx為擬合系數(shù)，α x為X向干涉儀兩光束間存在的不平行角度，dx 為X向干涉儀兩光束間未考慮光束間不平行角度α χ時的距離。
S402，基底臺沿著第二方向步進，由第一、第二方向干涉儀同步測量，得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度。
參考圖3所示的光刻機系統(tǒng)，基底臺306沿著Y向步進，步進過程中X向干涉儀308 控制自身X向移動為恒定值，Y向干涉儀309控制自身旋轉(zhuǎn)為恒定值，本實施例的此步進過程中X向干涉儀308控制自身X向移動為0，Y向干涉儀309控制自身旋轉(zhuǎn)為0 ；由Y向干涉儀309讀取Y向測量位置，X向干涉儀308讀取該測量位置對應的測量旋轉(zhuǎn)角度；
由Y向干涉儀309讀取的Y向測量位置和X向干涉儀308讀取的旋轉(zhuǎn)角度進行一階線性擬合，得到Y(jié)向干涉儀309光束間不平行角度，計算公式為
Rzx ⑴=Ky*Y ⑴ +dy，ay = 2^- Ky * dy，
其中，Y⑴為Y向干涉儀309讀取的Y向測量位置，Rzx (i)為X向干涉儀308讀取的旋轉(zhuǎn)角度，Ky、by為擬合系數(shù)，α y為Y向干涉儀兩光束間存在的不平行角度，dy為Y向干涉儀兩光束間未考慮光束間不平行角度α y時的距離。
S403，分別補償該第一方向干涉儀和第二方向干涉儀光束間不平行角度。
參考圖3所示的光刻機系統(tǒng)，補償X向干涉儀308不平行角度時也通過軟件補償方式實現(xiàn)，光束光程補償計算公式為
IxI = Xc_dx*Rzy ；lx2 = Xc-O. 5*XC* α x2+dx*Rzy
其中，IxI、lx2分別對應為X向干涉儀兩光束光程，Xc> Rzy為基底臺306沿著X向步進到的當前X向測量位置及對應的旋轉(zhuǎn)角度，α x為X向干涉儀308兩光束間存在的不平行角度，dx為X向干涉儀308兩光束間未考慮光束間不平行角度α χ時的距離。
補償Y向干涉儀309不平行角度時通過軟件補償方式實現(xiàn)，光束光程補償計算公式為
IyI = Yc_dy*Rzx ；ly2 = Yc-O. 5*YC* α y2+dy*Rzx ；
其中，IyI、ly2分別為X向干涉儀兩光束對應光程，Yc> Rzx為基底臺306沿著Y向步進到的當前Y向測量位置及對應的旋轉(zhuǎn)角度，α y為Y向干涉儀309兩光束間存在的不平行角度，dy為Y向干涉儀309兩光束間未考慮光束間不平行角度α y時的距離。
在本發(fā)明的其他具體實施例中，分別補償該第一方向干涉儀和第二方向干涉儀不平行角度時還可以通過固件調(diào)節(jié)干涉儀光束的方式實現(xiàn)。
綜上所述，本發(fā)明應用相互垂直的第一、第二方向干涉儀同時分別監(jiān)控測量基底臺沿著該第一 /第二方向步進時的測量位置及對應的旋轉(zhuǎn)角度，進而分別得到上述兩干涉儀光束間的不平行角度。通過補償干涉儀光束間的不平行角度，得到正確的長條鏡面形，進而對測量位置進行面形補償，提高基底臺控位準確性，提高光刻機系統(tǒng)的精度。
顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
1.一種光束間不平行角度的補償方法，該方法應用于光刻機系統(tǒng)，該光刻機系統(tǒng)包括基底臺、第一方向干涉儀和與該第一方向垂直的第二方向干涉儀，其特征在于，包括該基底臺沿著該第一方向步進，由該第一、第二方向干涉儀同步測量，得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度；該基底臺沿著該第二方向步進，由該第一、第二方向干涉儀同步測量，得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度；分別補償該第一方向干涉儀和該第二方向干涉儀光束間不平行角度。
2.如權利要求1所述的光束間不平行角度的補償方法，其特征在于，所述得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度的方法為該基底臺沿著該第一方向步進，步進過程中該第二方向干涉儀控制自身第二方向移動為恒定值，該第一方向干涉儀控制自身旋轉(zhuǎn)為恒定值；該基底臺沿著該第一向步進時，由該第一方向干涉儀讀取該第一方向測量位置，該第二方向干涉儀讀取與該第一方向測量位置對應的測量旋轉(zhuǎn)角度；由讀取的該第一方向測量位置和對應的測量旋轉(zhuǎn)角度得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度。
