專利名稱：基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法和系統(tǒng)，且特別是有 關(guān)于一種應(yīng)用于投影光刻系統(tǒng)調(diào)焦調(diào)平的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法和系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，集成電路的應(yīng)用越發(fā)廣泛，隨之而來(lái)的便是其 生產(chǎn)的高精度性。而投影光刻機(jī)是集成電路生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的設(shè)備，光刻 技術(shù)是大規(guī)模集成電路制造的基礎(chǔ)，已經(jīng)成為推動(dòng)集成電路發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。
投影光刻機(jī)的目的是將掩模圖形清晰地成像于涂有光刻膠的基底(例如 硅片)上，要達(dá)到此目的必須保證基底上的啄光區(qū)域處于投影物鏡最佳焦面(最 佳焦面基底曝光質(zhì)量最好時(shí)對(duì)應(yīng)的平面)位置處。由于加工工藝的原因，導(dǎo) 致基底的上下表面有一定的傾斜角。
在投影光刻機(jī)中，曝光過(guò)程中工件臺(tái)(工件臺(tái)承載基底的臺(tái)子)由垂向 控制系統(tǒng)控制沿基石(例如大理石)上表面移動(dòng)，基石整體始終固定不動(dòng)。 由于安裝的原因，基石上表面相對(duì)投影物鏡最佳焦面有一定的傾斜角。
基底傾斜和基石上表面相對(duì)投影物鏡最佳焦面的傾斜都會(huì)影響曝光質(zhì)量， 所以在曝光之前基底傾斜和基石的傾斜必須通過(guò)一定的測(cè)校方法得到，在實(shí)際 曝光時(shí)補(bǔ)償傾斜對(duì)曝光垂向位置的影響，從而優(yōu)化成像質(zhì)量。
美國(guó)專利US6278515揭露了一種自動(dòng)測(cè)量并調(diào)節(jié)基底上表面與最佳焦面之 間的傾斜方法和裝置，但是對(duì)于基底上的邊緣區(qū)域來(lái)說(shuō)，這種測(cè)量?jī)A斜的裝置 就不夠精確了。目前基底的尺寸越來(lái)越大，焦深值越來(lái)越小，利用焦面自動(dòng)校 正裝置不能將基底的邊緣區(qū)域調(diào)到最佳焦面處。
美國(guó)專利US6562528揭露了 一種測(cè)量基底傾斜值和像面傾斜值的方法，沿 一個(gè)坐標(biāo)軸(X或Y)且在X-Y平面內(nèi)移動(dòng)工件臺(tái)將掩模上的標(biāo)記曝光到基底上，
5從而在基底上形成一個(gè)曝光序列，利用不同曝光位置的像與焦面之間高度不同
可以得到基底傾斜值；工件臺(tái)沿Z軸與其中一個(gè)水平軸(X或Y)步進(jìn)，在硅片上 形成另外一個(gè)曝光序列，分析曝光序列得到像面與基底上表面之間的傾斜值。 然而，通過(guò)曝光的方法測(cè)量?jī)A斜值，不僅成本高且過(guò)程也較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于投影光刻系統(tǒng)調(diào)焦調(diào)平的基底傾斜和基石傾斜的測(cè) 量方法和系統(tǒng)。本發(fā)明所公開(kāi)的方法和系統(tǒng)不需進(jìn)行曝光，通過(guò)在基底上X、 Y 方向等距選取多點(diǎn)，利用基底傾斜和基石傾斜測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，然后利用測(cè) 量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算得到基底傾斜值和基石傾斜值。
本發(fā)明的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法包括
在基底上表面的X,Y方向等距選取多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，確定所述測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)值； 利用工件臺(tái)水平向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)； 利用工件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)垂向運(yùn)動(dòng)；
利用工件臺(tái)夾持所述基底并帶動(dòng)所述基底移動(dòng)，使所述基底上的多個(gè)測(cè)量 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到光軸處，其中所述工件臺(tái)沿基石上表面移動(dòng)；
利用調(diào)焦調(diào)平傳感器對(duì)位于光軸下的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得到所述測(cè)量點(diǎn)相 對(duì)最佳焦面的高度值和傾斜值；
利用所述多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高度值和坐標(biāo)值，計(jì)算得到所述基底上表面的擬合 平面系數(shù)；
利用所述基底上表面的擬合平面系數(shù)，計(jì)算得到基底傾斜值，其中所述基 底傾斜值為所述擬合平面與所述基底下表面之間的傾斜值；
利用所述基底傾斜值和所述多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的傾斜值，計(jì)算得到基石傾斜值， 其中所述基石傾斜值為所述基石上表面與最佳焦面之間的傾斜值。
本發(fā)明的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量系統(tǒng)包括
照明光源系統(tǒng)、透鏡系統(tǒng)、基底、工件臺(tái)、工件臺(tái)水平向控制系統(tǒng)、工件 臺(tái)垂向控制系統(tǒng)、基石、調(diào)焦調(diào)平傳感器系統(tǒng)，其中
基底上表面的X,Y方向等距設(shè)定有多個(gè)坐標(biāo)值確定的測(cè)量點(diǎn)； 工件臺(tái)水平向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)；工件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)垂向運(yùn)動(dòng)；
