TWI652551B - Optical measuring device and method - Google Patents

Optical measuring device and method Download PDF

Info

Publication number
TWI652551B
TWI652551B TW106133420A TW106133420A TWI652551B TW I652551 B TWI652551 B TW I652551B TW 106133420 A TW106133420 A TW 106133420A TW 106133420 A TW106133420 A TW 106133420A TW I652551 B TWI652551 B TW I652551B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical detection
measurement
optical
ref
interferometer
Prior art date
Application number
TW106133420A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201826039A (zh
Inventor
楊志勇
徐兵
李煜芝
周暢
Original Assignee
大陸商上海微電子裝備（集團）股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大陸商上海微電子裝備（集團）股份有限公司 filed Critical 大陸商上海微電子裝備（集團）股份有限公司
Publication of TW201826039A publication Critical patent/TW201826039A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI652551B publication Critical patent/TWI652551B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/161—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02017—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations
    • G01B9/02019—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations contacting different points on same face of object
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70783—Handling stress or warp of chucks, masks or workpieces, e.g. to compensate for imaging errors or considerations related to warpage of masks or workpieces due to their own weight
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

一種光學測量裝置和方法，設置可以測量光學檢測載台框架變形量的框架測量單元、以及根據光學檢測載台框架變形量對基板載台位置和/或光學檢測單元位置進行校正的校正模組，用於解決框架變形對標記位置測量造成的誤差問題。

Description

一種光學測量裝置和方法
本發明有關於半導體領域，特別有關於一種光學測量裝置和方法。
在半導體積體電路製造過程中，一個完整的晶片通常需要經過多次光蝕刻曝光才能製作完成。光蝕刻即在已經塗佈光蝕刻膠的基板上曝光顯影形成線路，在已經進行過光蝕刻的基板上再次進行光蝕刻，則為套刻。在進行光蝕刻時，影響光蝕刻精度的因素主要有基板與遮罩板的位置偏差、光蝕刻形成線路的線寬和光蝕刻膠自身的膠厚以及套刻偏差。
