CN102289153B - 一种制版光刻设备静态稳定性测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制版光刻设备静态稳定性测量方法，通过CCD相机进行微观视场（亚微米量级）的测量来实现的。本发明灵活应用了光刻机自身的CCD相机作为测量工具，并采用制版光刻机灵活的“制版”技术，在掩模板上制作一个定位标记，将掩模板置于移动平台上，并对移动平台进行精确控制。通过CCD视场进行图像采集，配合适当的图像处理技术和测量算法，实现系统静态稳定性的测量。
Description
技术领域
本发明涉及制版光刻技术领域，具体为一种制版光刻设备静态稳定性测量方法。
背景技术
光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图。这样的衬底可包括用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器（例如液晶显示器）、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的基片。经常使用的基片为半导体晶圆或掩模板。
在光刻制版过程中，掩模板放置在精密移动平台上，通过处在光刻设备内的曝光装置，将特征图形投射到掩模板表面的指定位置。为保证图形投射位置的精确定位，需要满足两个条件：首先需要掩模板工件台满足一定的定位精度；再者需要整个光机系统稳定可靠。
衡量光机系统的稳定性，通常分为动态和静态两个方面。动态稳定性是衡量在正常工作状态下，根据光刻工艺的需要，掩模板移动平台等运动部件要发生运动，此时系统受外力或运动部件惯性力等动态因素的影响而产生的位置偏移。静态稳定性是衡量在特定环境条件下，无运动部件惯性力和外力影响，系统受环境温度、湿度、振动以及系统自身刚度等因素的影响而引起的位置漂移。
为了保证曝光过程中系统的稳定性，需要精确测量光机系统的静态和动态偏移，从而实现曝光特征图形投射位置的标定或补偿。通常情况下，光机系统的稳定性测量是采用高精密激光干涉仪，其测量装置如图3所示，图中1为移动平台，2为物镜，3为X方向反射镜，4为X方向干涉仪，5为激光器，6为反射镜，7为X方向回射镜，8为掩模板，9为Y方向回射镜，10为Y方向干涉仪，11为反射镜。光源从激光器5发出，经过X方向干涉仪4后分成两束，一束透射光到达X方向反射镜3后回射至X方向干涉仪4；另一束反射光经过反射镜6后射至X方向回射镜7，经过回射镜7、反射镜6反射回至X方向干涉仪；两束光在X方向干涉仪内发生干涉，激光干涉仪经过相关算法处理得出镜头3与XY精密工件台1在X方向的相对位移。同理可测量出Y方向的相对位移。但激光干涉仪成本高，测量装置的安装和调整难度大，测量精度受环境影响大，且激光干涉仪自身也是发热元件，对光机系统的稳定性会产生额外影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种制版光刻设备静态稳定性测量方法，以解决采用激光干涉仪进行制版光刻设备中曝光特征图形定位存在精度差，成本高，对光机系统稳定性会产生影响的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种制版光刻设备静态稳定性测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在移动平台的掩模板上制作特定的定位标记，并通过真空吸附技术将掩模板吸附在移动平台上；
（2）将物镜置于掩模板上方且物镜镜头竖直向下对准掩模板，调整移动平台，将掩模板上的定位标记移动至物镜视场内，采用CCD相机通过物镜采集移动平台上掩模板图像；
（3）CCD相机采集掩模板上定位标记的图像，利用图像处理技术得到掩模板上定位标记中心与物镜视场中心的偏移量，通过移动平台带动掩模板上的定位标记移动相应的偏移量至物镜视场中心，并记录此时移动平台在CCD相机中的坐标；
（4）保持移动平台静止不动，每间隔时间间隔t采用CCD相机采集一次掩模板上定位标记的图像，并通过图像处理技术得到每个时间间隔t内定位标记中心相对于物镜视场中心的偏移量，经过n次时间间隔t的重复采集，得到各个时间间隔内定位标记中心相对于物镜视场中心的偏移量；
（5）所述步骤（4）采集的n次时间间隔t内的定位标记中心相对于物镜视场中心的偏移量，即为光刻设备静态漂移量。
