CN107957659A - 掩模版和晶圆缺陷检测正交性补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种掩模版和晶圆缺陷检测正交性补偿方法，本正交补偿方法包括：通过图像采集装置获得待测物相对于定位平台的水平偏差角度和垂直偏差角度，并且在扫描待测物进行过程中，通过所述水平偏差角度和垂直偏差角度，对定位平台进行实时位置补偿；本方法可以有效实现光刻过程中层与层之间精确的位置定位，及在掩膜版和晶圆检测过程中获取到准确位置的图形。最终的精度能够达到定位平台的绝对运动精度。

Description

掩模版和晶圆缺陷检测正交性补偿方法

技术领域

本发明属于半导体缺陷检测/光刻技术领域，涉及一种半导体缺陷检测/光刻中的正交补偿方法。

背景技术

半导体光刻过程中，模版和晶圆的上一层图形需要准确的刻写在另一层图形之上。半导体检测过程中，需要采集掩模版和晶圆的图像，与设计模板(如GDS)进行对比，进而发现其中的缺陷。即使高精密定位平台的正交性做的非常好，由于承载掩模版和晶圆的真空吸盘装置存在安装偏差，并且放置掩模版和晶圆时存在角度偏差，都会导致定位平台在扫描时，图形不是正交的，最终会导致偏差过大产生误检即伪缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种正交补偿方法及系统，以通过正交补偿，采集到正确的图形，进而实现准确的检测。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种正交补偿方法，包括：

通过图像采集装置获得待测物相对于定位平台的水平偏差角度和垂直偏差角度，并且在扫描待测物进行过程中，通过所述水平偏差角度和垂直偏差角度，对定位平台进行实时位置补偿。

进一步，通过图像采集装置获得待测物相对于定位平台的水平偏差角度和垂直偏差角度的方法包括：

通过位于待测物3个或4个Mark点，计算出所述水平角度偏差θ1和垂直角度偏差θ2。

进一步，若Mark点为4个，则分别分布在待测物上、下、左、右边缘；

通过位于待测物上、下、左、右边缘的Mark点，计算出所述水平角度偏差θ1和垂直角度偏差θ2的方法包括：

移动定位平台到左侧Mark点位置，使Mark出现在图像采集装置视场的中心，记录左侧Mark点对应定位平台的坐标(x1,y1)；

移动定位平台到右侧Mark点位置，使Mark点出现在图像采集装置视场的中心，记录右侧Mark对应定位平台的坐标(x2,y2)；

移动定位平台到上方Mark点位置，使Mark点出现在图像采集装置视场的中心，记录上方Mark点对应定位平台的坐标(x3,y3)；

移动定位平台到下方Mark点位置，使Mark点出现在图像采集装置视场的中心，记录下方Mark对应定位平台的坐标(x4,y4)；

计算出待测物相对于定位平台的水平角度偏差θ1，即

θ1＝arctan[(y2-y1)/(x2-x1)],

计算出待测物相对于定位平台的垂直角度偏差θ2，即

θ2＝arctan[(y4-y3)/(x4-x3)]。

进一步，在对待测物进行扫描过程中，通过所述水平偏差角度和垂直偏差角度，对定位平台进行实时位置补偿的方法包括：

对待测物进行扫描的轨迹适于采用蛇形运动轨迹，即

奇数条带从左到右运动，偶数条带从右到左运动。

进一步，通过一主控机移动定位平台到待测物体的检测起始点，然后根据待测物体的大小和水平角度偏差θ1，计算出第一个条带终点的定位平台坐标；

所述主控机适于控制定位平台从起始点向终点运动，平台控制器输出位置脉冲给同步模块，同步模块将脉冲发送给图像采集装置，图像采集装置收到位置脉冲后，触发拍照并将图像发送到主控机，以完成第一个条带的采集；

在定位平台运行到第一个条带的终点后，所述主控机适于根据图像采集装置视场的高度和垂直角度偏差θ2，计算出下一个条带的起点，然后控制定位平台向下移动所涉及的下一个条带的起点和终止点，以完成第二个条带的采集；

重复上述过程，以完成整个待测物体扫描。

进一步，所述图像采集装置收到同步模块发送的位置脉冲后，将待测物体对应的图像发送给主控机以进行缺陷检测。

又一方面，本发明还提供了一种正交补偿系统。

所述正交补偿系统包括：

主控机、用于放置待测物体的定位平台，所述定位平台由平台控制器进行控制，以及还包括在定位平台上方设置的图像采集装置，与平台控制器相连的同步模块；其中

所述主控机适于向平台控制器发送定位指令；

所述同步模块适于向图像采集装置发送图像采集用脉冲信号；

通过图像采集装置获得待测物相对于定位平台的水平偏差角度和垂直偏差角度，并且在对待测物进行扫描过程中，通过所述水平偏差角度和垂直偏差角度，对定位平台进行实时位置补偿。

