[发明专利]掩模台扫描倾斜的测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光刻机系统的测量方法及装置，特别是一种用于测量光刻机系统中掩模台的扫描倾斜的方法及装置。

背景技术

如图1所示，在光刻机系统的扫描曝光过程中，掩模台10的高度由3个执行器20控制(为简明起见，图1中仅示出两个执行器)，承版台30承载着掩模40在掩模台10的大理石上表面沿掩模台的扫描方向(即Y方向)移动。

然而，由于加工精度的限制，掩模台10的大理石上表面并非理想地与投影物镜70的最佳物面50平行，因此在用曝光光源80进行扫描曝光的过程中，其所承载的掩模40相对于投影物镜70的最佳物面50有一定的倾斜偏差60，称之为掩模台扫描倾斜(RS wedge)。

为达到最佳的曝光效果，必须测量出该扫描倾斜60，并在扫描运动中补偿掩模台10的高度偏差，从而保证掩模40在扫描过程中保持与最佳物面50平行。

现有技术中的测量掩模台扫描倾斜的方法为将二元掩模(FEM)的标记图像曝光在涂胶硅片上，经过显影后在光学显微镜下读取掩模台不同位置处的焦面值进行拟合计算。在曝光过程中，掩模台始终保持在物面高度，移动掩模台到某一位置处，在Z方向以设定的间隔步进移动承版台，同时也在掩模台的扫描方向(即Y向)移动硅片，将有限元掩模上的一组标记模块中的一列图样静态曝光至硅片上，移动掩模台到另一位置处。重复上述曝光过程，曝出硅片图样如图2所示。硅片经显影后，在光学显微镜下读取最佳焦面点，通过最小二乘拟合得到掩模台不同移动位置处的最佳焦面值，再对这些焦面值进行第二次最小二乘拟合得到掩模台的扫描倾斜。

但是，现有技术中使用曝光的方法测量扫描倾斜需要耗费一块涂胶硅片，同时，在光学显微镜下读取掩模台不同位置处的焦面会带来较大的随机误差。另外，如前所述的现有技术中测量掩模台扫描倾斜的方法需要经过涂胶、曝光、显影、读数、拟合计算等步骤，耗时较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种掩模台扫描倾斜的测量方法及装置，以简化现有的掩模台扫描倾斜测量方法，从而减少耗时，提高测量效率及测量准确度。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种掩模台扫描倾斜的测量方法，用于测量光刻机系统中掩模台的扫描倾斜偏差，所述方法包括下列步骤：S1、在掩模台上放置一测试掩模，所述测试掩模上具有多列对准标记；S2、移动掩模台，使所述测试掩模上的一列对准标记位于曝光光源系统的视场中心；S3、开启曝光光源，使多个对准标记成像于投影物镜下方；S4、水平及垂向移动像传感器系统，对所述一列对准标记的空间像进行扫描，以获取所述空间像垂向位置相对于投影物镜像方焦面的高度差；S5、将所述高度差转化为对准标记垂向位置相对于投影物镜物方焦面的高度差；S6、重复执行步骤S2至步骤S5，以获取对应于不同列的对准标记的垂向位置相对于投影物镜物方焦面的高度差，并根据掩模台的扫描倾斜偏差与对准标记垂向位置相对于投影物镜物方焦面的高度差之间的关系，建立多个相应的扫描倾斜偏差模型；S7、根据所述多个扫描倾斜偏差模型计算出所述掩模台的扫描倾斜偏差。

在步骤S5中，对准标记空间像垂向位置相对于投影物镜像方焦面的高度差与对准标记垂向位置相对于投影物镜物方焦面的高度差的转化通过公式：Z_i＝Z_f/M²实现，其中M为投影物镜的放大倍率，Z_f为对准标记空间像垂向位置相对于投影物镜像方焦面的高度差，Z_i为对准标记垂向位置相对于投影物镜物方焦面的高度差。

上述步骤S6中建立如下扫描倾斜偏差模型：Z_i＝w_qy_i²+w_ly_i+c i＝1，2，3...；其中，w_q为掩模台扫描倾斜二阶楔形，w_l为掩模台扫描倾斜一阶楔形，y_i为所述掩模台的多个扫描位置，Z_i为对应于所述掩模台多个扫描位置的对准标记的垂向位置相对于投影物镜物方焦面的高度差，c为物面高度偏差。步骤S7中，根据多个扫描倾斜偏差模型，利用最小二乘法计算出所述掩模台扫描倾斜二阶楔形w_q以及所述掩模台扫描倾斜一阶楔形w_l。