專利名稱：光電探測器校準裝置及其校準方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電測量領域，特別涉及一種光電探測器校準裝置及其校準方法。
背景技術：
在光刻機系統(tǒng)中，光電探測器是光學系統(tǒng)中用來測量曝光光束的能量探測器。一般情況下，照明系統(tǒng)有兩個光束光電探測器，一個在照明系統(tǒng)內部，稱為劑量探測器，用以在曝光中動態(tài)監(jiān)控光束能量，許多光刻機劑量控制均基于劑量探測器的測量值做反饋控制。另外一個在工件臺上，稱為光電探測器，用以在非曝光時測量視場輪廓和劑量。光刻機中的光電探測器和劑量探測器的工作原理類似，都是采用特殊的晶體(比如YAG:CE晶體)把紫外光轉化為綠光，然后通過光電效應把光信號轉化為電信號，進而測量電信號的強度計算出能量探測器探測到的光束強度。 理想情況下，在硅片曝光過程中，工件臺Wafer表面的劑量要能被檢測和控制，然而不可能用放置在工件臺上的光電探測器在曝光時測量及控制，所以需要用劑量探測器在照明系統(tǒng)的前端來測量和控制光的劑量大小；工件臺上的光電探測器用來測量投影物鏡像方的光強，在照明系統(tǒng)的多個測試中，都需要用光電探測器在曝光視場內的指定位置對光強進行采樣，在照明系統(tǒng)及劑量控制相關測試流程中，工件臺需要驅動光電探測器到視場內任意位置，利用該探測器可以進行多種項目的測試改變照明設置時用光電探測器校準劑量探測器；測量照明均勻性；測量劑量的精度與重復性；測量照明視場尺寸；測量遠心性，測量工件臺Wafer表面的雜散光等等；但通常情況下，工件臺上的光電探測器和劑量探測器，兩者測量結果不準確，不能準確的測量當前實際光強大?。晃唇涍^外部絕對探測器校正的劑量探測器和光電探測器的能量測量結果并不準確，其影響在精密的劑量系統(tǒng)中無法被忽視，將直接導致劑量控制性能及工件臺Wafer表面能量準確性失調到難以接受的地
止/J/ O解決上述問題通常的做法是第一步，手動將絕對探測器放置到工件臺有光區(qū)域，然后讀取絕對探測器的讀數(shù)，再手動拿走絕對探測器；第二步，驅動工件臺上的被校準光電探測器到有光區(qū)域，同時讀取該光電探測器的讀數(shù)；第三步，根據(jù)測量結果計算絕對探測器和被校準光電探測器之間的關系，完成校準。但是，以上方法存在一定缺點1、手動將絕對探測器放置在工件臺上，操作不方便，安全程度低，增加測試復雜性；絕對探測器實時標定校準時，人為手動放進放出，對光刻系統(tǒng)環(huán)境污染較大；3、絕對探測器和被校準光電探測器在分別測量時，難以保證兩者在同一垂向最佳焦面測量光強大小，因而在校準結果中，將由于焦面位置誤差導致光強測量的誤差引入測量結果中，使得測量結果不準確。由于光源的波動性及穩(wěn)定性，絕對探測器和被校準探測器測量光強不在同一時亥IJ，絕對探測器和被校準探測器測量光強不為同一束光的能量；則造成在兩次校準時，物鏡的透過率T發(fā)生變化，使得探測器測量到的光強發(fā)生變化，導致校準結果不準確，測量誤差較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是光電探測器校準裝置與光電探測器同時對相同光束進行測量。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種光電探測器校準裝置，包括一種光電探測器校準裝置，其特征在于，包括分光棱鏡，位于所述光電探測器上方，所述光電探測器位于工件臺上，照明光通過所述分光棱鏡分為第一測量光和第二測量光；絕對探測器，位于所述分光棱鏡一側，所述第二測量光入射到所述絕對探測器，所述第一測量光入射到所述光電探測器；以及處理單元，用于對所述絕對探測器測得的第二測量光光強和所述光電探測器測得的第一測量光光強進行計算，建立所述光電探測器和所述絕對探測器的關系，校準所述光 電探測器的增益和偏置。進一步，水平向控制器控制所述分光棱鏡沿水平向移動。進一步，執(zhí)行曝光校準時，所述水平向控制器通過可伸縮線纜驅動所述分光棱鏡位于所述光電探測器正上方。