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TWI584078B - Exposure device and defocusing tilt error compensation method - Google Patents

Exposure device and defocusing tilt error compensation method Download PDF

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TWI584078B
TWI584078B TW104124530A TW104124530A TWI584078B TW I584078 B TWI584078 B TW I584078B TW 104124530 A TW104124530 A TW 104124530A TW 104124530 A TW104124530 A TW 104124530A TW I584078 B TWI584078 B TW I584078B
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fei-biao Chen
Chang Zhou
yue-fei Chen
Qi Cheng
Lei Diao
jing-chao Qi
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Description

曝光裝置及離焦傾斜誤差補償方法
本發明有關於半導體製造技術領域，特別有關於一種曝光裝置及離焦傾斜誤差補償方法。
隨著液晶顯示尺寸的不斷地增大，解析度不斷地提高，而投影光蝕刻機作為液晶顯示行業核心的加工設備之一，面臨著眾多的技術難題。目前，高世代的光蝕刻機為了滿足液晶顯示尺寸及解析度的需求，主要藉由以下兩種方式：一是將投影物鏡做大，來滿足大尺寸玻璃基板的高產率需求，如日本Canon公司採用該種技術來實現高世代的投影光蝕刻；一是採用拼接式的多物鏡方式，來達成大尺寸玻璃基板的高產率曝光，如日本Nikon公司，具體可參見名稱為曝光方法、曝光裝置及元件製造方法(CN 1459671 A)的專利。
請參照專利CN 1459671 A中曝光裝置的示意圖，該曝光裝置包括沿垂直方向依次分佈的透明系統IL、光罩載物台MST、投影光學系統PL、及感光基板P；其中該光罩載物台MST用於承載光罩M。該曝光裝置的工作原理，當光罩M和感光基板P相對投影光學系統PL沿X軸方向同步移動時，藉由在感光基板P上的投影光學系統PL的投影區域對感光基板P進行曝光，而在曝光之前為了保證線條和套刻的精度，必須進行對準測量和調焦測量。但是在對該對 準測量和調焦測量的過程中常常出現離焦傾斜誤差的問題，極大的降低了對準精度，影響製造的電子元件的良率。
為了解決上述問題，本領域技術人員一直在尋找解決的方法。
本發明的目的在於提供一種曝光裝置及離焦傾斜誤差補償方法，藉由合理的佈置對準測量感測器及調焦測量感測器的位置，配合離焦傾斜誤差補償方法，將離焦量傾斜誤差進行合理補償，徹底解決離焦量傾斜誤差對該對準精度造成的影響。
為解決上述技術問題，本發明提供一種曝光裝置及離焦傾斜誤差補償方法，該曝光裝置包括：多個第一感測器，沿第一方向排列，用於探測基底上的對準標記來獲取基底的對準測量資訊；多個第二感測器，用於探測基底的調焦測量資訊，該多個第一感測器與該多個第二感測器一一對應，並且每個第一感測器與其所對應的第二感測器在第一方向上的座標相同。
可選的，所述的曝光裝置還包括一投影物鏡陣列，該投影物鏡陣列中的每個投影物鏡分別對應一個第二感測器和一個第一感測器，每個投影物鏡與其所對應的第一感測器和第二感測器在第一方向上的座標相同。
可選的，所述的曝光裝置包括用於承載一光罩的一光罩承載台以及用於承載該基底的一基底承載台，該光罩承載台上的光罩和該基底承載台上的基底沿第二方向同步移動時，投影物鏡陣列對基底進行曝光，將光罩的圖像成像在該基底上，第一方向垂直於第二方向。
可選的，在所述的曝光裝置中，該多個第二感測器平均分佈於多個第一感測器的兩側，或者該多個第二感測器均位於多個第一感測器的一側。
可選的，在所述的曝光裝置中，該投影物鏡陣列平均分佈於該多個第二感測器和該多個第一感測器的兩側，或者該投影物鏡陣列均位於多個第二感測器和該多個第一感測器的一側。
可選的，在所述的曝光裝置中，該多個第二感測器、該多個第一感測器和該對準標記的數量相同且均為三個以上。
可選的，在所述的曝光裝置中，該基底劃分為多個掃描曝光視場，每個掃描曝光視場沿第二方向包括兩列對準標記，每列對準標記沿第一方向排列，第一方向垂直於第二方向，每列對準標記的數量與該多個第一感測器的數量相同，使得該多個第一感測器能同時探測一列對準標記。
