專利名稱：用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路制造裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)及探測(cè)方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種應(yīng)用于集成電路制造的裝備，利用該裝備包括但不限于集成電路制造光刻裝置、液晶面板光刻裝置、光掩模刻印裝置、MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))/MOMS(微光機(jī)系統(tǒng))光刻裝置、先進(jìn)封裝光刻裝置、印刷電路板光刻裝置及印刷電路板加工裝置等。利用光刻設(shè)備實(shí)現(xiàn)曝光的過程中，掩模版與曝光對(duì)象(例如硅片、印刷電路板等)的位置必須對(duì)準(zhǔn)，通常掩模版上方與曝光對(duì)象上方均配置一定的位置對(duì)準(zhǔn)裝置，用于建立 掩模版與曝光對(duì)象之間精確的相對(duì)位置關(guān)系。專利CN200510112114. 6公開了一種同軸對(duì)準(zhǔn)信號(hào)采集及處理控制方法及關(guān)鍵子系統(tǒng)，文中提到對(duì)準(zhǔn)掃描所采用的工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡，為多個(gè)不同水平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)成二維運(yùn)動(dòng)軌跡。CN200910045415. X、CN200810036910. X、CN200810036911. 4 等公開了用于實(shí)現(xiàn)第一物件(位于掩模或掩?；鶞?zhǔn)版上的透射式標(biāo)記)相對(duì)于第二物件(位于工件臺(tái)基準(zhǔn)板上的參考標(biāo)記)的位置關(guān)系的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)或?qū)?zhǔn)標(biāo)記。文中所提到的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)為獲取垂向?qū)?zhǔn)位置，必須采取包括個(gè)多個(gè)不同水平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)成二維運(yùn)動(dòng)軌跡。該掃描方式下，工件臺(tái)在每個(gè)水平向的掃描涉及到工件臺(tái)的加速、勻速、減速過程，不同的水平面之間通過工件臺(tái)在垂向進(jìn)行步進(jìn)控制來實(shí)現(xiàn)，而工件臺(tái)由一個(gè)水平面步進(jìn)到另一個(gè)水平面，又會(huì)涉及到工件臺(tái)的重新調(diào)平調(diào)焦，以進(jìn)行下一次的水平向的掃描。該多個(gè)不同水平面的二維掃描運(yùn)動(dòng)，消耗設(shè)備時(shí)間較長(zhǎng)，在一定程度上降低了設(shè)備產(chǎn)率?，F(xiàn)有技術(shù)中急需要一種新的掩模對(duì)準(zhǔn)裝置或掩模對(duì)準(zhǔn)方法，以簡(jiǎn)化對(duì)準(zhǔn)掃描方式，提高對(duì)準(zhǔn)效率并進(jìn)一步提高設(shè)備產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)及探測(cè)方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)，包括透射光柵及探測(cè)器單元，掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)成像經(jīng)過該透射光柵后由該探測(cè)器單元接收，其特征在于，該探測(cè)器單元包括至少兩個(gè)探測(cè)器，該探測(cè)器在垂直方向上呈遞增或遞減位置分步，在水平方向上呈直線分布。更進(jìn)一步地，該探測(cè)器系統(tǒng)還包括一光學(xué)組件，該掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)成像經(jīng)該透射光柵后經(jīng)該光學(xué)組件后透過。該探測(cè)器系統(tǒng)還包括一信號(hào)放大單元，該信號(hào)放大單元用于將該探測(cè)器接收的信號(hào)放大。該探測(cè)器探測(cè)表面之間的垂向距離為Λζ，其中Az的取值范圍為Ium 10_。本發(fā)明同時(shí)公開一種光刻設(shè)備，包括掩模臺(tái)、投影物鏡、工件臺(tái)，其特征在于，該光刻設(shè)備還包括上文所述的用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)。本發(fā)明同時(shí)公開一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)方法，包括將掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)成像經(jīng)過透射光柵后由探測(cè)器單元接收，其特征在于，該探測(cè)器單元包括至少兩個(gè)探測(cè)器，該探測(cè)器在垂直方向上呈遞增或遞減位置分步，在水平方向上呈直線分布。更進(jìn)一步地，該探測(cè)器系統(tǒng)還包括一光學(xué)組件，該掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)成像該透射光柵后經(jīng)該光學(xué)組件后透過。該探測(cè)器系統(tǒng)還包括一信號(hào)放大單元，該信號(hào)放大單元用于將該探測(cè)器接收的信號(hào)放大。該探測(cè)器探測(cè)表面之間的垂向距離為Λζ，其中Az的取值范圍為Ium 10mm。該掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記數(shù)量大于或等于一。本發(fā)明同時(shí)公開一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)方法，包括步驟一、對(duì)各探測(cè)器進(jìn)行校準(zhǔn)以確定各探測(cè)器的校準(zhǔn)系數(shù)；