本发明直接利用光刻机的掩模板移动平台以及CCD相机成像系统，实现光机系统静态稳定性的测量，避免了成本高、装调难度大、误差大的激光干涉仪测量，为静态稳定性测量提供了一种方便灵活的测量方法。
附图说明
图1为掩模板上定位标记示意图。
图2为本发明采用的测量系统示意图。
图3为传统激光干涉仪测量装置示意图。
具体实施方式
在制版光刻设备中，采用CCD相机实时采集掩模板上的定位标记成像，并通过图像处理技术计算出物镜中心相对于掩模板定位标记的静态漂移量。
如图2所示，照明光源通过光纤1入射，通过透镜组2后入射至全反镜3，经全反镜3反射后透射过半透半反镜4，并通过物镜7投射至掩模板8上，移动平台9上掩模板8的定位标记通过物镜7成像，并经过半透半反镜4反射至透镜镜组5，投射过透镜镜组5后成像至CCD相机6。
本发明具体步骤如下：
1）、掩模板上定位标记的制作：如图1所示，利用制版光刻设备灵活的制版技术，在空白掩模板上制作一个定位标记，该定位标记的特征一般是根据特定的图像处理算法设计特定的标记，其目的是通过图像处理后，可以精确的计算出图像的几何中心位置；
2）、掩模板在工件台上的固定：如图2所示，要通过掩模板上定位标记的中心位置作为参照，测量出物镜中心相对于精密移动平台的静态漂移量，必须要保证掩模板与移动平台的位置不变。因此，在精密移动平台台面安装一张真空吸盘，用来吸附掩模板。
3）、精密移动平台的移动和控制：首先利用移动平台的移动，将掩模板上的定位标记移动至物镜的下方，保证定位标记通过物镜成像于CCD相机。
4）、掩模板定位标记在视场中心的居中：定位标记通过物镜成像于CCD相机后，利用图像处理技术对图像进行处理和计算，得出图像与物镜视场中心的偏移量（X1，Y1），此时通过移动精密移动平台，将定位标记移至物镜视场中心，并记录此时精密移动平台在CCD相机中的坐标（X0,Y0）；
5）、静态漂移量的实时采集：精密移动平台的位置始终保持在（X0,Y0）不变，间隔时间t后，通过CCD相机采集此时掩模板上定位标记的成像，并通过图像处理技术计算出定位标记中心与物镜市场中心的偏移量（△X1, △Y1），此偏移量即为t时间内系统的静态漂移量；每相同的时间间隔t后，通过CCD采集定位标记成像，计算出各时刻的静态漂移量(△X2, △Y2)，(△X3, △Y3)……(△Xn, △Yn)；
通过这种测量方法，可以简便快捷的测量出制版光刻设备中光刻物镜与掩模板的静态漂移量。其意义在于，通过本发明所述的测量方法，不仅可以实时测量出各时段的系统静态漂移，还可以测量出系统在X和Y两个方向静态漂移量随时间t的变化曲线，从而为制版光刻设备的结构设计、系统标定提供一种有效的测试和验证手段。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，如果这些修改和变形属于本发明的权利要求及其同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
Claims (1)
1.一种制版光刻设备静态稳定性测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在移动平台的掩模板上制作特定的定位标记，并通过真空吸附技术将掩模板吸附在移动平台上；
（2）将物镜置于掩模板上方且物镜镜头竖直向下对准掩模板，调整移动平台，将掩模板上的定位标记移动至物镜视场内，采用CCD相机通过物镜采集移动平台上掩模板图像；
（3）CCD相机采集掩模板上定位标记的图像，利用图像处理技术得到掩模板上定位标记中心与物镜视场中心的偏移量，通过移动平台带动掩模板上的定位标记中心移动相应的偏移量至物镜视场中心，并记录此时移动平台在CCD相机中的坐标；
（4）保持移动平台静止不动，每间隔时间间隔t采用CCD相机采集一次掩模板上定位标记的图像，并通过图像处理技术得到每个时间间隔t内定位标记中心相对于物镜视场中心的偏移量，经过n次时间间隔t的重复采集，得到各个时间间隔内定位标记中心相对于物镜视场中心的偏移量；
（5）所述步骤（4）采集的n次时间间隔t内的定位标记中心相对于物镜视场中心的偏移量，即为光刻设备静态漂移量。
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