CN102681359B - 同步信号触发扫描方式延迟时间测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步信号触发扫描方式延迟时间测量方法，沿精密移动平台移动的正方向以不同速度等距离触发脉冲信号至空间光调制器，空间光调制器以相同的中心位置曝光两个大小不等的框至基底表面成像，通过测量曝光的框的位置偏差计算出同步脉冲信号输出到空间光调制器显示图形的延时，进而根据延时对曝光进行补偿。本发明可以准确将图形曝光到指定的位置，提高了曝光图形的绝对定位精度同时也解决了不同曝光速度导致的曝光图形绝对定位精度误差。
Description
技术领域
本发明涉及半导体行业光刻技术领域，主要应用在光学无掩膜光刻系统中，具体为一种同步信号触发扫描方式延迟时间测量方法。
背景技术
光刻机是半导体制造业中主要的集成电路装备之一，精密移动平台作为光刻机的核心部件，用来实现快速移动，精密定位等功能。以位置同步信号触发扫描方式实现了光刻机系统的快速曝光，其工作原理为：事先定义曝光的起始点位置，触发脉冲的位置间隔，随着平台的匀速移动按照设定的触发模式输出脉冲信号，以达到与外在装置同步的工作状态。但在实际的光刻机系统应用中，由于触发信号的延时导致曝光的起始点与绝对的图形位置出现了偏差，而这样的偏差在半导体制造业是绝对不能接受的，通过本发明的方法能够很容易解决这种图形曝光后的绝对误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种同步信号触发扫描方式延迟时间测量方法，以解决现有技术中光刻机系统由于触发信号的延时导致曝光的起始点与绝对的图形位置出现偏差的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
同步信号触发扫描方式延迟时间测量方法，包括有投影曝光模块、主控模块，投影曝光模块包括有曝光光源、空间光调制器，曝光光源与空间光调制器之间设有光学集光系统，空间光调制器下方设置有倾斜的分束器，分束器下方设置有基底，分束器与基底之间还设有透镜（组），分束器的分光面的前方光路上设有反射镜，反射镜的反射光的前方光路上设有CCD摄像机，所述的基底置于精密移动平台上；所述的主控模块包括有计算机系统、控制器，计算机系统分别通过一个控制器与空间光调制器、曝光光源、带动精密移动平台运动的电机控制连接，计算机系统还通过人工智能模块与CCD摄像机连接；曝光光源发射的光信号经光学集光系统集光后由空间光调制器接收，空间光调制器发射调制光，调制光经过分束器及透镜（组）投影至安装在精密移动平台上的基底表面以进行成像，精密移动平台输出位置同步信号至空间光调制器，分束器将基底表面的图像信号经反射镜传送至CCD摄像机，其特征在于：测量方法包括以下步骤：
①、精密移动平台输出位置同步信号至空间光调制器的同时沿着y轴正方向匀速运动，空间光调制器接受信号后翻转图形，投影成像；
②、精密移动平台沿着y轴正方向以速度v1运动并输出位置同步信号至空间光调制器时，空间光调制器接受信号后翻转图形，在基底上曝光图形大框；
③、精密移动平台继续沿着y轴正方向以速度v2运动并输出位置同步信号至空间光调制器时，空间光调制器接受信号后翻转图形，在基底上曝光图形小框；
④、根据曝光图形的结果，使用高倍率显微镜测量y方向小框和大框的外边差，并记录分别为y1和y2；
⑤、由于位置同步信号触发的延迟时间(从平台发出同步触发信号到空间光调制器接受到该同步信号的时间)是固定的，所以延时t=中心偏差/速度差，中心偏差=(y2-y1)/2，速度差=v1-v2；所以延时t=(y2-y1)/[2×(v1-v2)]；进而，在曝光的起始点根据测得的延时t得到补偿延迟误差值为v×t，v是精密移动平台沿着y轴正方向匀速运动的速度，进而根据得到的补偿延迟误差值对曝光进行补偿，理论计算的曝光起始点坐标是（x，y），补偿后的曝光坐标值是（x，y-v×t）。
所述的大框和小框的外边差为大框的上端与小框的上端的垂直距离y2和大框的下端与小框的下端的垂直距离y1。
所述大框和小框均为1位bitmap图形，大框大小为900像素×700像素，小框大小为500像素×400像素。
所述的精密移动平台提供X，Y，Z，R四维的方位控制和提供两轴位置同步信号的输出。
本发明的原理是：
位置同步信号触发延迟时间是固定的，且不会随着精密移动平台运动速度不同而改变；延迟时间乘以不同的平台移动速度，可以导致曝光图形位置的变化。
本发明的有益效果为：
本发明通过测量大框和小框的中心偏差，计算出同步脉冲信号输出到空间光调制器图形显示的延时t，进而根据延时t在曝光的起始点补偿延迟误差值（v×t），有效地提高了曝光图形绝对定位精度，也解决了不同曝光速度影响曝光图形绝对定位精度的问题。
附图说明
图1为无掩膜光刻系统的结构示意图。
图2为本发明的曝光图形大框的示意图。
图3为本发明的曝光图形小框的示意图。
图4为本发明的大框套小框曝光结果的示意图。
具体实施方式
