專利名稱：光刻機(jī)可變狹縫最佳位置的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種光刻機(jī)可變狹縫最佳位置的測量方法。
背景技術(shù)：
在光刻機(jī)中，可變狹縫單元可控部件由兩個(gè)可動(dòng)刀片組成，每個(gè)可動(dòng)刀片由分布在四周的音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并通過相位靈敏傳感器測量和反饋位置信息。通過控制兩個(gè)可動(dòng)刀片相對位置，以及相對打開和關(guān)閉，可以實(shí)現(xiàn)曝光視場設(shè)置和同步掃描曝光?？勺儶M縫控制單元由控制器、執(zhí)行器、音圈電機(jī)、相位位置傳感器和切換傳感器組成。在生產(chǎn)曝光中，可變狹縫用來將設(shè)定視場大小的光線入射到掩模面上，進(jìn)而將掩模上的圖形曝光到硅片上，由于可變狹縫距離面光源本身具有一定的距離，當(dāng)可變狹縫的機(jī)械安裝完成時(shí)，在硅片面上可變狹縫的刀口具有一定半影大小。為了準(zhǔn)確的將可變狹縫調(diào)整到最佳位置，需要確定可變狹縫的最佳高度位置，即可變狹縫在硅片面上半影最小時(shí)，對應(yīng)可變狹縫為最佳位置。測量可變狹縫半影時(shí)，可變狹縫的大小標(biāo)記投影到工件臺(tái)上時(shí)，其邊緣線條的像是一段明暗漸變的區(qū)域，一般通過測量指定光強(qiáng)的目標(biāo)位置，然后計(jì)算出最小半影時(shí)可變狹縫的最佳位置。通常測量光刻機(jī)可變狹縫半影最佳位置的方法是:
第一種方法是:將可變狹縫的四個(gè)刀口打開一定大小，移動(dòng)工件臺(tái)垂向位置到某一高度，工件臺(tái)上的光電探測器在明暗過渡區(qū)域垂直邊緣線條的方向上，以固定的步長，進(jìn)行多次采樣光強(qiáng)，從而找到目標(biāo)光強(qiáng)對應(yīng)的位置，當(dāng)定位目標(biāo)的精度要求很高時(shí)，采樣的步長必須很小，那么在固定的采樣長度區(qū)域內(nèi)采樣的點(diǎn)數(shù)必然增加，從而測量可變狹縫最佳位置花費(fèi)的時(shí)間也相應(yīng)得增加。第二種方法是:移動(dòng)工件臺(tái)到某一垂向高度位置，工件臺(tái)上的光電探測器在明暗漸變過渡區(qū)域垂直邊緣線條的方向上，以明暗邊界二分查找法測量四個(gè)刀口的75%和50%目標(biāo)光強(qiáng)大小對應(yīng)的位置，計(jì)算當(dāng)前高度半影大??；再次移動(dòng)到另一高度，完成同樣的目標(biāo)光強(qiáng)大小采樣，得到當(dāng)前高度目標(biāo)光強(qiáng)對應(yīng)的位置，重復(fù)以上步驟；最后計(jì)算最佳半影位置，從而求解得到可變狹縫最佳調(diào)節(jié)距離大小?，F(xiàn)有測量方法存在的問題是:第一:目標(biāo)位置采樣精度取決于傳感器本身光敏面積的大小，光敏面積越小，則采樣位置精度越高；通常判斷目標(biāo)位置的方法是檢查最后兩次光強(qiáng)采樣的差值是否滿足一定的光強(qiáng)精度，如果滿足，則差值計(jì)算目標(biāo)位置，否則繼續(xù)二分法查找法采樣尋找目標(biāo)光強(qiáng)；直至最后兩次采樣的目標(biāo)光強(qiáng)的差值滿足精度要求；然而，光強(qiáng)采樣精度受限于光敏面積的大小；當(dāng)定位目標(biāo)的精度要求很高時(shí)，那么要求傳感器的光敏面積要盡可能的小，且采樣的點(diǎn)數(shù)必然增加，從而花費(fèi)的掃描測試時(shí)間相應(yīng)得增加。第二:在測量過程中采用探測器在某一高度測量半影大小的方式來計(jì)算可變狹縫的最佳位置，測量時(shí)間較長。
