專利名稱：一種修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)投影裝置中平面不平整度測(cè)試校正方法，特別是涉及一種修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法。
背景技術(shù)：
光刻技術(shù)或稱光學(xué)刻蝕術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于集成電路制造工藝中。該技術(shù)通過(guò)光學(xué)投影裝置曝光，將設(shè)計(jì)的掩模圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上?！把谀！焙汀肮饪棠z”的概念在光刻工藝中是公知的掩模也稱光掩模版，是薄膜、塑料或玻璃等材料的基底上刻有精確定位的各種功能圖形的一種模版，用于對(duì)光刻膠層的選擇性曝光；光刻膠是由光敏化合物、基體樹(shù)脂和有機(jī)溶劑等混合而成的膠狀液體，受到特定波長(zhǎng)光線作用后，其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使得在某種溶液中的溶解特性改變。
由于最終決定集成電路的特征尺寸，光學(xué)投影裝置作為集成電路制造工藝中的重要設(shè)備，其精度要求對(duì)于光刻工藝的重要性不言自明。在曝光過(guò)程中，由于承載硅片的工件臺(tái)與承載掩模的掩模臺(tái)會(huì)發(fā)生步進(jìn)或者掃描運(yùn)動(dòng)，工件臺(tái)和掩模臺(tái)的平整度勢(shì)必直接影響曝光于硅片上的圖樣質(zhì)量。盡管上述光學(xué)平面經(jīng)過(guò)了精密的機(jī)械加工、打磨，但是在其表面上仍然不可避免地會(huì)存在缺陷。即使是只有幾納米大小的缺陷點(diǎn)，也使光刻機(jī)系統(tǒng)的精度產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差。為盡可能的減少上述誤差，必須在曝光之前對(duì)光學(xué)平面表面進(jìn)行掃描測(cè)試，得到其表面面形圖像的測(cè)量數(shù)據(jù)，然后對(duì)表面缺陷進(jìn)行修正補(bǔ)償，從而滿足系統(tǒng)的高精度要求。
美國(guó)專利(專利號(hào)US0179879 A1)闡述過(guò)利用特殊的干涉儀系統(tǒng)測(cè)量光刻系統(tǒng)中鏡面位置以及測(cè)量鏡面不平整度的方法。其所述的干涉儀包括具備旋轉(zhuǎn)、傾斜功能的調(diào)制器，從而使得干涉儀信號(hào)受調(diào)制。該信號(hào)經(jīng)鏡面反射后，即攜帶鏡面不平整度信息，經(jīng)特定接收器分析，可解調(diào)得到鏡面不平整度。然而，上述測(cè)量光學(xué)平面不平整度的裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且因干涉儀攜帶調(diào)制器和解調(diào)器，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法，該方法通過(guò)借助光學(xué)投影裝置自身干涉儀裝置對(duì)平面進(jìn)行掃描，得到平面表面形貌的測(cè)量數(shù)據(jù)，然后利用數(shù)學(xué)修正的手段來(lái)彌補(bǔ)表面缺陷，最終實(shí)現(xiàn)提高光學(xué)投影裝置中平面平整度精度。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下一種修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法，其特征在于，包括如下步驟首先對(duì)光學(xué)平面進(jìn)行掃描測(cè)量得到待測(cè)光學(xué)平面的原面形數(shù)據(jù)；其次通過(guò)插值計(jì)算方法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平滑處理；最后對(duì)插值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行濾波得到新面形數(shù)據(jù)組成。
進(jìn)一步，所述的對(duì)光學(xué)平面進(jìn)行掃描測(cè)量步驟借助光學(xué)投影裝置自身干涉儀，以一定步長(zhǎng)在整個(gè)光學(xué)平面內(nèi)進(jìn)行采樣，通過(guò)讀取干涉儀測(cè)量數(shù)據(jù)，得到光學(xué)平面平移面形和旋轉(zhuǎn)面形數(shù)據(jù)。
所述的插值計(jì)算方法為借助公知的插值方法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平滑處理，如線性樣條插值方法、牛頓插值方法、斯特林插值方法等。
