CN116794947B - 一种利用测试掩模版检测光刻机掩模版承载台扭曲的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用测试掩模版检测光刻机掩模版承载台扭曲的方法，涉及光刻机校准和检修技术领域。本发明采用的测试掩模共设置有8个对准标记，可以实现测试掩模版90°、180°的旋转对准，通过0°和180°两次测量，并对测量后标记点坐标进行加和处理，可以过滤掉测试掩模版自身扭曲变形产生的影响，从而精准的对掩模版承载台进行校准和检修。
Description
技术领域
本发明涉及光刻机技术领域，具体涉及一种光刻机检修以及校准技术。
背景技术
步进式扫描光刻机是目前使用较多的光刻机，在曝光时，掩模版和晶圆保持静止，一束聚焦的狭长光带同时扫过掩模版和硅片。一旦扫描和图形转印过程结束，硅片就会步进到下一个曝光场区域重复该步骤。
在光刻机内部，掩模版承载台的定位靠边缘的反光镜与红外测距系统进行测量，利用反光镜反射的红外光线或者激光来实时反馈承载台的位置。掩模版承载台本身会有扭曲形变的时候，会导致反光镜也产生扭曲，此时获取的掩模版承载台的位置可能会有较大误差，进而导致掩模版也发生偏移，造成曝光后的图案出现扭曲以及偏移。
现有技术中，通过测试掩模版对晶圆进行曝光，再根据曝光图案上标记点的位置来校准掩模版承载台。现有的测试掩模版如图2所示，其上设置有一组对准标记，内部为图案区。掩模版本身可能也会存在扭曲的，掩模版本身发生扭曲的时候，则可能会导致图案发生扭曲变形，对于图案标记点而言，则会导致其发生位移偏移。在进行校准的过程，掩模版自身的扭曲会干扰校准过程，从而影响校准精度。
发明内容
本发明的目的提供一种光刻机掩模版承载台校准方法，排除测试掩模版本身缺陷的影响。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种利用测试掩模版检测光刻机掩模版承载台扭曲的方法，所述测试掩模版包括边框，边框内设置有图形区，所述边框上设置有至少两个对准标记集合，所述对准标记集合用于测试掩模版与掩模版承载台之间的对准，每个对准标记集合内的对准标记为镜像对称结构，对称轴经过测试掩模版中心，对准标记集合绕测试掩模版中心旋转180°后重合；
检查方法如下：
步骤一，将测试掩模版安装在掩模版承载台，利用对准标记集合实现两者的对准定位；
步骤二，对准完毕后，待检查的光刻机光源扫描系统以及测试掩模版对待测晶圆进行曝光，利用光刻机内部的检测系统，检测待测晶圆上形成的图案，并记录图案上标记点位置的坐标A1、A2、A3……AN；
步骤三，将测试掩模版旋转180°，利用对准标记集合再次对测试掩模版和掩模版承载台进行对准定位；
步骤四，对准完毕后，再次进行曝光，利用光刻机内部的检测系统，检测待测晶圆上形成的图案，记录标记点对应的图案位置的坐标B1、B2、B3……BN；
则掩模版承载台的扭曲偏差Xb=a（A1+A2+A3+……+AN+B1+B2+B3+……+BN-C1-C2-C3-……-CN-D1-D2-D3-……-DN）/2N，a为光刻机透镜系统的缩放倍数；
其中，CN为曝光后的图案上标记点在测试掩模版旋转0°时的理想值，DN为标记点在测试掩模版旋转180°时的理想值，理想值是指掩模版承载台以及测试掩模版均不存在扭曲时标记点在待测晶圆上形成的图案坐标。
进一步的，准标记集合的数量为四个，每个对准标记集合包括两组对准标记，对准标记集合内的两组对准标记之间为镜像对称结构，对称轴经过测试掩模版中心；每组对准标记均与掩模版承载台上的对准标记匹配。
进一步的，当第一次曝光结束后，对待测晶圆进行涂胶工艺，涂胶完毕后第二次进行曝光。
