CN105005182A - 多个传感器间相互位置关系校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多个传感器间相互位置关系校准方法，通过掩模对准传感器和基板对准传感器测量设置在工件台基准版上的基准标记，建立掩模对准传感器与基板对准传感器之间的位置关系。具体包括，步骤1：采用掩模对准传感器对工件台基准版上的基准标记进行位置测量；步骤2：通过该基准标记上的第一标记对掩模对准传感器进行位置标定；步骤3：通过该基准标记上的第二标记对基板对准传感器进行位置标定。本发明通过掩模对准建立掩模与工件台的位置关系，再建立基板与工件台的位置关系，从而可以间接建立掩模与基板的位置关系，可以有效解决掩模、基板传感器间相互位置漂移问题，从而消除该漂移对套刻的影响。

Description

多个传感器间相互位置关系校准方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种多个传感器间相互位置关系校准方法。

背景技术

投影扫描式(TFT)光刻机的目的是把掩模上图形清晰、正确地成像在涂有光刻胶的基板上，随着基板尺寸的增大，掩模、基板的形变会对套刻结果产生很大的影响，因此必须在掩模或基板上布置更多的标记。

为了提高产率，现提出一种曝光装置，如图1所示，该曝光装置包括：照明系统1，掩模2、掩模台3、基板对准系统4、物镜阵列5、曝光场6、基板7以及工件台8。该光刻机系统工作时，照明系统1通过物镜阵列5将掩模2上的图像成像到基板7的每个曝光场6上，通过工件台8与掩模台3同步运动完成扫描曝光动作。掩模台3承载掩模2运动、工件台8承载基板7运动，工件台测量系统(图中未示出)和掩模台测量系统(图中未示出)分别测量工件台8和掩模台3的位置。为了完成物镜阵列5的镜头拼接，需要采用多个掩模对准传感器同时执行掩模对准的方案。然而，由于掩模对准传感器、基板对准传感器相对于工件台8或者整机框架会发生热漂移，如果再运用原先的传感器位置关系计算掩模2相对于工件台8、基板7相对于工件台8的位置关系会引起套刻误差。

因此，如何对多个传感器间的位置关系进行校准，成为本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明提供一种多个传感器间相互位置关系校准方法，以解决传感器间相互位置漂移问题，从而消除该漂移对套刻的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多个传感器间相互位置关系校准方法，通过掩模对准传感器和基板对准传感器测量设置在工件台基准版上的基准标记，建立掩模对准传感器与基板对准传感器之间的位置关系。

具体包括：

步骤1：采用掩模对准传感器对工件台基准版上的基准标记进行位置测量；

步骤2：通过该基准标记上的第一标记对掩模对准传感器进行位置标定；

步骤3：通过该对准标记上的第二标记对基板对准传感器进行位置标定。

作为优选，标定包括离线标定和在线标定。

作为优选，所述离线标定步骤包括：

采用干涉仪分别对每个掩模对准传感器和每个基板对准传感器进行位置标定，建立掩模对准传感器、基板对准传感器与干涉仪之间的关系；

移动工件台，采用一个基板对准传感器依次对准工件台基准版上的基准标记，并标定每个基准标记相对于工件台的位置；

使第一标记同时对准所有基板对准传感器，从而标定所有基板对准传感器的位置。

作为优选，所述在线标定步骤包括离轴基线更新和同轴基线更新。

作为优选，所述离轴基线更新包括：将所有基板对准传感器同时对准第一标记，测得的工件台基准版的位置变化，并把在线测得的工件台基准版的位置变化补偿到所述基板对准传感器上。

作为优选，所述同轴基线更新包括：移动掩模台和工件台到物镜阵列下，所有掩模对准传感器测量其各自对应的第二标记的像素值变化，进而更新所述基准标记的像素位置。

作为优选，两掩模对准传感器间距与两基板对准传感器间距相同。

作为优选，所述掩模对准传感器和基板对准传感器的排列方向相同，均与光刻机系统的扫描方向垂直，可以测出基板内的高阶形变。

作为优选，所述第一标记和第二标记部分重合

与现有技术相比，本发明通过掩模对准建立掩模与工件台的位置关系，再建立基板与工件台的位置关系，从而可以间接建立掩模与基板的位置关系，可以有效解决掩模、基板传感器间相互位置漂移问题，从而消除该漂移对套刻的影响。