步驟二、水平向掃描光柵以獲取初始光強(qiáng)數(shù)據(jù)及初始位置數(shù)據(jù)； 步驟三、利用該校準(zhǔn)系數(shù)對(duì)該初始光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)以獲得校準(zhǔn)后光強(qiáng)數(shù)據(jù)；步驟四、根據(jù)各探測(cè)器的相對(duì)位置和坐標(biāo)系方向?qū)ξ恢脭?shù)據(jù)進(jìn)行變換以或得變換后位置數(shù)據(jù)；步驟五、對(duì)該校準(zhǔn)后光強(qiáng)數(shù)據(jù)和變換后位置數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理以獲得數(shù)學(xué)模型；步驟六、根據(jù)該數(shù)學(xué)模型計(jì)算光強(qiáng)極值，該光強(qiáng)極值對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)即為對(duì)準(zhǔn)位置。更進(jìn)一步地，該步驟一中的對(duì)各探測(cè)器進(jìn)行校準(zhǔn)采用歸一化校準(zhǔn)。該歸一化校準(zhǔn)具體包括各探測(cè)器探測(cè)的最大光強(qiáng)值為Iml，Im2，……，ImN，加入校準(zhǔn)參數(shù)Cl，C2，……，CN，根據(jù) Iml*Cl = Im2*C2 ........ ImN*CN 計(jì)算校準(zhǔn)參數(shù) Cl，C2, ......，CN，其中 N 彡 3。該步驟四包括以第i個(gè)子探測(cè)器探測(cè)到的對(duì)準(zhǔn)位置為整個(gè)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)位置，則第j組垂向位置向第i組垂向位置變換關(guān)系為z± Azij，定義Azij為第i子探測(cè)器表面與第j子探測(cè)器表面的垂向位置差值，即zi-zj，符號(hào)的正負(fù)由子探測(cè)器相對(duì)位置和Z坐標(biāo)系的方向確定；第j組水平向位置向第i組水平向位置變換關(guān)系為X土 Axij，Axij為第i子探測(cè)器中心與第j子探測(cè)器中心的水平向位置差值，即xi-xj，符號(hào)的正負(fù)由子探測(cè)器相對(duì)位置和X坐標(biāo)系的方向確定；其中Λz為各探測(cè)器探測(cè)表面之間垂向距離，Λ X為各探測(cè)器中心距離。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)及探測(cè)方法。該探測(cè)器包括多個(gè)結(jié)構(gòu)相似的子探測(cè)器，多個(gè)子探測(cè)器在空間上階梯分布，子探測(cè)器的探測(cè)表面在垂直方向上位置不同，但位置確定，該組子探測(cè)器沿同一水平方向分布。由于各子探測(cè)器在加工制造過程由于器件差異，會(huì)產(chǎn)生探測(cè)同一光強(qiáng)，探測(cè)的光強(qiáng)數(shù)據(jù)不一的現(xiàn)象，采用通過探測(cè)光強(qiáng)最大值，加入校準(zhǔn)參數(shù)的校準(zhǔn)方法，使得各子探測(cè)器采集數(shù)據(jù)經(jīng)過校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)具有同一衡量標(biāo)準(zhǔn)尺度?；谠撗谀?duì)準(zhǔn)階梯空間探測(cè)器的探測(cè)裝置，提出了一種垂向?qū)?zhǔn)的掃描方式，即只通過水平向的掃描，就可以同時(shí)獲取水平向和垂向?qū)?zhǔn)位置。采用該掃描運(yùn)動(dòng)方式，簡(jiǎn)化原有垂向?qū)?zhǔn)掃描方式，由于只涉及到一次水平向?qū)?zhǔn)掃描，并且一次對(duì)準(zhǔn)掃描只涉及到一次加速和減速運(yùn)動(dòng)，可以在一定程度上提高工件臺(tái)掃描速度，在一定程度上提高設(shè)備產(chǎn)率。


關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。