多光斑零位偏差标定方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种多光斑零位偏差标定方法。


背景技术：

2.光刻机的整机集成需要一系列测校标定，测校标定一系列机器常数来使光刻机以最佳姿态运行，达到最佳效果。在调焦调平系统中，采用多个测量光斑来检测基板曝光面垂向位置信息时，因每个测量光斑所通过光路的光学偏差、光路探测通道特性偏差等因素的影响，使得在测量同高度时各测量光斑所测得实际测量值之间会有偏差。在实际测量过程中为了消除该偏差，需测量每个测量光斑的零位偏差，再利用各测量光斑的零位偏差值校准各自的高度测量值，因此各测量光斑之间的零位偏差是要测校标定的机器常数之一。
3.图1为调焦调平系统中多个测量光斑的零平面与任意理想平面的偏差示意图，请参考图1，由于装配偏差及测量偏差的存在，多个测量光斑的零平面11相对任意理想平面10的高度差均不一样，这就导致光刻机在测试基板面型等时引进了偏差。图2为调焦调平系统中两个测量光斑的零平面的偏差示意图，请参考图2，将基板21放置于工件台20上进行测量，基板21的平面度会影响不同测量光斑的测量结果，若基板21的表面形貌起伏即存在基板楔形偏差，两个测量光斑的零平面22会存在偏差；并且在测量时基板21移动过程中，基板21还存在扫描倾斜偏差，扫描倾斜偏差同样会导致测量光斑的零平面存在偏差，测量信息不准确会导致难以准确标定测量光斑的零位偏差，即在测量过程中基板扫描倾斜偏差及基板楔形偏差均会影响测量光斑的零位偏差的标定精度，若测量光斑的零位偏差的标定精度较低，严重情况会导致曝光离焦。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种多光斑零位偏差标定方法，以提高多光斑的零位偏差的标定精度。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种多光斑零位偏差标定方法，包括：
6.提供基板，所述基板上具有至少四个测量点；
7.调焦调平系统将同一光束依次投影到每个所述测量点上进行第一次测量，所述光束包含至少两个测量光斑，每次投影至所述测量点上时，同一个所述测量光斑与所述测量点对准，且至少获取一个所述测量光斑测量到的所述基板上对应位置的第一位置信息；
8.将所述基板水平旋转180
°
，所述调焦调平系统将所述光束依次投影到每个所述测量点上进行第二次测量，每次投影至所述测量点上时，同一个所述测量光斑与所述测量点对准，且至少获取一个所述测量光斑测量到的所述基板上对应位置的第二位置信息；
9.利用每个所述测量点对应的所述第一位置信息和所述第二位置信息计算出每个所述测量光斑的零位偏差值。
10.可选的，所述基板具有至少两个测量点组，每个所述测量点组包括至少一对所述测量点，每对所述测量点相对所述基板的中心对称设置，每个所述测量点组内的所有测量
点的中心位于同一虚拟连线上，任意两个所述测量点组的虚拟连线不重合。
11.可选的，所述第一位置信息及所述第二位置信息均为垂向高度值，在所述第一次测量与所述第二次测量中，每次投影至所述测量点上时，获取所有测量光斑测量到的所述基板上对应位置的垂向高度值。
12.可选的，将每个所述测量光斑测量到的所有所述垂向高度值取平均值，得到每个所述测量光斑的平均垂向高度值；
13.将所有测量光斑的平均垂向高度值中的最大者与最小者取平均值，得到理想垂向高度值；
14.将每个测量光斑的平均垂向高度值与理想垂向高度值作差，得到每个所述测量光斑的零位偏差值。
15.可选的，所述测量点的数量至少为五个，所述测量点在所述基板上随机分布。
16.可选的，获取所述基板上对应位置的第二位置信息之后，还包括：
17.选中任一所述测量点，将选中的所述测量点依次移动到所有所述测量光斑下进行第三次测量，获取每个所述测量光斑测量到的所述基板上对应位置的第三位置信息。
18.可选的，所述第一位置信息、所述第二位置信息及所述第三位置信息均包括水平坐标值及垂向坐标值，在所述第一次测量与所述第二次测量中，每次投影至所述测量点上时，获取与所述测量点对准的测量光斑测量到的所述基板上对应位置的水平坐标值及垂向坐标值。
19.可选的，根据与所述测量点对准的测量光斑测量到的水平坐标值及垂向坐标值计算出水平方向上的倾斜角度改变量；
20.根据所述倾斜角度改变量及所述第三次测量时每个所述测量光斑测量到的水平坐标值及垂向坐标值得到每个所述测量光斑的垂向高度修正值；
21.将所有测量光斑的垂向高度修正值中的最大者与最小者取平均值，得到理想垂向高度值；
22.将每个测量光斑的垂向高度修正值与理想垂向高度值作差，得到每个所述测量光斑的零位偏差值。
23.可选的，水平方向包括x方向和y方向，垂向为z向，根据与所述测量点对准的测量光斑测量到的水平坐标值及垂向坐标值利用如下公式计算出x方向和y方向上的倾斜角度改变量：
[0024][0025]
其中，n为所述测量点的数量，x1～xn为所述第一次测量时与所述测量点对准的测量光斑测量到的x坐标值，y1～yn为所述第一次测量时与所述测量点对准的测量光斑测量到
的y坐标值，z1～zn为所述第一次测量时与所述测量点对准的测量光斑测量到的z坐标值，x
n+1
～x
2n
为所述第二次测量时与所述测量点对准的测量光斑测量到的x坐标值，y
n+1
～y
2n
为所述第二次测量时与所述测量点对准的测量光斑测量到的y坐标值，z
n+1
～z
2n
为所述第二次测量时与所述测量点对准的测量光斑测量到的z坐标值，z0_delta为所述基板中心点的垂向坐标值，wwy为所述基板在x方向上的倾斜角度；wwx为所述基板在y方向上的倾斜角度；szxa_delta为所述基板在x方向上的倾斜角度改变量，szya_delta为所述基板在y方向上的倾斜角度改变量。
[0026]
可选的，根据所述倾斜角度改变量及所述第三次测量时每个所述测量光斑测量到的水平坐标值及垂向坐标值利用如下公式计算得到每个所述测量光斑的垂向高度修正值：
[0027]
zi+szxa_delta
·
xi+szya_delta
·
yi＝zi[0028]
其中，i为某一所述测量光斑，1≤i≤n，n为所述测量光斑的数量；xi及yi为所述测量光斑i测量到的水平坐标值，zi为所述测量光斑i测量到的垂向坐标值，zi为所述测量光斑i的垂向高度修正值。
[0029]
可选的，所述基板设置于一工件台上，通过所述工件台带动所述基板移动，使得所述测量光斑投影至所述基板上。
[0030]
在本发明提供的一种多光斑零位偏差标定方法中，同一测量光斑在基板同一位置获得的第一位置信息与第二位置信息会是不同的值，利用第一位置信息和第二位置信息进行计算能够抵消部分基板存在的扫描倾斜偏差与楔形偏差，使每个测量光斑的零位偏差的标定更精确；并且将同一测量光斑依次与至少四个测量点对准，然后至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的位置信息，能够得到测量光斑在基板上对应至少四个位置的位置信息，通过基板上多个位置的位置信息能够更加准确的判断基板存在的扫描倾斜偏差与楔形偏差，然后通过第一位置信息和第二位置信息进行计算会更准确的抵消基板存在的扫描倾斜偏差与楔形偏差，进一步提高测量光斑的零位偏差的标定精度。
附图说明
[0031]
图1为调焦调平系统中多个测量光斑的零平面与任意理想平面的偏差示意图；
[0032]
图2为调焦调平系统中两个测量光斑的零平面的偏差示意图；
[0033]
图3为本发明实施例一提供的多光斑零位偏差标定方法的流程图；
[0034]
图4为本发明实施例一提供的多光斑零位偏差标定方法中测量点与测量光斑的位置示意图；
[0035]
图5为本发明实施例二提供的多光斑零位偏差标定方法的测量点的分布示意图；
[0036]
其中，附图标记为：
[0037]
10-任意理想平面；11、22-测量光斑的零平面；20-工件台；21-基板；100、110-基板；200-光束；210-测量光斑；a、b、c、d、e-测量点。
具体实施方式
[0038]
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0039]
【实施例一】
[0040]
本实施例提供了一种多光斑零位偏差标定方法，以提高多光斑的零位偏差的标定精度。图3为本实施例提供的多光斑零位偏差标定方法的流程图，请参考图3，多光斑零位偏差标定方法包括：
[0041]
步骤s1：提供基板，基板上具有至少四个测量点；
[0042]
步骤s2：调焦调平系统将同一光束依次投影到每个测量点上进行第一次测量，光束包含至少两个测量光斑，每次投影至测量点上时，同一个测量光斑与测量点对准，且至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的第一位置信息；