附图说明

图1为光刻机系统的结构示意图；

图2为图1的局部侧视图；

图3为光刻机系统中基板对准传感器的布局示意图；

图4为掩模对准传感器在工件台上的分布图；

图5为掩模与基板位置关系的逻辑联系图；

图6为工件台基准版上的基准标记分布图；

图7为基线更新时基准标记与基板对准传感器间的关系示意图；

图8为基线更新的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的多个传感器间相互位置关系校准方法适用于各种多个掩模对准传感器和基板对准传感器。下面以激光干涉仪作为测量系统，以如图1所示的光刻机系统作为投影曝光系统为例说明本发明的工作原理。具体地，该光刻机系统采用两列拼接物镜，每列沿着拼接方向(X方向)各分布3个镜头，下述的对准传感器均采用CCD。为了使成像位置精确匹配前道工艺，需要进行对准。对准包括掩模对准和基板对准，其中掩模对准用于建立掩模2与工件台8的位置关系，基板对准用于建立基板7与工件台8的位置关系，从而可以建立掩模2与基板7的位置关系，根据该关系，可以计算出工件台8与掩模台3的扫描起止位置，最后由激光干涉仪完成曝光。

请继续参照图1，并结合图2～4。具体地，如图4所示，为了完成镜头拼接，在工件台8一侧沿X方向(物镜阵列5的拼接方向)配置7个掩模对准传感器(以下简称为同轴CCD)10；如图3所示，同时在基板对准系统4中沿X方向配置6个基板对准传感器(以下简称离轴CCD)，以实现基板对准。进一步的，所述同轴CCD10之间的间距与离轴CCD间距相等。请参照图2、图6和图7，工件台基准版9上设置有基准标记11。该基准标记11同样沿X方向分布，所述同轴CCD10和离轴CCD均能够测量到所述基准标记11，并通过该基准标记11建立同轴CCD10和离轴CCD之间的位置关系。由于在工件台基准版9上分布多个标记，非扫描向对应基板对准传感器布局，可以测出基板7非扫描向场内高阶形变。

需要说明的是，所述基准标记11有两类，分别为用于标定基板对准传感器与光刻机系统间关系的第一标记，称为第1类标记和用于标定掩模对准传感器与工件台间位置关系的第二标记，称为第2类标记，其中，第1类标记和第2类标记之间存在重合，也就是说部分基准标记11为共用标记。

请参照图7～8，并结合图1～6，下面详细说明本发明的一种多个传感器间相互位置关系校准方法，通过掩模对准传感器和基板对准传感器测量设置在工件台基准版9上的基准标记11，建立掩模对准传感器与基板对准传感器之间的位置关系，具体地，包括：

步骤1：采用掩模对准传感器对工件台基准版9上的基准标记11进行位置测量；

步骤2：通过该基准标记11的第2类标记对掩模对准传感器进行位置标定；

步骤3：通过该对准标记11的第1类标记对基板对准传感器进行位置标定。

其中，所述位置标定包括离线标定和在线标定。所述离线标定和在线标定的测校周期不同，且所述离线标定为在线标定的前提。

进而可以利用已标定位置的掩模传感器进行掩模对准，建立掩模2与工件台8间的位置关系；以及利用已标定位置的基板传感器进行基板对准，通过基板对准，建立基板7与工件台8间的位置关系。

请重点参照图8，所述离线标定步骤，包括：

采用激光干涉仪分别对每个掩模对准传感器10和每个基板对准传感器进行位置标定，建立掩模对准传感器10、基板对准传感器与激光干涉仪之间的关系，例如转换关系，即传感器测得的结果与干涉仪测得的结果之间的转换关系；