圖I是本發(fā)明所涉及的用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用該探測(cè)器系統(tǒng)的光刻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是光柵標(biāo)記的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是光柵標(biāo)記通過投影物鏡的光學(xué)成像的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是采用該探測(cè)器系統(tǒng)的垂向位置掃描方式之一；圖6是采用該探測(cè)器系統(tǒng)的垂向位置掃描方式之二 ；圖7是采用圖6所示的垂向位置掃描方式時(shí)，探測(cè)器所探測(cè)信號(hào)的示意圖；圖8是采用該探測(cè)器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理示意圖；圖9是采用多組光柵標(biāo)記的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是對(duì)圖9所示的多組光柵標(biāo)記垂向位置掃描方式時(shí)，探測(cè)器所探測(cè)信號(hào)的示意圖；圖11是針對(duì)第一組目標(biāo)標(biāo)記的數(shù)據(jù)處理示意圖；圖12是針對(duì)第二組目標(biāo)標(biāo)記的數(shù)據(jù)處理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。本發(fā)明提出的掩模對(duì)準(zhǔn)階梯空間探測(cè)器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖I所示，主要包括透射光柵I、光學(xué)組件2、光電傳感器3、放大板4、線纜5、信號(hào)接口板6。其主要功能為接收光刻設(shè)備掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)過投影物鏡的投影光學(xué)成像。掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記如圖3中所示，投影光學(xué)成像如圖4中所示。光學(xué)成像透過透射光柵1，通過光學(xué)組件2，到達(dá)光電傳感器3表面，由光電傳感器3接收，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)比較微弱，由放大板4將信號(hào)放大，該信號(hào)通過線纜5傳送到信號(hào)接口板6統(tǒng)一輸出，由信號(hào)接口板6輸出信號(hào)可由采集環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。該探測(cè)器包含多個(gè)(大于等于2)子探測(cè)器，圖I中選用5個(gè)子探測(cè)器，后面光刻裝置具體實(shí)施中也采用具有5個(gè)子探測(cè)器的階梯空間探測(cè)器，各子探測(cè)器內(nèi)部具有相同的結(jié)構(gòu)，并且子傳感器為空間立體分布，其空間立體分布為各子探測(cè)器垂向安裝位置不同，即各子探測(cè)器探測(cè)表面之間垂向距離為Λζ(Λζ1，Δζ2, Δζ3, Δ ζ4), Δ ζ之間可以相同，也可以根據(jù)實(shí)際設(shè)備需要配置為不同，ΛΖ數(shù)量級(jí)為Ium 10mm，各子探測(cè)器水平方向上具有一定距離，即各子探測(cè)器中心距離為Δχ(Λχ1，Δχ2, Δχ3, Δχ4), Δ χ之間可以相同，也可以根據(jù)實(shí)際設(shè)備需要配置為不同。當(dāng)掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記成像中心點(diǎn)與帶有透射光柵的子探測(cè)器的探測(cè)表面完全重合時(shí)，該子探測(cè)器輸出的信號(hào)為最大點(diǎn)。探測(cè)器的輸出信號(hào)大小，反映了掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記成像與子探測(cè)器的重合程度，即對(duì)準(zhǔn)關(guān)系，通過對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算處理，可以確定這種對(duì)準(zhǔn)關(guān)系O配置有階梯空間探測(cè)器的光刻裝置如圖2所示，該光刻裝置有光刻設(shè)備光源，掩模臺(tái)、掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，掩模臺(tái)位置測(cè)量裝置、投影鏡頭、工件臺(tái)、工件臺(tái)位置測(cè)量裝置、掩模對(duì)準(zhǔn)階梯空間探測(cè)器，光電信號(hào)采集環(huán)節(jié)，對(duì)準(zhǔn)信號(hào)處理器、上位機(jī)組成。各部分主要功能可參考圖2說明。配置有階梯空間探測(cè)器的光刻裝置，由于該階梯空間探測(cè)器有多個(gè)子探測(cè)器，所以每個(gè)子探測(cè)器都具有各自對(duì)準(zhǔn)位置，而整個(gè)階梯空間探測(cè)器的對(duì)準(zhǔn)位置可以定義為任意子探測(cè)器的對(duì)準(zhǔn)位置，也可以從各子探測(cè)器的對(duì)準(zhǔn)位置進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖2為采用掩模對(duì)準(zhǔn)階梯空間探測(cè)器的光刻裝置，8光刻設(shè)備光源，為曝光提供光源，同時(shí)也為掩模對(duì)準(zhǔn)光源，該光源可以為DUV或UV光源,9為掩模臺(tái)，用于支撐掩模，10為掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記,可以制作在掩模臺(tái)上，也可以制作在掩模板上，其可以為一組目標(biāo)標(biāo)記，也可以在掃描方向上布置多組目標(biāo)標(biāo)記，11為掩模臺(tái)位置測(cè)量裝置，獲取位置數(shù)據(jù)，12為投影鏡頭，用于曝光成像，也用于掩模臺(tái)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記成像，13為工件臺(tái)，用于支撐硅片，14為工件臺(tái)位置測(cè)量裝置，獲取位置數(shù)據(jù)，15為掩模對(duì)準(zhǔn)階梯空間探測(cè)器，其光柵線條尺寸與掩模板上和掩模臺(tái)的掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記光柵線條尺寸關(guān)系與投影鏡頭倍率一致，掩模對(duì)準(zhǔn)階梯空間探測(cè)器用于探測(cè)掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記或掩模臺(tái)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記成像，獲取光電探測(cè)信號(hào)，16為光電信號(hào)采集環(huán)節(jié)，獲取光電采集數(shù)據(jù)，17為對(duì)準(zhǔn)信號(hào)處理器，接收掩模臺(tái)位置數(shù)據(jù)，接收工件臺(tái)位置數(shù)據(jù)，接收階梯空間探測(cè)器光電探測(cè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并計(jì)算對(duì)準(zhǔn)位置，將對(duì)準(zhǔn)位置返回給上位機(jī)，18為上位機(jī)，可控制光源、工件臺(tái)、掩模臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，獲取對(duì)準(zhǔn)位置。圖3為掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，其在掩模臺(tái)或掩模板上，為通用的光柵線條形式，實(shí)際使用 的掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，可以為基本光柵線條的組合，圖中定義為一組目標(biāo)標(biāo)記3個(gè)光柵線條。圖4為圖3形式的掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記成像，其掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的3個(gè)光柵線條，被光源照射后，經(jīng)過投影物鏡投影后，產(chǎn)生3個(gè)空間像，每個(gè)空間像的中心就是光能量最大點(diǎn)。采用光電探測(cè)器有效探測(cè)光敏平面與3個(gè)空間像的中心重合時(shí)，即可獲取光能量最大值對(duì)應(yīng)的光電信號(hào)，此時(shí)工件臺(tái)的位置即為與該探測(cè)傳感器對(duì)應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)位置，采用圖I的階梯空間探測(cè)器，由于其有多個(gè)子探測(cè)器，每個(gè)探測(cè)器都會(huì)有自己的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)位置，但相對(duì)對(duì)準(zhǔn)位置之間是固定數(shù)值，所以，可取其中之一作為整個(gè)裝置的掩模對(duì)準(zhǔn)位置。圖5為采用非階梯掩模對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器獲取垂向?qū)?zhǔn)位置所采用的垂向掃描方式。從軌跡上看，其分解為多個(gè)子軌跡，由多個(gè)水平向掃描，再加上多個(gè)垂向位置步進(jìn)組成，而每個(gè)水平向的掃描又包括加速、勻速、減速三個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，而垂向位置步進(jìn)又是耗時(shí)較長(zhǎng)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)，當(dāng)涉及多個(gè)垂向位置步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，耗時(shí)較長(zhǎng)，影響設(shè)備產(chǎn)率。圖6為采用階梯掩模對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器獲取垂向?qū)?zhǔn)位置所采用的掃描方式，從軌跡上看，其只用一次水平向掃描，就可以根據(jù)多個(gè)子探測(cè)器探測(cè)的光強(qiáng)及掩模臺(tái)、工件臺(tái)位置確定垂向?qū)?zhǔn)位置，并且掃描速度可以進(jìn)行調(diào)整，以解決掃描長(zhǎng)度變大的問題。圖7為采用階梯掩模對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器，按著圖6的掃描方式掃描，對(duì)應(yīng)的工件臺(tái)位置與各子傳感器探測(cè)的光電信號(hào)強(qiáng)度關(guān)系曲線。Al，A2，A3，A4，A5為相應(yīng)的子探測(cè)器水平方向的對(duì)準(zhǔn)位置。圖8為采用階梯掩模對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器，獲取的光強(qiáng)數(shù)據(jù)及位置數(shù)據(jù)變化處理方法，采用處理變化后的數(shù)據(jù)，即可計(jì)算出水平向和垂向?qū)?zhǔn)位置。由于各子探測(cè)器在加工制造過程由于器件差異，會(huì)產(chǎn)生探測(cè)同一光強(qiáng)，探測(cè)的光強(qiáng)數(shù)據(jù)不一的現(xiàn)象，即衡量光強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)尺度不統(tǒng)一，需要對(duì)光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)。