所述的對(duì)計(jì)算結(jié)果濾波得到新面形數(shù)據(jù)包括對(duì)新面形值附加一定權(quán)重，以降低校正面形值的整體噪聲水平。
由以上公開(kāi)的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明通過(guò)采用數(shù)學(xué)處理方法，可以彌補(bǔ)因機(jī)械加工等因素造成的不可避免的缺陷，提高光學(xué)投影裝置中平面的平整度；校正后面形精度可提高至納米量級(jí)，該精度理論上僅依賴于測(cè)量用干涉儀自身的測(cè)量精度；此外由于本發(fā)明修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法可以采用光學(xué)投影裝置中自身干涉儀，從而使設(shè)備成本得到降低。本發(fā)明修正方法具有簡(jiǎn)單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)有效、成本低等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為借助光學(xué)投影裝置自身干涉儀對(duì)平面進(jìn)行掃描的示意圖；圖2為相對(duì)于基準(zhǔn)平面干涉儀測(cè)量示意圖；圖3為待測(cè)平面平移面形測(cè)量值與擬合計(jì)算結(jié)果曲線圖。
圖中標(biāo)記說(shuō)明1-待測(cè)校平面；2-Y向處于某一水平高度的第一支干涉儀；3-Y向處于同一水平高度的第二支干涉儀；4-X向處于某一水平高度的第一支干涉儀；5-X向處于同一水平高度的第二支干涉儀；6-基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)平面；d-干涉儀2、3水平間距。XYZ坐標(biāo)系如圖所示，Rx、Ry、Rz分別對(duì)應(yīng)繞X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)量。position對(duì)應(yīng)平面上測(cè)量點(diǎn)位置，Xm、Xt分別對(duì)應(yīng)待測(cè)平面面形測(cè)量值及校正結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法，包括如下步驟首先對(duì)待測(cè)校光學(xué)平面進(jìn)行掃描測(cè)量得到待測(cè)校光學(xué)平面的原面形數(shù)據(jù)；其次通過(guò)插值計(jì)算方法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平滑處理；最后對(duì)插值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行濾波得到新面形數(shù)據(jù)組成。
參見(jiàn)圖1，待測(cè)校平面1沿X方向掃描運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中，X向干涉儀4和5相對(duì)于平面的位置保持固定不變，故利用4和5測(cè)得的平面旋轉(zhuǎn)度為定值，即平面沿X方向掃描不影響Rx。然而，Y向干涉儀2和3在方鏡上位置變化會(huì)影響利用2和3測(cè)得的平面旋轉(zhuǎn)度Ry。設(shè)函數(shù)M(x)為連續(xù)函數(shù)，用于描述位置x點(diǎn)處待測(cè)平面形貌，m2(x)和m3(x)分別為干涉儀2和3測(cè)量結(jié)果，如圖2所示，干涉儀2和3到基準(zhǔn)平面的垂向距離y2(x)和y3(x)分別為y2(x)＝m2(x)+M(x+d/2)(2)y3(x)＝m3(x)+M(x-d/2)(3)由此得到待測(cè)校平面平移面形及旋轉(zhuǎn)面形分別為y(x)=y2(x)+y3(x)2---(4)]]>Ry(x)=y2(x)-y3(x)d---(5)]]>若給定前一測(cè)量點(diǎn)處平移面形值，則相鄰測(cè)量點(diǎn)處平移面形值等于所測(cè)的旋轉(zhuǎn)面形乘以測(cè)量點(diǎn)間距。更進(jìn)一步地，若掃描步長(zhǎng)恰等于d，則可將干涉儀2和3看作可以輪換選擇二者之一的一組信息(位元)。因此平移面形測(cè)量屬于相對(duì)測(cè)量。若在Y方向上測(cè)量步長(zhǎng)等于干涉儀間距，對(duì)于兩次相鄰測(cè)量，在Y向干涉儀2、3的各自兩次采樣中，包括對(duì)方鏡上同一點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)采樣?；谝陨显?，可重現(xiàn)方鏡平移面形。由此，在Y向干涉儀2和3的高度平面上，可以描述待測(cè)平面1的平移形貌。在不同的起始位置多次重復(fù)該過(guò)程，并對(duì)測(cè)量結(jié)果取算術(shù)平均，即可得待測(cè)平面平移面形。
