一种光学测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光学测量装置和方法，在其中的位置测量装置中设置了可以测量光学检测模块、基板载台在移动过程中产生的倾斜量的装置，根据该倾斜量数据结合光学检测模块、基板载台的位移与所在的位置坐标进行计算并修正，在测量基板上某一点时，使用上述装置和方法对该点测得的相关数据进行修正，提高了测量的精准度，这样就解决了在测量大尺寸基板时带来的大误差的问题。此外，本发明专利技术提供的基板上设置了扫描向基准板和非扫描向基准板以及胶厚基准板、线宽基准板，可便于设备自身进行自动校准，提高了便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种光学测量装置和方法
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种光学测量装置和方法。
技术介绍
在半导体IC集成电路制造过程中，一个完整的芯片通常需要经过多次光刻曝光才能制作完成。光刻即在已经涂布光刻胶的基板上曝光显影形成线路，在已经进行过光刻的基板上再次进行光刻，则为套刻。在进行光刻时，影响光刻精度的因素主要有基板与掩膜版的位置偏差、光刻形成线路的线宽和光刻胶自身的胶厚以及套刻偏差。目前市场上的光学测量设备，其中包含有膜厚测量设备和位置以及套刻偏差集一体的测量设备。如中国专利CN104412062A(申请号：CN201380035853.2，公开日：2015年3月11日)描述了一种膜厚测定装置，基板载台放置待测基板，基板载台上方为龙门架，膜厚测定头安装在滑动件上在龙门架上运动，测量基板上的膜的厚度。上述装置中还包括位置调整单元也即位置和套刻偏差测量设备，目前位置和套刻偏差测量设备采用桥式或龙门结构，其运动方向各有测量干涉仪进行测量控制，非运动方向无测量干涉仪配置。其中的位置校正使用覆盖测量行程的大掩膜版进行校正。目前市场上测量标准偏差设备，为保持测量精度，使用较大掩模版进行定期校正。一是维护不便，需设备厂商校准，同时手动上载掩模版；二是随着平板中基板尺寸增大，后续掩模版得尺寸需要同时增大，存在局限性；三是随着尺寸增大，则设备的运动范围或者设备自身的尺寸变大，则必然使误差更加明显，增大误差值，影响了测量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光学测量装置和方法，将测量时仪器的倾斜量计算入误差内，提高测量的精度，用于解决上述问题。为达到上述目的，本专利技术提出了一种光学测量装置，包括一基板载台，用于放置基板；一光学检测载台框架，从所述基板载台一侧延伸至相对的一侧，所述光学检测载台框架上承载有一光学检测滑块，可沿所述光学检测载台框架滑动；一光学检测单元，固定在所述光学检测滑块上，随着所述光学检测滑块沿所述光学检测载台框架移动，所述光学检测单元包括标记位置测量模块；一基板载台位置测量模块，用于测量所述基板载台的位置；一光学检测单元位置测量模块，用于测量所述光学检测单元的位置；以及校正模块，根据所述基板载台的位置和所述光学检测单元的位置获得所述基板载台和所述光学检测单元运动所引起的标记位置测量偏差，之后对所述标记位置测量模块测得的标记位置进行校正。作为优选，所述基板载台位置测量模块包括基板载台Y向测量组件和基板载台X向测量组件，所述基板载台Y向测量组件测量所述基板载台的Y向位移量，所述基板载台X向测量组件测量所述基板载台Y向运动中的X向偏移量。3.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学检测单元位置测量模块包括光学检测单元X向测量组件、光学检测滑块X向测量组件以及光学检测单元Y向测量组件，所述光学检测单元X向测量组件测量所述光学检测单元的X向位移量，所述光学检测滑块X向测量组件测量所述光学检测滑块的X向位移量，所述光学检测单元Y向测量组件用于测量所述光学检测单元X向运动中所述光学检测单元相对于光学检测载台框架的Y向偏移量。作为优选，所述基板载台Y向测量组件和基板载台X向测量组件均采用干涉仪。作为优选，所述光学检测单元X向测量组件和光学检测滑块X向测量组件采用干涉仪，所述光学检测单元Y向测量组件采用激光位移传感器。作为优选，所述光学检测单元还包括用于测调所述光学检测单元与基板上表面距离的高度调整模块。作为优选，所述基板载台上还布设有带校准标记的基准板，用于校正所述基板载台位置和光学检测单元位置。作为优选，所述带校准标记的基准板包括横向基准板和与所述横向基准板垂直的纵向基准板，所述横向基准板沿所述基板载台X向布置，用于校准所述光学检测单元沿X向运动时所述基板相对所述光学检测单元的Y向位置偏差，所述纵向基准板沿所述基板载台Y向布置，用于校准所述基板载台沿Y向运动时所述基板相对所述光学检测单元的X向位置偏差。作为优选，所述光学测量装置还包括支撑底座，用于承载所述基板载台和光学检测载台框架。作为优选，所述支撑底座从下至上包括减震单元和大理石。作为优选，所述光学检测单元还用于检测曝光后基板上的图形线宽、套刻偏差、标记位置偏差和/或光刻胶胶厚。