專利名稱：一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法
技術領域：
本發(fā)明與集成電路制造領域中的光刻機有關，涉及一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法。
背景技術：
光刻機是集成電路制造過程中最為關鍵的設備?，F(xiàn)代光刻設備利用光學系統(tǒng)把掩模版上的圖形精確地投影曝光到涂過光刻膠的硅片上。為了使芯片制造以更低的成本獲得更高的性能，要求光刻機必須更準更快。
光刻機依靠兩組激光干涉儀(IFM)，分別作掩模臺和承載硅片的工件臺的X、Y向定位之用。每組激光干涉儀(IFM)分別由兩個發(fā)射光束相垂直的兩個激光干涉儀(IFM)組成，從而確定一個X、Y平面。然而由于機械安裝誤差等原因，光刻機運行時，兩個激光干涉儀(IFM)不可能絕對垂直，這樣會使所確定的X、Y坐標系并非絕對的直角坐標系，在硅片上掃描曝光的圖形也會隨之“歪斜”。因此，有必要對兩個激光干涉儀IFM的非正交性進行測量，進而建立真正的直角坐標系，獲得良好的曝光圖形。另外，由于干涉儀對外界環(huán)境極為敏感，致使該非正交值會隨著振蕩、抖動、膨脹等因素而改變，因此有必要經(jīng)常對干涉儀非正交性進行測量與校正。
目前測量兩個激光干涉儀(IFM)非正交性的方法是，利用在硅片上曝光特定的圖形的位置信息，測算出兩個激光干涉儀(IFM)間的夾角。
相對測量方法的步驟如下1、首先在一個空白硅片上曝光一系列標記，這些標記排列在系統(tǒng)坐標系的X、Y軸上，并關于與X、Y軸成45°角的斜線對稱。這里的系統(tǒng)坐標系，是由當前的兩個激光干涉儀(IFM)以及之前所測的非正交修正值所確定的，因此，該系統(tǒng)坐標系的X、Y軸并非絕對正交。
2、然后，在同一坐標系下，將硅片旋轉(zhuǎn)90度，并將標記的X、Y位置讀出。如果此處所得到的X、Y位置，與未旋轉(zhuǎn)曝光時的對應標記的設定值相等，那么，我們認為兩激光干涉儀是正交的。如果有偏差，那么這個偏差值就是由兩個激光干涉儀(IFM)的非正交導致的。這里所說的硅片旋轉(zhuǎn)90度也是指當前系統(tǒng)坐標系下的值，由兩個激光干涉儀(IFM)所確定。
3、建立X、Y位置偏差與位置設定值的關系式，從而獲得兩個激光干涉儀非正交角度。
上述方法無需配備額外的硬件，但相對測量需要對硅片進行曝光，所耗費的時間比較長，嚴重影響了集成電路制造的生產(chǎn)率。此外，其測試流程也較為復雜，對光刻機其它部件性能要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，以減少測量時間，簡化測量過程，實現(xiàn)系統(tǒng)周期性的自動測量校準，從而提高芯片生產(chǎn)的產(chǎn)量和精度。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，通過一專用測量系統(tǒng)，測量專用掩模上專用標記的位置，并計算出兩激光干涉儀激光束相交角度的非正交值；所述的專用測量系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)、放置所述專用掩模的掩模臺、用于所述掩模成像的光學系統(tǒng)、工件臺、安置在所述工件臺上的像傳感器、X、Y向兩激光干涉儀。
上述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其中，它包括以下步驟將專用掩模上的掩模標記同工件臺上的像傳感器上的對應標記對準后，激光干涉儀記錄當前工件臺的位置；反復這一過程，直至所有標記對準完畢；利用兩激光干涉儀測得的數(shù)據(jù)建模，獲得兩個激光干涉儀的非正交角度值。
上述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其中，所述專用掩模上的標記成十字形排列，該掩模上至少設置一行一列兩組標記；行與列之間相互垂直；行與列的標記相同，且與工件臺上的像傳感器上的標記相匹配。
上述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其具體的測量方法是制作一塊掩模，并在該掩模上至少設置一行一列兩組標記；行與列之間相互垂直；透過專用掩模臺與工件臺中間相隔的透鏡，將專用掩模上的專用標記與工件臺上的像傳感器對準；在這個過程中，掩模相對透鏡不動，而工件臺在電機的驅(qū)動下行進；由激光干涉儀測出工件臺的不同位置信息；全部標記對準完成后，利用線性直線方程，通過曲線擬合的方式，將激光干涉儀測得的所有對準點擬合成兩條直線；這兩條直線間的夾角與90度角的偏差即為非正交角度值。
上述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，可采用以下線性直線方程對曲線進行擬合，方程為Yh＝c0+c1×Xh(1)Yv＝c2+c3×Xv(2)由式(1)、(2)可得到下式θ＝arctg(c3)-arctg(c1)-90 (3)(3)式中，θ為這兩條直線間的夾角與90度角的偏差，即為所述的兩激光干涉儀相交角度的非正交角度值。
上述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，也可用掩模臺上的標記替代掩模上的對應標記進行對準。
