一种可检测掩膜弯曲度的光刻系统及检测方法技术方案

本发明专利技术提供一种可检测掩膜弯曲度的光刻系统，需在掩膜制作过程中添加若干个用于测量掩膜弯曲度的测量标记，并在测量标记的对应处设置传感器，用于探测测量标记的信息，即可计算出掩膜弯曲度的变形量，这种光刻系统结构简单，占用空间小，保证了光刻系统运动自由性。本发明专利技术还提供一种使用上述的光刻系统的掩膜弯曲度的检测方法，传感器探测得到掩膜上的测量标记的垂向坐标并传输至控制系统，得到用于描述掩膜的变形曲面的曲面计算公式，控制系统根据该计算公式得到变形曲面在扫描方向上和非扫描方向上用于表征掩膜弯曲度的变形量，该方法操作简便，由于可以在曝光过程中实时通过传感器探测信息，并计算掩膜弯曲度，因此保证了检测的及时性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种可检测掩膜弯曲度的光刻系统及检测方法
本专利技术涉及半导体光刻领域，特别涉及一种可检测掩膜弯曲度的光刻系统及检测方法。
技术介绍
在光刻系统中，掩膜用来产生刻印到基底上的图形。在典型的光刻成像过程中，会使用定位装置将掩膜定位在正确的位置上，从而保证产生的图形可以正确的映射到集成电路对应的工艺层上。掩膜的正确定位取决于几个因素，比如保持掩膜与集成电路工艺层之间的物像距的正确，其中如若掩膜的垂向定位错误，则会影响掩膜与集成电路工艺层之间物像距的精确性，从而会导致成像像质恶化。掩膜的垂向定位误差可能来源于好多因素，比如基底的表面不平整、以及掩膜自身的弯曲变形等。这些误差因素会导致在整个集成电路工艺层内的成像最佳焦面会随空间位置不同而变化，而如果在成像过程中，集成电路工艺层若干处皆不处于成像最佳焦面，则在最后曝光成型过程中会发生畸变。随着用以生成集成电路图形的光源波长越来越短，由于掩膜的垂向定位误差而导致在成像过程中产生的畸变在对像质的影响中所占的比重也越来越大。在造成掩膜垂向定位误差的因素中，掩膜的弯曲变形是比较重要的一个因素。由于在成像过程中，照明光源发出的照明光一直打在掩膜上，掩膜会吸收一部分光能从而造成对掩膜的加热效果。由于掩膜一般会有吸盘固定住，但吸盘只能固定掩膜的边缘，因此掩膜中间部分在受热膨胀后会产生弯曲，甚至边缘部分被吸盘固定住的部分的变形会传输至掩膜中间部分加以释放。掩膜受热膨胀会造成掩膜上的图形偏离最佳的物面位置，从而造成掩膜上任意两点的垂向位置并不相同，从而在利用掩膜上的点进行垂向定位时产生了垂向定位误差，从而使物像距出现计算误差。因此有必要专利技术一种可检测掩膜弯曲度的光刻系统及检测方法，能够检测出曝光过程中掩膜弯曲度的变形量。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了可检测掩膜弯曲度的光刻系统以及使用这种光刻系统的检测掩膜弯曲度的方法，其在掩膜上设置用于检测掩膜弯曲变形的测量标记，并在该测量标记对应处设置可以探测测量标记信息的传感器，传感器探测得到测量标记的垂向坐标并传输至控制系统，得到掩膜的变形曲面及曲面计算公式，控制系统根据该计算公式得到变形曲面在扫描方向上和非扫描方向上用于表征所述掩膜弯曲度的变形量，上述光刻系统结构简单，检测掩膜弯曲度的方法操作方便。为达到上述目的，本专利技术提供一种可检测掩膜弯曲度的光刻系统，依次包括一照明光源，用于发出照明光；一照明组件，用于使照明光形成平行光；一掩膜，所述掩膜上设有若干个用于测量掩膜弯曲度的测量标记；传感器，用于读取所述测量标记的位置信息；掩膜台，用于承载所述掩膜；物镜系统，用于收集照明光照射在所述掩膜上产生衍射的衍射光束并将收集的衍射光束向下照射；基板，衍射光束透过所述物镜系统照射在基板上，在所述基板上形成与所述掩膜相同的图案；工件台，用于承载所述基板；控制系统，与所述传感器、所述掩膜台、所述工件台、所述物镜系统皆信号连接。作为优选，所述测量标记位于所述掩膜的下表面，所述下表面对应所述掩膜台的上表面；所述传感器设置于所述掩膜台上，并与所述测量标记对应。作为优选，所述测量标记分别位于所述掩膜的四角。