其方法為，采用階梯空間探測(cè)器，用各子探測(cè)器探測(cè)同一最大值，如果各子探測(cè)器(假設(shè)5個(gè)子探測(cè)器)探測(cè)到的最大值為Iml, Im2, Im3, Im4, Im5。加入校準(zhǔn)參數(shù)cl, c2，c3，c4，c5，使得Iml*cl = Im2*c2 = Im3*c3 = Im4*c4 = Im5*c5根據(jù)上述關(guān)系確定Cl，c2, c3, c4, c5具體數(shù)值，在實(shí)際使用中，各子探測(cè)器直接采集的光強(qiáng)數(shù)據(jù)乘相對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)參數(shù)。即可實(shí)現(xiàn)各子探測(cè)器校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)具有同一衡量標(biāo)準(zhǔn)尺度。為提高設(shè)備效率，改變圖5所描述的垂向位置對(duì)準(zhǔn)掃描方式，通過采用這種階梯空間探測(cè)器的光刻裝置，可采用圖6的垂向位置對(duì)準(zhǔn)水平向掃描方式。圖7為采用階梯掩模對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器光刻裝置，按著圖6的掃描方式掃描，得到對(duì)應(yīng)的工件臺(tái)X向位置與各子傳感器探測(cè)的光強(qiáng)關(guān)系曲線，此處光強(qiáng)為已經(jīng)校準(zhǔn)后的光強(qiáng)數(shù)據(jù)。Al，A2，A3，A4，A5為相應(yīng)的子探測(cè)器水平方向的對(duì)準(zhǔn)位置。各子探測(cè)器在該掃描過程中對(duì)應(yīng)的最大光強(qiáng)為II，12，13，14，15。為計(jì)算垂向?qū)?zhǔn)位置，對(duì)數(shù)據(jù)變換處理方法如下(I)首先獲取水平向掃描的工件臺(tái)垂向位置數(shù)據(jù)、水平向位置數(shù)據(jù)、各子探測(cè)器采 集數(shù)據(jù)校準(zhǔn)后的光強(qiáng)數(shù)據(jù)。由于只在同一水平面掃描，在一次掃描過程中垂向位置數(shù)據(jù)為一常數(shù)。如果設(shè)備配置的傳感器為X向傳感器，即掃描方向與X向相同，則只記錄X向位置數(shù)據(jù)，如果設(shè)備配置的傳感器為y向傳感器，即掃描方向與y向相同，則只記錄y向位置數(shù)據(jù)。(2)定義對(duì)準(zhǔn)位置與子傳感器對(duì)準(zhǔn)位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，假設(shè)將第i組子傳感器的對(duì)準(zhǔn)位置定義為整個(gè)階梯空間探測(cè)器對(duì)準(zhǔn)位置，即光刻設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)位置。(3)根據(jù)階梯傳感器各子傳感器的位置關(guān)系，對(duì)垂向位置和水平向位置進(jìn)行變換。建立xzl坐標(biāo)系，z為垂向位置,X為水平向位置,I為光強(qiáng)數(shù)據(jù)。定義Azij為第i子探測(cè)器表面與第j子探測(cè)器表面的垂向位置差值，即zi-zj。Axij為第i子探測(cè)器中心與第j子探測(cè)器中心的水平向位置差值，即xi-xj。第j組垂向位置向第i組垂向位置變換關(guān)系為z± Azij，符號(hào)的正負(fù)由子探測(cè)器相對(duì)位置和Z坐標(biāo)系的方向確定；第j組水平向位置向第i組水平向位置變換關(guān)系為X土 Axi j，符號(hào)的正負(fù)由子探測(cè)器相對(duì)位置和X坐標(biāo)系的方向確定；如圖I采取5個(gè)子探測(cè)器，以第I子探測(cè)器探測(cè)的對(duì)準(zhǔn)位置作為系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)位置，各位置數(shù)據(jù)變換如下由于采用第I子探測(cè)器探測(cè)到的對(duì)準(zhǔn)位置為階梯探測(cè)器探測(cè)的對(duì)準(zhǔn)位置，所以第I子探測(cè)器探測(cè)光強(qiáng)及對(duì)應(yīng)X、Z數(shù)據(jù)直接移入到XZI坐標(biāo)系中；由于采用第2子探測(cè)器與第I子探測(cè)器水平向相差ΛΧ，垂向相差為ΛΖ，所以對(duì)第2子探測(cè)器探測(cè)光強(qiáng)對(duì)應(yīng)X進(jìn)行X+ Λ Xl，對(duì)應(yīng)得Zl進(jìn)行Z- Δ Zl，其中正負(fù)號(hào)由子探測(cè)器相對(duì)位置和坐標(biāo)系方向定義確定；同理，第3子探測(cè)器位置變換為X+ Δ Xl+ ΔΧ2, Z-Δ Zl-Δ Ζ2 ；第 4 子探測(cè)器位置變換為 X+ Δ Xl+ Δ Χ2+ ΔΧ3, Z-Δ Zl-Δ Ζ2- Δ Ζ3 ；第5 子探測(cè)器位置變換為 X+ Δ Xl+ Δ Χ2+ Δ Χ3+ Δ Χ4, Z- Δ Zl-Δ Ζ2- Δ Ζ3- Δ Ζ4。各光強(qiáng)數(shù)據(jù)與原位置數(shù)據(jù)關(guān)系重新對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)到變換后的數(shù)據(jù)。根據(jù)光強(qiáng)數(shù)據(jù)與位置數(shù)據(jù)計(jì)算光強(qiáng)最大值，光強(qiáng)最大值對(duì)應(yīng)的水平向位置數(shù)據(jù)和垂向位置數(shù)據(jù)即為對(duì)準(zhǔn)位置。即采用階梯空間探測(cè)器，僅通過簡(jiǎn)化的水平方向掃描，就可以計(jì)算出垂向?qū)?zhǔn)位置，簡(jiǎn)化了工件臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡，在一定程度上，降低工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)調(diào)整時(shí)間，提高設(shè)備效率。
