[发明专利]一种测量运动台运动精度的测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机领域，尤其涉及一种测量运动台运动精度的测量装置及其测量方法。

背景技术

光刻装置主要用于集成电路IC或其他微型器件的制造。在制造过程中，一个完整的芯片通常需要经过多次光刻曝光才能制作完成。在这些曝光过程中，运动台的运动精度是影响光刻套准精度的一个重要因素。

运动台的运动精度作为一种基本指标要求，通常作为所有套刻测试中首先进行衡量的阶段性指标。其一般采用套刻曝光的方法进行评估，通过上下两层曝光的套刻偏差衡量运动台的定位误差。请参见图1，该方法使用的套刻标记为Box-in-Box，即外框标记1和内框标记2的组合标记，外框标记1的中心和内框标记2的中心之间的距离为D。进行第一层曝光时两个标记1、2同时曝光于硅片上。在进行第二层曝光时，工件台步进D后进行扫描曝光，从而使得第二层曝光时外框标记1的位置和第一层曝光时内框标记2的中心重合，请参见图2，其套刻偏差表征了运动台在两次曝光过程中的定位偏差。该偏差值将直接作用于单机套刻和匹配套刻，因此是衡量套刻误差的一个关键指标。

由于传统的Box-in-Box标记之间存在一个距离D，在曝光第二层标记时，工件台必须在该方向步进同样的距离。在此情况下，很多因素将影响运动台运动误差的测量精度，其中包括：

(1)工件台正交性误差，由于X向面镜与Y向面镜不垂直，当工件台沿Y向步进距离D后，其在X方向必然存在一个偏差，其偏差大小为

ΔX＝D·Non_Ortho

其中，Non_Ortho为工件台非正交性夹角

(2)投影物镜倍率，由于投影物镜存在倍率残差以及高阶的像差影响，在掩模上距离为D的两个套刻标记(Box-in-Box)，其投影在像方的实际距离为D*Mag，而当曝光第二层标记时工件台仍以D距离进行步进，则在该方向上引入的误差为ΔY＝D·(1-Mag)；

(3)测试掩模板制造误差，在测试掩模板制造过程中两个Box标记是分别写入测试掩模板，距离为D的两个套刻标记可能会存在一定的偏移，而且距离越远，该偏差量越难控制。因此由于测试掩模板制造导致的位置残差(dx，dy)将直接影响运动台精度的测量；

因此，如何提供一种可以提高测量精度的运动台运动精度的测量装置及测量方法是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确测量运动台运动精度的测量装置及测量方法，通过将两个套刻标记同心设置，并分别对这两个套刻标记进行单独曝光形成两层套刻图形，可以消除运动台运动精度评估过程中工件台正交性误差、投影物镜倍率和测试掩模板制造误差对测量精度的影响，提高评估测量的准确性。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种测量运动台运动精度的测量装置，包括沿光传播方向依次设置的照明系统、用于放置测试掩模板的掩模台、投影物镜以及用于放置测试硅片的工件台，所述测量装置还包括：

多数测试标记，所述多数测试标记呈矩阵分布在所述测试掩模板，每个测试标记具有同心设置的第一套刻标记和第二套刻标记；以及

套刻标记曝光控制结构，设置于所述测试掩模板和照明系统之间，用于选定所述第一套刻标记和第二套刻标记依序暴露在所述照明系统发出照明光源下，使得所述测试掩模板上的第一套刻标记和第二套刻标记经所述投影物镜依序曝光到所述测试硅片上形成两层套刻标记图形，依据所述两层套刻标记图形的套刻误差测算出所述运动台的运动精度。

进一步，所述套刻标记曝光控制结构包括：

第一矩阵光阑，用以将所述第一套刻标记完全曝露在所述照明光源下，而使所述第二套刻标记完全遮蔽；

第二矩阵光阑，用以将所述第二套刻标记完全曝露在所述照明光源下，而使所述第一套刻标记完全遮蔽；

矩阵光阑交换机构；

矩阵光阑固定机构，用于将所述第一矩阵光阑或第二矩阵光阑固定在所述测试掩模板的上方；以及

矩阵光阑控制台，用于控制所述矩阵光阑交换机构将所述第一矩阵光阑或第二矩阵光阑输送到所述矩阵光阑固定机构。

进一步，所述第一矩阵光阑包括呈矩阵分布的第一通光孔，当所述第一矩阵光阑位于所述测试掩模板的正上方时，所述第一套刻标记从所述第一通光孔中完全露出，所述第二套刻标记被所述第一矩阵光阑所遮蔽；以及所述第二矩阵光阑包括呈矩阵分布的第二通光孔，当所述第二矩阵光阑位于所述测试掩模板的正上方时，所述第二套刻标记从所述第二通光孔中完全露出，所述第一套刻标记被所述第二矩阵光阑所遮蔽。