工件臺(tái)夾持所述基底并帶動(dòng)所述基底移動(dòng)，使所述基底上的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)運(yùn) 動(dòng)到光軸處，其中所述工件臺(tái)沿基石上表面移動(dòng)；
調(diào)焦調(diào)平傳感器對(duì)位于光軸下的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得到所述測(cè)量點(diǎn)相對(duì)最 佳焦面的高度值和傾斜值；
所述多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高度值和坐標(biāo)值，計(jì)算得到所述基底上表面的擬合平面 系數(shù)；
所述基底上表面的擬合平面系數(shù)，計(jì)算得到基底傾斜值，其中所述基底傾 斜值為所述擬合平面與所述基底下表面之間的傾斜值；
所述基底傾斜值和所述多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的傾斜值，計(jì)算得到基石傾斜值，其中 所述基石傾斜值為所述基石上表面與最佳焦面之間的傾斜值。
本發(fā)明的測(cè)量方法和系統(tǒng)相4^于先前"^支術(shù)測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單，且由于不需進(jìn)行 曝光，因此成本也較低。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配 合附圖，作詳細(xì)i兌明如下。


圖1所示為本發(fā)明的基底傾斜和基石傾斜測(cè)量系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
為了更好地了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖示說(shuō)明 如下。
在本發(fā)明中，基底傾斜值定義為基底上表面的擬合平面與基底下表面之間 的傾斜值；基石傾斜值定義為基石上表面與最佳焦面之間的傾斜值。
圖1所示為本發(fā)明的基底傾斜和基石傾斜測(cè)量系統(tǒng)。圖1所示的基底傾斜 和基石傾斜測(cè)量系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)l，光學(xué)透鏡2，調(diào)焦調(diào)平傳感器3，承載 基底4的工件臺(tái)5，控制工件臺(tái)5水平運(yùn)動(dòng)的水平控制系統(tǒng)6，控制工件臺(tái)5垂 向運(yùn)動(dòng)的工件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)7，基石8。其中，照明系統(tǒng)l發(fā)射光源，經(jīng)過(guò)透 鏡2并沿透鏡2的光軸方向照射在基底的上表面上，調(diào)焦調(diào)平傳感器3測(cè)量基底上表面與最佳焦面之間的高度和傾斜值，基底4上取測(cè)量點(diǎn)，工件臺(tái)5為具 有6自由度(x， y， z， Rx, Ry， Rz)并夾持帶動(dòng)基底運(yùn)動(dòng)的承片臺(tái)，水平控制 系統(tǒng)6控制工件臺(tái)5的水平向(x, y, Rz)運(yùn)動(dòng)，垂向控制系統(tǒng)7控制工件臺(tái) 的垂向(z， Rx, Ry)運(yùn)動(dòng)，垂向控制系統(tǒng)7的零平面與基石上表面平行，垂向 控制系統(tǒng)7沿基石8上表面且處于工件臺(tái)5下表面與基石8上表面之間運(yùn)動(dòng)， 基石8支撐工件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)7和工件臺(tái)5。
本發(fā)明的測(cè)量方法是，通過(guò)在基底上X、 Y向等距選取多點(diǎn)，用基底和基 石傾斜測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，利用測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算得到基底傾斜值及基石 傾斜值。
在基底上取點(diǎn)方法為，設(shè)基底的半徑為R，將基底中心設(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則測(cè) 量點(diǎn)的坐標(biāo)需滿足(l)和(2)式，且選取的測(cè)量點(diǎn)都可由測(cè)量系統(tǒng)中的調(diào)焦調(diào)平 傳感器測(cè)量高度和傾斜。
以上取點(diǎn)范圍僅是優(yōu)選實(shí)施方式，基底上可由測(cè)量系統(tǒng)中的調(diào)焦調(diào)平傳感 器測(cè)量高度和傾斜的點(diǎn)均可選取作為測(cè)量點(diǎn)。
本發(fā)明利用測(cè)量系統(tǒng)對(duì)基底4上的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量過(guò)程為照明光 源1發(fā)出的光經(jīng)過(guò)透鏡2沿透鏡2的光軸照射到基底4的上表面，工件臺(tái)水平 控制系統(tǒng)6才艮據(jù)測(cè)量點(diǎn)位置控制工件臺(tái)的水平向運(yùn)動(dòng)、工件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)7 控制工件臺(tái)的垂向運(yùn)動(dòng)(工件臺(tái)5始終沿基石上表面移動(dòng)且工件臺(tái)5高度始終 為一定值、工件臺(tái)5傾斜始終為零)，工件臺(tái)5夾持基底4并帶動(dòng)基底移動(dòng)使基 底上的測(cè)量點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到光軸處，調(diào)焦調(diào)平傳感器3對(duì)位于光軸下的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè) 量得到測(cè)量點(diǎn)相對(duì)最佳焦面的高度與傾斜值。