第三:二分查找法要求必須進(jìn)行明暗邊界光強(qiáng)的跨越，即每一次對目標(biāo)位置掃描時(shí)要求光電探測器必須跨越目標(biāo)光強(qiáng)點(diǎn)，因此，造成掃描中有可能失敗，無法完成正常的測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種快速簡單及精確的測量光刻機(jī)可變狹縫最佳位置的方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中測量耗費(fèi)時(shí)間長及測量精度不準(zhǔn)確問題。本發(fā)明提出一種光刻機(jī)可變狹縫最佳位置的測量方法，包括如下步驟:第一步:設(shè)定可變狹縫為一定大小且移動(dòng)到中心位置，開啟曝光光源；第二步:移動(dòng)工件臺(tái)至某一高度，工件臺(tái)上的探測器測量視場中央?yún)^(qū)域的光強(qiáng)作為參考光強(qiáng)，確定目標(biāo)光強(qiáng)；第三步:使用探測器在可變狹縫某一刀口半影區(qū)域內(nèi)沿垂直于所述刀口的方向采用一定的步長、步進(jìn)采樣方式，查找目標(biāo)光強(qiáng)對應(yīng)的位置點(diǎn)，并測量所述位置點(diǎn)的水平位置；第四步:移動(dòng)工件臺(tái)至下一高度，重復(fù)執(zhí)行第二步和第三步，直到每一高度均采樣和測量完畢；第五步:通過每一高度下的目標(biāo)光強(qiáng)和水平位置的關(guān)系，擬合所述每一高度和水平位置的拋物線，所述拋物線的極值點(diǎn)對應(yīng)的高度即為所述可變狹縫某一刀口的最佳位置。較優(yōu)地，還包括第六步:重復(fù)執(zhí)行第二步至第五步，獲得所述可變狹縫其它刀口的最佳位置。 其中，所述第五步還包括如下步驟:所述擬合過程中若發(fā)現(xiàn)無所述極值點(diǎn)的情況，根據(jù)在正負(fù)離焦下半影的所述目標(biāo)光強(qiáng)位置具有同樣偏移的趨勢，采用對稱收斂的方法，即連續(xù)計(jì)算得到的目標(biāo)光強(qiáng)位置是否具有同樣的偏移趨勢，如果是，則測量中以某一高度目標(biāo)光強(qiáng)的水平位置偏離光軸最近的點(diǎn)為對稱點(diǎn)，測量相反高度的目標(biāo)光強(qiáng)位置，從而根據(jù)此收斂的特征，可以找到所述極值點(diǎn)。其中，在工件臺(tái)上所述可變狹縫的調(diào)節(jié)距離為:
= Penumhras -BF其中，Penumhra^為所述最佳位置，BF為最佳焦面和Mpc3分別為照明鏡組和物鏡的倍率。
ΔΖ ^其中，所述可變狹縫坐標(biāo)系的調(diào)節(jié)距離為AZiy = -:--。
Mim* M Ρ0其中，所述目標(biāo)光強(qiáng)已減去所述探測器暗場背景噪聲。其中，查找所述位置點(diǎn)的方法為二向邊界掃描查找法。其中，所述每一高度下測量的光強(qiáng)和水平位置的關(guān)系通過一次線性擬合得到。其中，所述目標(biāo)光強(qiáng)大小為所述參考光強(qiáng)的3% -97%。其中所述探測器在半影區(qū)域內(nèi)的線性漸變區(qū)進(jìn)行所述采樣和測量，所述線性漸變區(qū)的光強(qiáng)大小為所述參考光強(qiáng)的3%-97%。本發(fā)明的光刻機(jī)可變狹縫最佳位置的測量方法測量過程簡單、快速，同時(shí)提高了測量的精度。


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1為光刻機(jī)可變狹縫成像結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明測量方法中明暗二分邊界掃描方法示意 圖3為本發(fā)明測量方法中光強(qiáng)隨位置變化趨勢 圖4為本發(fā)明測量方法中明暗采樣點(diǎn)；
圖5為本發(fā)明測量方法中隨高度半影變化趨勢 圖6為本發(fā)明測量方法中可變狹縫位置與半影位置的關(guān)系示意 圖7為本發(fā)明測量方法測試流程圖。