[0043]
步骤s3：将基板水平旋转180
°
，调焦调平系统将光束依次投影到每个测量点上进行第二次测量，每次投影至测量点上时，同一个测量光斑与测量点对准，且至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的第二位置信息；
[0044]
步骤s4：利用每个测量点对应的第一位置信息和第二位置信息计算出每个测量光斑的零位偏差值。
[0045]
图4为本实施例提供的多光斑零位偏差标定方法中测量点与测量光斑的位置示意图，下面结合图4对本实施例提供的多光斑零位偏差标定方法进行详细说明。
[0046]
执行步骤s1：提供基板，基板上具有至少四个测量点。
[0047]
具体的，基板包括硅片、玻璃板或陶瓷板，但不限于此，在基板上可形成线路图案即可。基板上设置有至少四个测量点，在本实施例中，基板具有至少两个测量点组，每个测量点组包括至少一对测量点，即测量点的数量为大于等于四的偶数，每对测量点相对基板的中心对称设置。每个测量点组内的所有测量点的中心位于同一虚拟连线上，且每个测量点组的虚拟连线的方向可以看作基板的一个扫描倾斜方向，任意两个测量点组的虚拟连线不重合，即多个测量点组的虚拟连线的方向对应了基板的多个扫描倾斜方向。
[0048]
请参考图4，图4中示例了四个测量点a、b、c、d，其中测量点a和测量点b为一对测量点，测量点c和测量点d为另一对测量点，通过这两对测量点能够测量基板沿a-b方向和c-d方向的扫描倾斜。其中基板100的中心点为原点，测量点a、b及测量点c、d均相对基板的中心对称设置。
[0049]
执行步骤s2：调焦调平系统将同一光束依次投影到每个测量点上进行第一次测量，光束包含至少两个测量光斑，每次投影至测量点上时，同一个测量光斑与测量点对准，且至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的第一位置信息。
[0050]
具体的，将基板设置于一工件台上，调焦调平系统将同一光束依次投影到每个测量点上进行第一次测量，光束包含至少两个测量光斑，通过工件台带动基板移动，使得测量光斑投影至基板上。在同一光束依次投影到每个测量点上时，均是光束中的同一测量光斑与每个测量点对准，通过工件台带动基板移动，具体是沿基板的x方向和y方向平移基板，以使同一测量光斑依次与每个测量点对准，然后至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的第一位置信息。在本实施例中，在同一测量光斑依次与每个测量点对准后，获取所有测量光斑测量到的基板上对应位置的第一位置信息，第一位置信息为测量光斑测量到的基板上对应位置的垂向高度值。
[0051]
请参考图4，图4中示例的光束200包含五个测量光斑210，其中四个测量光斑210围绕一个测量光斑210周向均匀分布，使同一测量光斑210依次与测量点a、b、c、d对准，在本实
施例中，可将中心的测量光斑210依次与测量点a、b、c、d对准，在对准的同时其余四个测量光斑210也投影在基板100上，其余四个测量光斑210在基板100上的位置为对应的测量点周向均匀分布的位置；进而，获取所有测量光斑210测量到的基板上对应位置的垂向高度值。将同一测量光斑与测量点a、b、c、d对准时，n个测量光斑测量到的基板上对应位置的垂向高度值设为z
1a0
～z
na0
、z
1b0
～z
nb0
、z
1c0
～z
nc0
、z
1d0
～z
nd0
，每个测量光斑均测量得到基板上对应的四个位置的垂向高度值。
[0052]
执行步骤s3：将基板水平旋转180
°
，调焦调平系统将光束依次投影到每个测量点上进行第二次测量，每次投影至测量点上时，同一个测量光斑与测量点对准，且至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的第二位置信息。
[0053]
具体的，将基板水平旋转180
°
，调焦调平系统将光束依次投影到每个测量点上进行第二次测量，通过工件台带动基板移动，使得测量光斑投影至基板上。在光束依次投影到每个测量点上时，均是光束中的同一测量光斑与每个测量点对准，通过工件台带动基板移动，具体是沿基板的x方向和y方向平移基板，以使同一测量光斑依次与每个测量点对准，然后至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的第二位置信息。在本实施例中，在同一测量光斑依次与每个测量点对准后，获取所有测量光斑测量到的基板上对应位置的第二位置信息，第二位置信息为测量光斑测量到的基板上对应位置的垂向高度值。在本实施例中，将基板水平旋转180