由測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量得到的測(cè)量點(diǎn)高度值和測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)可擬合一個(gè)平面方程 (3)，將各測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)(x, y)及調(diào)焦調(diào)平傳感器3測(cè)量得到的測(cè)量點(diǎn)的高度 值(z)代入(3)式求出擬合系數(shù)a、 b、 c。由于工件臺(tái)5的傾斜始終為零，基底 下表面置于工件臺(tái)上，所以工件臺(tái)下表面的傾斜也為零，基底的傾斜值即為基 底上表面的擬合平面相對(duì)于零平面的傾斜值。利用(5)和(6)式得到基底的傾斜值， 最后利用(7)和8)式得到基石傾斜值。<formula>formula see original document page 9</formula>
(3)式寫(xiě)成矩陣形式為:
<formula>formula see original document page 9</formula>
設(shè)基底傾斜值表示為Rx,substrate、 Ry,substrate,調(diào)焦調(diào)平傳感器3測(cè)量得到的測(cè)
量點(diǎn)的傾斜值表示為Rx,、 Ry，基石傾斜表示為Rx，st。ne、 Rv
則基底傾斜值表達(dá)式為
<formula>formula see original document page 9</formula>
(3)、 (5)、 (6)、 (7)、 (8)式的坐標(biāo)系都為圖1中定義的右手坐標(biāo)系，Rx為平 面繞X軸的旋轉(zhuǎn)角、方向?yàn)閳D1中標(biāo)定的方向，Ry為平面繞Y軸的旋轉(zhuǎn)角、方 向?yàn)閳D1中標(biāo)定的方向，<RX>、 〈R,為調(diào)焦調(diào)平傳感器測(cè)量多點(diǎn)得到的傾斜值 的平均值。
假設(shè)在基底上取n個(gè)測(cè)量點(diǎn)，且這n個(gè)測(cè)量點(diǎn)都可由調(diào)焦調(diào)平傳感器測(cè)量， 若第i (i=l,2,3......n)個(gè)測(cè)量點(diǎn)的傾斜值為Rxi、 Ryi,則<&>、 〈R 的表達(dá)式為
<formula>formula see original document page 9</formula>
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所 屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許 的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
9
權(quán)利要求
1. 一種基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法，應(yīng)用于投影光刻系統(tǒng)的調(diào)焦調(diào)平，其特征在于，包括在基底上表面的X，Y方向等距選取多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，確定所述測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)值；利用工件臺(tái)水平向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)；利用工件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)垂向運(yùn)動(dòng)；利用工件臺(tái)夾持所述基底并帶動(dòng)所述基底移動(dòng)，使所述基底上的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到光軸處，其中所述工件臺(tái)沿基石上表面移動(dòng)；利用調(diào)焦調(diào)平傳感器對(duì)位于光軸下的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得到所述測(cè)量點(diǎn)相對(duì)最佳焦面的高度值和傾斜值；利用所述多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高度值和坐標(biāo)值，計(jì)算得到所述基底上表面的擬合平面系數(shù)；利用所述基底上表面的擬合平面系數(shù)，計(jì)算得到基底傾斜值，其中所述基底傾斜值為所述擬合平面與所述基底下表面之間的傾斜值；利用所述基底傾斜值和所述多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的傾斜值，計(jì)算得到基石傾斜值，其中所述基石傾斜值為所述基石上表面與最佳焦面之間的傾斜值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法，其特征在于， 所述測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)滿足(_%^<x<%^, -%^<y<;^i),其中R為所述基底半徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法，其特征在于， 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所述工件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)控制所述工件臺(tái)的高度值始終為 一定值， 所述工件臺(tái)傾斜值始終為零。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法，其特征在于， 利用所述工件臺(tái)水平向和垂向控制系統(tǒng)將所述測(cè)量點(diǎn)帶到光軸下時(shí)，由所述調(diào) 焦調(diào)平傳感器測(cè)量所述光軸下的測(cè)量點(diǎn)相對(duì)最佳焦面的高度和傾斜值，測(cè)量完 成后由所述工件臺(tái)水平向和垂向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)到下 一測(cè)量點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法，其特征在于， 所述得到基底上表面擬合平面系數(shù)的計(jì)算方法符合公式Z-^ + ^ + c，其中Z為 所述測(cè)量點(diǎn)的高度值、(x, y)為所述測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)、(a, b，c)為所述基底上表面的擬合平面的擬合系數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法，其特征在于， 所述得到基底傾斜值的計(jì)算方法符合公式(^""^。"