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。光刻機(jī)可變狹縫成像結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其中101為發(fā)光光源，102為可變狹縫，103為掩模臺(tái)，104為投影物鏡，105為工件臺(tái)。圖6為本發(fā)明測量方法中可變狹縫位置與半影位置的關(guān)系示意圖。 圖7所示為本發(fā)明專利中測量可變狹縫最佳位置的測試流程示意圖。具體測試步驟如下，參見圖2-7:
第一步:設(shè)定可變狹縫為一定大小且移動(dòng)到中心位置，開啟曝光光源；第二步:移動(dòng)工件臺(tái)上的光電探測器至垂向某一高度、水平位置到視場中央?yún)^(qū)域，設(shè)定該高度為Z1，光電探測器測量該高度的光強(qiáng)大小，以此值為參考光強(qiáng)大小，并確定目標(biāo)光強(qiáng)，其大小可為所述參考光強(qiáng)的3% _97%。如圖2所示，二向邊界掃描查找法測量目標(biāo)光強(qiáng)位置的方法，其中O和I分別為二分法查找目標(biāo)光強(qiáng)的起始位置點(diǎn)和終止位置點(diǎn)坐標(biāo)。后面的2，3，4，5，6均是按照二分法查找光強(qiáng)，每一次查找的距離是上一次步長的一半，直到最后兩次的目標(biāo)光強(qiáng)滿足一定要求時(shí)，停止掃描，近似認(rèn)為目標(biāo)光強(qiáng)點(diǎn)已經(jīng)找到。圖3所示為二項(xiàng)邊界掃描查找法光強(qiáng)漸變區(qū)域的位置。圖4所示為步進(jìn)采樣光強(qiáng)數(shù)據(jù)和位置的示意圖。參見圖5，第三步:參見圖6，光電探測器在線形明暗漸變區(qū)域沿垂直于可變狹縫刀口的方向以一定步長步進(jìn)采樣，即查找目標(biāo)光強(qiáng)對應(yīng)的位置點(diǎn)，同時(shí)記錄當(dāng)前的高度值、采樣的光強(qiáng)值、水平位置點(diǎn)
坐標(biāo)，則在高度Zl位置采樣光強(qiáng)及位置坐標(biāo)為:(I1, Pos1) , (I2, Pos2), (I33Pos3)…
(In7Posn)(本測試定義光強(qiáng)漸變區(qū)域?yàn)?%-97%區(qū)域?yàn)榫€性漸變區(qū))。則在半影區(qū)域根據(jù)
光強(qiáng)與位置為一次線性的關(guān)系，建立以下模型:
11- Posl + C1
12- W1 Pos2 + C1
In = W1 Posn +C1
寫成矩陣相乘的形式為:
權(quán)利要求
1.一種光刻機(jī)可變狹縫最佳位置的測量方法，包括如下步驟: 第一步:設(shè)定可變狹縫為一定大小且移動(dòng)到中心位置，開啟曝光光源； 第二步:移動(dòng)工件臺(tái)至某一高度，工件臺(tái)上的探測器測量視場中央?yún)^(qū)域的光強(qiáng)作為參考光強(qiáng)，確定目標(biāo)光強(qiáng)； 第三步:使用探測器在可變狹縫某一刀口半影區(qū)域內(nèi)沿垂直于所述刀口的方向采用一定的步長、步進(jìn)采樣方式，查找目標(biāo)光強(qiáng)對應(yīng)的位置點(diǎn)，并測量所述位置點(diǎn)的水平位置；第四步:移動(dòng)工件臺(tái)至下一高度，重復(fù)執(zhí)行第二步和第三步，直到每一高度均采樣和測量完畢; 第五步:通過每一高度下的目標(biāo)光強(qiáng)和水平位置的關(guān)系，擬合所述每一高度和水平位置的拋物線，所述拋物線的極值點(diǎn)對應(yīng)的高度即為所述可變狹縫某一刀口的最佳位置。
2.如權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于還包括第六步:重復(fù)執(zhí)行第二步至第五步，獲得所述可變狹縫其它刀口的最佳位置。
