[发明专利]一种测量光刻机垂向测量系统反射镜面形的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别地，涉及一种测量光刻机垂向测量系统反射镜面形的方法。

背景技术

随着半导体集成电路集成度的提高，集成电路的特征尺寸越来越小。而集成电路的特征尺寸最终由光学投影装置决定。随着特征尺寸越来越小，光学投影装置的焦深也越来越小。因此实现高精度光刻工艺的关键技术之一是精确的控制硅片上表面处于光学投影装置的焦深范围内。

美国专利US6208407B1提出一种承载硅片的运动台的垂向运动通过干涉仪控制的光刻机装置，如图1所示，其在运动台侧面安装一面45度倾斜反射镜，在运动台上方装有反射镜，如图2所示，利用这两块反射镜即可以测量出运动台垂向的运动。

反射镜尽管经过了精密的机械加工、打磨，但是在其表面上仍然不可避免的会存在缺陷，即使缺陷只有几纳米，也会使干涉仪的测量光束的光程发生变化，从而导致干涉仪的测量值与真实值存在偏差，使运动台的定位精度产生误差。为尽可能减少上述误差，必须测出反射镜表面的面形，然后对面形进行修正补偿，从而满足精度要求。

美国专利US7333174B2提出一种利用多个调焦调平传感器测量反射镜面形的方法，该方法通过干涉仪控制运动台垂向运动，利用调焦调平传感器测量硅片上表面高度，通过计算得出反射镜面形对干涉仪的影响。但是这种方法需要多个调平调焦传感器参与，会提高整机的成本。

发明内容

本发明利用曝光的方法，不需要调平调焦传感器参与，来达到测量光刻机垂向测量系统反射镜面形的方法。

本发明提出一种测量光刻机垂向测量系统反射镜面形的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）上载基底至工件台，上载具有可确定最佳焦面标记的掩模至掩模台；

2）保持工件台Y向位置不变，利用干涉仪控制工件台在Z向上步进n次，工件台每步进一次，在X向同样步进一个步距，，将掩模上所述标记曝光至基底上；

3）n个高度曝光完毕后，工件台Y 向步进一个步距，重复步骤2），直到曝光完整个基底，共曝光m组标记；

4）将基底显影、烘干，再次上载到工件台上，读取n×m个标记的对准位置；

5）根据所述对准位置计算标记的对准偏移量，根据对准偏移量与离焦量的关系计算得出每个Y向位置处y_i的最佳焦点位置BF，则最佳焦点位置的变化量                                                ，其中，F-T为工件台位置；

6）根据m个位置y_i和对应的镜面实际位置距离名义位置距离Δh_i，拟合所述反射镜面形，其中，。

较优地，利用最小二乘法拟合反射镜面形曲线。

其中，利用对准系统读取所述n×m个标记的对准位置。

其中，利用四次曲线表征反射镜面形，则，其中a、b、c、d、e为四次曲线的系数，m组Y向位置数据可表示成如下矩阵形式：

即：

可求得：，其中B表征反射镜面形。

本发明的技术方案不需要利用调平调焦传感器，可消除调平调焦传感器自身的重复性带来的测试误差，提高测试的精度。同时，如果在双台架构的光刻机上使用，曝光位不需要调焦调平传感器，可降低成本。

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为现有光刻机垂向测量系统结构示意图；

图2为现有光刻机垂向测量系统反射镜设置示意图；

图3为本发明测量光刻机垂向测量系统反射镜面形流程图；

图4为本发明掩模标记结构示意图；

图5为图4中标记曝光后在硅片上分布示意图；

图6为标记对准偏移量与离焦量关系示意图；

图7为最佳焦点高度与反射镜面形关系示意图；

图8为反射镜面形拟合曲线。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。