目前市場上的光學測量設備，其中包含有膜厚測量設備和位置以及套刻偏差集於一體的測量設備。如中國專利CN104412062A(申請號：CN201380035853.2，公開日：2015年3月11日)描述一種膜厚測定裝置，基板載台放置待測基板，基板載台上方為龍門架，膜厚測定頭安裝在滑動件上在龍門架上運動，測量基板上的膜的厚度。上述裝置中還包括位置調整單元亦即位置和套刻偏差測量設備，目前位置和套刻偏差測量設備採用橋式或龍門結構，其各運動方向有測量干涉儀進行測量控制，非運動方向無測量干涉儀配置。其中的位置校正使用覆蓋整個測量行程的大遮罩板進行校正。
現有的膜厚測量設備和位置以及套刻偏差集一體的測量設備具有以下問題：1.對於橋式結構，基板載台運動時，會導致橋式框架變形，基板載台運動位置不同，變形大小不同，進而影響位於橋式結構上測量系統的位置變化；2.基板在測試時，通過產線把已顯影基板運送到測量設備處，由於廠務溫度控制為23±1度，故在測量前，需放置基板等待較長時間使基板溫度達到目標溫度23±0.1度，這樣增加技藝時間，降低生產效率。
本發明提供一種光學測量裝置和方法，設置可以測量光學檢測載台框架的變形量的框架測量單元、以及根據光學檢測載台框架的變形量對基板載台的位置進行校正的校正模組，用於解決上述問題。
為達到上述目的，本發明提出一種光學測量裝置，包括一基板載台，用於放置基板；一光學檢測載台框架，用於承載並將一光學檢測滑塊支撐在該基板載台的上方，該光學檢測滑塊可沿該光學檢測載台框架滑動；一光學檢測單元，固定在該光學檢測滑塊上，可隨著該光學檢測滑塊沿該光學檢測載台框架移動；一基板載台位置測量模組，用於測量該基板載台的位置；以及一光學檢測位置測量模組，用於測量該光學檢測單元的位置；其中，該光學測量裝置还包括用於檢測該光學檢測載台框架的變形量的框架測量單元以及根據該光學檢測載台框架的變形量對該基板載台的位置和/或光學檢測單元的位置進行校正的校正模組。
較佳的，該光學檢測載台框架為橋式，包括兩個支撐立柱和固定在該兩個支撐立柱上的橫樑，該光學檢測滑塊可在該橫樑上滑動。
較佳的，該框架測量單元包括與該光學檢測滑塊的滑動方向平行設置的兩個第一干涉儀測量元件，該兩個第一干涉儀測量元件與該兩個支撐立柱一一對應，並發射測量光束至該兩個支撐立柱上。
較佳的，該基板載台位置測量模組包括兩個第二干涉儀測量元件，分別平行於和垂直於該光學檢測滑塊的滑動方向設置，該兩個第二干涉儀測量元件發射測量光束至該基板載台。
較佳的，該兩個第一干涉儀測量元件與該兩個第二干涉儀測量元件佈置在同一水平面。
較佳的，該兩個第一干涉儀測量元件中至少一個第一干涉儀測量元件為雙軸干涉儀，雙軸干涉儀發出的兩軸測量光束沿與該兩個支撐立柱方向平行的方向平行分佈。
較佳的，該框架測量單元還包括與該光學檢測滑塊的滑動方向及該兩個支撐立柱方向均垂直設置的第三干涉儀測量元件，該第三干涉儀測量元件沿該光學檢測的滑塊滑動方向發射測量光束至該光學檢測載台框架。
較佳的，該第三干涉儀測量元件為單軸干涉儀。
較佳的，該第三干涉儀測量元件為雙軸干涉儀。
較佳的，該光學測量裝置還包括用於測調該光學檢測單元與基板的上表面距離的高度調整模組。
較佳的，該光學測量裝置還包括一支撐底座，用於放 置該基板載台和光學檢測載台框架。
較佳的，該支撐底座從下至上包括減震單元和大理石。
較佳的，該光學檢測單元用於檢測曝光後基板上圖形的線寬、套刻偏差、標記位置偏差和光蝕刻膠膠厚中的一種或多種。
本發明還提供一種光學測量方法，將該光學檢測滑塊沿該光學檢測載台框架運動的方向定義為水平X方向，位於水平面內垂直於X方向的方向定義為Y方向，垂直方向定義為Z方向，建立XYZ三維座標系，其特徵在於，具體包括以下步驟：提供一帶檢測標記的基板放置在該基板載台上；控制該基板載台沿Y方向運動距離Yi，光學檢測單元沿X方向運動距離Xi，使任一檢測標記i位於該光學檢測單元下；該框架測量單元測量該光學檢測載台框架的變形量，該校正模組根據該光學檢測載台框架的變形量對基板載台的位置和/或光學檢測單元的位置進行校正，並根據校正後的基板載台的位置和/或光學檢測單元的位置計算該檢測標記i的位置，實現該光學檢測單元與該檢測標記i的對準。
