[发明专利]用于光刻设备的工件台位置误差补偿方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域,尤其涉及一种用于光刻设备的工件台位置误差补偿方法。

背景技术

光刻技术或称光学刻蚀术，已经被广泛应用于集成电路制造工艺中。该技术通过光学投影装置曝光，将设计的掩模图形转移到光刻胶上。“掩模”和“光刻胶”的概念在光刻工艺中是公知的：掩模也称光掩模版，是薄膜、塑料或玻璃等材料的基底上刻有精确定位的各种功能图形的一种模版，用于对光刻胶层的选择性曝光；光刻胶是由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体，受到特定波长光线作用后，其化学结构发生变化，使得在某种溶液中的溶解特性改变。

在当前的光刻设备中，具有精密定位性能的工件台系统是其配备的关键分系统之一。工件台的定位性能决定了掩模上的图案能否快速精确地成像在曝光基底之上。

如附图1中所示为一种双层结构的工件台。它X方向的运动导轨7与Y方向的运动导轨8在垂向上叠合在一起，驱动可以在水平向运动的水平运动台1。在水平运动台1的上方再安装承放硅片5的旋转台4。测量工件台3位置的激光干涉仪2a、2b照射在水平向运动台之上，用于测量它的水平位置，如图1所示。该工件台3在X向和Y向分别有两个激光干涉仪测量轴2a与2b，从两个方向测量水平向运动台1的位置（x, y, Rz）。由于曝光基底位于旋转台4之上，而非直接放在水平向运动台1之上，因此激光干涉仪无法测量曝光硅片的旋转角度Rz。

在激光干涉仪各测量轴都测量正确的前提之下，上述激光干涉仪组成的测量系统测量水平向运动台的位置时，还受到三方面误差的影响：1）、方镜面形误差；2）、同方向上两轴激光干涉仪不平行，因此造成测得的旋转角度存在水平方向的缩放；3）、水平向运动台沿着导轨上运动时，由于导轨的直线度不理想引起的运动台的旋转。这三方面误差如果没有经过专门的校正，将使水平向运动台的位置（x, y, Rz）定位不准。

为了消除方镜面形对位置测量结果引入误差，需要进行方镜面形的测量。US5790253提出了一种测量方镜面形并对误差进行补偿的方法。该方法假设激光干涉仪测量水平运动台旋转角度时测量结果没有误差，因此位置测量模型必须经硬件或者软件校准过。对于图1所示的工件台结构，干涉仪测量系统无法控制水平向运动台的旋转角度，因此无法利用X向和Y向两个干涉仪测量运动台旋转角度的冗余性对旋转角度测量结果进行直接校准。测量方镜面形时，方镜面形误差、干涉仪光轴不平行引起的旋转角度缩放效应以及导轨不直引起的运动台本身的旋转，这三者都对测量结果产生影响，阻碍了方镜面形的有效测量，从而无法对方镜面形进行有效补偿，导致运动台定位精度不高，整机套刻精度下降。

综上所述，现有技术中需要一种新的对工件台位置误差进行补偿的方法。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种对工件台位置误差进行补偿的方法，可以有效消除轨道面形误差和缩放角度误差。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于光刻设备的工件台位置误差补偿方法，其特征在于，包括：步骤一、设置旋转台的旋转角度为零，并与水平向运动台保持固定的位置关系，在硅片上套刻曝光，读取曝光标记偏差，计算各曝光场的旋转角度；步骤二、根据所述各曝光场的旋转角度，拟合由所述运动轨道扭转引入的旋转角度；步骤三、使所述工件台先后沿第一方向和与第一方向垂直的第二方向运动，测量工件台的旋转角度；步骤四、根据所述工件台的旋转角度，拟合获得由缩放效应引入的旋转角度；步骤五、根据所述工件台的旋转角度、所述运动轨道扭转引入的旋转角度与缩放效应引起的旋转角度，计算方镜面形引起的旋转角度，获得一补偿后的方镜形貌。

更进一步地，所述步骤二中根据所述曝光场的旋转角度，拟合因所述运动轨道扭转引入的旋转角度的具体计算公式为：

，

其中，Rzx_rm、Rzy_rm为所述运动轨道扭转引入的的旋转角度，a_r、b_r、c_r、d_r为拟合系数。 

更进一步地，所述步骤四中所述缩放效应引入的旋转角度的具体计算公式为：

   ，，