3.如權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于所述第五步還包括如下步驟:所述擬合過程中若發(fā)現(xiàn)無所述極值點(diǎn)的情況，根據(jù)在正負(fù)離焦下半影的所述目標(biāo)光強(qiáng)位置具有同樣偏移的趨勢，采用對稱收斂的方法，即連續(xù)計(jì)算得到的目標(biāo)光強(qiáng)位置是否具有同樣的偏移趨勢，如果是，則測量中以某一高度目標(biāo)光強(qiáng)的水平位置偏離光軸最近的點(diǎn)為對稱點(diǎn)，測量相反高度的目標(biāo)光強(qiáng)位置，從而根據(jù)此收斂的特征，可以找到所述極值點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于在工件臺(tái)上所述可變狹縫的調(diào)節(jié)距離為: AZ= Psnumbra y - BF其中，Penumbraz為所述最佳位直，BF為最佳焦面，和Aiici分別為照明鏡組和物鏡的倍率。
5.如權(quán)利要求4所述的測量方法，其特征在于所述可變狹縫坐標(biāo)系的調(diào)節(jié)距離為 AZAZ = wt^r M2kc, IiTpo
6.如權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于所述目標(biāo)光強(qiáng)已減去所述探測器暗場背景噪聲。
7.如權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于查找所述位置點(diǎn)的方法為二向邊界掃描查找法。
8.如權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于所述每一高度下測量的光強(qiáng)和水平位置的關(guān)系通過一次線性擬合得到。
9.如權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于所述目標(biāo)光強(qiáng)大小為所述參考光強(qiáng)的3%-97%。
10.如權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于所述探測器在半影區(qū)域內(nèi)的線性漸變區(qū)進(jìn)行所述采樣和測量， 所述線性漸變區(qū)的光強(qiáng)大小為所述參考光強(qiáng)的3%-97%。
全文摘要
本發(fā)明提出一種光刻機(jī)可變狹縫最佳位置的測量方法，包括如下步驟第一步設(shè)定可變狹縫為一定大小且移動(dòng)到中心位置，開啟曝光光源；第二步移動(dòng)工件臺(tái)至某一高度，工件臺(tái)上的探測器測量視場中央?yún)^(qū)域的光強(qiáng)作為參考光強(qiáng)，確定目標(biāo)光強(qiáng)；第三步使用探測器在可變狹縫某一刀口半影區(qū)域內(nèi)沿垂直于所述刀口的方向采用一定的步長、步進(jìn)采樣方式，查找目標(biāo)光強(qiáng)對應(yīng)的位置點(diǎn)，并測量所述位置點(diǎn)的水平位置；第四步移動(dòng)工件臺(tái)至下一高度，重復(fù)執(zhí)行第二步和第三步，直到每一高度均采樣和測量完畢；第五步通過每一高度下的目標(biāo)光強(qiáng)和水平位置的關(guān)系，擬合所述每一高度和水平位置的拋物線，所述拋物線的極值點(diǎn)對應(yīng)的高度即為所述可變狹縫某一刀口的最佳位置。本發(fā)明的光刻機(jī)可變狹縫最佳位置的測量方法測量過程簡單、快速，同時(shí)提高了測量的精度。
文檔編號G01B11/03GK103163741SQ201110416900
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者宋平, 馬明英 申請人:上海微電子裝備有限公司