可選的，在所述的曝光裝置中，該多個第一感測器包括寬頻光源、照明鏡組、分束稜鏡、成像前組、對準標記、照明後組以及圖像感測器，該寬頻光源發出的光束通過照明鏡組、分束稜鏡和成像前組照明對準標記，該光束經對準標記反射後，再經過成像前組、分束稜鏡以及照明後組，將對準標記成像到圖像感測器上，圖像感測器輸出的圖像經過影像處理之後，獲得成像後對準標記的對準位置。
可選的，在所述的曝光裝置中，該多個第二感測器包括寬頻光源、照明鏡組、投影標記、第一反射鏡、投影成像鏡組、探測成像鏡組、第二反射鏡以及圖像感測器，該寬頻光源發出的光束通過照明鏡組照明投影標記，繼而藉由第一反射鏡和投影成像鏡 組將投影標記成像在基底表面，該光束經基底反射之後，通過探測成像鏡組和第二反射鏡，將投影標記的圖像成像在圖像感測器上，藉由影像處理獲得該基底的離焦資訊。
本發明還提供一種離焦傾斜誤差補償方法，該離焦傾斜誤差補償方法包括如下步驟：提供多個第一感測器，沿第一方向排列，用於探測基底上的對準標記來獲取基底的對準測量資訊；提供多個第二感測器，用於探測基底的調焦測量資訊，其中，該多個第一感測器與該多個第二感測器一一對應，並且每個第一感測器與其所對應的第二感測器在第一方向上的座標相同；將該基底劃分為多個掃描曝光視場，採用該多個第一感測器和該多個第二感測器對基底上的單個掃描曝光視場進行掃描測量，同時測量用於承載基底的基底承載台的位置資訊；根據單個掃描曝光視場的掃描測量，記錄目前掃描曝光視場中每個第一感測器探測的對準測量資訊(Xj,Yj)和每個第二感測器探測的調焦測量資訊Zi以及測量的基底承載台的位置資訊；根據記錄的對準測量資訊(Xj,Yj)和調焦測量資訊Zi以及基底承載台位置資訊，計算第一感測器在第一方向的離焦傾斜誤差ΔX或者在第二方向的離焦傾斜誤差ΔY，其中，第一方向垂直於第二方向；根據已計算出的離焦傾斜誤差ΔX或者ΔY，修正該對準測量資訊(Xj,Yj)，得到修正後的對準測量資訊(Xj’,Yj’)；根據修正後的對準測量資訊(Xj’,Yj’)，計算目前掃描曝光視場的對準位置(X,Y)，完成離焦傾斜誤差的補償， 其中，i、j、j’為第一感測器或第二感測器的標號，X表示第一方向，Y表示第二方向，Z表示垂直第一方向與第二方向組成的平面的方向。
可選的，在所述的離焦傾斜誤差補償方法中，修正後的對準測量資訊(Xj’,Yj’)與修正前的該對準資訊(Xj,Yj)關係為：(Xj’,Yj’)=(Xj-ΔX,Yj)或者(Xj’,Yj’)=(Xj,Yj-ΔY)。
可選的，在所述的離焦傾斜誤差補償方法中，根據記錄的對準測量資訊(Xj,Yj)和調焦測量資訊Zi以及基底承載台位置資訊，計算第一方向上的離焦傾斜誤差ΔX或者第二方向上的離焦傾斜誤差ΔY包括如下步驟：計算第一感測器的最佳測量平面的離焦量ΔZ1；藉由離線測校，計算第一感測器的對準測量光軸的偏離第一方向的傾斜量Φx或者偏離第二方向的傾斜量Φy；計算第一方向上的離焦傾斜誤差ΔX或者第二方向上的離焦傾斜誤差ΔY；其中，ΔX=ΔZ1tan(Φx)，ΔY=ΔZ1tan(Φy)。
可選的，在所述的離焦傾斜誤差補償方法中，計算第一感測器的最佳測量平面的離焦量ΔZ1包括如下步驟：確定該多個第一感測器的最佳測量平面、及第二感測器的零平面；計算該多個第一感測器的最佳測量平面和該多個第二感測器的零平面之間的固有偏差ΔZ0；根據基底承載台的位置資訊，獲取該多個第一感測器和該多個第二感測器的測量點的X方向或者Y方向的位置；根據該測量點的水平方向位置查找該調焦測量資訊Zi，確定對 準標記的高度ΔZ2，計算出該最佳測量平面的離焦量ΔZ1，其中ΔZ1=ΔZ0-ΔZ2。
可選的，在所述的離焦傾斜誤差補償方法中，藉由離線測校，計算第一感測器的對準測量光軸的偏離第一方向的傾斜量Φx或者偏離第二方向的傾斜量Φy包括如下步驟：水平移動該曝光裝置中的基底承載台，使得該多個第一感測器和該多個第二感測器測量該基底承載台上承載的對準基準板；將該基底承載台沿Z方向步進至少兩次，記錄每次步進該多個第二感測器的測量結果、及該多個第一感測器的測量結果；分別計算每相鄰兩次步進該多個第一感測器的測量結果在第一方向上的偏差ΔX0或者在第二方向上的偏差ΔY0，及該多個第二感測器的測量結果的偏差ΔZ；計算該偏離第一方向的傾斜量Φx或者該偏離第二方向的傾斜量Φy；其中，Φx=Arctan(ΔY0/ΔZ)，Φy=-1*Arctan(ΔX0/ΔZ)。
在本發明所提供的曝光裝置及離焦傾斜誤差補償方法中，藉由在每個對準測量感測器(第一感測器)都設置有一個與其對應的調焦測量感測器(第二感測器)，並且每個對準測量感測器與其所對應的調焦測量感測器在第一方向上的座標相同，使得對準測量感測器與調焦測量感測器兩者位於同一條直線上，此時調焦測量資訊與對準測量資訊可共同表示對準標記，以便對該對準測量資訊存在誤差時進行修正，完成離焦傾斜誤差的補償，極大的提高了對準精度，提高產品良率。
100‧‧‧照明系統
200‧‧‧光罩承載台
210‧‧‧光罩
300‧‧‧投影光學系統
300a、300b、300c、300d、300e、300f‧‧‧投影物鏡陣列
310a、310b、310c、310d、310e、310f‧‧‧物鏡的曝光視場
400‧‧‧基底承載台
410‧‧‧基底
