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，设置了可以测量光学检测载台框架变形量的框架测量单元、以及根据光学检测载台框架变形量对基板载台位置和/或光学检测单元位置进行校正的校正模块，用于解决框架变形对标记位置测量造成的误差问题。

【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，则皆为套刻。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、光刻形成的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。现有的膜厚测量设备和位置以及套刻偏差集一体的测量设备具有以下问题：1.对于桥式结构，基板载台运动时，会导致桥式框架变形，基板载台运动位置不同，变形大小不同，进而影响位于桥式结构上测量系统的位置变化；2.基板在测试时，通过产线把已显影基板运送到测量设备处，由于厂务温度控制为23±1度，故在测量前，需放置基板等待较长时间使基板温度达到目标23±0.1度，这样增加了工艺时间，降低了生产效率。
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，设置了可以测量光学检测载台框架变形量的框架测量单元、以及根据光学检测载台框架变形量对基板载台位置进行校正的校正模块，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；一基板载台位置测量模块，用于测量所述基板载台的位置；一光学检测位置测量模块，用于测量所述光学检测单元的位置；所述光学测量装置还包括用于检测所述光学检测载台框架变形量的框架测量单元以及根据所述光学检测载台框架变形量对所述基板载台位置和/或光学检测单元位置进行校正的校正模块。优选的，所述光学检测载台框架为桥式，包括两个支撑立柱和固定在所述两个支撑立柱上的横梁，所述光学检测滑块在所述横梁上滑动。优选的，所述框架测量单元包括两个与所述光学检测滑块滑动方向平行设置的第一干涉仪测量组件，两个所述第一干涉仪测量组件与所述两个支撑立柱一一对应，并发射测量光束至所述两个支撑立柱上。优选的，所述基板载台位置测量模块包括两个与所述光学检测滑块滑动方向平行设置的第二干涉仪测量组件，两个所述第二干涉仪测量组件发射测量光束至所述基板载台。优选的，两个所述第一干涉仪测量组件与两个所述第二干涉仪测量组件布置在同一水平面。优选的，两个所述第一干涉仪测量组件中至少一个所述第一干涉仪测量组件为双轴干涉仪，双轴干涉仪发出的两轴测量光束沿与所述支撑立柱方向平行的方向平行分布。优选的，所述框架测量单元还包括与所述光学检测滑块滑动方向垂直的方向平行设置的第三干涉仪测量组件，所述第三干涉仪测量组件沿所述光学检测滑块滑动方向发射测量光束至所述光学检测载台框架。优选的，所述第三干涉仪测量组件为单轴干涉仪。优选的，所述第三干涉仪测量组件为双轴干涉仪。优选的，所述光学测量装置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。优选的，所述光学测量装置还包括一支撑底座，用于放置所述基板载台和光学检测载台框架。优选的，所述支撑底座从下至上包括减震单元和大理石。优选的，所述光学检测单元用于检测曝光后基板上图形的线宽、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Yi，光学检测单元沿X向运动Xi，使任一检测标记i位于所述光学检测单元下；所述框架测量单元测量所述光学检测载台框架的变形量，所述校正模块根据所述光学检测载台框架的变形量对基板载台位置和/或光学检测单元位置校正，并根据校正后的基板载台位置和/或光学检测单元位置计算所述检测标记i的位置，实现所述光学检测单元与所述检测标记i的对准。优选的，所述校正模块根据所述光学检测载台框架的变形量对基板载台位置校正，具体如下：至少发射两束与Y向平行的测量光束至所述光学检测载台框架的两个支撑立柱上，所述基板载台在Y向上移动时，测量两个支撑立柱的Y向变形量Y1_ref、Y2_ref，得到所述光学检测载台框架在Y向上的变形量Yi_ref＝(Y1_ref+Y2_ref)/2和绕Z轴的旋转变形量Rzi_ref＝(Y1_ref-Y2_ref)/IFdx_ref，，其中IFdx_ref为两个干涉仪测量组件在X向上的间距；计算所述基板载台位置的校正量：Delt_Yi＝-(Yi_ref+Rzi_ref*Xi)；反馈所述校正量Delt_Yi给校正模块，使其对基板载台进行Y向位置校正。优选的，所述校正模块根据所述光学检测载台框架的变形量对光学检测单元位置校正，具体如下：发射与X向平行的测量光束至所述光学检测载台框架，所述光学检测单元沿X向运动时，测量所述光学检测载台框架在X向上的变形量Xi_ref和绕Y轴的倾斜变形量Ryi_ref；同时沿Z向发射两束与Y向平行的测量光束至所述光学检测载台框架上，测量所述光学检测载台框架在绕X轴的倾斜变形量Rxi_ref；所述校正模块根据所述光学检测载台框架在X向上的变形量Xi_ref、绕Y轴的倾斜变形量Ryi_ref以及绕X轴的倾斜变形量Rxi_ref对所述光学检测单元进行X向位置校正。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种光学测量装置和方法，设置了可以测量光学检测载台框架变形量的框架测量单元、以及根据光学检测载台框架变形量对基板载台位置和/或光学检测单元位置进行校正的校正模块，用于解决框架变形对标记位置测量造成的误差问题。附图说明图1为本专利技术提供的测量装置结构示意图；图2为图1的俯视图。图中：1-支撑底座、2-光学检测载台框架、21、22-框架Y向干涉仪测量系统、3-光学检测滑块、4-垂向运动机构控制单元、5-光学检测模块、51-模块X干涉仪控制测量系统、52-滑块X干涉仪控制测量系统、53-模块Y干涉仪控制测量系统、5a-位置粗测量传感器、5b-第一位置精测和线宽测量传感器、5c-第二位置精测和线宽测量传感器、5d-胶厚测量传感器、5e-第一高度测量传感器、5f-第二高度测量传感器、6-基板载台、61-基板载台X干涉仪控制测量系统、62-基板载台Y干涉仪控制测量系统、7-基准板、71-线宽标定基准板、72-X向基准板、73-Y向基准板、74-胶厚标定基准本文档来自技高网...