进一步的，利用扫描电子显微镜来测量曝光后的图案形状和实际尺寸，读取标记点的坐标位置。
进一步的，利用扫描电子显微镜来测量曝光后的图案形状和实际尺寸，并与设计图案进行比较；如果测量结果与设计要求有明显偏差，判断图案出现扭曲。
从上技术方案可以看出本发明具有以下优点：本发明采用的测试掩模版共设置有8个对准标记，可以实现测试掩模版90°、180°的旋转对准，通过0°和180°两次测量，并对测量后标记点坐标进行加和处理，可以过滤掉测试掩模版自身扭曲变形产生的影响，从而精准的对掩模版承载台进行校准和检修。
附图说明
图1为前后两次曝光的图案形状对比图；
图2为现有技术的测试掩模版的结构示意图；
图3为本发明的测试掩模版的结构示意图。
具体实施方式
本发明采用的测试掩模版如图3所示，包括边框，边框主要起到固定作用。边框内设置有图形区，用于生成曝光后的图案。在边框上或者图形区的外边缘设置有四个对准标记集合，对准标记集合用于测试掩模版与掩模版承载台之间的对准。光刻机掩模版的对准标记通常采用以下几种形状的组合：
十字形对准标记：十字形对准标记是最常见的形状，由两条垂直交叉的线组成。
T 字形对准标记：T 字形对准标记也是常见的形状，由一条垂直线和一条水平线组成。
圆形对准标记：圆形对准标记是一个圆形的形状。
每个对准标记集合包括两组对准标记，对准标记集合内的两组对准标记之间为镜像对称结构，对称轴经过测试掩模版中心；每组对准标记均与掩模版承载台上的对准标记匹配。相邻的对准标记集合绕测试掩模版中心旋转90°或270°后重合。本发明的测试掩模版共设置有8个对准标记，可以实现测试掩模版90°、180°的旋转对准。
本实施例中测试掩模版采用的图形如图1所示，标记点有两个，如若要提高校准精度，可以增加标记点的数量。测试掩模版旋转0°后，其上的标记点在理想状态下曝光后形成的图案坐标分别为（3000um，3000um）、（3000um，1000um），理想状态是指掩模版承载台以及测试掩模版均不存在扭曲。测试掩模版与光刻机一般是配套使用，测试掩模版上的标记点数据为已知数量，因此，测试掩模版在旋转0°时的理想值可以直接获取。而旋转180°后的数据则可以通过简单换算读取。本实施例中，坐标的零点为测试掩模版图形区的左下角，因此测试掩模版在旋转180°后，标记点对应的图案坐标为（1000um，1000um）、（1000um，3000um）。
掩模版承载台的扭曲偏差Xb具体检测方法如下：
步骤二，将测试掩模版安装在掩模版承载台，利用对准标记集合实现两者的对准定位；
步骤三，对准完毕后，待检查的光刻机光源扫描系统以及测试掩模版对待测晶圆进行曝光，可以利用扫描电子显微镜来测量曝光后的图案形状和实际尺寸，读取标记点的坐标位置，并记录标记点位置的坐标，分别为（3052um，3021um）、（3050um，1010um），则测量值与理想值之间的关系为：
3052=3000+Δx/a+d1/a （1）；
3050=3000+Δx/a+d2/a （2）；
3021=3000+Δy/a+d3/a （3）；
1010=1000+Δy/a+d4/a（4）；
其中Δx为掩模版承载台在x轴方向的偏移值，Δy为掩模版承载台在y轴方向的偏移值，d1，d2分别为测试掩模版上对应的标记点在x轴方向扭曲产生的偏移值，d3，d4分别为测试掩模版上对应的标记点在y轴方向扭曲产生的偏移值。
步骤四，将测试掩模版旋转180°，利用对准标记集合再次对测试掩模版和掩模版承载台进行对准定位。