較佳的，該校正模組根據該光學檢測載台框架的變形量對基板載台的位置進行校正包括：至少發射兩束與Y方向平行的第一測量光束至該光學檢測載台框架的兩個支撐立柱上，該基板載台在Y方向上移動時，測量兩個支撐立柱的Y方向變形量Y1_ref、Y2_ref，得到該光學檢測載台框架在Y方向上的變形量Yi_ref=(Y1_ref+Y2_ref)/2和繞Z軸的 旋轉變形量Rzi_ref=(Y1_ref-Y2_ref)/IFdx_ref，其中IFdx_ref為該兩束第一測量光束在X方向上的間距；計算該基板載台的位置的校正量：Delt_Yi=-(Yi_ref+Rzi_ref*Xi)；回饋該校正量Delt_Yi給校正模組，使其對基板載台進行Y方向位置校正。
較佳的，該校正模組根據該光學檢測載台框架的變形量對光學檢測單元的位置進行校正包括：發射與X方向平行的第二測量光束至該光學檢測載台框架，該光學檢測單元沿X方向運動時，測量該光學檢測載台框架在X方向上的變形量Xi_ref和繞Y軸的傾斜變形量Ryi_ref；同時發射與Y方向平行的兩束第三測量光束至該光學檢測載台框架上，測量該光學檢測載台框架繞X軸的傾斜變形量Rxi_ref，其中該兩束第三測量光束沿Z方向平行；該校正模組根據該光學檢測載台框架在X方向上的變形量Xi_ref、繞Y軸的傾斜變形量Ryi_ref以及繞X軸的傾斜變形量Rxi_ref對該光學檢測單元進行X方向位置校正。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提供一種光學測量裝置和方法，設置可以測量光學檢測載台框架的變形量的框架測量單元、以及根據光學檢測載台框架的變形量對基板載台位置和/或光學檢測單元位置進行校正的校正模組，用於解決框架變形對標記位置測量造成的誤差問題。
1‧‧‧支撐底座
2‧‧‧光學檢測載台框架
3‧‧‧光學檢測滑塊
4‧‧‧垂直方向運動機構控制單元
5‧‧‧光學檢測模組
5a‧‧‧位置粗測量感測器
5b‧‧‧第一位置精測和線寬測量感測器
5c‧‧‧第二位置精測和線寬測量感測器
5d‧‧‧膠厚測量感測器
5e‧‧‧第一高度測量感測器
5f‧‧‧第二高度測量感測器
6‧‧‧基板載台
7‧‧‧基準板
8‧‧‧基板溫度控制單元
9‧‧‧基板
21‧‧‧框架Y方向干涉儀測量系統
22‧‧‧框架Y方向干涉儀測量系統
51‧‧‧模組X干涉儀控制測量系統
52‧‧‧滑塊X干涉儀控制測量系統
53‧‧‧模組Y干涉儀控制測量系統
61‧‧‧基板載台X干涉儀控制測量系統
62‧‧‧基板載台Y干涉儀控制測量系統
71‧‧‧線寬標定基準板
72‧‧‧X方向基準板
73‧‧‧Y方向基準板
74‧‧‧膠厚標定基準板
91‧‧‧基板標記
圖1為本發明提供的測量裝置結構示意圖；圖2為圖1的俯視圖。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。
[實施例一]
請參照圖1與圖2，以水平向右為X方向，垂直於紙面向裡的方向為Y方向，垂直向上為Z方向，建立XYZ三維座標系。需要說明的是，圖1僅作為示意圖，用於展示本發明的光學測量裝置的組件組成，其中各組件的圖示位置，尤其是以虛線示意的安裝位置，僅僅作為參考示意，而不一定代表組件的準確安裝位置。
如圖1和圖2所示，本發明提供的光學測量裝置包括一支撐底座1，用於承載整個光學測量裝置，該支撐底座1從下至上包括與地面接觸的地基、用於減緩地面振動對機器測量影響的減震單元、用於在其上設置X方向、Y方向驅動機構的大理石台。
請參照圖2，支撐底座1為一方形檯面，其中央放置著一基板載台6，基板載台6上主要用於放置基板9，並且在基板9周圍放置有多種用於給基板9校準的基準板7，基準板7包括用於給基板9在X方向校準的X方向基準板72、用於給基板9在Y方向校準的Y方向基準板73、線寬標定基準板71、用於校準光蝕刻膠的膠厚的膠厚標定基準板74，其中X方向基準板72和Y方向基準板73相互垂直，線寬標定基準板71和膠厚標定基準板74分別位於X方向基準板72的兩端。
X方向基準板72和Y方向基準板73上設計有週期分佈的對準標記，用於週期性校正位置偏差；線寬標定基準板71用於標定第一位置精測和線寬測量感測器5b、第二位置精測和線寬測量感測器5c的特徵尺寸測量偏差，保證特徵尺寸測量準確度。
在支撐底座1上，在基板載台6上方設置光學檢測載台框架2，該光學檢測載台框架2為一龍門架，其從基板載台6一側沿Z方向向上延伸一定的高度後，沿X方向延伸至基板載台6相對的一側，然後沿Z方向向下延伸至支撐底座1上。
該光學檢測載台框架2為橋式，包括兩個支撐立柱和固定在該兩個支撐立柱上的橫樑。
在光學檢測載台框架2上設置一個可沿光學檢測載台框架2移動的光學檢測滑塊3，也就是說光學檢測滑塊3安裝在光學檢測載台框架2上並能夠沿著X方向移動，在光學檢測滑塊3下固定有光學檢測單元，亦即光學檢測模組5，該光學檢測模組5下方設置有標記位置測量模組、線寬測量模組和光蝕刻膠膠厚測量模組，將上述測量模組結合在一個光學檢測模組5上，當光學檢測模組5在光學檢測滑塊3的帶動下沿X方向運動時，可選上述幾種裝置任意組合進行測量，也可各自單獨測量。在測量基板9上的資料時，上述裝置能夠同時對應相同的位置，因此更利於分析，尤其有利於分析線路的特徵尺寸(如線寬)和膠厚相關性。
在光學檢測模組5上設置有一高度調整模組，亦即安裝在光學檢測模組5一側的垂直方向運動機構控制單元4，該模組能夠控制光學檢測模組5相對於光學檢測滑塊3在Z方向上的運動，這樣也就調整光學檢測模組5相對於基板9的高度。
具體地，請繼續參照圖1，標記位置測量模組、線寬測量模組和光蝕刻膠膠厚測量模組在光學檢測模組5下表面設置為：位置粗測量感測器5a用於測量基板9相對於基板載台6的偏差，保證基板9上的基板標記91位於第一位置精測和線寬測量感測器5b、第二位置精測和線寬測量感測器5c的視場內；第一位置精測和線寬測量感測器5b用於測量基板標記91的位置偏差、光蝕刻膠線路特徵尺寸的線寬和套刻偏差；第二位置精測和線寬測量感測器5c用於測量基板標記91的位置偏差、光蝕刻膠線路特徵尺寸的線寬和套刻偏差，其與第一位置精測和線寬測量感測器5b相互對稱設置，且相對於第一位置精測和線寬測量感測器5b，第二位置精測和線寬測量感測器5c對準視場小，可測量更小光蝕刻膠線路特徵尺寸的線寬；膠厚測量感測器5d用於測量基板9上或基準板7上或矽片上光蝕刻膠的膠厚，該感測器相對於位置粗測量感測器5a為對稱設置。
第一高度測量感測器5e和第二高度測量感測器5f二者皆用於測量基板9的上表面的高度，且這兩者分別設置於第一位置精測和線寬測量感測器5b、第二位置精測和線寬測量感測器5c靠近基板9的一端，且相互對稱。
光學測量裝置還包括基板載台位置測量模組，其用於測量該基板載台6的位置，以及基於該基板載台位置測量模組和該光學檢測位置測量單元的測量資訊對該標記位置測量模組測得的標記位置進行校正的校正模組。該基板載台位置測量模組包括： 基板載台X干涉儀控制測量系統61用於控制基板載台6在X方向上的運動，並同時測量基板載台6的X位置，記作X_ws和在XZ平面上的旋轉量Rzx_ws；基板載台Y干涉儀控制測量系統62用於控制基板載台6在Y方向的運動，並同時測量基板載台6在YZ平面上的旋轉量Rzy_ws和關於X方向的傾斜Rx_ws；基板載台X干涉儀控制測量系統61和基板載台Y干涉儀控制測量系統62分別設置在基板載台6的X方向和Y方向上；光學測量裝置中還包括用於測量該光學檢測單元位置的光學檢測位置測量模組，也就是用於測量光學檢測模組5自身位置與偏差的裝置，其連接在光學檢測模組5和光學檢測滑塊3之間，分別為：模組X干涉儀控制測量系統51設置在光學檢測模組5上，用於測量光學檢測模組5在X方向上的位移X_om並且控制光學檢測模組5在X方向的運動，模組X干涉儀控制測量系統51和滑塊X干涉儀控制測量系統52相互連接，將兩者測量得到的資料進行參數處理，可得到光學檢測模組5關於Y方向的傾斜量Ry_om；滑塊X干涉儀控制測量系統52設置在光學檢測滑塊3上，可測量光學檢測模組5在XZ平面上旋轉量Rzx_om；模組Y干涉儀控制測量系統53設置在光學檢測模組5上，用於測量光學檢測模組5相對於光學檢測載台框架2的Y方向位移量Y_om和關於X方向的傾斜量Rx_om，模組Y干涉儀控制測量系統53選用可短距離且可高精度測量的測量感測器，如干涉儀測量系統、也可為雷射三角尺和雷射位移感測器等。
本發明中在基板載台6上還設置基板溫度控制單元8，這是一種恒溫系統，其設置在基板9下方，當基板9上載到基板載台6上時，可快速使基板9溫度達到目標溫度，這樣就減少基板9在測試前等待其到達目標溫度的時間，提高生產效率。
此外，本發明提供的光學測量裝置中，上述所有的檢測資料的模組或者單元或者系統皆與一控制系統中的參數處理單元連接，參數處理單元處理檢測的資料，處理完成後回饋至相應的位置調控系統中，如回饋至垂直方向運動機構控制單元4、模組X干涉儀控制測量系統51、滑塊X干涉儀控制測量系統52、基板載台X干涉儀控制測量系統61、基準載台Y干涉儀控制測量系統62，控制各自對應的組件作相應的移動。
