[发明专利]一种干涉仪阿贝余弦误差自动校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种光刻机干涉仪阿贝余弦误差自动校准装置及方法。

背景技术

在扫描光刻曝光过程中，掩模台与工作台需要做相对运动以进行扫描。为了使掩模版上的图形能够以良好的成像质量成像于硅片上的相应位置，就需要在曝光过程中实时的获得工件台/掩模台在水平横向(X向)、水平纵向(Y向)、绕垂直方向(Z向)的旋转Rz、垂直方向(Z向)、绕水平横向(X向)的倾斜Rx以及绕水平纵向(Y向)的倾斜Ry这6个自由度上的位置信息，以便通过伺服系统对掩模台在扫描过程中的位置进行控制。

当前，获取以上6自由度信息的主要方法是激光干涉仪。对于激光干涉仪测量系统，普遍地存在以下误差：

1.光束测量不通过运动台的旋转、倾斜中心，从而引入阿贝误差，如图1；

2.运动台运动方向与光束测量方向不重合，从而引入余弦误差，如图2。

对此，目前普遍的方法是采用测量模型，通过在设计中已知的阿贝臂与余弦角，预先计算定位误差，进行补偿。

在计算运动台位置的时候，余弦角和阿贝臂长将作为所需参数提供给位置计算模型，由位置计算模型对这些误差进行补偿。位置计算模型中采用的多个参数实际上反映的是干涉仪测量系统的安装参数。然而，由于激光干涉仪的安装总存在一定误差，因此测量模型中的阿贝臂与余弦角与其真实值存在一定偏差，从而导致测量模型失准。为了使计算模型能够随时计算出正确的结果，需要定期地对这些参数进行校正。

通过不旋转倾斜运动台，在硅片上曝光一层图形，然后再设定运动台旋转倾斜的情况下，曝光另一层图形，使两层图形形成“套刻”效果，根据不同旋转与倾斜对应的套刻误差，可以计算出干涉仪的阿贝臂和余弦角。

但该方案存在以下缺陷：

1)需要至少经过：曝光，显影，图形读取，模型计算4个步骤，比较烦琐；

2)运动台的垂向也使用干涉仪控制时，该方法无法对垂向测量干涉仪的阿贝臂和余弦角进行校准。

发明内容

本发明的目的在于利用空间像传感器进行标记空间像测量，从而不需进行曝光、显影，即可对干涉仪阿贝臂和余弦角进行标定。

基于上述及其他目的，本发明提出一种光刻机干涉仪阿贝余弦误差自动校准装置，沿光传播方向依序包括照明光源、设置有物面标记的掩模台、物镜成像系统、工件台以及配置于所述工件台的干涉仪，其特征在于还包括设置在所述工件台上的空间像传感器，通过工件台在设定位置处不同旋转、倾斜下，所述空间像传感器探测到所述物面标记的空间像时所述干涉仪的测量结果与所述工件台的设定位置或所述物面标记空间像的理论位置进行比较，拟合得出所述干涉仪阿贝臂与余弦角。

于本发明之一实施例中，所述测量结果为所述工件台的实际位置，所述工件台的实际位置与所述工件台的设定位置进行比较以拟合得出所述干涉仪阿贝臂与余弦角。

于本发明之另一实施例中，所述测量结果为所述物面标记的空间像的实际位置，所述空间像的实际位置与所述空间像的理论位置进行比较以拟合得出所述干涉仪阿贝臂与余弦角。

于本发明之再一实施中，所述物面标记为至少两个，用于测量干涉仪测量轴间距产生的阿贝臂。

本发明还提出另一种光刻机干涉仪阿贝余弦误差自动校准装置，沿光传播方向依序包括照明光源、设置有物面标记的掩模台、物镜成像系统、工件台以及配置于所述掩模台的干涉仪，其特征在于还包括设置在所述工件台上的空间像传感器，通过掩模台在不同旋转、倾斜下，所述空间像传感器探测到所述物面标记的空间像时所述干涉仪的测量结果，反算所述物面标记位置，并与所述物面标记的设定位置进行比较，拟合出所述干涉仪的阿贝臂与余弦角。

本发明还提出一种光刻机干涉仪阿贝余弦误差自动校准方法，包括如下步骤：

A.移动掩模台，将所述掩模台上的物面标记移动到物镜成像系统正上方，使物面标记处于最佳物面处；

B.将工件台移动到设定位置，在该设定位置处所述工件台上的空间像传感器能够探测到所述物面标记的空间像；

C.设置工件台在所述设定位置处不同的旋转倾斜值(Rx、Ry、Rz)

D.在每一组旋转倾斜姿态下，移动所述工件台扫描所述物面标记的空间像；

E.由干涉仪测量所述工件台扫描到所述物面标记的空间像时输出一测量结果；

F.所述测量结果与所述工件台的设定位置或所述空间像的理论位置进行比较以拟合得到干涉仪x、y、z向的阿贝臂、余弦角。