3.如權利要求2所述的光束間不平行角度的補償方法，其特征在于，由讀取的該第一方向測量位置和對應的測量旋轉(zhuǎn)角度進行一階線性擬合，得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度，計算公式為Rzy ⑴=Kx*x(i)+b，c^ = 2^]- Kx* dx其中，X⑴為該第一方向測量位置，Rzy(i)為對應的旋轉(zhuǎn)角度，Kx、bx為擬合系數(shù)，αχ 為該第一方向干涉儀兩光束間存在的不平行角度，dx為該第一方向干涉儀兩光束間未考慮光束間不平行角度αx時的距離。
4.如權利要求3所述的光束間不平行角度的補償方法，其特征在于，補償該第一方向干涉儀不平行角度時的光束光程補償計算公式為IxI = Xc-dx*Rzy ； lx2 = Xc-O. 5*XC* α x2+dx*Rzy其中，lxl、lx2分別為第一方向干涉儀兩光束對應光程，X。、Rzy為該基底臺沿著該第一方向步進到的當前該第一方向測量位置及對應的旋轉(zhuǎn)角度，α χ為該第一方向干涉儀兩光束間存在的不平行角度，dx為該第一方向干涉儀兩光束間未考慮光束間不平行角度Cix時的距離。
5.如權利要求1所述的光束間不平行角度的補償方法，其特征在于，所述得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度的方法為該基底臺沿著該第二方向步進，步進過程中該第一方向干涉儀控制自身第一方向移動為恒定值，該第二方向干涉儀控制自身旋轉(zhuǎn)為恒定值；該基底臺沿著該第二方向步進時，由該第二方向干涉儀讀取該第二方向測量位置，該第一方向干涉儀讀取與該第二方向測量位置對應的測量旋轉(zhuǎn)角度；由讀取的該第二方向測量位置和對應的測量旋轉(zhuǎn)角度得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度。
6.如權利要求5所述的光束間不平行角度的補償方法，其特征在于，由讀取的該第二方向測量位置和對應的測量旋轉(zhuǎn)角度進行一階線性擬合，得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度，計算公式為
7.如權利要求6所述的光束間不平行角度的補償方法，其特征在于，補償該第二方向干涉儀不平行角度時的光束光程補償計算公式為IyI = Yc_dy*Rzx ； ly2 = Yc-O. 5*YC* α y2+dy*Rzx ；其中，lyl、ly2分別為該第二方向干涉儀兩光束對應光程，\、Rzx為該基底臺沿著第二方向步進到的當前該第二方向測量位置及對應的旋轉(zhuǎn)角度，α y為該第二方向干涉儀兩光束間存在的不平行角度，dy為該第二方向干涉儀兩光束間未考慮光束間不平行角度Ciy時的距離。
8.如權利要求1所述的光束間不平行角度的補償方法，其特征在于，分別補償該第一方向干涉儀和該第二方向干涉儀不平行角度時通過固件調(diào)節(jié)該第一、第二方向干涉儀光束的方式實現(xiàn)。
全文摘要
發(fā)明提供一種光束間不平行角度的補償方法，該方法應用于光刻機系統(tǒng)，該光刻機系統(tǒng)包括基底臺、第一方向干涉儀和與該第一方向垂直的第二方向干涉儀，包括該基底臺沿著該第一方向步進，由該第一、第二方向干涉儀同步測量，得到該第一方向干涉儀光束間不平行角度；該基底臺沿著該第二方向步進，由該第一、第二方向干涉儀同步測量，得到該第二方向干涉儀光束間不平行角度；分別補償該第一方向干涉儀和該第二方向干涉儀光束間不平行角度。本發(fā)明通過補償干涉儀光束間的不平行角度，得到正確的長條鏡面形，進而對測量位置進行面形補償，提高基底臺控位準確性，提高光刻機系統(tǒng)的精度。
文檔編號G03F7/20GK102540738SQ20101059229
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權日2010年12月16日
發(fā)明者孫剛, 李煜芝, 許琦欣 申請人:上海微電子裝備有限公司