进一步，所述正交补偿系统适于通过如权利要求2所述的正交补偿方法获得所述水平偏差角度和垂直偏差角度。

进一步，对待测物进行扫描时，所述主控机适于通过平台控制器控制定位平台按照蛇形运动轨迹运动；即

奇数条带从左到右运动，偶数条带从右到左运动。

进一步，通过所述主控机移动定位平台到待测物体的检测起始点，然后根据待测物体的大小和水平角度偏差θ1，计算出第一个条带终点的定位平台坐标；

所述主控机适于控制定位平台从起始点向终点运动，平台控制器输出位置脉冲给同步模块，同步模块将脉冲发送给图像采集装置，图像采集装置收到位置脉冲后，触发拍照并将图像发送到主控机，以完成第一个条带的采集；

在定位平台运行到第一个条带的终点后，所述主控机适于根据图像采集装置视场的高度和垂直角度偏差θ2，计算出下一个条带的起点，然后控制定位平台向下移动的下一个条带的起点和终止点，以完成第二个条带的采集；

重复上述过程，以完成整个待测物体扫描。

本发明的有益效果是，本发明的正交补偿方法及系统采用对待测物体(掩膜版和晶圆)上的水平和垂直方向的Mark点进行角度测量，获取到图像采集装置相对于掩膜版和晶圆的水平和垂直方向上的角度偏差，在对掩膜版和晶圆进行扫描过程中，利用获取到的水平和垂直角度的偏差，对定位平台进行实时位置补偿。本方法可以有效实现光刻过程中层与层之间精确的位置定位，及在掩膜版和晶圆检测过程中获取到准确位置的图形。最终的精度能够达到定位平台的绝对运动精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本实施例的正交补偿系统的原理框图；

图2是本实施例中水平和垂直方向4个Mark示意图；

图3是本实施例中水平和垂直方向3个Mark示意图；

图4是本实施例中不进行补偿时采集图形的示意图；

图5是本实施例进行补偿时采集图形的示意图。

图中：定位平台1、待测物体2。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种适用于掩模版和晶圆的正交补偿系统。

所述正交补偿系统包括：主控机、实时聚焦模块、用于放置待测物体的定位平台，所述定位平台由平台控制器进行控制，以及还包括在定位平台上方设置的图像采集装置，与平台控制器相连的同步模块，

所述主控机适于对定位平台进行控制(包括定位平台运动轨道的设置，运动速度和加速度的设置)，并且还用于控制图像采集装置进行图像采集。所述图像采集装置包括：面阵或线阵相机(可以简称为相机，以下以相机为例)，以及显微镜或管镜。

平台控制器控制定位平台进行调整；具体的，定位平台1包括同步轴X，步进轴Y和垂直轴Z组成。平台控制器适于控制各轴的移动并将同步轴X在移动时生成的位置脉冲向外输出。同步模块接收平台控制器输出的位置脉冲，并将脉冲发送给相机，相机收到位置脉冲后，触发拍照并将图像发送到主控机。主控机适于控制同步模块6、平台控制器7和实时聚焦模块8。

在本实施例中对于图像采集装置，其中显微镜包含5X、10X、20X、50X、100X的镜头，采用不同的镜头可以检测出不同分辨率的缺陷。当相机收到同步模块发送的位置脉冲后，采集待测物体2在显微镜在镜头的视场中的图像，并将图像发送到主控机进行处理。

实时聚焦模块用于在定位平台1的同步轴X的运动过程中，实时检测并调整定位平台1的垂直轴Z的高度，使待测物体2一直保持在相机4的焦面上，使得相机能够采集到待测物体2的清晰的图像。

在本实施例中，通过图像采集装置获得待测物相对于定位平台的水平偏差角度和垂直偏差角度的步骤具体如下：

本方法采用3到4个Mark点测量待测物体(包括但不限于掩膜版和晶圆)。图2是采用4个Mark的示意图；图3是采用3个Mark的示意图。若4个Mark点，则分布在掩膜版和晶圆的上、下、左、右边缘；若3个Mark点时，则其中两个Mark点分布在掩膜版和晶圆的左侧，且右下方设有一个Mark点。对Mark点的形状没有特定要求(图中采用正方形)，仅要求在相机视场中，仅出现一次Mark图形。