進一步，垂向控制器控制所述絕對探測器沿垂向移動。進一步，執(zhí)行曝光校準時，所述垂向控制器控制所述絕對探測器位于垂向最佳焦平面上。進一步，所述垂向控制器通過伸縮器驅動所述絕對探測器沿垂直方向運動。優(yōu)選的，照明光通過所述分光棱鏡分為50%光強的透射光和50%光強的反射光。優(yōu)選的，所述第一測量光為透射光，所述第二測量光為反射光。進一步，還包括位于所述分光棱鏡上方的光束轉換晶體，所述照明光通過所述光束轉換晶體后入射到所述分光棱鏡。進一步，所述照明光為深紫外線光，通過所述光束轉換晶體轉換為可見光。優(yōu)選的，所述光束轉換晶體為YAG: CE晶體。本發(fā)明還提供了一種光電探測器校準方法，包括照明光通過分光棱鏡分為第一測量光和第二測量光；所述第二測量光入射到絕對探測器，所述第一測量光入射到光電探測器；對絕對探測器測得的第二測量光光強和光電探測器測得的第一測量光光強進行計算，建立所述光電探測器和所述絕對探測器的關系，校準所述光電探測器的增益和偏置。進一步，還包括，水平向控制器控制所述分光棱鏡沿水平向移動位于所述光電探測器正上方。進一步，垂向控制器控制所述絕對探測器沿垂向移動位于垂向最佳焦平面上。進一步，所述垂向最佳焦平面為所述絕對探測器讀數(shù)最大的位置。進一步，所述照明光通過光束轉換晶體后再入射到所述分光棱鏡。優(yōu)選的，所述光束轉換晶體將深紫外線光轉換為可見光。進一步，所述照明光通過光束轉換晶體后，入射到透鏡后平行出射到所述分光棱鏡。本發(fā)明的優(yōu)點在于操作簡單；減小由于人為因素對光刻機內部的環(huán)境污染；兩個探測器能夠在同一最佳焦面位置、同一時刻完成校準，避免了由于脈沖不穩(wěn)定或者物鏡透過率變化所帶來的誤差，提高測試準確性；絕對探測器和校準探測器測量的光為同一束光，避免了由于光源的波動性出現(xiàn)透過率變化的情況，從而提高了測量準確性。采用本發(fā)明的裝置及測量方法，方便及準確的校準工件臺上光電探測器，從而為后續(xù)曝光中劑量控制的準確性奠定了基礎，提高了劑量控制準確性精度。


關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。圖I為本發(fā)明光電探測器校準裝置結構示意圖。 圖2為圖I中分光棱鏡和水平向控制器的連接關系具體示意圖；圖3為圖I中分光棱鏡和水平導軌的連接關系具體示意圖；圖4為本發(fā)明光電探測器校準裝置的光路示意圖；圖5為圖I中垂向控制器和絕對探測器的連接關系具體示意圖；圖6為本發(fā)明光電探測器校準裝置的裝配及工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施例。參考圖I所示，本發(fā)明光電探測器校準裝置，包括分光棱鏡I和絕對探測器8，其校準的對象光電探測器7放置在工件臺8上，用來監(jiān)測照明系統(tǒng)實際光強大小，照明系統(tǒng)出射的照明光投射到分光棱鏡1，該分光棱鏡I對接收到的光強進行反射和透射，優(yōu)選情況是50%的光強反射、50%的光強透射；透射光6由光電探測器7接收,而反射光4由放置在右側的絕對探測器5接收采樣。也可以改變分光棱鏡的設置，使透射光被絕對探測器接收，反射光由光電探測器接收。分光棱鏡I由水平向控制器2控制，使其沿水平導軌3進行水平向自由高精度的移動，水平向控制器2放置在支架10上。當測試校準時，水平向控制器2將分光棱鏡I移動放置在有利于光電探測器7接收透射光的最佳位置，優(yōu)選情況是分光棱鏡I位于光電探測器7正上方；當校準完成之后，水平控制器2將分光棱鏡I移動收回到分光棱鏡盒中。垂向控制器9控制絕對探測器8的垂向高度，絕對探測器8放置在垂直支架上；當絕對探測器8接收到來自分光棱鏡I的反射光時，絕對探測器8進行光強采樣，此時，垂向控制器9會根據(jù)光強大小將絕對探測器8垂向調節(jié)到最佳位置，即垂向焦平面上。對光電探測器7進行校準時，水平向控制器2水平移動分光棱鏡1，使其位于光電探測器7上方，垂向控制器9垂向調節(jié)絕對探測器8，使其位于分光棱鏡I上方透鏡的垂向最佳焦平面上。