411、411a、411b、411c、411d、411e、411f、412a、412b、412c、412d、412e、412f、413a、413b、413c、413d、413e、413f、414a、414b、414c、414d、414e、414f、415a、415b、415c、415d、415e、415f、416a、416b、416c、416d、416e、416f，416A、416B、417c、417d、417e、417f、418a、418b、418c、418d、418e、418f‧‧‧對準標記
420‧‧‧對準基準板
421‧‧‧基準板對準標記
500a、500b、500c、500d、500e、500f‧‧‧對準測量感測器
520、620‧‧‧寬頻光源
521、621‧‧‧照明鏡組
522‧‧‧分束稜鏡
523‧‧‧成像前組
524‧‧‧照明後組
525、627‧‧‧圖像感測器
530、530a、530b、530c、530d、530e、530f‧‧‧對準測量感測器的測量點
550‧‧‧對準測量感測器的最佳測量平面
551‧‧‧最佳對準測量感測器的測量點
553‧‧‧對準感測器的測量光軸
600a、600b、600c、600d、600e、600f‧‧‧調焦測量感測器
622‧‧‧投影標記
623‧‧‧第一反射鏡
624‧‧‧投影成像鏡組
625‧‧‧探測成像鏡組
626‧‧‧第二反射鏡
630、630a、630b、630c、630d、630e、630f‧‧‧調焦測量感測器的測量點
650‧‧‧調焦測量感測器的零平面
653‧‧‧調焦感測器的測量光軸
910a、910b、910c、910d‧‧‧掃描曝光視場
圖1是離焦傾斜誤差的原理示意圖；圖2是本發明一實施例中的曝光裝置的示意圖；圖3是本發明的曝光裝置中對準測量感測器的測量原理示意圖；圖4是本發明的曝光裝置中調焦測量感測器的測量原理示意圖；圖5是本發明的離焦傾斜誤差補償方法的流程圖；圖6A是圖5中實現步驟S33的具體流程示意圖；圖6B是圖6A中實現步驟S330的具體流程示意圖；圖6C是圖6A中實現步驟S331的具體流程示意圖；圖7是本發明一實施例中基底上對準標記及掃描曝光視場的分佈示意圖；圖8是本發明中對準測量感測器的測量點和調焦測量感測器的測量點的分佈示意圖；圖9A是使用本發明中的曝光裝置在一掃描曝光視場進行掃描測量的示意圖；圖9B是使用本發明中的曝光裝置進行調焦測量時的示意圖；圖9C是使用本發明中的曝光裝置進行對準測量時的示意圖；圖10是確定對準測量最佳測量平面及固有偏差ΔZ0的示意圖；圖11是對準測量感測器的對準測量光軸傾斜時進行離線測校的原理示意圖；圖12是對準測量感測器的對準測量光軸偏離X軸時，進行離焦傾斜誤差補償的示意圖；圖13是對準測量感測器的對準測量光軸偏離Y軸時，進行離 焦傾斜誤差補償的示意圖；圖14是本發明中的曝光裝置設計的曝光流程圖。
經過試驗研究，對於離焦量傾斜誤差產生的原因主要與離焦量和進行對準測量的對準測量感測器的測量光軸的傾斜角有關。具體請參照圖1，其為離焦傾斜誤差的原理示意圖。如圖1所示，553為對準測量感測器的測量光軸，550為對準測量感測器的最佳測量平面，415表示基底的表面存在翹曲時的狀態，對準測量的測量點就由最佳對準測量感測器的測量點551的位置變成了對準測量感測器的測量點530的位置，對準測量感測器的測量點530和最佳對準測量感測器的測量點551之間存在一個高度差，該高度差即對準測量感測器的最佳測量平面的離焦量ΔZ1，當對準感測器的測量光軸553存在傾斜量Φ時，就會導致對準測量存在一個X軸的離焦傾斜誤差ΔX或者Y軸的離焦傾斜誤差ΔY，其中，ΔX=ΔZ1*tan(Φ)或者ΔY=ΔZ1*tan(Φ)。由上式，我們可以清楚的知道離焦量傾斜誤差的影響因素為：對準測量感測器的最佳測量平面的離焦量ΔZ1和對準測量感測器的對準測量光軸553的傾斜量Φ，因此只要將兩個影響離焦量傾斜誤差的因素中的一個變為零，即可將焦量傾斜誤差降低至零。通常有兩種方法：第一種，藉由嚴格控制對準測量感測器的對準測量光軸的傾斜量，但是這種方法勢必會提高對準測量感測器的開發和製造成本；第二種，就是嚴格控制基底承載台的平整度，從而控制好基底的表面的平整度，但是對於這種方式，會提高基底承載台的開發和製造成本，同時對將來預期的柔性基底不會有很好的適應性。
由上述對於離焦傾斜誤差的相關研究知識為出發點，本發明基於影響離焦傾斜誤差的兩個因素：對準測量感測器的最佳測量平面的離焦量ΔZ1和對準測量感測器的對準測量光軸的傾斜量Φ為出發點，提出一種曝光裝置及離焦傾斜誤差補償方法，以提高對準精度，滿足半導體行業中生產需求的需要。
以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的曝光裝置及離焦傾斜誤差補償方法作進一步詳細說明。根據下面說明和請求項，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、清晰地輔助說明本發明實施例的目的。