基于測(cè)量得到的面形數(shù)據(jù)，采用線性樣條插值處理方法進(jìn)行處理設(shè)第i次采樣結(jié)果為f(xi)，則經(jīng)樣條序列S插值后的面形結(jié)果為f(x)=af(xi)+bf(xi+1)+16(xi+1-xi)2{(a3-a)S(xi)+(b3-b)S(xi+1)}---(6)]]>其中線性樣條插值系數(shù)a＝(xi+1-x)/(xi+1-xi) (7)b＝(x-xi)/(xi+1-xi)(8)將樣條插值結(jié)果與原始測(cè)量面形數(shù)據(jù)相減，即得面形殘差，此即校正resi＝(0.2resi-2+0.6resi-1+resi+0.6resi+1+0.2resi+2)/2.6面形。為降低校正面形值的整體噪聲水平，可采用下式對(duì)面形數(shù)據(jù)濾波(9)基于上述理論方法，利用實(shí)際測(cè)量結(jié)果Xm可以計(jì)算得到待測(cè)平面形貌的殘差數(shù)據(jù)Xt，具體數(shù)據(jù)如下表所示，對(duì)應(yīng)的曲線如圖3所示。


由圖3可知，該平面不平整度最大殘差為14.080nm。利用本發(fā)明所述方法進(jìn)行面形測(cè)量校正后，得到面形擬合曲線。在基于該平面的應(yīng)用中，考慮理論擬合殘差值的影響，即可消除面形平整度原始?xì)埐睿纱舜蟠筇岣咂矫嫫秸染?。理論擬合面形殘差理論上僅依賴于測(cè)量用干涉儀的分辨率，本實(shí)施例中即為0.001nm。
雖然已公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，在不背離權(quán)利要求書(shū)中公開(kāi)的本發(fā)明的范圍的情況下，任何各種修改、添加和替換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法，其特征在于，包括如下步驟首先對(duì)待測(cè)校光學(xué)平面進(jìn)行掃描測(cè)量得到原始面形數(shù)據(jù)；其次通過(guò)插值計(jì)算方法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平滑處理；最后對(duì)插值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行濾波得到新面形數(shù)據(jù)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法，其特征在于，所述的對(duì)光學(xué)平面進(jìn)行掃描測(cè)量步驟借助光學(xué)投影裝置自身干涉儀，以一定步長(zhǎng)在整個(gè)光學(xué)平面內(nèi)進(jìn)行采樣，通過(guò)讀取干涉儀測(cè)量數(shù)據(jù)，得到光學(xué)平面平移面形和旋轉(zhuǎn)面形數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法，其特征在于，所述的插值計(jì)算方法為線性樣條插值處理方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法，其特征在于，所述的對(duì)計(jì)算結(jié)果濾波得到新面形數(shù)據(jù)包括對(duì)新面形值附加一定權(quán)重，以降低校正面形值的整體噪聲水平。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)投影裝置領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種修正光學(xué)投影裝置中平面缺陷的方法，其包括如下步驟首先對(duì)光學(xué)平面進(jìn)行掃描測(cè)量得到待測(cè)光學(xué)平面的原面形數(shù)據(jù)；其次通過(guò)插值計(jì)算方法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平滑處理；最后對(duì)插值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行濾波得到新面形數(shù)據(jù)組成。本發(fā)明通過(guò)采用數(shù)學(xué)處理方法，可以彌補(bǔ)因機(jī)械加工等因素造成的不可避免的缺陷，提高光學(xué)投影裝置中平面的平整度；本發(fā)明修正方法具有簡(jiǎn)單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)有效、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1831653SQ200610025748
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者毛方林 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司