移动工件台8，采用一个基板对准传感器依次对准工件台基准版9上的基准标记11(包括第1类标记和第2类标记)，并标定每个基准标记11相对于工件台8的位置；使第1类标记同时对准所有基板对准传感器(本实施例为6个)，从而标定所有基板对准传感器的位置。

请继续参照图8，所述在线标定步骤包括离轴基线更新和同轴基线更新。

所述离轴基线更新包括：将所有基板对准传感器同时对准第1类标记，测得的工件台基准版9的位置变化，并把在线测得的工件台基准版9的位置变化补偿到所述基板对准传感器上，即更新离轴CCD的位置。

所述同轴基线更新包括：移动掩模台3和工件台8到物镜阵列5下，所有掩模对准传感器10测量其各自对应的第2类标记的像素值变化，进而更新所述基准标记11的像素位置。

进而可以根据工件台基准版9上的基准标记11在线测得离轴CCD和同轴CCD10之间的位置关系。

综上，本发明的多个传感器间相互位置关系校准方法，通过掩模对准传感器和基板对准传感器测量设置在工件台基准版上的基准标记，建立掩模对准传感器与基板对准传感器之间的位置关系。包括，步骤1：采用掩模对准传感器对工件台基准版上的基准标记进行位置测量；步骤2：通过该基准标记上的第一标记对掩模对准传感器进行位置标定；步骤3：通过该基准标记上的第二标记对基板对准传感器进行位置标定。本发明通过掩模对准建立掩模与工件台的位置关系，再建立基板与工件台的位置关系，从而可以间接建立掩模与基板的位置关系，可以有效解决掩模、基板传感器间相互位置漂移问题，从而消除该漂移对套刻的影响。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种多个传感器间相互位置关系校准方法，通过掩模对准传感器和基板对准传感器测量设置在工件台基准版上的基准标记，建立掩模对准传感器与基板对准传感器之间的位置关系，包括：

步骤1：采用掩模对准传感器对工件台基准版上的基准标记进行位置测量；

步骤2：通过该基准标记上的第一标记对掩模对准传感器进行位置标定；

步骤3：通过该基准标记上的第二标记对基板对准传感器进行位置标定。

2.如权利要求1所述的多个传感器间相互位置关系校准方法，其特征在于，标定包括离线标定和在线标定。

3.如权利要求2所述的多个传感器间相互位置关系校准方法，其特征在于，所述离线标定步骤包括：

采用干涉仪分别对每个掩模对准传感器和每个基板对准传感器进行位置标定，建立掩模对准传感器、基板对准传感器与干涉仪之间的关系；

移动工件台，采用一个基板对准传感器依次对准工件台基准版上的基准标记，并标定每个基准标记相对于工件台的位置；

使第一标记同时对准所有基板对准传感器，从而标定所有基板对准传感器的位置。

4.如权利要求3所述的多个传感器间相互位置关系校准方法，其特征在于，所述在线标定步骤包括离轴基线更新和同轴基线更新。

5.如权利要求4所述的多个传感器间相互位置关系校准方法，其特征在于，所述离轴基线更新包括：将所有基板对准传感器同时对准第一标记，测得的工件台基准版的位置变化，并把在线测得的工件台基准版的位置变化补偿到所述基板对准传感器上。

6.如权利要求4所述的多个传感器间相互位置关系校准方法，其特征在于，所述同轴基线更新包括：移动掩模台和工件台到物镜阵列下，所有掩模对准传感器测量其各自对应的第二标记的像素值变化，进而更新所述基准标记的像素位置。

7.如权利要求1所述的多个传感器间相互位置关系校准方法，其特征在于，两掩模对准传感器间距与两基板对准传感器间距相同。

8.如权利要求1所述的多个传感器间相互位置关系校准方法，其特征在于，所述掩模对准传感器和基板对准传感器的排列方向相同，均与光刻机系统的扫描方向垂直。

9.如权利要求1所述的多个传感器间相互位置关系校准方法，其特征在于：所述第一标记和第二标记部分重合。