如图1-4所示，同步信号触发扫描方式延迟时间测量方法，包括有投影曝光模块、主控模块，投影曝光模块包括有曝光光源1、空间光调制器3，曝光光源1与空间光调制器3之间设有光学集光系统2，空间光调制器3下方设置有倾斜的分束器4，分束器4下方设置有基底6，分束器4与基底6之间还设有透镜（组）5，分束器4的分光面的前方光路上设有反射镜8，反射镜8的反射光的前方光路上设有CCD摄像机9，基底6置于精密移动平台7上；主控模块包括有计算机系统13、控制器11，计算机系统13分别通过一个控制器11与空间光调制器3、曝光光源1、带动精密移动平台7运动的电机12控制连接，计算机系统13还通过人工智能模块10与CCD摄像机9连接；曝光光源1发射的光信号经光学集光系统2集光后由空间光调制器3接收，空间光调制器3发射调制光，调制光经过分束器4及透镜（组）5投影至安装在精密移动平台7上的基底6表面以进行成像，精密移动平台7输出位置同步信号至空间光调制器3，分束器4将基底6表面的图像信号经反射镜传送至CCD摄像机9，测量方法包括以下步骤：
①、精密移动平台7输出位置同步信号至空间光调制器3的同时沿着y轴正方向匀速运动，空间光调制器3接受信号后翻转图形，投影成像；
②、精密移动平台7沿着y轴正方向以速度v1运动并输出位置同步信号至空间光调制器3时，空间光调制器3接受信号后翻转图形，在基底6上曝光图形大框；
③、精密移动平台7继续沿着y轴正方向以速度v2运动并输出位置同步信号至空间光调制器3时，空间光调制器3接受信号后翻转图形，在基底6上曝光图形小框；
④、根据曝光图形的结果，使用高倍率显微镜测量y方向小框和大框的外边差，并记录分别为y1和y2；
⑤、由于位置同步信号触发的延迟时间(从平台发出同步触发信号到空间光调制器接受到该同步信号的时间)是固定的，曝光图形大框与曝光图形小框的中心偏移量是由延时造成的，所以延时t=中心偏差/速度差，中心偏差=(y2-y1)/2，速度差=v1-v2；所以延时t=(y2-y1)/[2×(v1-v2)]；进而，在曝光的起始点根据测得的延时t得到补偿延迟误差值为v×t，v是精密移动平台6沿着y轴正方向匀速运动的速度，进而根据得到的补偿延迟误差值对曝光进行补偿，理论计算的曝光起始点坐标是（x，y），补偿后的曝光坐标值是（x，y-v×t）。
大框和小框的外边差为大框的上端与小框的上端的垂直距离y2和大框的下端与小框的下端的垂直距离y1。
大框和小框均为1位bitmap图形，大框大小为900像素×700像素，小框大小为500像素×400像素。
精密移动平台7提供X，Y，Z，R四维的方位控制和提供两轴位置同步信号的输出。
Claims (3)
1.一种同步信号触发扫描方式延迟时间测量方法，包括有投影曝光模块、主控模块，投影曝光模块包括有曝光光源、空间光调制器，曝光光源与空间光调制器之间设有光学集光系统，空间光调制器下方设置有倾斜的分束器，分束器下方设置有基底，分束器与基底之间还设有透镜，分束器的分光面的前方光路上设有反射镜，反射镜的反射光的前方光路上设有CCD摄像机，所述的基底置于精密移动平台上；所述的主控模块包括有计算机系统、控制器，计算机系统分别通过一个控制器与空间光调制器、曝光光源、带动精密移动平台运动的电机控制连接，计算机系统还通过人工智能模块与CCD摄像机连接；曝光光源发射的光信号经光学集光系统集光后由空间光调制器接收，空间光调制器发射调制光，调制光经过分束器及透镜投影至安装在精密移动平台上的基底表面以进行成像，精密移动平台输出位置同步信号至空间光调制器，分束器将基底表面的图像信号经反射镜传送至CCD摄像机，其特征在于：测量方法包括以下步骤：
①、精密移动平台沿着y轴正方向以速度v1运动并输出位置同步信号至空间光调制器时，空间光调制器接受信号后翻转图形，在基底上曝光图形大框；
②、精密移动平台沿着y轴正方向以速度v2运动并输出位置同步信号至空间光调制器时，空间光调制器接受信号后翻转图形，在基底上曝光图形小框；
③、根据曝光图形的结果，使用高倍率显微镜测量y方向小框和大框的外边差，并记录分别为y1和y2，大框和小框的外边差为大框的上端与小框的上端的垂直距离y2和大框的下端与小框的下端的垂直距离y1；
④、位置同步信号触发的延迟时间是指从平台发出同步触发信号到空间光调制器接受到该同步信号的时间，该时间是固定的，所以延时t=中心偏差/速度差，中心偏差=(y2-y1)/2，速度差=v1-v2；所以延时t=(y2-y1)/[2×(v1-v2)]；
⑤、进而，在曝光的起始点根据测得的延时t得到补偿延迟误差值为v×t，v是精密移动平台沿着y轴正方向匀速运动的速度，进而,根据得到的补偿延迟误差值对曝光起始点坐标进行补偿，理论计算的曝光起始点坐标是（x，y），补偿后的曝光坐标值是（x，y-v×t）。
2.根据权利要求1所述的一种同步信号触发扫描方式延迟时间测量方法，其特征在于：所述大框和小框均为1位bitmap图形，大框大小为900像素×700像素，小框大小为500像素×400像素。
3.根据权利要求1所述的一种同步信号触发扫描方式延迟时间测量方法，其特征在于：所述的精密移动平台提供X，Y，Z，R四维的方位控制和提供两轴位置同步信号的输出。
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