【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；一基板载台位置测量模块，用于测量所述基板载台的位置；一光学检测位置测量模块，用于测量所述光学检测单元的位置；所述光学测量装置还包括用于检测所述光学检测载台框架变形量的框架测量单元以及根据所述光学检测载台框架变形量对所述基板载台位置和/或光学检测单元位置进行校正的校正模块。

【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；一基板载台位置测量模块，用于测量所述基板载台的位置；一光学检测位置测量模块，用于测量所述光学检测单元的位置；所述光学测量装置还包括用于检测所述光学检测载台框架变形量的框架测量单元以及根据所述光学检测载台框架变形量对所述基板载台位置和/或光学检测单元位置进行校正的校正模块。2.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学检测载台框架为桥式，包括两个支撑立柱和固定在所述两个支撑立柱上的横梁，所述光学检测滑块在所述横梁上滑动。3.如权利要求2所述的光学测量装置，其特征在于，所述框架测量单元包括两个与所述光学检测滑块滑动方向平行设置的第一干涉仪测量组件，两个所述第一干涉仪测量组件与所述两个支撑立柱一一对应，并发射测量光束至所述两个支撑立柱上。4.如权利要求3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两个与所述光学检测滑块滑动方向平行设置的第二干涉仪测量组件，两个所述第二干涉仪测量组件发射测量光束至所述基板载台。5.如权利要求4所述的光学测量装置，其特征在于，两个所述第一干涉仪测量组件与两个所述第二干涉仪测量组件布置在同一水平面。6.如权利要求3所述的光学测量装置，其特征在于，两个所述第一干涉仪测量组件中至少一个所述第一干涉仪测量组件为双轴干涉仪，双轴干涉仪发出的两轴测量光束沿与所述支撑立柱方向平行的方向平行分布。7.如权利要求2或3所述的光学测量装置，其特征在于，所述框架测量单元还包括与所述光学检测滑块滑动方向垂直的方向平行设置的第三干涉仪测量组件，所述第三干涉仪测量组件沿所述光学检测滑块滑动方向发射测量光束至所述光学检测载台框架。8.如权利要求7所述的光学测量装置，其特征在于，所述第三干涉仪测量组件为单轴干涉仪。9.如权利要求7所述的光学测量装置，其特征在于，所述第三干涉仪测量组件为双轴干涉仪。10.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。11.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，所述光学测量装置还包括一支撑底座，用于放置所述基板载台和光学检测载台框架。12.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志勇，徐兵，李煜芝，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