=6, A.w"=-")，其中(Rx，substrate， Ry,substmte)為基底傾^K直。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法，其特征在于， 所述得到基石傾斜值的計(jì)算方法符合公式= —&油嫌—〈^〉， ^一 = -- ^》，其中(Rx油鵬,Ry,sub咖e)為基底傾斜值，(Rx， Ry)為測(cè)量點(diǎn) 傾斜值，(Rx,她e，Ry，st。ne)為基石傾斜值，<RX>、 〈R,為多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的傾斜值的平 均值。。
8. —種基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)用于投影光刻系統(tǒng)的調(diào)焦調(diào)平，包括照明光源系統(tǒng)、透鏡系統(tǒng)、基底、工件臺(tái)、工件臺(tái)水平向控制系統(tǒng)、工 件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)、基石、調(diào)焦調(diào)平傳感器系統(tǒng)，其特征在于基底上表面的X，Y方向等距i殳定有多個(gè)坐標(biāo)值確定的測(cè)量點(diǎn)；工件臺(tái)水平向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)；工件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)垂向運(yùn)動(dòng)；工件臺(tái)夾持所述基底并帶動(dòng)所述基底移動(dòng)，使所述基底上的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)運(yùn) 動(dòng)到光軸處，其中所述工件臺(tái)沿基石上表面移動(dòng)；調(diào)焦調(diào)平傳感器對(duì)位于光軸下的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得到所述測(cè)量點(diǎn)相對(duì)最 佳焦面的高度值和傾斜值；所述多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高度值和坐標(biāo)值，計(jì)算得到所述基底上表面的擬合平面 系數(shù)；所述基底上表面的擬合平面系數(shù)，計(jì)算得到基底傾斜值，其中所述基底傾 斜值為所述擬合平面與所述基底下表面之間的傾斜值；所述基底傾斜值和所述多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的傾斜值，計(jì)算得到基石傾斜值，其中 所述基石傾斜值為所述基石上表面與最佳焦面之間的傾斜值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)滿足(—y^<x<:^， -/vKy〈X^,其中R為所述基底半徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所述工件臺(tái)垂向控制系統(tǒng)控制所述工件臺(tái)的高度值始終為一定值，所述工件臺(tái)傾斜值始終為零。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 利用所述工件臺(tái)水平向和垂向控制系統(tǒng)將所述測(cè)量點(diǎn)帶到光軸下時(shí)，由所述調(diào) 焦調(diào)平傳感器測(cè)量所述光軸下的測(cè)量點(diǎn)相對(duì)最佳焦面的高度和傾斜值，測(cè)量完 成后由所述工件臺(tái)水平向和垂向控制系統(tǒng)控制工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)到下 一測(cè)量點(diǎn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述得到基底上表面擬合平面系數(shù)的計(jì)算方法符合公式Z-^ +杪+ c，其中Z為 所述測(cè)量點(diǎn)的高度值、(x，y)為所述測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)、(a，b，c)為所述基底上表面的 擬合平面的擬合系數(shù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述得到基底傾斜值的計(jì)算方法符合公式(&w^6， &.w=—"),其中(Rx，sub咖te, Ry,substrate)為基底傾斜《直。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述得到基石傾斜值的計(jì)算方法符合公式= -〈A〉， 及 =-&油馳-化〉，其中(Rx,s插ate，Ry油trate)為基底傾斜值，(Rx，Ry)為測(cè)量點(diǎn)傾斜值，(Rx,st。ne,Ry，st。ne)為基石傾斜值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于投影光刻系統(tǒng)調(diào)焦調(diào)平的基底傾斜和基石傾斜的測(cè)量方法和系統(tǒng)。本發(fā)明所公開(kāi)的方法和系統(tǒng)不需進(jìn)行曝光，通過(guò)在基底上X、Y方向等距選取多點(diǎn)，利用基底傾斜和基石傾斜測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，然后利用測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算得到基底傾斜值和基石傾斜值。
文檔編號(hào)G01B11/26GK101482399SQ20091004574
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者王獻(xiàn)英 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司