請參考圖2，其為本發明一實施例中的曝光裝置的示意圖，如圖2所示，該曝光裝置包括光罩承載台200、投影物鏡陣列300以及基底承載台400，還包括：數個對準測量感測器(第一感測器)500a、500b、500c、500d、500e、500f，其沿第一方向排列，用於探測基底上的對準標記來獲取基底的對準測量資訊；數個調焦測量感測器(第二感測器)600a、600b、600c、600d、600e、600f，其用於探測基底的調焦測量資訊，每個對準測量感測器都有一個與其對應的調焦測量感測器，並且每個對準測量感測器與其所對應的調焦測量感測器在第一方向上的座標相同。此外，該曝光裝置還包括用於曝光的照明系統100。
請參照圖3，其為本發明的曝光裝置中對準測量感測器的測量原理示意圖。如圖3所示，該對準測量感測器採用寬頻光源520，通過照明鏡組521和分束稜鏡522、成像前組523照明對準標記411，測量光經對準標記411反射後，再經過成像前組523、分束 稜鏡522、以及照明後組524，將對準標記411成像到圖像感測器525上，圖像感測器525輸出的圖像經過影像處理之後，即可獲得目前對準標記411的對準位置。本實施例所述的對準測量感測器採用的是典型的基於機器視覺的對準測量技術。
請參照圖4，其為本發明的曝光裝置中調焦測量感測器的測量原理示意圖。如圖4所示，該調焦測量感測器採用寬頻光源620，通過照明鏡組621照明投影標記622，繼而通過第一反射鏡623和投影成像鏡組624將投影標記622成像在基底表面。測量光經基底反射之後，藉由探測成像鏡組625和第二反射鏡626，將投影標記622的圖像成像在圖像感測器627上，藉由影像處理獲得目前基底的離焦資訊。本實施例所述的調焦測量感測器採用的是典型的三角測量原理。
進一步地，該投影物鏡陣列分佈於該調焦測量感測器及該對準測量感測器的周圍。具體為投影物鏡陣列中的每個投影物鏡分別對應一個調焦測量感測器和一個對準測量感測器，每個投影物鏡與其所對應的調焦測量感測器和對準測量感測器在第一方向上的座標相同。進而使得投影物鏡陣列、對準測量感測器和調焦測量感測器三者位於同一條直線上，更加靠近物鏡的曝光視場，提高對準精度。
較佳的，該投影物鏡陣列平均分佈於該數個調焦測量感測器和該數個對準測量感測器的兩側，或者該投影物鏡陣列均位於該數個調焦測量感測器和該數個對準測量感測器的一側。
請繼續參照圖2，在光罩承載台200上承載有光罩210，該光罩承載台200和該基底承載台400沿第二方向同步移動 時，即該光罩承載台200上的光罩210和該基底承載台400上的基底410沿第二方向同步移動時，投影物鏡陣列300a、300b、300c、300d、300e、300f對基底410進行曝光，將光罩210的圖像成像在該基底410上，該第一方向垂直於該第二方向。本實施例中，投影物鏡陣列共有兩組，一組三個，每組物鏡沿著第一方向分佈，兩組投影物鏡陣列均沿著Y軸分佈。在兩組投影物鏡陣列中間設置6個對準測量感測器500a、500b、500c、500d、500e、500f，在兩組投影物鏡陣列中間設置6個調焦測量感測器600a、600b、600c、600d、600e、600f。6個對準感測器沿著X軸分佈，每個對準感測器都跟隨有一個調焦測量感測器，並且，每個對準測量感測器與其所跟隨的調焦測量感測器的第一方向座標相同(即X軸座標相同)。
請參照圖2及圖8，其中，圖8為本發明中對準測量感測器的測量點和調焦測量感測器的測量點的分佈示意圖。結合圖2及圖8所示，6個對準測量感測器(即500a、500b、500c、500d、500e、500f)和6個調焦測量感測器(即600a、600b、600c、600d、600e、600f)在該基底410上分別對應分佈有對準測量感測器的測量點630a、630b、630c、630d、630e、630f及調焦測量感測器的測量點530a、530b、530c、530d、530e、530f，分別對應對準測量感測器的測量點630a、630b、630c、630d、630e、630f分佈有物鏡的曝光視場310a、310b、310c、310d、310e、310f。由於每個對準測量感測器都有一個與其對應的調焦測量感測器，並且每個對準測量感測器與其所對應的調焦測量感測器在第一方向上的座標(本實施例中第一方向上的座標為X軸座標)相同。因此，對準測量感測器的測量點的X軸座標與其對應的調焦測量感測器的測量點的第一方向座標相同，對準 測量感測器的測量點在Y軸座標可以比與其對應的調焦測量感測器的測量點在Y軸座標大，也可以比與其對應的調焦測量感測器的測量點在Y軸座標小。
本發明調焦測量感測器、對準測量感測器和對準標記的數量相同且均為三個以上。其中，該數個調焦測量感測器平均分佈於數個對準測量感測器的兩側，或者該數個調焦測量感測器均位於數個對準測量感測器的一側。
請參照圖7，其為本發明一實施例中基底上對準標記及掃描曝光視場的分佈示意圖。由圖7所示，該基底劃分為四個掃描曝光視場(即910a、910b、910c、910d)，每個掃描曝光視場沿第二方向包括兩列對準標記，每列對準標記沿第一方向排列，第一方向垂直於第二方向，每列對準標記的數量與該對準測量感測器的數量相同，使得該數個對準測量感測器能同時探測一列對準標記。當然，對於基底劃分的掃描曝光視場的個數不侷限於本實施例中的個數，可以根據需要將基底劃分為多個掃描曝光視場。