作为优选，所述掩膜由掩膜台的掩膜固定装置固定在所述掩膜台上，所述掩膜上与所述掩膜固定装置接触的区域为吸附区域，所述测量标记位于所述吸附区域与所述掩膜边界之间。作为优选，所述掩膜固定装置为吸盘。作为优选，所述掩膜的每一角上具有至少两个所述测量标记。作为优选，所述掩膜的每一角上的所有所述测量标记连接形成的直线与光刻系统曝光时的扫描方向形成的夹角为45°。作为优选，在所述掩膜的每一角上，两个相邻的所述测量标记之间距离的范围为3mm～5mm。作为优选，所述传感器为探针或者干涉仪。作为优选，所述掩膜上设置有掩膜对准标记，所述基板上设置了与所述掩膜对准标记位置相对应的基板对准标记，扫描曝光时所述掩膜对准标记与所述基板对准标记位置对准时，所述掩膜与所述基板位置对准。本专利技术还提供一种使用上述的光刻系统的掩膜弯曲度的检测方法，所述传感器探测得到所述掩膜上的所述测量标记的垂向坐标并传输至所述控制系统，得到用于描述所述掩膜的变形曲面的曲面计算公式，所述控制系统根据该计算公式得到所述变形曲面在扫描方向上和非扫描方向上用于表征所述掩膜弯曲度的变形量，所述扫描方向与非扫描方向互相正交。作为优选，所述曲面计算公式对所述掩膜的变形曲面进行二维描述，所述曲面计算公式为二阶表达式。作为优选，在水平面上，以扫描方向为X轴正向，非扫描方向为Y轴方向，垂直于水平面且向上的方向为Z轴正向，建立坐标系，用于表征所述掩膜弯曲度的变形量为θx、θy、FCx和FCy，其中θx为所述掩膜的变形曲面在X向上的斜率，θy为所述掩膜的变形曲面在Y向上的斜率，FCx为所述掩膜的变形曲面在X向上的弯曲二次项，FCy为所述掩膜的变形曲面在Y向上的弯曲二次项。作为优选，所述曲面计算公式为z＝z0+θx×x+FCx×x2+θy×y+FCy×y2，其中x、y、z为所述掩膜的变形曲面上的任一点在X轴、Y轴和Z轴上的坐标值，z0为所述掩膜未变形时，所述掩膜上任意一点在Z轴上的坐标值。作为优选，包括下列步骤：步骤一：探测所述测量标记的坐标，通过所述传感器探测得到所述掩膜四个角上所述测量标记的坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)、(x4,y4,z4)、(x5,y5,z5)、(x6,y6,z6)、(x7,y7,z7)、(x8,y8,z8)；步骤二：根据所述测量标记的坐标计算弯曲量，所述掩膜的每个角的局部斜率由位于所述掩膜每个角内的所述测量标记的坐标计算得到，所述掩膜的四个角的局部斜率分别为根据所述曲面计算公式：z＝z0+θx×x+FCx×x2+θy×y+FCy×y2，分别在点处对所述曲面计算公式求全微分，上述点的斜率即为得到对于所述掩膜的四个角有如下关系：令矩阵矩阵单位矩阵则有：I＝A×B通过公式B＝A-1×I求得表征所述掩膜弯曲度的变形量θx、θy、FCx和FCy。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种可检测掩膜弯曲度的光刻系统，依次包括一照明光源，用于发出照明光；一照明组件，用于使照明光形成平行光；一掩膜，所述掩膜上设有若干个用于测量掩膜弯曲度的测量标记；传感器，用于读取所述测量标记的位置信息；掩膜台，用于承载所述掩膜；物镜系统，用于收集照明光照射在所述掩膜上产生衍射的衍射光束并将收集的衍射光束向下照射；基板，衍射光束透过所述物镜系统照射在基板上，在所述基板上形成与所述掩膜相同的图案；工件台，用于承载所述基板；控制系统，与所述传感器、所述掩膜台、所述工件台、所述物镜系统皆信号连接。本专利技术只需在掩膜制作过程中添加若干个用于测量掩膜弯曲度的测量标记，并在测量标记的对应处设置传感器，用于探测测量标记的信息，即可计算出掩膜弯曲度的变形量，这种光刻系统结构简单，占用空间小，保证了光刻系统运动自由性。