本专利技术还提供一种光学测量方法，将所述光学检测滑块沿所述光学检测载台框架运动的方向定义为X向，在水平面上垂直于X向的方向定义为Y向，竖直方向定义为Z向，建立XYZ三维坐标系，其特征在于，具体包括以下步骤：提供一带有检测标记的基板，放置在所述基板载台上；控制所述基板载台沿Y向运动，光学检测单元沿X向运动，使任一检测标记i位于所述标记位置测量模块下，所述标记位置测量模块测量得到该检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align，dyi_align)；同时，基板载台Y向测量组件测量所述基板载台的Y向位移量Yi和绕ZY平面的旋转量Rzy_wsi和绕X轴的倾斜量Rx_wsi，基板载台X向测量组件测量所述基板载台运动至位置Yi时所述基板载台的X向偏移量X_wsi，之后根据所述基板载台运动至位置Yi时所述基板载台的X向偏移量X_wsi、绕ZY平面的旋转量Rzy_wsi及绕X轴的倾斜量Rx_wsi，计算所述基板载台运动至位置Yi时引起的所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align1，dyi_align1)；同时，光学检测单元X向测量组件测量所述光学检测单元的X向位移量Xi，光学检测滑块X向测量组件测量所述光学检测滑块的X向位移量X’i和绕ZX平面的旋转量Rzx_omi，光学检测单元Y向测量组件测量所述光学检测单元运动至位置Xi时所述光学检测单元相对所述光学检测载台框架的Y向偏移量Y_omi和绕X轴倾斜量Rx_omi，根据所述光学检测单元的X向位移量Xi和光学检测滑块的X向位移量X’i计算所述光学检测单元运动至位置Xi时所述光学检测单元绕Y轴的倾斜量Ry_omi，之后根据所述光学检测单元运动至位置Xi时所述光学检测单元绕ZX平面的旋转量Rzx_omi和绕Y轴的倾斜量Ry_omi，以及所述光学检测单元相对所述光学检测载台框架的Y向偏移量Y_omi和绕X轴倾斜量Rx_omi，计算所述光学检测单元运动至位置Xi时引起的所述检测标记i相对所述所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align2，dyi_align2)；根据所述基板载台运动至位置Yi时引起的所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align1，dyi_align1)和所述光学检测单元运动至位置Xi时引起的所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align2，dyi_align2)修正所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align，dyi_align)。作为优选，计算所述基板载台运动至位置Yi时引起的所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align1，dyi_align1)，具体为：dxi_align1＝X_wsi+A_ws×Rzy_wsi；dyi_align1＝B_ws×Rzy_wsi+H_ws×Rx_wsi；其中，A_ws为所述基板载台X向测量组件投射至所述基板载台上的测量光斑中心与基板载台旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学测量装置，其特征在于，包括一基板载台，用于放置基板；一光学检测载台框架，从所述基板载台一侧延伸至相对的一侧，所述光学检测载台框架上承载有一光学检测滑块，可沿所述光学检测载台框架滑动；一光学检测单元，固定在所述光学检测滑块上，随着所述光学检测滑块沿所述光学检测载台框架移动，所述光学检测单元包括标记位置测量模块；一基板载台位置测量模块，用于测量所述基板载台的位置；一光学检测单元位置测量模块，用于测量所述光学检测单元的位置；以及校正模块，根据所述基板载台的位置和所述光学检测单元的位置获得所述基板载台和所述光学检测单元运动所引起的标记位置测量偏差，之后对所述标记位置测量模块测得的标记位置进行校正。

【技术特征摘要】
1.一种光学测量装置，其特征在于，包括一基板载台，用于放置基板；一光学检测载台框架，从所述基板载台一侧延伸至相对的一侧，所述光学检测载台框架上承载有一光学检测滑块，可沿所述光学检测载台框架滑动；一光学检测单元，固定在所述光学检测滑块上，随着所述光学检测滑块沿所述光学检测载台框架移动，所述光学检测单元包括标记位置测量模块；一基板载台位置测量模块，用于测量所述基板载台的位置；一光学检测单元位置测量模块，用于测量所述光学检测单元的位置；以及校正模块，根据所述基板载台的位置和所述光学检测单元的位置获得所述基板载台和所述光学检测单元运动所引起的标记位置测量偏差，之后对所述标记位置测量模块测得的标记位置进行校正。2.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述基板载台位置测量模块包括基板载台Y向测量组件和基板载台X向测量组件，所述基板载台Y向测量组件测量所述基板载台的Y向位移量，所述基板载台X向测量组件测量所述基板载台Y向运动中的X向偏移量。3.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学检测单元位置测量模块包括光学检测单元X向测量组件、光学检测滑块X向测量组件以及光学检测单元Y向测量组件，所述光学检测单元X向测量组件测量所述光学检测单元的X向位移量，所述光学检测滑块X向测量组件测量所述光学检测滑块的X向位移量，所述光学检测单元Y向测量组件用于测量所述光学检测单元X向运动中所述光学检测单元相对于光学检测载台框架的Y向偏移量。4.如权利要求2所述的光学测量装置，其特征在于，所述基板载台Y向测量组件和基板载台X向测量组件均采用干涉仪。5.如权利要求3所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学检测单元X向测量组件和光学检测滑块X向测量组件采用干涉仪，所述光学检测单元Y向测量组件采用激光位移传感器。6.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学检测单元还包括用于测调所述光学检测单元与基板上表面距离的高度调整模块。7.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述基板载台上还布设有带校准标记的基准板，用于校正所述基板载台位置和光学检测单元位置。