测量掩模台相对于工件台旋转度的方法技术

一种测量掩模台相对于工件台旋转度的方法，主要利用光刻机系统中能量传感器，分别对掩模上的两组标记图形进行步进搜索探测，由对各组图形搜索得到的明暗转变位置，可分别计算得到掩模相对于工件台的旋转度和掩模相对于掩模台的旋转度，最后计算得到掩模台相对于工件台的旋转度。本发明专利技术不需要进行曝光操作和对准测量，克服了现有技术中当掩模台相对于工件台旋转角较大时，对准系统需具有较大的搜索范围的限制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微电子器件制造过程中对掩模台相对于工作台旋转度的测 量方法。背景扶木当光刻机整机集成完成后，掩模台相对于工件台有一定的旋转角度，在进行扫描曝光时，将使成像图像存在失真变形。美国专利US6008880揭示了一种 可以测量并校正失真变形图形的曝光装置和方法，利用此装置和方法，对失真 变形图像进行对准测量即可计算得到掩模台和工件台之间存在的旋转角度值。 但是当掩模台相对于工件台的旋转角度较大时，为保证对准系统可探测到对准 标记，使用以上方法时，对准系统需具有较大的搜索范围。
技术实现思路
有鉴于此，如何克服现有技术中当掩模台相对于工件台的旋转角度较大时， 必须使对准系统具有较大的搜素范围的缺陷，是本专利技术所要解决的技术问题， 为此，本专利技术的目的在于提供一种。本专利技术的技术方案如下根据本专利技术的 一种，使用的光刻机 系统包括照明光源系统，投影物镜成像系统，掩模台，工件台和位于工件台 上的能量传感器；所述掩模台支撑并固定掩模版，所述工件台支撑并固定硅片； 所述掩模上具有沿X轴方向排列的标记图形A和图形A，，以及沿Y轴方向排列 的标记图形B和图形B，，所述方法包括如下步骤l)通过光刻机系统，使掩模上的标记图形A和图形A，投影成像，由能量传 感器分别在标记图形A和图形A，的理想成卩象位置处进^f亍n次光强采冲羊，平均光 强釆样值作为最大参考光强，能量传感器分别从标记图形A和图形A，的理想成像位置处开始Y向步进搜索探测，当能量传感器探测到对应于明暗转化位置的 目标光强强度时，记录当前工件台位置，由两处记录得到的工件台位置计算得 到掩模相对于工件台的旋转度；2) 移动工件台使能量传感器位于零位，能量传感器进行n次采样，平均光 强采样值作为最大参考光强，掩模台沿Y向运动，分别使掩;f莫上的标记图形B 和图形B，投影成像，能量传感器分别从标记图形B和图形B，的理想成像位置零 位开始X向步进搜索探测，当能量传感器探测到对应于明暗转化位置的目标光 强强度时，记录当前工件台位置，由两处记录得到的工件台位置计算得到掩才莫 相对于掩模台的旋转度；3) 由掩模相对于工件台的旋转度和掩模相对于掩模台的旋转度计算得到掩 模台相对于工件台的旋转度。进一步，所述掩;f莫上的标记图形A和图形A，的中心分别位于掩模X轴上的 士a位置，标记图形B和图形B，的中心分别位于掩才莫Y轴上的士b位置，其中， a的取值为大于0、小于照明系统中狭缝打开状态最大长度值；所述掩模上的标 记图形A，图形A，，图形B和图形B，形状为长方形，图形A和图形A，的宽度 以及图形B和图形B，的长度均小于照明系统中狭缝打开状态最大宽度值。进一步，所述的理想成像位置为由掩^f莫上标记图形位置直接计算得到的成 像位置；所述的n次采样，n为大于等于1的整数；所述的X向和Y向扫描， 其扫描方向可以为正向扫描，也可以为反向扫描，^旦X向或Y向的两次扫描方 向须保持一致。进一步，所述的对应于明暗转化位置的目标光强强度计算表达式为目标 光强=(最大参考光强-最小参考光强)*/,其中，/代表目标光强与参考光强 的比值；所述的步进搜索探测，为按照一定步进距离进行探测直到探测到目标 光强，也可以为二分搜索查找方法或其它快速搜索方法。具体地，所述的目标 光强强度计算表达式中，所述的最小参考光强取值为0;所述/，其取值范围为 ,且/根据不同的照明模式设置不同的数值。所述的由两处记录得到的工件台位置计算得到掩模相对于工件台的旋转度 计算公式为^將《^4;所述的由两处记录得到的工件台位置计算得到掩模相对于掩模台的旋转度，计算公式为"d、、—;所述的- M(6-(-州由掩模相对于工件台的旋转度和掩模相对于掩模台的旋转度计算得到掩模台相对于工件台的旋转度，计算公式为A/4S M = "^W附 一 及fi AS 。由于本专利技术不需要进行曝光操作和对准测量，仅使用本专利技术的光刻机系统 中用于探测光强强度的能量传感器进行测量，所以当掩模台相对于工件台旋转 角度较大时，对对准系统搜索范围没有要求。附图说明图1为本专利技术中所用投影光刻机结构示意图； 图2为本专利技术中所用标记图形形状及位于掩模上的位置示意图； 图中标号1、照明光源；2、掩模；3、掩模台；4、投影物镜；5、能量传 感器；6、工件台。