移动定位平台到左侧Mark点位置，使Mark出现在图像采集装置视场的中心，记录左侧Mark点对应定位平台的坐标(x1,y1)；

移动定位平台到右侧Mark点位置，使Mark点出现在图像采集装置视场的中心，记录右侧Mark对应定位平台的坐标(x2,y2)；

移动定位平台到上方Mark点位置，使Mark点出现在图像采集装置视场的中心，记录上方Mark点对应定位平台的坐标(x3,y3)；

移动定位平台到下方Mark点位置，使Mark点出现在图像采集装置视场的中心，记录下方Mark对应定位平台的坐标(x4,y4)；

计算出待测物相对于定位平台的水平角度偏差θ1为

arctan[(y2-y1)/(x2-x1)],计算出待测物相对于定位平台的垂直角度偏差θ2为arctan[(y4-y3)/(x4-x3)]。

对于本实施例中，在主控机中，输入检测参数，包括掩膜版/晶圆的尺寸(例如4x4,5x 5，6x 6，8x 8平方英寸等)，显微镜光源的类型(包括透视光和反射光)，显微镜镜头倍率大小(5X、10X、20X、50X、100X)，GDS矢量图文件名，待检测的GDS图层号，定位平台运动速度等级(包括高、中、低)，实时聚焦模块焦面参数，调整显微镜镜头，采用相应倍率的镜头，然后启动检测任务。主控机向平台控制器发送运动轨迹、运动速度、位置脉冲参数，本系统采用一种蛇形运动的轨迹，即奇数条带从左到右运动，偶数条带从右到左运动。

定位平台沿同步轴X从待测物掩膜版和晶圆的水平起始点向其水平终止点匀速运动，运动到终点后，定位平台沿步进轴Y从掩膜版和晶圆的垂直起始点向垂直终止点步进一个视场，然后定位平台沿沿同步轴X从待测物掩膜版和晶圆的水平终止点向其水平起始点匀速运动，这样可以使检测时间缩短。主控机向平台控制器发送的位置脉冲距离为一个视场的大小，这样定位平台每移动一个视场位置时，相机就能够抓拍到一张图像，随着扫描和步进的进行，最终可以实现对整个掩膜版和晶圆区域的检测。

定位平台1在收到主控机发送的运动轨迹，平台运动速度，位置脉冲参数后，开始沿指定的运动轨迹匀速运动，到达位置脉冲间隔后，向同步模块发送位置脉冲。

实时聚焦模块收到主控机发送的焦面参数后，实时检测聚焦模块与定位平台的Z轴的距离是否偏离了焦面，如发生偏离，实时聚焦模块给定位平台控制器发送调整Z轴距离命令，定位平台控制器收到调整Z轴距离命令后，调整Z轴到焦面位置，保证相机能够拍摄到清晰的图像。

相机收到同步模块发送的位置脉冲后，将待测物体掩膜版和晶圆经由显微镜的镜头的视场进行成像，将采集到的图像发送给主控机进行缺陷检测。

本方法提出的掩膜版和晶圆正交补偿的过程具体如下：

主控机移动定位平台1到待测物体2的检测起始点(一般位于待测物体的左上方区域)，然后根据待测物体的大小和水平角度偏差θ1，计算出第一个条带终点的定位平台坐标。主控机控制定位平台1从起始点向终点运动，平台控制器输出位置脉冲给同步模块，同步模块将脉冲发送给相机，相机收到位置脉冲后，触发拍照并将图像发送到主控机。这样就实现了第一个条带的采集，第一个条带，待测物体从左到右运动。

运行到第一个条带的终点后，主控机根据相机视场的高度和垂直角度偏差θ2，计算出下一个条带的起点，然后控制定位平台向下移动的下一个条带的起点。然后再用相同的方式计算出下一个条带的终止点。用相同的方法实现第二个条带的采集。不同的是第二个条带待测物体从右到左运动。

一直重复上述过程，直到实现整个掩膜版和晶圆的扫描。

本发明的正交补偿方法及系统采用对待测物体(掩膜版和晶圆)上的水平和垂直方向的Mark点进行角度测量，获取到图像采集装置相对于掩膜版和晶圆的水平和垂直方向上的角度偏差，在对掩膜版和晶圆进行扫描过程中，利用获取到的水平和垂直角度的偏差，对定位平台进行实时位置补偿。本方法可以有效实现光刻过程中层与层之间精确的位置定位，及在掩膜版和晶圆检测过程中获取到准确位置的图形。最终的精度能够达到定位平台的绝对运动精度。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种正交补偿方法，其特征在于，包括：

通过图像采集装置获得待测物相对于定位平台的水平偏差角度和垂直偏差角度，并且在扫描待测物进行过程中，通过所述水平偏差角度和垂直偏差角度，对定位平台进行实时位置补偿。