以上即為本發(fā)明的第一種實(shí)施方式。采用階梯空間探測(cè)器的光刻設(shè)備，其掩?；鶞?zhǔn)板或掩模板上目標(biāo)標(biāo)記在掃描方向上可以不局限于I組目標(biāo)標(biāo)記，在掃描方向上可以為2組目標(biāo)標(biāo)記、3組目標(biāo)標(biāo)記或更多組目標(biāo)標(biāo)記。圖9為光刻設(shè)備上可配備多組目標(biāo)標(biāo)記，即目標(biāo)標(biāo)記可以為2組，3組或更多組目標(biāo)標(biāo)記；圖10針對(duì)圖9中的多組目標(biāo)標(biāo)記，如采用兩組目標(biāo)標(biāo)記，光刻設(shè)備上，使用階梯空間探測(cè)器進(jìn)行水平向掃描，各探測(cè)器探測(cè)信號(hào)，針對(duì)每組目標(biāo)標(biāo)記，可計(jì)算出2組相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)位置；圖11為針對(duì)兩組目標(biāo)中第一組目標(biāo)標(biāo)記ml，對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)變換處理，根據(jù)變化處理后的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出ml目標(biāo)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)位置；
圖12為針對(duì)兩組目標(biāo)中第二組目標(biāo)標(biāo)記m2，對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)變換處理，根據(jù)變化處理后的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出m2目標(biāo)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)位置。設(shè)備在工作過程中，僅通過進(jìn)行水平方向的掃描，掃描長(zhǎng)度要使得探測(cè)器的探測(cè)范圍覆蓋目標(biāo)標(biāo)記的成像長(zhǎng)度范圍，即可獲取探測(cè)器探測(cè)多組目標(biāo)標(biāo)記的光強(qiáng)值。在此僅以2組目標(biāo)標(biāo)記為例對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行說明，對(duì)于多組目標(biāo)標(biāo)記應(yīng)用與此類似。光刻設(shè)備采用2組目標(biāo)標(biāo)記，目標(biāo)標(biāo)記通過投影鏡頭會(huì)形成2組空間像，使用階梯空間探測(cè)器進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)掃描探測(cè)，要求掃描長(zhǎng)度要使得探測(cè)器的探測(cè)范圍覆蓋目標(biāo)標(biāo)記的成像長(zhǎng)度范圍，通過執(zhí)行水平方向掃描，各探測(cè)器探測(cè)的光強(qiáng)如圖10所示，子探測(cè)器I會(huì)依次探測(cè)到2組目標(biāo)標(biāo)記空間像的強(qiáng)度，子探測(cè)器2、3、4、5同樣依次探測(cè)到2組目標(biāo)標(biāo)記空間像的強(qiáng)度。針對(duì)2組目標(biāo)標(biāo)記的第一組目標(biāo)標(biāo)記，從圖10中提取與第一組目標(biāo)標(biāo)記對(duì)應(yīng)的主要光強(qiáng)數(shù)據(jù)，去除旁瓣數(shù)據(jù)，設(shè)定第I子探測(cè)器探測(cè)到的位置為階梯探測(cè)器探測(cè)的對(duì)準(zhǔn)位置，并根據(jù)階梯探測(cè)器各子探測(cè)器的位置關(guān)系，對(duì)相應(yīng)的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行變化。具體步驟如下建立XZI坐標(biāo)系，將各子探測(cè)器探測(cè)的主要光強(qiáng)數(shù)據(jù)直接加入到XZI坐標(biāo)系，光強(qiáng)對(duì)應(yīng)的位置采用下面的方法進(jìn)行變換；由于采用第I子探測(cè)器探測(cè)到的對(duì)準(zhǔn)位置為階梯探測(cè)器探測(cè)的對(duì)準(zhǔn)位置，所以第I子探測(cè)器探測(cè)光強(qiáng)及對(duì)應(yīng)X1、Z1數(shù)據(jù)直接移入到XZI坐標(biāo)系中；由于采用第2子探測(cè)器與第I子探測(cè)器水平向相差ΛΧ1，垂向相差為ΛΖ1，所以對(duì)第2子探測(cè)器探測(cè)光強(qiáng)對(duì)應(yīng)Xl進(jìn)行Xl+Λ XI，對(duì)應(yīng)得Zl進(jìn)行Zl-Λ Ζ1，其中正負(fù)號(hào)由子探測(cè)器相對(duì)位置和坐標(biāo)系方向定義確定；同理，第3子探測(cè)器位置變換為Xl+ Δ Xl+ Δ Χ2，Zl-Δ Zl-Δ Ζ2 ；第4 子探測(cè)器位置變換為 Xl+ Δ Xl+ Δ Χ2+ Δ Χ3, Zl-Δ Zl-Δ Ζ2- Δ Ζ3 ；第5 子探測(cè)器位置變換為 Χ1+ΔΧ1+ΔΧ2+ΔΧ3+ΔΧ4, Zl-Δ Zl-Δ Ζ2-Δ Ζ3-Δ Ζ4 ；通過位置變換后，得到XZI坐標(biāo)系下的位置光強(qiáng)數(shù)據(jù)，根據(jù)光強(qiáng)位置數(shù)據(jù)可擬合成曲面數(shù)學(xué)模型，根據(jù)曲面數(shù)學(xué)模型求取極值，極值對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)即為目標(biāo)標(biāo)記ml對(duì)應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)。
針對(duì)2組目標(biāo)標(biāo)記的第二組目標(biāo)標(biāo)記，采取上述同樣的方法，可計(jì)算目標(biāo)標(biāo)記m2對(duì)應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)。針對(duì)多組目標(biāo)標(biāo)記的應(yīng)用，方法相同。此實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，通過一次水平向掃描，可同時(shí)獲取多組目標(biāo)標(biāo)記的對(duì)準(zhǔn)位置。該掃描方式特點(diǎn)是只涉及到一次運(yùn)動(dòng)臺(tái)的加速運(yùn)動(dòng)和一次運(yùn)動(dòng)臺(tái)的減速運(yùn)動(dòng)。而采用非階梯傳感器的其它傳感器，對(duì)準(zhǔn)I組目標(biāo)標(biāo)記，為實(shí)現(xiàn)同樣效果，運(yùn)動(dòng)臺(tái)需要進(jìn)行5次水平向加速運(yùn)動(dòng)和5次水平向減速運(yùn)動(dòng)，如果對(duì)準(zhǔn)2組目標(biāo)標(biāo)記，為實(shí)現(xiàn)同樣效果，運(yùn)動(dòng)臺(tái)需要進(jìn)行10水平向加速運(yùn)動(dòng)和10次水平向減速運(yùn)動(dòng)。即簡(jiǎn)化了對(duì)準(zhǔn)掃描方式，簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)臺(tái)對(duì)準(zhǔn)掃描運(yùn)動(dòng)。
本說明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)，包括透射光柵及探測(cè)器單元，掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)成像經(jīng)過所述透射光柵后由所述探測(cè)器單元接收，其特征在于，所述探測(cè)器單元包括至少兩個(gè)探測(cè)器，所述探測(cè)器在垂直方向上呈遞增或遞減位置分布，在水平方向上呈直線分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測(cè)器系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)器系統(tǒng)還包括一光學(xué)組件，所述掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)成像經(jīng)所述透射光柵并經(jīng)所述光學(xué)組件后透過。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測(cè)器系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)器系統(tǒng)還包括一信號(hào)放大單元，所述信號(hào)放大單元用于將所述探測(cè)器接收的信號(hào)放大。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的探測(cè)器系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)器探測(cè)表面之間的垂向距離為Δζ,其中Δζ的取值范圍為Ium 10mm。
5.一種光刻設(shè)備，包括掩模臺(tái)、投影物鏡、工件臺(tái)，其特征在于，所述光刻設(shè)備還包括一如權(quán)利要求I到4任一項(xiàng)所述的用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)。
6.一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)方法，包括將掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)成像經(jīng)過透射光柵后由探測(cè)器單元接收，其特征在于，所述探測(cè)器單元包括至少兩個(gè)探測(cè)器，所述探測(cè)器在垂直方向上呈遞增或遞減位置分步，在水平方向上呈直線分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探測(cè)方法，其特征在于，所述探測(cè)器系統(tǒng)還包括一光學(xué)組件，所述掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)成像經(jīng)所述透射光柵并經(jīng)所述光學(xué)組件后透過。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探測(cè)方法，其特征在于，所述探測(cè)器系統(tǒng)還包括一信號(hào)放大單元，所述信號(hào)放大單元用于將所述探測(cè)器接收的信號(hào)放大。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探測(cè)方法，其特征在于，所述探測(cè)器探測(cè)表面之間的垂向距離為Δ z,其中Δ z的取值范圍為Ium 10mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的探測(cè)方法，其特征在于，所述掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記數(shù)量大于或等于一組。