本發明中，為了防止因光學檢測載台框架2在工作過程中產生變形而使得光學檢測滑塊3在移動時，在X方向、Y方向和Z方向上都有可能產生移動偏差，因此為了將這些移動偏差得到補償，則光學測量裝置還包括位於光學檢測載台框架2上的用於測量其變形量的框架測量單元，框架測量單元包括沿該橫樑方向設置的兩個第一干涉儀測量元件，該兩個第一干涉儀測量元件具體為關於基板載台6對稱的框架Y方向干涉儀測量系統21、22，當基板載台6沿著Y方向運動時，框架Y方向干涉儀測量系統21、22可測量得到光學檢測載台框架2的Y方向變形量Yref和繞Z軸的旋轉變形量Rzref，基板載台X干涉儀控制測量系統61和基準載台Y干涉儀控制測量系統62根據上述資料校正對準時刻基板載台6的位置。
上述兩個第一干涉儀測量元件與兩個第二干涉儀測 量元件佈置在同一水平面。
本發明還提供一種使用上述測量裝置的測量方法，使用框架Y方向干涉儀測量系統21、22測量光學檢測載台框架2的變形量，基板載台X干涉儀控制測量系統61和基準載台Y干涉儀控制測量系統62根據其測量的基板載台6的位置和光學檢測載台框架2的變形量即時校正基板載台6的位置，具體包括以下步驟：步驟一：請參照圖2，提供一帶有基板標記91的基板9，放置在基板載台6上，基板載台6沿Y方向運動Yi(即沿Y方向的位移量為Yi)，光學檢測模組5沿X方向運動Xi(即沿X方向的位移量為Xi)，使任一標記i位於光學檢測單元下；步驟二：框架Y方向干涉儀測量系統21、22得到光學檢測載台框架2在Y方向上的變形量Yi_ref和以Z為旋轉軸的旋轉變形量Rzi_ref，Yi_ref=(Y1_ref+Y2_ref)/2；Rzi_ref=(Y1_ref-Y2_ref)/IFdx_ref；其中IFdx_ref為框架Y方向干涉儀測量系統21、22在X方向上的間距，Y1_ref和Y2_ref分別為框架Y方向干涉儀測量系統21、22測得的光學檢測載台框架2在Y方向上的變形量數據；步驟三：參數處理單元計算實際位置校正量：Delt_Yi=-(Yi_ref+Rzi_ref×Xi)；步驟四：參數處理單元回饋實際位置校正量Delt_Yi給校正模組，校正模組傳輸資料給基板載台X干涉儀控制測量系統61和基準載台Y干涉儀控制測量系統62，兩者分別控制基板載台6在X方向和Y方向上移動，使其對基板載台6進行位置校正，實現該光學檢測單元與檢測標記i的對準；對於測量基板9上的任意位置，都進行步驟一至步驟四的補償。
[實施例二]
本實施例與實施例一的區別在於，框架Y方向干涉儀測量系統21、22中至少一個為雙軸干涉儀或者單軸干涉儀，雙軸干涉儀發出的兩軸測量光束沿Z方向平行分佈，用於測量該光學檢測載台框架繞X軸的傾斜變形量Rxi_ref。框架測量單元還包括框架X方向干涉儀測量系統(未圖示)，其用於測量光學檢測載台框架2在X方向上的變形量Xi_ref和繞Y軸的傾斜變形量Ryi_ref，模組X干涉儀控制測量系統51根據光學檢測載台框架2在X方向上的變形量Xi_ref、繞Y軸的傾斜變形量Ryi_ref及繞X軸的傾斜變形量Rxi_ref校正對準時刻光學檢測模組5的位置，從而完成校正功能。
本發明對上述實施例進行描述，但本發明不僅限於上述實施例。顯然本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明請求項及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變型在內。

Claims (16)

  1. 一種光學測量裝置，其包括：一基板載台，用於放置一基板；一光學檢測載台框架，用於承載並將一光學檢測滑塊支撐在該基板載台的上方，該光學檢測滑塊可沿該光學檢測載台框架滑動；一光學檢測單元，固定在該光學檢測滑塊上，可隨著該光學檢測滑塊沿該光學檢測載台框架移動；一基板載台位置測量模組，用於測量該基板載台的位置；以及一光學檢測位置測量模組，用於測量該光學檢測單元的位置；其中，該光學測量裝置還包括用於檢測該光學檢測載台框架的變形量的一框架測量單元以及根據該光學檢測載台框架的變形量對該基板載台的位置和/或該光學檢測單元的位置進行校正的一校正模組。