執(zhí)行曝光，光電探測器7和絕對探測器8同時采樣，獲取兩者測量結果分別是透射光強和反射光強。處理單元(未圖示)對透射光強和反射光強進行計算，建立絕對探測器8和被校準光電探測器7的之間的關系，用以校準光電探測器7的增益及偏置，并將相關結果保存到機器常數(shù)文件中。參見圖2所示，水平向控制器2通過可伸縮線纜11與分光棱鏡I連接，可伸縮線纜11可以沿水平方向自由伸縮。水平向控制器2可以通過高精度控制可伸縮線纜11進行水平向自由運動，控制分光棱鏡I使其沿水平導軌3進行水平向自由高精度的移動。分光棱鏡I內部為45度反射，即反射光4的反射角為45度。參見圖3所示，水平導軌3可以具體為U型導軌或者其他含兩根平行軌道的導軌(未圖示)，分光棱鏡I沿y方向橫跨在水平導軌3上，在該導軌上高精度沿水平方向χ方向運動。參見圖4所示，入射光193nm的DUV光(深紫外線光)通過YAG = CE晶體13以熒光的方式轉換成峰值波長為520nm的可見光，可見光通過透鏡14后形成平行光入射到分光棱鏡I，分光棱鏡將平行光分為反射光4和透射光6,優(yōu)選情況是50 %為反射光、50 %為透射光。透射光6入射到光電探測器7，經過光電探測器7接收光信號后，轉換成電信號，并通過放大電路12放大后，測量出電信號的強度，然后計算出能量探測器的光束強度。參見圖5所示，底板17承載垂向控制器9和絕對探測器8，其正面有導軌(圖未示)，可以保證絕對探測器8在底板17上沿垂直方向運動，垂向控制器9通過螺釘16固定在底板17上。垂向控制器9通過高精密控制伸縮器15使絕對探測器8沿導軌垂直方向運動及讀取絕對探測器8的讀數(shù)。絕對探測器8完成光信號的采樣，并將光信號轉化為電信 號。其組裝方式為，將垂向控制器9通過螺釘16固定在底板17上，將絕對探測器8通過伸縮器15與垂向控制器9連接；垂向控制器9、伸縮器15和絕對探測器8之間采用螺釘連接起來，分別可以進行拆裝。校準時，當絕對探測器8接收到光強時，垂向控制器9會進行讀數(shù)，同時會在垂直方向上運動，以檢查此讀數(shù)是否為最大值，當讀數(shù)為最大時，垂向控制器9控制絕對探測器8停止運動，則以此讀數(shù)為校準時絕對探測器8的讀數(shù)。參見圖6所示，本發(fā)明光電探測器的校準裝置的流程包括光電探測器安裝在工件臺上；分光棱鏡與水平向控制器連接；絕對探測器與垂向控制器連接；水平向控制器控制分光棱鏡沿水平導軌運動到光電探測器上方，此時開始執(zhí)行曝光。水平向控制對分光棱鏡的水平位置進行調節(jié)，使分光棱鏡位于光電探測器正上方；垂向控制器對絕對探測器進行垂直方向的調節(jié)，直到絕對探測器的讀數(shù)為最大，且是穩(wěn)定的讀數(shù)；分別讀取光電探測器和絕對探測器的數(shù)據(jù)后停止曝光。本說明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領域技術人員依本發(fā)明的構思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發(fā)明的范圍之內。
權利要求
1.一種光電探測器校準裝置，其特征在于，包括 分光棱鏡，位于所述光電探測器上方，所述光電探測器位于工件臺上，照明光通過所述分光棱鏡分為第一測量光和第二測量光； 絕對探測器，位于所述分光棱鏡一側，所述第二測量光入射到所述絕對探測器，所述第一測量光入射到所述光電探測器；以及 處理單元，用于對所述絕對探測器測得的第二測量光光強和所述光電探測器測得的第一測量光光強進行計算，建立所述光電探測器和所述絕對探測器的關系，校準所述光電探測器的增益和偏置。
2.根據(jù)權利要求I所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，水平向控制器控制所述分光棱鏡沿水平向移動。
3.根據(jù)權利要求2所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，執(zhí)行曝光校準時，所述水平向控制器通過可伸縮線纜驅動所述分光棱鏡位于所述光電探測器正上方。