請參考圖5，其為本發明的離焦傾斜誤差補償方法的流程圖。如圖5所示的離焦傾斜誤差補償方法包括如下步驟：
首先，執行步驟S30，提供如上所述的曝光裝置，該曝光裝置還包括用於測量基底承載台位置的干涉測量裝置以及位於基底承載台上的對準基準板。
接著，執行步驟S31，採用對準測量感測器和調焦測量感測器對基底上的單個掃描曝光視場進行掃描測量，同時干涉測量裝置測量基底承載台位置資訊。
接著，執行步驟S32，根據單個掃描曝光視場的掃描 測量，記錄目前掃描曝光視場中對準測量感測器探測的對準測量資訊(Xj,Yj)和調焦測量感測器探測的調焦測量資訊Zi以及干涉測量裝置測量的基底承載台位置資訊。
在本實施例中，請參照圖9A，其為使用本發明中的曝光裝置在一掃描曝光視場進行掃描測量的示意圖。如圖9A所示，910a、910b、910c、910d均為掃描曝光視場，在基底410上的對應以上的掃描曝光視場分別設置有對準標記411a、411b、411c、411d、411e、411f；412a、412b、412c、412d、412e、412f；413a、413b、413c、413d、413e、413f；414a、414b、414c、414d、414e、414f；415a、415b、415c、415d、415e、415f；416a、416b、416c、416d、416e、416f，416A、416B、417c、417d、417e、417f；418a、418b、418c、418d、418e、418f。
請參照圖9B及圖9C，其中圖9B為使用本發明中的曝光裝置進行調焦測量時的示意圖，圖9C為使用本發明中的曝光裝置進行對準測量時的示意圖。如圖9B及圖9C所示，本實施例以掃描曝光視場910a為例，基底承載台沿著第二方向(本實施例中指Y軸方向)運動，當調焦測量感測器的測量點630a、630b、630c開始進入掃描曝光視場910a時，開始記錄基底承載台的位置及掃描曝光視場910a內的即時的調焦測量資訊Zi，本實施例中，調焦測量資訊依次為Za、Zb、Zc、Zd、Ze、Zf，由於每個對準測量感測器都有一個與其對應的調焦測量感測器，並且每個對準測量感測器與其所對應的調焦測量感測器在第一方向上的座標相同，對準測量感測器的測量點的X軸座標與其所跟隨的調焦測量感測器的測量點的第一方向座標相同，因此基底承載台運動的過程中，目前掃描曝光視場 中的對準標記會先後落入調焦測量感測器的測量點的視場範圍，此時可以獲知每個對準標記的高度值，即對準標記的調焦測量資訊。當所有調焦測量感測器的測量點均不能完整的落在基底410上時，對目前的掃描曝光視場的調焦測量結束，對基底410上的其餘未進行掃描測量的掃描曝光視場進行掃描測量。
請繼續參照圖9B及圖9C，如圖9C所示，當第1列的對準標記411a、411b、411c、411d、411e、411f位於對準測量感測器的測量點530a、530b、530c、530d、530e、530f的視場範圍內時，基底承載台停止運動，開始進行對準測量，獲得相應的對準測量資訊(Xj,Yj)，其中，Xj為各個測量點在X軸上的座標，Yj為各個測量點在Y軸上的座標。本實施例中相對應的對準測量資訊依次為(Xa1,Ya1)、(Xb1,Yb1)、(Xc1,Yc1)、(Xd1,Yd1)、(Xe1,Ye1)、(Xf1,Yf1)；第1列的對準標記的對準測量結束後，基底承載台繼續沿Y軸方向自右向左運動。同理，在第2列的對準標記412a、412b、412c、412d、412e、412f位於對準測量感測器的測量點530a、530b、530c、530d、530e、530f的視場範圍內時，基底承載台停止運動，開始進行對準測量，獲得相應的對準測量資訊(Xj,Yj)，本實施例中相對應的對準測量資訊依次為(Xa2,Ya2)、(Xb2,Yb2)、(Xc2,Yc2)、(Xd2,Yd2)、(Xe2,Ye2)、(Xf2,Yf2)。同理對基底410上的其餘未進行掃描測量的掃描曝光視場進行對準測量，並記錄相應的對準測量資訊。
接著，執行步驟S33，根據記錄的對準測量資訊(Xj,Yj)和調焦測量資訊Zi以及基底承載台位置資訊，計算對準測量感測器在X軸的離焦傾斜誤差ΔX或者Y軸的離焦傾斜誤差ΔY。
請參照圖1，當對準感測器的測量光軸553存在傾斜量Φ和基底410存在翹曲時，步驟S32中所測量的對準測量資訊就存在離焦傾斜誤差，本發明中降低離焦傾斜誤差所採用的方法是將離焦傾斜誤差求出來，並進行補償。
具體的，請參照圖6A，其是圖5中實現步驟S33的具體流程示意圖。如圖6A所示，步驟33是藉由如下步驟來實現的：首先，執行步驟S330，計算對準測量感測器的最佳測量平面的離焦量ΔZ1。
進一步地，請參照圖6B，其是圖6A中實現步驟S330的具體流程示意圖，具體包括如下步驟：
首先，執行步驟S333，確定對準測量感測器的最佳測量平面、及調焦測量感測器的零平面。