  2. 如請求項1之光學測量裝置，其中，該光學檢測載台框架為橋式，包括兩個支撐立柱和固定在該兩個支撐立柱上的一橫樑，該光學檢測滑塊可在該橫樑上滑動。
  3. 如請求項2之光學測量裝置，其中，該框架測量單元包括與該光學檢測滑塊的滑動方向平行設置的兩個第一干涉儀測量元件，該兩個第一干涉儀測量元件與該兩個支撐立柱一一對應，並發射測量光束至該兩個支撐立柱上。
  4. 如請求項3之光學測量裝置，其中，該基板載台位置測量模組包括兩個第二干涉儀測量元件，分別平行於和垂直於該光學檢測滑塊的滑動方向設置，該兩個第二干涉儀測量元件發射測量光束至該基板載台。
  5. 如請求項4之光學測量裝置，其中，該兩個第一干涉儀測量元件與該兩個第二干涉儀測量元件佈置在同一水平面。
  6. 如請求項3之光學測量裝置，其中，該兩個第一干涉儀測量元件中至少一個第一干涉儀測量元件為一雙軸干涉儀，該雙軸干涉儀發出的兩軸測量光束沿與該兩個支撐立柱方向平行的方向平行分佈。
  7. 如請求項2或3之光學測量裝置，其中，該框架測量單元還包括與該光學檢測滑塊的滑動方向及該兩個支撐立柱方向均垂直設置的一第三干涉儀測量元件，該第三干涉儀測量元件沿該光學檢測滑塊的滑動方向發射測量光束至該光學檢測載台框架。
  8. 如請求項7之光學測量裝置，其中，該第三干涉儀測量元件為一單軸干涉儀。
  9. 如請求項7之光學測量裝置，其中，該第三干涉儀測量元件為一雙軸干涉儀。
  10. 如請求項1之光學測量裝置，其中，該光學測量裝置還包括用於測調該光學檢測單元與該基板的上表面距離的一高度調整模組。
  11. 如請求項1之光學測量裝置，其中，該光學測量裝置還包括一支撐底座，用於放置該基板載台和該光學檢測載台框架。
  12. 如請求項11之光學測量裝置，其中，該支撐底座從下至上包括一減震單元和一大理石。
  13. 如請求項1之光學測量裝置，其中，該光學檢測單元用於檢測曝光後該基板上圖形的線寬、套刻偏差、標記位置偏差和光蝕刻膠膠厚中的一種或多種。
  14. 一種使用如請求項1之光學測量裝置的測量方法，該光學檢測載台框架具有一水平面，該光學檢測滑塊沿該光學檢測載台框架運動的方向定義為X方向，在該水平面上垂直X方向定義為Y方向，垂直於該水平面之方向定義為Z方向，建立XYZ三維座標系，其包括以下步驟：提供一帶檢測標記的該基板放置在該基板載台上；控制該基板載台沿Y方向運動距離Yi，該光學檢測單元沿X方向運動距離Xi，使任一檢測標記i位於該光學檢測單元下；該框架測量單元測量該光學檢測載台框架的變形量，該校正模組根據該光學檢測載台框架的變形量對該基板載台的位置和/或該光學檢測單元的位置進行校正，並根據校正後的該基板載台的位置和/或該光學檢測單元的位置計算該任一檢測標記i的位置，實現該光學檢測單元與該任一檢測標記i的對準。
  15. 如請求項14之測量方法，其中，該校正模組根據該光學檢測載台框架的變形量對該基板載台的位置進行校正包括：至少發射兩束與Y方向平行的第一測量光束至該光學檢測載台框架的兩個支撐立柱上，該基板載台在Y方向上移動時，測量該兩個支撐立柱的複數個Y方向變形量Y1_ref、Y2_ref，得到該光學檢測載台框架在Y方向上的一變形量Yi_ref=(Y1_ref+Y2_ref)/2和繞一Z軸的一旋轉變形量Rzi_ref=(Y1_ref-Y2_ref)/IFdx_ref，其中IFdx_ref為兩束第一測量光束在X方向上的間距；計算該基板載台的位置的一校正量：Delt_Yi=-(Yi_ref+Rzi_ref*Xi)；回饋該校正量Delt_Yi給該校正模組，使其對該基板載台進行Y方向位置校正。
  16. 如請求項14之測量方法，其中，該校正模組根據該光學檢測載台框架的變形量對該光學檢測單元的位置進行校正包括：發射與X方向平行的第二測量光束至該光學檢測載台框架，該光學檢測單元沿X方向運動時，測量該光學檢測載台框架在X方向上的一變形量Xi_ref和繞一Y軸的一傾斜變形量Ryi_ref；同時發射與Y方向平行的兩束第三測量光束至該光學檢測載台框架上，測量該光學檢測載台框架繞一X軸的一傾斜變形量Rxi_ref，其中該兩束第三測量光束沿Z方向平行；該校正模組根據該光學檢測載台框架在X方向上的該變形量Xi_ref、繞該Y軸的該傾斜變形量Ryi_ref以及繞該X軸的該傾斜變形量Rxi_ref對該光學檢測單元進行X方向位置校正。