8.如权利要求7所述的光学测量装置，其特征在于，所述带校准标记的基准板包括横向基准板和与所述横向基准板垂直的纵向基准板，所述横向基准板沿所述基板载台X向布置，用于校准所述光学检测单元沿X向运动时所述基板相对所述光学检测单元的Y向位置偏差，所述纵向基准板沿所述基板载台Y向布置，用于校准所述基板载台沿Y向运动时所述基板相对所述光学检测单元的X向位置偏差。9.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学测量装置还包括支撑底座，用于承载所述基板载台和光学检测载台框架。10.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述支撑底座从下至上包括减震单元和大理石。11.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学检测单元还用于检测曝光后基板上的图形线宽、套刻偏差、标记位置偏差和/或光刻胶胶厚。12.一种使用如权利要求1所述的光学测量装置的测量方法，将所述光学检测滑块沿所述光学检测载台框架运动的方向定义为X向，在水平面上垂直于X向的方向定义为Y向，竖直方向定义为Z向，建立XYZ三维坐标系，其特征在于，具体包括以下步骤：提供一带有检测标记的基板，放置在所述基板载台上；控制所述基板载台沿Y向运动，光学检测单元沿X向运动，使任一检测标记i位于所述标记位置测量模块下，所述标记位置测量模块测量得到该检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align，dyi_align)；同时，基板载台Y向测量组件测量所述基板载台的Y向位移量Yi和绕ZY平面的旋转量Rzy_wsi和绕X轴的倾斜量Rx_wsi，基板载台X向测量组件测量所述基板载台运动至位置Yi时所述基板载台的X向偏移量X_wsi，之后根据所述基板载台运动至位置Yi时所述基板载台的X向偏移量X_wsi、绕ZY平面的旋转量Rzy_wsi及绕X轴的倾斜量Rx_wsi，计算所述基板载台运动至位置Yi时引起的所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align1，dyi_align1)；同时，光学检测单元X向测量组件测量所述光学检测单元的X向位移量Xi，光学检测滑块X向测量组件测量所述光学检测滑块的X向位移量X’i和绕ZX平面的旋转量Rzx_omi，光学检测单元Y向测量组件测量所述光学检测单元运动至位置Xi时所述光学检测单元相对所述光学检测载台框架的Y向偏移量Y_omi和绕X轴倾斜量Rx_omi，根据所述光学检测单元的X向位移量Xi和光学检测滑块的X向位移量X’i计算所述光学检测单元运动至位置Xi时所述光学检测单元绕Y轴的倾斜量Ry_omi，之后根据所述光学检测单元运动至位置Xi时所述光学检测单元绕ZX平面的旋转量Rzx_omi和绕Y轴的倾斜量Ry_omi，以及所述光学检测单元相对所述光学检测载台框架的Y向偏移量Y_omi和绕X轴倾斜量Rx_omi，计算所述光学检测单元运动至位置Xi时引起的所述检测标记i相对所述所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align2，dyi_align2)；根据所述基板载台运动至位置Yi时引起的所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align1，dyi_align1)和所述光学检测单元运动至位置Xi时引起的所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align2，dyi_align2)修正所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align，dyi_align)。13.如权利要求12所述的光学测量方法，其特征在于，计算所述基板载台运动至位置Yi时引起的所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align1，dyi_align1)，具体为：dxi_align1＝X_wsi+A_ws×Rzy_wsi；dyi_align1＝B_ws×Rzy_wsi+H_ws×Rx_wsi；其中，A_ws为所述基板载台X向测量组件投射至所述基板载台上的测量光斑中心与基板载台旋转中心在Y向的偏差；B_ws为所述基板载台Y向测量组件投射至所述基板载台上的测量光斑中心与所述基板载台旋转中心在X向的偏差；H_ws为所述基板载台Y向测量组件投射至所述基板载台上的测量光斑中心与所述标记位置测量模块的最佳焦面在Z向的距离。14.如权利要求13所述的光学测量方法，其特征在于，计算所述光学检测单元运动至位置Xi时引起的所述检测标记i相对所述标记位置测量模块中心的对准偏差(dxi_align2，dyi_align2)，具体为：dxi_align2＝A_om×Rzx_omi+H_om×Ry_omi；dyi_align2＝Y_omi+B_om×Rzx_omi+H'_om×Rx_omi；其中，A_om为所述光学检测单元X向测量组件投射至所述光学检测单元上的测量光斑中心与所述光学检测单元旋转中心在Y向的偏差；B_om为所述光学检测单元Y向测量组件投射至所述光学检测单元上的测量光斑中心与所述光学检测单元旋转中心在X向的偏差；H_om为所述光学检测单元X向测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李煜芝，徐兵，杨志勇，周畅，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31