[发明专利]波像差测量装置的误差校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种波像差测量装置的误差校准方法。

背景技术

随着光刻机关键尺寸节点的向下延伸，物镜像质对CD和套刻的影响越来越明显，所以需要对物镜波像差和畸变进行精确测量。对物镜的波像差测量通常使用双光栅横向剪切干涉原理，通过物面和像面两个相互匹配的光栅形成剪切干涉图对物镜进行检测。

波像差测量分系统使用的像面标记板标记结构如图1所示，中间的波像差测量标记区域布满波像差测量标记；区域周围存在八个WA标记，可用于对准，标记板镀铬，存在较高的反射率，可供FLS进行测量。在常规的测量流程中，通过掩模对准和硅片对准完成物面和像面标记的对准过程。但是这样就存在一个问题，这种方法保证的是对准标记之间的对准精度，而不是波像差测量标记之间的对准精度。这就意味着波像差测量标记之间的对准精度除了受掩模对准精度影响之外还包括了标记加工制造误差、标记板应力变形和热变形导致的误差。这就导致物面和像面的标记会存在倾斜和旋转，直接影响波像差测量的精度。掩模板标记加工精度目前在几十个纳米数量级，而标记板受应力和热变形影响导致测量区域内的平整度达到几百个纳米，这些影响对于波像差测量而言，影响较大。

对准标记距离波像差测试标记越是远，带来的误差可能越大。目前波像差测试标记和硅片对准标记之间距离将近10mm，如图1所示，已经很难保证波像差测量标记的对准精度。

同样使用调焦调平传感器对波像差测量标记板进行调平也存在类似问题，测量和调整的是整个标记板的倾斜和旋转，无法测量波像差测量标记的倾斜。

而且，由于单个波像差测量标记的旋转未知，导致像面运动台或者物面运动台在扫描或者移相的过程中，可能会导致标记移相和扫描方向之间非正交，这一点也会影响波像差测量的精度。

所以通过掩模对准、硅片对准和FLS调焦调平之后，物面和像面波像差标记的对准结果可能如图2所示，存在倾斜和旋转。在这种情况下，如果需要进一步提高波像差测量精度，就必须得到物面和像面波像差测量标记的直接对准精度，并进行调整从而保证两者之间不存在倾斜和旋转。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何通过对波像差标记的使用提高对准精度，并进行调整。

为了解决这一技术问题，本发明提供了一种波像差测量装置的误差校准方法，包括以下步骤：

步骤一：通过掩模台的掩模板上的物面测量标记和工件台的基准板上的若干个像面测量标记的相对运动进行波像差测量，然后通过测量的结果计算所述基准板的倾斜情况。

步骤二：通过测量的结果计算所述基准板的旋转角度；

步骤三：根据所述基准板的倾斜情况和旋转角度对所述基准板进行调整补偿。

还包括以下步骤：

步骤四：通过一个物面测量标记和一个像面测量标记的相对运动获取位相图，然后通过位相图计算掩模台的运动方向与像面测量标记的夹角或者工件台的运动方向与物面测量标记的夹角；

步骤五：根据所述夹角对掩模台位置或工件台位置进行调整补偿。

在所述步骤一中包括如下步骤：

S101：将掩模板上的物面测量标记移动至物镜的视场中心点，将基准板上的像面测量标记的区域中心移动到与物面测量标记对应的名义位置。

S102：选择基准板上的若干所述像面测量标记，将所述物面测量标记分别与每个像面测量标记发生相对运动，传感器进行图像采集和波像差测量，得到这若干个像面测量标记对应的泽尔尼克像差系数；

S103：根据所述泽尔尼克像差系数计算若干所述像面测量标记对应的离焦位置，再通过所述离焦位置计算出所述基准板的倾斜情况Tx、Ty。

所述像面测量标记的数量为至少4个。

所述像面测量标记对应的离焦位置dF根据泽尔尼克像差系数Z4通过以下公式获得：

其中，n为中间值，dF为离焦量，NA为物镜的数值孔径，λ为波长。

所述基准板的倾斜情况Tx、Ty以及离焦量dF之间的关系符合以下的公式：

dF＝Tx·x+Ty·y+c

其中，x、y是所述像面测量标记的名义位置，dF为离焦量，c为常数，进而根据该公式和测量结果计算得到所述基准板的倾斜情况Tx、Ty。

在计算所述基准板的倾斜情况Tx、Ty时，选择若干所述像面测量标记中至少三个的测量结果，应用到以下的公式中：