TW106133420A 2016-09-30 2017-09-28 Optical measuring device and method TWI652551B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??201610876758.0 2016-09-30
CN201610876758.0A CN107883887B (zh) 2016-09-30 2016-09-30 一种光学测量装置和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201826039A TW201826039A (zh) 2018-07-16
TWI652551B true TWI652551B (zh) 2019-03-01

Family

ID=61762535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106133420A TWI652551B (zh) 2016-09-30 2017-09-28 Optical measuring device and method

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10921719B2 (zh)
JP (1) JP6794536B2 (zh)
KR (1) KR102214364B1 (zh)
CN (1) CN107883887B (zh)
SG (1) SG11201902847PA (zh)
TW (1) TWI652551B (zh)
WO (1) WO2018059359A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111750774B (zh) * 2019-03-29 2021-09-24 上海微电子装备（集团）股份有限公司 光学测量装置及方法
CN112113509B (zh) * 2019-06-20 2022-06-17 上海微电子装备（集团）股份有限公司 龙门式测量装置及龙门式测量方法
CN111288913B (zh) * 2020-03-26 2022-01-04 西北核技术研究院 内部爆炸作用下双层筒变形的非接触测量方法及系统
CN114166142B (zh) * 2021-12-09 2024-05-14 湖北文理学院 一种机车构架拉杆座变形量检测平台及方法
CN115854888B (zh) * 2023-03-01 2023-05-05 季华实验室 一种测距机构、测距方法及相关设备

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3984841B2 (ja) 2002-03-07 2007-10-03 キヤノン株式会社 歪み計測装置、歪み抑制装置、及び露光装置、並びにデバイス製造方法
JP2004111653A (ja) 2002-09-18 2004-04-08 Canon Inc 位置決め装置及びそれを適用した露光装置並びに半導体デバイスの製造方法
JP4432037B2 (ja) 2004-04-07 2010-03-17 株式会社オーク製作所 データ補正機能を備えた露光装置
JP5486189B2 (ja) * 2006-09-01 2014-05-07 株式会社ニコン 移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
US7710540B2 (en) 2007-04-05 2010-05-04 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
TWM360360U (en) 2009-02-02 2009-07-01 Unice E O Services Inc Optical measurement device with anti-shock structure
US8514395B2 (en) * 2009-08-25 2013-08-20 Nikon Corporation Exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