4.根據(jù)權利要求I所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，垂向控制器控制所述絕對探測器沿垂向移動。
5.根據(jù)權利要求4所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，執(zhí)行曝光校準時，所述垂向控制器控制所述絕對探測器位于垂向最佳焦平面上。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，所述垂向控制器通過伸縮器驅動所述絕對探測器沿垂直方向運動。
7.根據(jù)權利要求I所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，照明光通過所述分光棱鏡分為50%光強的透射光和50%光強的反射光。
8.根據(jù)權利要求I所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，所述第一測量光為透射光，所述第二測量光為反射光。
9.根據(jù)權利要求I所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，還包括位于所述分光棱鏡上方的光束轉換晶體，所述照明光通過所述光束轉換晶體后入射到所述分光棱鏡。
10.根據(jù)權利要求9所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，所述照明光為深紫外線光，通過所述光束轉換晶體轉換為可見光。
11.根據(jù)權利要求10所述的光電探測器校準裝置，其特征在于，所述光束轉換晶體為YAG: CE 晶體。
12.一種光電探測器校準方法，其特征在于，包括 照明光通過分光棱鏡分為第一測量光和第二測量光； 所述第二測量光入射到絕對探測器，所述第一測量光入射到光電探測器； 對絕對探測器測得的第二測量光光強和光電探測器測得的第一測量光光強進行計算，建立所述光電探測器和所述絕對探測器的關系，校準所述光電探測器的增益和偏置。
13.根據(jù)權利要求12所述的光電探測器校準方法，其特征在于，還包括，水平向控制器控制所述分光棱鏡沿水平向移動位于所述光電探測器正上方。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的光電探測器校準方法，其特征在于，垂向控制器控制所述絕對探測器沿垂向移動位于垂向最佳焦平面上。
15.根據(jù)權利要求14所述的光電探測器校準方法，其特征在于，所述垂向最佳焦平面為所述絕對探測器讀數(shù)最大的位置。
16.根據(jù)權利要求12所述的光電探測器校準方法，其特征在于，所述照明光通過光束轉換晶體后再入射到所述分光棱鏡。
17.根據(jù)權利要去16所述的光電探測器校準方法，其特征在于，所述光束轉換晶體將深紫外線光轉換為可見光。
18.根據(jù)權利要求16所述的光電探測器校準方法，其特征在于，所述照明光通過光束轉換晶體后，入射到透鏡后平行出射到所述分光棱鏡。
全文摘要
一種光電探測器校準裝置及其校準方法，包括分光棱鏡，位于光電探測器上方，所述光電探測器位于工件臺上，照明光通過所述分光棱鏡分為第一測量光和第二測量光；絕對探測器，位于所述分光棱鏡一側，第二測量光入射到所述絕對探測器，第一測量光入射到光電探測器；處理單元，用于對所述絕對探測器測得的第二測量光光強和所述光電探測器測得的第一測量光光強進行計算，建立所述光電探測器和所述絕對探測器的關系，校準所述光電探測器的增益和偏置。本裝置及方法操作簡單、減小人為因素對光刻機內部的環(huán)境污染，提高測試準確性；絕對探測器和校準探測器測量的光為同一束光，避免了由于光源的波動性出現(xiàn)透過率變化的情況，從而提高了測量準確性。
文檔編號G03F7/20GK102890423SQ20111020404
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權日2011年7月20日
發(fā)明者宋平, 馬明英 申請人:上海微電子裝備有限公司