11.一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)方法，包括 步驟一、對(duì)各探測(cè)器進(jìn)行校準(zhǔn)以確定各探測(cè)器的校準(zhǔn)系數(shù)； 步驟二、水平向掃描光柵以獲取初始光強(qiáng)數(shù)據(jù)及初始位置數(shù)據(jù)； 步驟三、利用所述校準(zhǔn)系數(shù)對(duì)所述初始光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)以獲得校準(zhǔn)后光強(qiáng)數(shù)據(jù)； 步驟四、根據(jù)各探測(cè)器的相對(duì)位置和坐標(biāo)系方向?qū)ξ恢脭?shù)據(jù)進(jìn)行變換以獲得變換后位置數(shù)據(jù)； 步驟五、對(duì)所述校準(zhǔn)后光強(qiáng)數(shù)據(jù)和變換后位置數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理以獲得數(shù)學(xué)模型； 步驟六、根據(jù)所述數(shù)學(xué)模型計(jì)算光強(qiáng)極值，所述光強(qiáng)極值對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)即為對(duì)準(zhǔn)位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的掩模對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟一中的對(duì)各探測(cè)器進(jìn)行校準(zhǔn)采用歸一化校準(zhǔn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的掩模對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述歸一化校準(zhǔn)具體包括各探測(cè)器探測(cè)的最大光強(qiáng)值為1ml，Im2,……，ImN，加入校準(zhǔn)參數(shù)Cl，C2,……，CN，根據(jù)Iml*Cl = Im2*C2 ........ ImN*CN 計(jì)算校準(zhǔn)參數(shù) Cl，C2, ......，CN，其中 N 彡 3。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的掩模對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟四包括以第i個(gè)子探測(cè)器探測(cè)到的對(duì)準(zhǔn)位置為整個(gè)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)位置，則第j組垂向位置向第i組垂向位置變換關(guān)系為z± Azij，定義Azij為第i子探測(cè)器表面與第j子探測(cè)器表面的垂向位置差值，即zi-zj，符號(hào)的正負(fù)由子探測(cè)器相對(duì)位置和Z坐標(biāo) 系的方向確定；第j組水平向位置向第i組水平向位置變換關(guān)系為X土 Axij，Axij為第i子探測(cè)器中心與第j子探測(cè)器中心的水平向位置差值，即xi-xj，符號(hào)的正負(fù)由子探測(cè)器相對(duì)位置和X坐標(biāo)系的方向確定；其中Δ z為各探測(cè)器探測(cè)表面之間垂向距離，ΛΧ為各探測(cè)器中心距離。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)，包括透射光柵及探測(cè)器單元，掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)成像經(jīng)過該透射光柵后由該探測(cè)器單元接收，該探測(cè)器單元包括至少兩個(gè)探測(cè)器，該探測(cè)器在垂直方向上呈遞增或遞減位置分步，在水平方向上呈直線分布。以及提出一種用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)方法。本發(fā)明的用于掩模對(duì)準(zhǔn)的探測(cè)器系統(tǒng)及方法簡(jiǎn)化了對(duì)準(zhǔn)掃描方式，提高對(duì)準(zhǔn)效率并進(jìn)一步提高設(shè)備產(chǎn)率。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102890422SQ20111020403
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者王海江, 李運(yùn)鋒, 唐文力, 程鵬, 曹佩, 宋海軍 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司, 上海微高精密機(jī)械工程有限公司