步骤五，对准完毕后，再次进行曝光，两次曝光的图案可以在不同层面（当第一次曝光结束后，对待测晶圆进行涂胶工艺，涂胶完毕后第二次进行曝光），利用光刻机内部的检测系统，待测晶圆上形成的图案，记录标记点对应的图案位置的坐标，分别为（1012um，980um）、（1010um，2990um），则测量值与理想值之间的关系为：
1012=1000+Δx/a-d1/a（5）；
1010=1000+Δx/a-d2/a（6）；
980=1000+Δy/a-d3/a （7）；
2990=3000+Δy/a-d4/a （8）；
将式（1）、（2）、（5）和（6）相加可得：
Δx=a（3052+3050+1012+1010-3000-3000-1000-1000）/4，本实施例中透镜系统的缩放倍数为4，因此Δx=124um；
将式（3）、（4）、（7）和（8）相加可得：
Δy=a（3021+1010+980+2990-3000-1000-1000-3000）/4，Δy=1，因次掩模版承载台在x轴的偏移大约为122um，考虑测量误差，可以认为在y轴上不存在偏移。
掩模版承载台的扭曲偏差Xb=（Δx，Δy），当Δx与Δy为负值时，表示扭曲方向与Δx与Δy为正值时相反，坐标（Δx，Δy）不仅可以表示扭曲的大小，还可以表示扭曲方向。
通过180°旋转测试掩模版，测量前后两次图案位置，对位置数据进行加和处理后，可以抵消掉测试掩模版扭曲变形造成的图案位置偏差。从而准确的计算出掩模版承载台的位移偏差，从而计算其扭曲值。
Claims (4)
1.一种利用测试掩模版检测光刻机掩模版承载台扭曲的方法，
所述测试掩模版包括边框，边框内设置有图形区，所述边框上设置有至少两个对准标记集合，所述对准标记集合用于测试掩模版与掩模版承载台之间的对准，每个对准标记集合内的对准标记为镜像对称结构，对称轴经过测试掩模版中心，对准标记集合绕测试掩模版中心旋转180°后重合；
检查方法如下：
步骤一，将测试掩模版安装在掩模版承载台，利用对准标记集合实现两者的对准定位；
步骤二，对准完毕后，待检查的光刻机光源扫描系统以及测试掩模版对待测晶圆进行曝光，利用光刻机内部的检测系统，检测待测晶圆上形成的图案，并记录图案上标记点位置的坐标A1、A2、A3……AN；
步骤三，将测试掩模版旋转180°，利用对准标记集合再次对测试掩模版和掩模版承载台进行对准定位；
步骤四，对准完毕后，再次进行曝光，利用光刻机内部的检测系统，检测待测晶圆上形成的图案，记录标记点对应的图案位置的坐标B1、B2、B3……BN；
则掩模版承载台的扭曲偏差Xb＝a(A1+A2+A3+……+AN+B1+B2+B3+……+BN-C1-C2-C3-……-CN-D1-D2-D3-……-DN)/2N，a为光刻机透镜系统的缩放倍数；
其中，CN为曝光后的图案上标记点在测试掩模版旋转0°时的理想值，DN为标记点在测试掩模版旋转180°时的理想值，理想值是指掩模版承载台以及测试掩模版均不存在扭曲时标记点在待测晶圆上形成的图案坐标。
2.根据权利要求1所述的利用测试掩模版检测光刻机掩模版承载台扭曲的方法，其特征在于：对准标记集合的数量为四个，每个对准标记集合包括两组对准标记，对准标记集合内的两组对准标记之间为镜像对称结构，对称轴经过测试掩模版中心；每组对准标记均与掩模版承载台上的对准标记匹配。
3.根据权利要求2所述的利用测试掩模版检测光刻机掩模版承载台扭曲的方法，其特征在于：当第一次曝光结束后，对待测晶圆进行涂胶工艺，涂胶完毕后第二次进行曝光。
4.根据权利要求3所述的利用测试掩模版检测光刻机掩模版承载台扭曲的方法，其特征在于：利用扫描电子显微镜来测量曝光后的图案形状和实际尺寸，读取标记点的坐标位置。
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