M实施方式下面根据图1和图2给出本专利技术一个较佳实施例，并予以详细描述，以使 本领域的技术人员更易于理解本专利技术而不是用来限定本专利技术的范围。本专利技术通过测量掩模相对于掩模台的旋转度和掩模相对于工件台的旋转 度，进而得到掩模台相对于工件台的旋转度。本专利技术主要利用光刻机系统中能量传感器，分别对掩模上的两组标记图形 进行步进搜索探测，由对各组图形搜索得到的明暗转变位置，可分别计算得到 掩模相对于工件台的旋转度和掩模相对于掩模台的旋转度，最后计算得到掩模 台相对于工件台的旋转度。图l所示为本专利技术使用于扫描测量的光刻机系统，包括照明系统l,承载 掩模2的掩模台3,用于掩模成像的投影物镜4和位于工件台6上的能量传感器 5，能量传感器5用于对光强强度的探测。本专利技术具体实施例中使用的照明系统1中狭缝打开最大状态22mm*8mm。本专利技术具体实施例中使用的照明系统1中照明模式为传统照明模式。本专利技术具体实施例中使用掩模上两组标记图形，图形A， A，，图形B， B，。 4个图形形状及位于掩模上的位置如图2所示，图形A和图形A'均为8mm*6mm大小的长方形标记，图形B和图形B，均为6mm*8mm长方形标记。图形A和图 形A，分别位于掩模X轴上土a位置处，图形B和图形B，分别位于掩模Y轴上士 b位置处。首先测量掩模相对于工件台的旋转度 移动掩模台位于零位；移动工件台使能量传感器位于图形A成像中心位置，能量传感器进行n次 采样得到当前位置处平均采样光强值，此值设定为最大参考光强maxE，设定最 小参考光强为0;工件台从当前位置处进行Y向正向步进，步进范围大小为8mm， 在工件台步进范围内，利用二分搜索查找方法，能量传感器通过探测光强强度， 搜寻得到明暗转换位置，即搜寻得到光强强度为(maxE-minE)1180.5的位置，记录 明暗转换位置处工件台位置;接着移动工件台使能量传感器位于图形A，成像中心位置，能量传感器进行 n次采样得到当前位置处平均釆样光强值，此值设定为最大参考光强maxE,设 定最小参考光强为0;工件台从当前位置处进行Y向正向步进，步进范围大小 为8mm，在工件台步进范围内，利用二分搜索查找方法，能量传感器通过探测 光强强度，搜寻得到明暗转换位置，即搜寻得到光强强度为(maxE-minE^0.5的 位置，记录明暗转换位置处工件台位置(K,，W,)。由此可计算得到掩模相对于工件台的旋转度^ ra:— ~-^ 然后测量掩模相对于掩模台的旋转度移动工件台使能量传感器位于零位，能量传感器进行n次采样得到当前位 置处平均采样光强值，此值设定为最大参考光强maxE，设定最小参考光强为0;掩模台沿Y方向移动-b距离，使掩模上的图形B置于曝光场内，工件台从 当前位置(能量传感器在零位)进行X向正向步进，步进范围大小为8mm,在 工件台步进范围内，利用二分搜索查找方法，能量传感器通过探测光强强度， 搜寻得到明暗转换位置，即搜寻得到光强强度为(m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量掩模台相对于工件台旋转度的方法，使用的光刻机系统包括：照明光源系统，投影物镜成像系统，掩模台，工件台和位于工件台上的能量传感器；所述掩模台支撑并固定掩模版，所述工件台支撑并固定硅片；所述掩模上具有沿Ｘ轴方向排列的标记图形Ａ和图形Ａ’，以及沿Ｙ轴方向排列的标记图形Ｂ和图形Ｂ’，其特征在于，所述方法包括如下步骤：　１）通过光刻机系统，使掩模上的标记图形Ａ和图形Ａ’投影成像，由能量传感器分别在标记图形Ａ和图形Ａ’的理想成像位置处进行ｎ次光强采样，平均光强采样值作为最大参考光强，能量传感器分别从标记图形Ａ和图形Ａ’的理想成像位置处开始Ｙ向步进搜索探测，当能量传感器探测到对应于明暗转化位置的目标光强强度时，记录当前工件台位置，由两处记录得到的工件台位置计算得到掩模相对于工件台的旋转度；　２）移动工件台使能量传感器位于零位，能量传感器进行ｎ次采样，平均光强采样值作为最大参考光强，掩模台沿Ｙ向运动，分别使掩模上的标记图形Ｂ和图形Ｂ’投影成像，能量传感器分别从标记图形Ｂ和图形Ｂ’的理想成像位置零位开始Ｘ向步进搜索探测，当能量传感器探测到对应于明暗转化位置的目标光强强度时，记录当前工件台位置，由两处记录得到的工件台位置计算得到掩模相对于掩模台的旋转度；　３）由掩模相对于工件台的旋转度和掩模相对于掩模台的旋转度计算得到掩模台相对于工件台的旋转度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李煜芝，
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：31[中国|上海]