2.根据权利要求1所述的正交补偿方法，其特征在于，

通过图像采集装置获得待测物相对于定位平台的水平偏差角度和垂直偏差角度的方法包括：

通过位于待测物3个或4个Mark点，计算出所述水平角度偏差θ1和垂直角度偏差θ2。

3.根据权利要求2所述的正交补偿方法，其特征在于，

若Mark点为4个，则分别分布在待测物上、下、左、右边缘；

通过位于待测物上、下、左、右边缘的Mark点，计算出所述水平角度偏差θ1和垂直角度偏差θ2的方法包括：

移动定位平台到左侧Mark点位置，使Mark出现在图像采集装置视场的中心，记录左侧Mark点对应定位平台的坐标(x1,y1)；

移动定位平台到右侧Mark点位置，使Mark点出现在图像采集装置视场的中心，记录右侧Mark对应定位平台的坐标(x2,y2)；

移动定位平台到上方Mark点位置，使Mark点出现在图像采集装置视场的中心，记录上方Mark点对应定位平台的坐标(x3,y3)；

移动定位平台到下方Mark点位置，使Mark点出现在图像采集装置视场的中心，记录下方Mark对应定位平台的坐标(x4,y4)；

计算出待测物相对于定位平台的水平角度偏差θ1，即

θ1＝arctan[(y2-y1)/(x2-x1)],

计算出待测物相对于定位平台的垂直角度偏差θ2，即

θ2＝arctan[(y4-y3)/(x4-x3)]。

4.根据权利要求3所述的正交补偿方法，其特征在于，

在对待测物进行扫描过程中，通过所述水平偏差角度和垂直偏差角度，对定位平台进行实时位置补偿的方法包括：

对待测物进行扫描的轨迹适于采用蛇形运动轨迹，即

奇数条带从左到右运动，偶数条带从右到左运动。

5.根据权利要求4所述的正交补偿方法，其特征在于，

通过一主控机移动定位平台到待测物体的检测起始点，然后根据待测物体的大小和水平角度偏差θ1，计算出第一个条带终点的定位平台坐标；

所述主控机适于控制定位平台从起始点向终点运动，平台控制器输出位置脉冲给同步模块，同步模块将脉冲发送给图像采集装置，图像采集装置收到位置脉冲后，触发拍照并将图像发送到主控机，以完成第一个条带的采集；

在定位平台运行到第一个条带的终点后，所述主控机适于根据图像采集装置视场的高度和垂直角度偏差θ2，计算出下一个条带的起点，然后控制定位平台向下移动所涉及的下一个条带的起点和终止点，以完成第二个条带的采集；

重复上述过程，以完成整个待测物体扫描。

6.根据权利要求5所述的正交补偿方法，其特征在于，

所述图像采集装置收到同步模块发送的位置脉冲后，将待测物体对应的图像发送给主控机以进行缺陷检测。

7.一种正交补偿系统，其特征在于，包括：

主控机、用于放置待测物体的定位平台，所述定位平台由平台控制器进行控制，以及还包括在定位平台上方设置的图像采集装置，与平台控制器相连的同步模块；其中

所述主控机适于向平台控制器发送定位指令；

所述同步模块适于向图像采集装置发送图像采集用脉冲信号；

通过图像采集装置获得待测物相对于定位平台的水平偏差角度和垂直偏差角度，并且在对待测物进行扫描过程中，通过所述水平偏差角度和垂直偏差角度，对定位平台进行实时位置补偿。

8.根据权利要求7所述的正交补偿系统，其特征在于，

所述正交补偿系统适于通过如权利要求2所述的正交补偿方法获得所述水平偏差角度和垂直偏差角度。

9.根据权利要求8所述的正交补偿系统，其特征在于，

对待测物进行扫描时，所述主控机适于通过平台控制器控制定位平台按照蛇形运动轨迹运动；即

奇数条带从左到右运动，偶数条带从右到左运动。

10.根据权利要求9所述的正交补偿系统，其特征在于，

通过所述主控机移动定位平台到待测物体的检测起始点，然后根据待测物体的大小和水平角度偏差θ1，计算出第一个条带终点的定位平台坐标；

所述主控机适于控制定位平台从起始点向终点运动，平台控制器输出位置脉冲给同步模块，同步模块将脉冲发送给图像采集装置，图像采集装置收到位置脉冲后，触发拍照并将图像发送到主控机，以完成第一个条带的采集；

在定位平台运行到第一个条带的终点后，所述主控机适于根据图像采集装置视场的高度和垂直角度偏差θ2，计算出下一个条带的起点，然后控制定位平台向下移动的下一个条带的起点和终止点，以完成第二个条带的采集；

重复上述过程，以完成整个待测物体扫描。