具體地，請參照圖10，其為確定對準測量的最佳測量平面及固有偏差ΔZ0的示意圖。如圖10所示，水平方向運動基底承載台，使得對準測量感測器的測量點530和調焦測量感測器的測量點630測量基底承載台的對準基準板420，其中，當對準基準板420上的基準板對準標記421位於對準測量感測器的測量點530的視場範圍內時，藉由對準測量感測器的測量點與對基準板對準標記421進行對準測量；先後使基底承載台420沿垂直方向進行至少3次步進。本實施例中以6次步進，曝光裝置僅設置有一調焦測量感測器及一對準測量感測器為例，在每次步進位元上，記錄調焦測量感測器的調焦測量資訊Zf1、Zf2、Zf3、Zf4、Zf5、Zf6，同時，在每個步進位元上，藉由對準測量感測器獲取基準板對準標記421在對準CCD525上的對比度MT1、MT2、MT3、MT4、MT5、MT6。抛物線 模擬對比度MT1、MT2、MT3、MT4、MT5、MT6和調焦測量資訊Zf1、Zf2、Zf3、Zf4、Zf5、Zf6，獲得基準板對準標記421對比度最大的位置，即為此對準測量感測器的最佳測量平面550。由上述調焦測量資訊即可確定調焦測量感測器的零平面600。
接著，執行步驟S334，計算對準測量感測器的最佳測量平面和調焦測量感測器的零平面之間的固有偏差ΔZ0。對準測量感測器的最佳測量平面和調焦測量感測器的零平面之間的固有偏差ΔZ0即為對準測量感測器的最佳測量平面和調焦測量感測器的零平面之間的垂直距離。
接著，執行步驟S335，根據基底承載台位置資訊，獲取對準測量感測器和調焦測量感測器的測量點的水平方向位置。
接著，執行步驟S336，根據該測量點的水平方向位置查找該調焦測量資訊Zi，確定對準標記的高度ΔZ2，計算出該最佳測量平面的離焦量ΔZ1，其中，ΔZ1=ΔZ0-ΔZ2。
請繼續參照圖9A至圖9C，該調焦測量資訊Zi是調焦測量感測器對該對準標記的調焦測量的結果，也是對準標記的高度值。藉由查找該干涉測量裝置測量基底承載台位置的測量結果，可獲得對準測量感測器的測量點和調焦測量感測器的測量點的水平方向位置，最終確定所需要的對準標記的高度值即為調焦測量資訊Zi。
接著，執行步驟S331，藉由離線測校，計算對準測量感測器的對準測量光軸的偏離X軸的傾斜量Φx或者偏離Y軸的傾斜量Φy。
由於對準測量光軸的傾斜量Φ存在兩種情況，即偏離 X軸的傾斜量Φx或者偏離Y軸的傾斜量Φy，因此需要針對不同的情況進行分析計算。請參照圖6C，其是圖6A中實現步驟S331的具體流程示意圖，如圖6C所示，要實現步驟S331的具體流程包括如下步驟：
首先，執行步驟S337，水平移動該曝光裝置中的基底承載台，使得對準測量感測器和調焦測量感測器測量該基底承載台上承載的對準基準板。
接著，執行步驟S338，將該基底承載台沿垂直方向步進至少兩次，記錄每次步進調焦測量感測器的測量結果、及對準測量感測器的測量結果。
接著，執行步驟S339，分別計算每相鄰兩次步進對準測量感測器的測量結果在X軸的偏差ΔX0或者在Y軸的偏差ΔY0，及調焦測量感測器的測量結果的偏差ΔZ。
接著，執行步驟S340，計算該偏離X軸的傾斜量Φx或者該偏離Y軸的傾斜量Φy；其中，Φx=Arctan(ΔY0/ΔZ)，Φy=-1*Arctan(ΔX0/ΔZ)。
請參照圖11，其為對準測量感測器的對準測量光軸傾斜時進行離線測校的原理示意圖。如圖11所示，水平方向運動基底承載台，使得對準測量感測器的測量點530和調焦測量感測器的測量點630測量基底承載台上的對準基準板420，其中，該對準基準板420上設置有基準板對準標記421。為後期使用離線測校對於對準測量感測器的測量光軸553的傾斜量的確定提供基礎。當對準基準板420上的基準板對準標記421位於對準測量感測器的測量點530的視場範圍內時，藉由對準測量感測器的測量點對基準板對準標記421 進行對準測量；先後使基底承載台420沿垂直方向進行至少兩次步進。在本實施例中以兩次步進，曝光裝置僅設置有一調焦測量感測器及一對準測量感測器為例。在每個步進位元上，記錄此時調焦測量感測器的測量結果Zfa、Zfb，同時，在每個步進位元上，藉由對準測量感測器獲取目前基準板對準標記421的對準測量資訊。如果對準光軸553存在光軸傾斜Φy，則兩個步進位元上的對準測量結果在X軸會存在偏差ΔX0，在這裡記ΔZ=Zfa-Zfb，則Φy=-1*Arctan(ΔX0/ΔZ)。同理，如果對準光軸553存在光軸傾斜Φx，則兩個步進位元上的對準測量結果在Y軸會存在偏差ΔY0，在這裡記ΔZ=Zfa-Zfb，則Φx=Arctan(ΔY0/ΔZ)。
請參照圖12及圖13，其中，圖12是對準測量感測器的對準測量光軸偏離X軸時，進行離焦傾斜誤差補償的示意圖；圖13是對準測量感測器的對準測量光軸偏離Y軸時，進行離焦傾斜誤差補償的示意圖。如圖12及圖13所示，執行步驟S332，計算X軸的離焦傾斜誤差ΔX或者Y軸的離焦傾斜誤差ΔY；其中，ΔX=ΔZ1tan(Φx)，ΔY=ΔZ1tan(Φy)。本實施例中，調焦測量感測器的測量光軸653不存在傾斜量，因此藉由調焦測量感測器對調焦測量感測器的測量點630測量的結果(即調焦測量資訊)即可確定對準標記的高度ΔZ2。