°
是工件台保持不动，直接将基板水平调整180
°
。
[0054]
同样利用图4中示例的光束200，包含五个测量光斑210，将基板100水平旋转180
°
后，同样将中心的测量光斑210依次与测量点a、b、c、d对准，在对准的同时其余四个测量光斑210也投影在基板上，其余四个测量光斑210在基板100上的位置为对应的测量点周向均匀分布的位置；进而，获取所有测量光斑210测量到的基板上对应位置的垂向高度值。将基板水平旋转180
°
后，同一测量光斑与测量点a、b、c、d对准时，n个测量光斑测量到的基板上对应位置的垂向高度值设为z
na180
～z
na180
、z
1b180
～z
nb180
、z
1c180
～z
nc180
、z
1d180
～z
nd180
，每个测量光斑均测量到基板上对应的四个位置的垂向高度值。
[0055]
执行步骤s4：利用每个测量点对应的第一位置信息和第二位置信息计算出每个测量光斑的零位偏差值。
[0056]
具体的，由于第一位置信息和第二位置信息均为测量光斑测量到的基板上对应位置的垂向高度值，因此将每个测量光斑测量到的所有垂向高度值取平均值，得到每个测量光斑的平均垂向高度值，每个测量光斑测量到的所有垂向高度值包括第一次测量中每个测量光斑测量到的所有垂向高度值和第二次测量中每个测量光斑测量到的所有垂向高度值。
[0057]
以图4中示出的测量点的数量为例，测量光斑的平均垂向高度值的计算公式如下：
[0058][0059]
其中，为n个测量光斑对应的平均垂向高度值。
[0060]
进一步地，将所有测量光斑的平均垂向高度值中的最大者与最小者取平均值，得到理想垂向高度值，计算公式如下：
[0061][0062]
其中，为所有测量光斑的平均垂向高度值中的最大者，所有测量光斑的平均垂向高度值中的最小者，z
ref
为理想垂向高度值。
[0063]
进一步地，将每个测量光斑的平均垂向高度值与理想垂向高度值作差，得到每个测量光斑的零位偏差值，计算公式如下：
[0064][0065]
其中，z
1delta
～z
ndelta
为n个测量光斑的零位偏差值。
[0066]
在本实施例中，若基板存在扫描倾斜偏差和楔形偏差，在第一次测量和第二次测量时，每个测量光斑在基板同一位置测量到的两个垂向高度值是不同的，将每个测量光斑第一次测量得到的垂向高度值和第二次测量得到的垂向高度值取平均值能够抵消部分基板存在的扫描倾斜偏差与一阶楔形偏差，通过平均垂向高度值得到理想垂向高度值，再通过每个测量光斑的平均垂向高度值与理想垂向高度值作差，得到每个测量光斑的零位偏差值，使每个测量光斑的零位偏差的标定更精确。并且将同一测量光斑依次与至少四个测量点对准，然后至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的位置信息，能够得到测量光斑在基板上对应至少四个位置的位置信息，通过基板上多个位置的位置信息能够更加准确的判断基板存在的扫描倾斜偏差与一阶楔形偏差，然后通过第一位置信息和第二位置信息进行计算会更准确的抵消基板存在的扫描倾斜偏差与一阶楔形偏差，进一步提高测量光斑的零位偏差的标定精度。
[0067]
【实施例二】
[0068]
图5为本实施例提供的多光斑零位偏差标定方法的测量点的分布示意图。请参考图5，与实施例一的区别在于，本实施例中，测量点e的数量至少为五个，且测量点e在基板110上随机分布；在进行第一次测量和第二次测量中，每次投影至测量点上时，获取与测量点对准的测量光斑测量到的基板上对应位置的水平坐标值及垂向坐标值，其中水平坐标值及垂向坐标值为以基板的中心点建立的水平x-y-z坐标系对应的x坐标值、y坐标值及z坐标值。
[0069]
在本实施例中，获取基板上对应位置的第二位置信息之后，还包括：
[0070]
选中任一测量点，将选中的测量点依次移动到所有测量光斑下进行第三次测量，获取每个测量光斑测量到的基板上对应位置的第三位置信息，第三位置信息均包括水平坐标值及垂向坐标值，同样水平坐标值及垂向坐标值为以基板的中心点建立的水平x-y-z坐标系对应的x坐标值、y坐标值及z坐标值。
