[发明专利]工件台位置误差测量及预先补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及对工件台位置误差进行测量和预先补偿的方法。

背景技术

光刻机对放于工件台上的硅片进行曝光，曝光过程中要求硅片上表面与投影镜头保持固定的距离，以保证硅片上表面始终位于镜头的最佳焦面内。为此，如美国专利US6,172,757 B1描述，光刻机中一般设计有调焦调平传感器，该传感器与投影镜头位置固定，利用硅片上光学反射的探测方法实时监测硅片的高度，通过闭环控制，从而保证曝光硅片面不离焦。

由于测量功能的缺陷，在测量位置位于硅片边缘等情况下，由于可反射面积太小，调焦调平传感器的测量会产生较大误差。另外，调焦调平传感器需要花费一定时间用于测量硅片位置，因此上述通过实时测量硅片高度并进行闭环控制将影响曝光过程中的处理速度，从而影响光刻机的生产效率。在努力压缩生产工艺各个环节的处理时间以提高机器生成效率的前提下，若能在工件台运动到某个场之前事先知道该处的高度误差，将硅片的高度调到合适的位置，则会解决这个矛盾。

美国专利US5,790,253提出了一种测量方镜面形的方法，可以现场地测出镜面的形貌，从而对水平向的测量结果进行补偿，如图1所示。该方法能基于每个方向上有两轴测量光束的激光干涉仪进行方镜面形测量。对于每个方向上有三轴激光干涉仪的测量系统，它可以同时测量工件台的水平位置、旋转和倾斜，如图4所示。对于该系统，除了需要测出上方俩光束位置处的方镜面形之外，还需要事先测出下方第三轴处的方镜面形影响。

发明内容

本发明提出了一种对工件台的位置误差进行预先补偿的方法，包括下述步骤：

步骤一、将工件台的垂向位置保持不变，将工件台沿水平方向设置到测量位置；

步骤二、测量并记录工件台在所述测量位置的水平位置和倾斜角度，工件台移动至下一个测量位置；

步骤三、判断是否所有测量位置都测量完毕，若是，则进入步骤四，否则返回步骤一；

步骤四、根据支撑台起伏对工件台倾斜角度的影响，拟合得到支撑台起伏引入的高度误差的系数，计算由支撑台起伏引入的工件台的倾斜角度误差和高度误差；

步骤五、基于测量到的工件台的倾斜角度和支撑台起伏引入的工件台的倾斜角度误差，计算方镜面形引入的工件台的倾斜角度误差；

步骤六、保存所得的误差数据；

步骤七、根据工件台的位置，利用得到的误差数据对工件台的垂向位置和倾斜角度进行补偿。

其中，所述测量位置在支撑台上等间距均匀分布，在支撑台表面构成阵列。

其中，当工件台运动到所述测量位置处时，根据误差数据直接进行预先补偿。

其中，当工件台运动到所述测量位置之间时，利用线性插值求取各项误差值，然后根据这些误差值进行预先补偿。

根据本发明的方法，可以通过一次数据测量，获得工件台的两方面的位置误差：大理石高度起伏引起的工件台垂向高度误差和倾斜角度误差；第三个激光干涉仪光轴处的方镜面形引起的工件台倾斜误差。

本发明的方法借助测量工件台位置的干涉仪测量系统，离线地测出大理石台的高度起伏以及方镜面形对工件台的姿态引入的误差。利用事先标定的误差数据，在光刻机正常工作中可以快速而且有效地对工件台位置进行前馈补偿。基于高度误差系数，可以求得工件台运动范围内任意位置的高度误差、倾斜角度误差。当工件台运动到某个位置时，通过将对应位置处的高度和倾斜进行补偿，可有效消除由于大理石表面的起伏引入的误差。当工件台移动到水平向的某个位置时，依据该位置处方镜的倾斜面形，可以对干涉仪的读数进行校正，去除方镜面形对干涉仪测量结果的影响。由于测量采用光刻机本身的测量系统进行，因而无需额外使用外界的测量系统；而且是直接对工件台的姿态进行测量，相比采用第三方测量系统，测量所得结果更加真实、简单、高效；同时测试中所采用的算法巧妙地将方镜形貌、大理石起伏等影响因素引起的误差分离开，使得测量目的单一，所测的误差项分离；此外，对工件台的高度和倾斜误差进行事先标定，在正常工作中实时地进行前馈补偿，可以有效提高工件台的定位精度，同时提高了光刻机的曝光效率。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1所示为现有技术测量方法的示意图；

图2所示为典型的光刻机的结构示意图；

图3所示为工件台的高度误差示意图；

图4所示为测量工件台位置的干涉仪测量系统结构示意图；

图5所示为工件台方镜不平整对倾斜角度测量结果的影响示意图；