接著，執行步驟S34，根據已計算出的X軸的離焦傾斜誤差ΔX或者Y軸的離焦傾斜誤差ΔY，修正該對準測量資訊(Xj,Yj)，得到修正後的對準測量資訊(Xj’,Yj’)。
進一步地，修正後的對準測量資訊(Xj’,Yj’)與修正前的對準資訊(Xj,Yj)關係為：(Xj’,Yj’)=(Xj-ΔX,Yj)或者 (Xj’,Yj’)=(Xj,Yj-ΔY)。
接著，執行步驟S35，根據該調焦測量資訊Zi及修正後的對準測量資訊(Xj’,Yj’)，分別計算調焦位置Z及對準位置(X,Y)；其中，該計算調焦位置Z是由目前掃描曝光視場的調焦測量資訊Zi進行模擬計算得到的；該計算對準位置(X,Y)是由修正後的對準測量資訊(Xj’,Yj’)進行模擬計算得到的。
接著，執行步驟S35，根據修正後的對準測量資訊(Xj’,Yj’)，計算目前掃描曝光視場的對準位置(X,Y)，完成離焦傾斜誤差的補償。
具體的，由於調焦測量資訊是不存在誤差的，對準測量資訊是經過修正後的(即經過離焦傾斜誤差補償的)，因此計算的調焦位置Z及對準位置(X,Y)具有較高的精準度，提高了對準精度。經驗證當最佳測量平面的離焦量ΔZ1=10um，離焦量Φ=3mrad時，使用本發明所提供的離焦傾斜誤差補償方法可使對準精度相較於採用現有技術提高30nm左右。
為了進一步對以上內容進行理解，請參照圖14，其為本發明中的曝光裝置設計的曝光流程圖。如圖14所示，應用本發明的曝光裝置在進行曝光流程包括如下步驟：首先，執行步驟S10，將基底放置於基底承載台上；接著，執行步驟S11，對基底進行預對準；接著，執行步驟S12，將基底承載台移動至第1個掃描曝光視場進行掃描測量，當調焦測量感測器的測量點開始進入該掃描曝光視場時開始進行調焦測量，並記錄各個時刻的調焦測量資訊；接著，執行步驟S13，對目前掃描曝光視場中的第1列對準標 記進行對準測量，並記錄對準測量資訊；接著，執行步驟S14，對目前掃描曝光視場中的第2列對準標記進行對準測量，並記錄對準測量資訊；接著，執行步驟S15，當所有調焦測量感測器的測量點全部離開目前掃描曝光視場時，停止進行調焦測量及對調焦測量資訊的記錄；接著，執行步驟S16，修正已記錄的對準測量資訊；接著，執行步驟S17，根據修正後的對準測量資訊，計算對準位置；接著，執行步驟S18，根據記錄的調焦測量資訊，計算調焦位置；接著，執行步驟S19，判斷是否已對所有的曝光掃描視場進行掃描測量；若是，則接著執行步驟S20；若否，則返回執行步驟S13；接著，執行步驟S20，按照每個曝光掃描視場計算的對準位置及調焦位置驅動工件台，完成各個曝光掃描視場的掃描曝光；接著，執行步驟S21，將進行過掃描曝光後的基底從基底承載台上拿下來。
綜上，在本發明所提供的曝光裝置及離焦傾斜誤差補償方法中，藉由在每個對準測量感測器都設置有一個與其對應的調焦測量感測器，並且每個對準測量感測器與其所對應的調焦測量感測器在第一方向上的座標相同，使得對準測量感測器與調焦測量感測器兩者位於同一條直線上，此時調焦測量資訊與對準測量資訊可共同表示對準標記，以便對該對準測量資訊存在誤差時進行修正，完成離焦傾斜誤差的補償，極大的提高了對準精度，提高產品良率。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明技術領域中具有通常知識者根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於請求項的保護範圍。

Claims (14)

  1. 一種曝光裝置，包括：複數個第一感測器，沿第一方向排列，用於探測一基底上的複數個對準標記來獲取該基底的一對準測量資訊；複數個第二感測器，用於探測該基底的一調焦測量資訊，該等第一感測器與該等第二感測器一一對應，並且每個第一感測器與其所對應的第二感測器在第一方向上的座標相同。
  2. 如請求項1之曝光裝置，其中，還包括複數個投影物鏡，該等投影物鏡中的每一個分別對應一個第二感測器和一個第一感測器，每個投影物鏡與其所對應的第一感測器和第二感測器在第一方向上的座標相同。
  3. 如請求項2之曝光裝置，其中，還包括用於承載一光罩的一光罩承載台以及用於承載該基底的一基底承載台，該等投影物鏡用於在該光罩承載台上的該光罩和該基底承載台上的該基底沿第二方向同步移動時，對該基底進行曝光，將該光罩的圖像成像在該基底上，第二方向垂直於第一方向。
  4. 如請求項1之曝光裝置，其中，該等第二感測器平均分佈於該等第一感測器的兩側，或者該等第二感測器均位於該等第一感測器的一側。
  5. 如請求項2之曝光裝置，其中，該等投影物鏡平均分佈於該等第二感測器和該等第一感測器的兩側，或者該等投影物鏡均位於該等第二感測器和該等第一感測器的一側。
  6. 如請求項1之曝光裝置，其中，該等第二感測器、該等第一感測器和該等對準標記的數量相同且均為三個以上。