[0071]
在本实施例中，水平方向包括x方向和y方向，垂向为z向，根据与测量点对准的测量光斑测量到的水平坐标值及垂向坐标值计算出x方向和y方向上的倾斜角度改变量，计算公式如下：
[0072][0073]
其中，n为测量点的数量，x1～xn为第一次测量时与测量点对准的测量光斑测量到的x坐标值，y1～yn为第一次测量时与测量点对准的测量光斑测量到的y坐标值，z1～zn为第一次测量时与测量点对准的测量光斑测量到的z坐标值，x
n+1
～x
2n
为第二次测量时与测量点对准的测量光斑测量到的x坐标值，y
n+1
～y
2n
为第二次测量时与测量点对准的测量光斑测量到的y坐标值，z
n+1
～z
2n
为第二次测量时与测量点对准的测量光斑测量到的z坐标值，z0_delta为基板中心点的垂向坐标值，wwy为基板在x方向上的倾斜角度；wwx为基板在y方向上的倾斜角度；szxa_delta为基板在x方向上的倾斜角度改变量，szya_delta为基板在y方向上的倾斜角度改变量。
[0074]
进一步地，根据倾斜角度改变量及第三次测量时每个测量光斑测量到的水平坐标值及垂向坐标值得到每个测量光斑的垂向高度修正值，计算公式如下：
[0075]
zi+szxa_delta
·
xi+szya_delta
·
yi＝zi[0076]
其中，i为某一测量光斑，1≤i≤n，n为测量光斑的数量；xi及yi为测量光斑i测量到的水平坐标值，zi为测量光斑i测量到的垂向坐标值，zi为测量光斑i的垂向高度修正值。
[0077]
进一步地，将所有测量光斑的垂向高度修正值中的最大者与最小者取平均值，得到理想垂向高度值，计算公式如下：
[0078]zref
＝(z
max
+z
min
)/2
[0079]
其中，z
max
为所有测量光斑的垂向高度修正值中的最大者，z
min
所有测量光斑的垂向高度修正值中的最小者，z
ref
为理想垂向高度值。
[0080]
进一步地，将每个测量光斑的垂向高度修正值与理想垂向高度值作差，得到每个测量光斑的零位偏差值，计算公式如下：
[0081][0082]
其中，z
1delta
～z
ndelta
为n个测量光斑的零位偏差值。
[0083]
在本实施例中，通过第一次测量和第二次测量获得的水平坐标值及垂向坐标值，去计算抵消基板存在的楔形偏差，并且计算得到基板在水平方向上的倾斜角度改变量，倾斜角度改变量为基板移动过程中，基板的倾斜角度的变化量；通过倾斜角度改变量去修正每个测量光斑测量到的垂向坐标值以得到其垂向高度修正值，然后计算得到每个测量光斑的零位偏差值，使每个测量光斑的零位偏差的标定更精确。
[0084]
综上，在本发明提供的一种多光斑零位偏差标定方法中，提供的基板上具有至少
四个测量点，调焦调平系统将同一光束依次投影到每个测量点上进行第一次测量，光束包含至少两个测量光斑，每次投影至测量点上时，同一个测量光斑与测量点对准，且至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的第一位置信息；进而，将基板水平旋转180
°
，调焦调平系统将光束依次投影到每个测量点上进行第二次测量，每次投影至测量点上时，同一个测量光斑与测量点对准，且至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的第二位置信息；利用每个测量点对应的第一位置信息和第二位置信息计算出每个测量光斑的零位偏差值。本发明中若基板存在扫描倾斜偏差与楔形偏差，同一测量光斑在基板同一位置获得的第一位置信息与第二位置信息会是不同的值，利用第一位置信息和第二位置信息进行计算能够抵消部分基板存在的扫描倾斜偏差与楔形偏差，使每个测量光斑的零位偏差的标定更精确；并且将同一测量光斑依次与至少四个测量点对准，然后至少获取一个测量光斑测量到的基板上对应位置的位置信息，能够得到测量光斑在基板上对应至少四个位置的位置信息，通过基板上多个位置的位置信息能够更加准确的判断基板存在的扫描倾斜偏差与楔形偏差，然后通过第一位置信息和第二位置信息进行计算会更准确的抵消基板存在的扫描倾斜偏差与楔形偏差，进一步提高测量光斑的零位偏差的标定精度。
[0085]
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。