NL2007155A (en) * 2010-08-25 2012-02-28 Asml Netherlands Bv Stage apparatus, lithographic apparatus and method of positioning an object table.
JP5335761B2 (ja) 2010-12-13 2013-11-06 株式会社オーク製作所 露光装置
JP5717431B2 (ja) * 2010-12-14 2015-05-13 キヤノン株式会社 ステージ装置、露光装置及びデバイスの製造方法
JP2014048182A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Sharp Corp 膜厚測定装置
JP2014225428A (ja) * 2013-04-24 2014-12-04 キヤノン株式会社 荷電粒子線照射装置、荷電粒子線の照射方法及び物品の製造方法
WO2015107976A1 (ja) * 2014-01-16 2015-07-23 株式会社ニコン 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
CN105527796B (zh) 2014-09-28 2018-03-13 上海微电子装备（集团）股份有限公司 龙门式设备和控制方法
JP2016133349A (ja) 2015-01-16 2016-07-25 株式会社東芝 厚さ計測方法および厚さ計測装置

Also Published As

Publication number Publication date
SG11201902847PA (en) 2019-05-30
JP6794536B2 (ja) 2020-12-02
KR102214364B1 (ko) 2021-02-09
US20190235396A1 (en) 2019-08-01
CN107883887B (zh) 2019-11-26
WO2018059359A1 (zh) 2018-04-05
TW201826039A (zh) 2018-07-16
KR20190054164A (ko) 2019-05-21
US10921719B2 (en) 2021-02-16
JP2019529929A (ja) 2019-10-17
CN107883887A (zh) 2018-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI652551B (zh) Optical measuring device and method
TWI645267B (zh) Optical measuring device and method
JP2021526237A (ja) デジタルリソグラフィシステムでのマルチ基板処理
TWI637246B (zh) Projection exposure device and method
KR102350332B1 (ko) 광학 측정 장치 및 방법
CN102566295A (zh) 光刻设备及测量多光斑零位偏差的方法
CN107883866B (zh) 一种光学测量装置和方法
US20220406636A1 (en) Monitor wafer measuring method and measuring apparatus
JP2012133122A (ja) 近接露光装置及びそのギャップ測定方法
JP6706164B2 (ja) アライメント装置、露光装置、およびアライメント方法
CN114993172A (zh) 一种定位检测装置及定位方法
CN113050393B (zh) 光刻设备中运动台水平向位置的校准方法
KR102333943B1 (ko) 노광장치, 스테이지 교정 시스템, 및 스테이지 교정방법
JP4487700B2 (ja) 近接露光装置
CN112904683A (zh) 一种投影光刻设备的水平校准方法和装置
KR20230007509A (ko) 높이 측정 방법 및 높이 측정 시스템
JP2006210803A (ja) ステップ式近接露光装置