[发明专利]调焦调平光斑水平位置的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及投影光刻领域，特别涉及一种调焦调平光斑水平位置的测量方法。

背景技术

投影光刻技术已经广泛应用于集成电路制造工艺，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。调焦调平系统(Focus&Level Sensor，简称FLS)是光刻机的重要分系统之一，它负责测量硅片上表面的高度和倾斜信息。通过与承载硅片的工件台系统和测量硅片与工件台位置关系的硅片对准系统结合，使硅片的被曝光区域一直处于光刻机物镜系统的焦深之内，从而使掩模板上的图形理想地转移到硅片上。

随着投影光刻机的分辨率不断提高，焦深不断减小，对光刻机调焦调平分系统的测量精度的要求也越来越高。由于测量精度与安装机械空间的限制，目前高精度的投影光刻机调焦系统均采用了三角法的测量原理测量硅片表面相对于最佳焦面的高度信息，并采用多个光斑测量硅片表面的方法测量硅片相对于最佳焦面的倾斜信息。

由于调焦调平系统存在机械安装误差，将导致光斑中心位置与物镜光轴不重合。此时调焦调平系统测量位置不再是物镜光轴与工件台的交点。如工件台与物镜光轴垂直，由于待测点与测量点Z向位置相同，因此该误差对测量结果没有影响。但如工件台与物镜光轴不垂直，由于待测点与测量点Z向位置不相同，因此该误差将影响测量结果。

如目前使用的一种测量方法，依靠在不同倾斜下光斑实际高度与期望位置间的偏差，拟合计算得到结果。该方法受到工件台旋转中心与工件台物理中心校准误差、工件台物理中心与物镜光轴校准误差以及工件台倾斜范围的影响，测量精度不高。

发明内容

本发明提供一种调焦调平光斑水平位置的测量方法，以提高调焦调平测量系统的测量精度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种调焦调平光斑水平位置的测量方法，应用于投影光刻机设备中，采用工具硅片，所述工具硅片上设有对准标记、方形标记和参考区域，该测量方法包括：

步骤1：利用工具硅片上的对准标记和硅片对准系统，计算工具硅片中心与对准光轴的位置偏差；

步骤2：通过调焦调平光斑在四个方向上对工具硅片上的方形标记和参考区域进行扫描，并获取扫描结果；

步骤3：利用工具硅片中心与对准光轴的位置偏差和扫描结果，计算调焦调平光斑中心与对准光轴的位置偏差。

作为优选，所述对准标记为精对准标记。

作为优选，所述方形标记的截面为等腰梯形。

作为优选，所述方形标记的名义高度大于200nm，顶部边长不小于调焦调平光斑的外接圆直径，且在扫描方向上所述方形标记两侧关于方形标记的中心轴对称。

作为优选，所述方形标记有三个，且两个方形标记之间的间距大于调焦调平光斑边长的2倍。

作为优选，所述参考区域包括：与所述三个方形标记关于所述工具硅片中心对称的区域。

作为优选，所述参考区域的高度与所述方形标记的顶部或底部高度相同。

作为优选，所述步骤2包括：a、以90°上工具硅片；b、进行工具硅片对准；c、规划扫描路径，并依次扫描方形标记和参考区域；d、记录扫描结果后下片；e、以270°上片，重复步骤b～步骤d；f、以0°上片，重复步骤b～步骤d；g、以180°上片，重复步骤b～步骤d。

作为优选，所述步骤3包括：1）利用工具硅片中心与对准光轴的位置偏差和扫描结果，获取方形标记高度和工件台位置对应关系表；2）选取多组方形标记高度测量值并进行线性拟合，所述方形标记高度测量值在方形标记的名义高度的25%～75%之间；3）计算方形标记中心；4）计算调焦调平光斑中心与对准光轴的位置偏差。

作为优选，所述的方形标记高度和工件台位置对应关系表中，方形标记高度为调焦调平光斑测得的方形标记与参考区域的高度差。

作为优选，采用最小二乘法对多组方形标记高度测量值进行线性拟合，获取拟合直线的斜率和截距。

作为优选，根据拟合直线的斜率和截距，计算出方形标记高度为50%名义高度时，工件台的水平向坐标，从而计算方形标记中心。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采用工具硅片作为辅助工具，采用硅片对准的方法测量调焦调平光斑的水平位置，由于硅片对准的精度较高，因此可以获得更加精确的光斑位置。

附图说明

图1a为光斑理论位置与实际位置对比示意图；

图1b为光斑水平位置误差造成垂向测量误差示意图；

图2a～2b为本发明一具体实施方式中的测试流程图；