本专利技术还提供一种使用上述的可检测掩膜弯曲度的光刻系统的掩膜弯曲度的检测方法，所述传感器探测得到所述掩膜上的所述测量标记的垂向坐标并传输至所述控制系统，得到用于描述所述掩膜的变形曲面的曲面计算公式，所述控制系统根据该计算公式得到所述变形曲面在扫描方向上和非扫描方向上用于表征所述掩膜弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可检测掩膜弯曲度的光刻系统，其特征在于，依次包括一照明光源，用于发出照明光；一照明组件，用于使照明光形成平行光；一掩膜，所述掩膜上设有若干个用于测量掩膜弯曲度的测量标记；传感器，用于读取所述测量标记的位置信息；掩膜台，用于承载所述掩膜；物镜系统，用于收集照明光照射在所述掩膜上产生衍射的衍射光束并将收集的衍射光束向下照射；基板，衍射光束透过所述物镜系统照射在基板上，在所述基板上形成与所述掩膜相同的图案；工件台，用于承载所述基板；控制系统，与所述传感器、所述掩膜台、所述工件台、所述物镜系统皆信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种可检测掩膜弯曲度的光刻系统，其特征在于，依次包括一照明光源，用于发出照明光；一照明组件，用于使照明光形成平行光；一掩膜，所述掩膜上设有若干个用于测量掩膜弯曲度的测量标记；传感器，用于读取所述测量标记的位置信息；掩膜台，用于承载所述掩膜；物镜系统，用于收集照明光照射在所述掩膜上产生衍射的衍射光束并将收集的衍射光束向下照射；基板，衍射光束透过所述物镜系统照射在基板上，在所述基板上形成与所述掩膜相同的图案；工件台，用于承载所述基板；控制系统，与所述传感器、所述掩膜台、所述工件台、所述物镜系统皆信号连接。2.如权利要求1所述的光刻系统，其特征在于，所述测量标记位于所述掩膜的下表面，所述下表面对应所述掩膜台的上表面；所述传感器设置于所述掩膜台上，并与所述测量标记对应。3.如权利要求2所述的光刻系统，其特征在于，所述测量标记分别位于所述掩膜的四角。4.如权利要求3所述的光刻系统，其特征在于，所述掩膜由掩膜台的掩膜固定装置固定在所述掩膜台上，所述掩膜上与所述掩膜固定装置接触的区域为吸附区域，所述测量标记位于所述吸附区域与所述掩膜边界之间。5.如权利要求4所述的光刻系统，其特征在于，所述掩膜固定装置为吸盘。6.如权利要求3所述的光刻系统，其特征在于，所述掩膜的每一角上具有至少两个所述测量标记。7.如权利要求3所述的光刻系统，其特征在于，所述掩膜的每一角上的所有所述测量标记连接形成的直线与光刻系统曝光时的扫描方向形成的夹角为45°。8.如权利要求6所述的光刻系统，其特征在于，在所述掩膜的每一角上，两个相邻的所述测量标记之间距离的范围为3mm～5mm。9.如权利要求1所述的光刻系统，其特征在于，所述传感器为探针或者干涉仪。10.如权利要求1所述的光刻系统，其特征在于，所述掩膜上设置有掩膜对准标记，所述基板上设置了与所述掩膜对准标记位置相对应的基板对准标记，扫描曝光时所述掩膜对准标记与所述基板对准标记位置对准时，所述掩膜与所述基板位置对准。11.一种使用如权利要求1～10中任意一项所述的光刻系统的掩膜弯曲度的检测方法，其特征在于，所述传感器探测得到所述掩膜上的所述测量标记的垂向坐标并传输至所述控制系统，得到用于描述所述掩膜的变形曲面的曲面计算公式，所述控制系统根据该计算公式得到所述变形曲面在扫描方向上和非扫描方向上用于表征所述掩膜弯曲度的变形量，所述扫描方向与非扫描方向互相正交。12.如权利要求11所述的检测方法，其特征在于，所述曲面计算公式对所述掩膜的变形曲面进行二维描述，所述曲面计算公式为二阶表达式。13.如权利要求11所述的检测方法，其特征在于，在水平面上，以扫描方向为X轴正向，非扫描方向为Y轴方向，垂直于水平面且向上的方向为Z轴正向，建立坐标系，用于表征所述掩膜弯曲度的变形量为θx、θy、FCx和FCy，其中θx为所述掩膜的变形曲面在X向上的斜率，θy为所述掩膜的变形曲面在Y向上的斜率，FCx为所述掩膜的变形曲面在X向上的弯曲二次项，FCy为所述掩膜的变形曲面在Y向上的弯曲二次项。14.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31