  7. 如請求項6之曝光裝置，其中，該基底劃分為複數個掃描曝光視場，每個掃描曝光視場沿第二方向包括兩列對準標記，每列對準標記沿第一方向排列，第二方向垂直於第一方向，每列對準標記的數量與該等第一感測器的數量相同，使得該等第一感測器能同時探測一列對準標記。
  8. 如請求項1之曝光裝置，其中，該等第一感測器包括一寬頻光源、一照明鏡組、一分束稜鏡、一成像前組、一對準標記、一照明後組以及一圖像感測器，該寬頻光源發出的一光束通過該照明鏡組、該分束稜鏡和該成像前組照明該對準標記，該光束經該對準標記反射後，再經過該成像前組、該分束稜鏡以及該照明後組，將該對準標記成像到該圖像感測器上，該圖像感測器輸出的圖像經過影像處理之後，獲得成像後該對準標記的對準位置。
  9. 如請求項1之曝光裝置，其中，該等第二感測器包括一寬頻光源、一照明鏡組、一投影標記、一第一反射鏡、一投影成像鏡組、一探測成像鏡組、一第二反射鏡以及一圖像感測器，該寬頻光源發出的一光束通過該照明鏡組照明該投影標記，繼而通過該第一反射鏡和該投影成像鏡組將該投影標記成像在該基底表面，該光束經該基底反射之後，藉由該探測成像鏡組和該第二反射鏡將該投影標記的圖像成像在該圖像感測器上，藉由影像處理獲得該基底的一離焦資訊。
  10. 一種離焦傾斜誤差補償方法，包括如下步驟：提供複數個第一感測器，沿第一方向排列，用於探測一基底上的複數個對準標記來獲取該基底的一對準測量資訊；提供複數個第二感測器，用於探測該基底的一調焦測量資訊，其 中，該等第一感測器與該等第二感測器一一對應，並且每個第一感測器與其所對應的第二感測器在第一方向上的座標相同；將該基底劃分為複數個掃描曝光視場，採用該等第一感測器和該等第二感測器對該基底上的單個掃描曝光視場進行掃描測量，同時測量用於承載該基底的一基底承載台的一位置資訊；根據單個掃描曝光視場的掃描測量，記錄目前掃描曝光視場中每個第一感測器探測的一對準測量資訊(Xj,Yj)和每個第二感測器探測的一調焦測量資訊Zi以及測量的該基底承載台的該位置資訊；根據記錄的該對準測量資訊(Xj,Yj)和該調焦測量資訊Zi以及該基底承載台的該位置資訊，計算該等第一感測器在第一方向的一離焦傾斜誤差△X或者在第二方向的一離焦傾斜誤差△Y，其中，第一方向垂直於第二方向；根據已計算出的該離焦傾斜誤差△X或者△Y，修正該對準測量資訊(Xj,Yj)，得到一修正後對準測量資訊(Xj’,Yj’)；根據該修正後對準測量資訊(Xj’,Yj’)，計算目前掃描曝光視場的一對準位置(X,Y)，完成離焦傾斜誤差的補償，其中，i、j、j’為該等第一感測器或該等第二感測器的標號，X表示第一方向，Y表示第二方向，Z表示垂直第一方向與第二方向組成的平面的方向。
  11. 如請求項10之離焦傾斜誤差補償方法，其中，該修正後對準測量資訊(Xj’,Yj’)與修正前的該對準資訊(Xj,Yj)關係為：(Xj’,Yj’)=(Xj-△X,Yj)或者(Xj’,Yj’)=(Xj,Yj-△Y)。
  12. 如請求項10之離焦傾斜誤差補償方法，其中，根據記錄的該對準測量資訊(Xj,Yj)和該調焦測量資訊Zi以及該基底承載台的該 位置資訊，計算第一方向上的該離焦傾斜誤差△X或者第二方向上的該離焦傾斜誤差△Y包括如下步驟：計算該等第一感測器的一最佳測量平面的一離焦量△Z1；藉由離線測校，計算該等第一感測器的一對準測量光軸的偏離第一方向的一傾斜量Φx或者偏離第二方向的一傾斜量Φy；計算第一方向上的該離焦傾斜誤差△X或者第二方向上的該離焦傾斜誤差△Y，其中，△X=△Z1tan(Φx)，△Y=△Z1tan(Φy)。
  13. 如請求項12之離焦傾斜誤差補償方法，其中，計算該等第一感測器的該最佳測量平面的該離焦量△Z1包括如下步驟：確定該等第一感測器的該最佳測量平面、及該等第二感測器的一零平面；計算該等第一感測器的該最佳測量平面和該等第二感測器的該零平面之間的一固有偏差△Z0；根據該基底承載台的該位置資訊，獲取該等第一感測器和該等第二感測器的在該基底上分別對應的一測量點的X方向或者Y方向的位置；根據該測量點的水平方向位置查找該調焦測量資訊Zi，確定該等對準標記的高度△Z2，計算出該最佳測量平面的該離焦量△Z1，其中△Z1=△Z0-△Z2。
  14. 如請求項12之離焦傾斜誤差補償方法，其中，藉由離線測校，計算該等第一感測器的該對準測量光軸的偏離第一方向的該傾斜量Φx或者偏離第二方向的該傾斜量Φy包括如下步驟：水平移動該基底承載台，使得該等第一感測器和該等第二感測器測量該基底承載台上承載的一對準基準板； 將該基底承載台沿Z方向步進至少兩次，記錄每次步進該等第二感測器的測量結果、及該等第一感測器的測量結果；分別計算每相鄰兩次步進該等第一感測器的測量結果在第一方向上的該離焦傾斜偏差△X0或者在第二方向上的該離焦傾斜偏差△Y0，及該等第二感測器的測量結果的一偏差△Z；計算偏離第一方向的該傾斜量Φx或者偏離第二方向的該傾斜量Φy；其中，Φx=Arctan(△Y0/△Z)，Φy=-1*Arctan(△X0/△Z)。
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