上述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，也可采用其它可完成水平向?qū)实臉擞?，替代采用像傳感器及其對應標記的方法?br> 上述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，可周期性、自動地完成激光干涉儀的非正交性測量。
上述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，可利用非正交性測試結(jié)果對系統(tǒng)進行校準。
上述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，可利用測得的掩模上標記的位置誤差對測量結(jié)果進行校正。
本發(fā)明由于采用了上述的技術方案，使之與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果本測試無需曝光硅片，簡化了工序。由于掩模具有編號，放于多個掩模盒中，機器運行過程中可以自動識別自動獲得，因此可以實現(xiàn)自動測量功能，從而提高效率。


通過以下對本發(fā)明的一實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進一步理解其發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖1為本發(fā)明的掩模與測量系統(tǒng)相對位置關系示意圖；圖2為本發(fā)明激光干涉儀同工件臺相對位置關系的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中1-照明系統(tǒng)；2-專用掩模；3-掩模臺；4-光學系統(tǒng)；5-工件臺；6-像傳感器；7-X向激光干涉儀；8-Y向激光干涉儀。
具體實施例方式
本發(fā)明通過一專用測量系統(tǒng)，利用設置在該專用測量系統(tǒng)中的一專用掩模上的專用標記，來測量兩激光干涉儀激光束相交角度的非正交值。
圖1所示，為本發(fā)明的掩模與測量系統(tǒng)相對位置關系示意圖；其測量系統(tǒng)的組成包括照明系統(tǒng)1、放置專用掩模2的掩模臺3、用于掩模成像的光學系統(tǒng)4、工件臺5、安置在工件臺5上的像傳感器6、X向激光干涉儀7、Y向激光干涉儀8。
圖2所示，表明了本發(fā)明激光干涉儀7同工件臺5的相對位置關系，X、Y向兩激光干涉儀7、8發(fā)出的激光束經(jīng)工件臺5兩側(cè)的反射鏡反射，并由X、Y向兩激光干涉儀7、8接收反射光。由此，便得到了激光干涉儀7出射口與反射鏡之間的距離。工件臺5遠離或靠近X向、Y向激光干涉儀7、8，兩激光干涉儀7、8的測量值就會相應的減少或增加。
專用掩模2上的標記排列成十字形，該掩模2上有一行一列兩組標記。行與列之間相互垂直，行與列的標記相同。掩模2上的標記與工件臺5上的像傳感器6上的標記相匹配，從而可以由像傳感器6進行對準。透過掩模臺3與工件臺5中間相隔的成像光學系統(tǒng)4，可將掩模2上的標記像傳感器6對準。
在測試過程中，掩模2相對成像光學系統(tǒng)4不動，而工件臺5在電機的驅(qū)動下行進。當掩模2上的標記與像傳感器6上的專用標記進行對準時，像傳感器6會獲得不同光強，當光強取得最大時，表明掩模2上的標記已同工件臺5上的標記對準。對準點的X、Y值由工件臺5兩側(cè)的X、Y向激光干涉儀7、8測量后給出。
全部標記對準完成后，通過曲線擬合的方式，將激光干涉儀(IFM)7測得的所有對準點擬合成兩條直線。
Yh＝c0+c1×Xh(1)Yv＝c2+c3×Xv(2)式中，式(1)為X、Y向激光干涉儀(IFM)7、8測得的工件臺對準掩模2上水平向標記的對準位置所擬合的曲線。式(2)為IFM測得的工件臺5對準掩模2上水平向標記的對準位置所擬合的曲線。
由式(1)、(2)可得到下式θ＝arctg(c3)-arctg(c1)-90 (3)式中，θ為這兩條直線間的夾角與90度角的偏差即為非正交角度值。
至此，完成了一次X、Y向激光干涉儀7、8的非正交測量，測量結(jié)果如若超過某一特定范圍，那么非正交性相關的機器常數(shù)將被更新，下一次光刻機將在新建立的坐標系統(tǒng)下運行。
由于掩模2具有條形碼，且放置于光刻機上的幾個掩模盒中，光刻機能夠自動找到所需的掩模，因此，本方法實現(xiàn)了X、Y向激光干涉儀7、8的非正交性自動測校，及自動更新。
將上述專用掩模2放于光刻機掩模盒中，機器運行過程中，設置非正交性測校的周期T。則每過T時間，機器將從掩模盒中取出該專用掩模2，傳輸?shù)窖谀Ｅ_3，然后進行相關對準及X、Y向激光干涉儀7、8測量，測量結(jié)束后將掩模2從掩模臺3移出，放回掩模盒。同時對X、Y向激光干涉儀7、8測量所得的數(shù)據(jù)建模，獲得非正交角度值。該值同機器中預存的最大允許偏差值相比較，如果超過，那么自動進行機器常數(shù)更新。
完成該測試后，機器又再次自動回復到其它工作中。周期性的測試保證了系統(tǒng)能長時間的運行于高精度狀態(tài)。流程的簡化，隊列式自動測試使得每次的測試時間大大減短。從而實現(xiàn)了更快更準的目標。
當然，也可以利用掩模臺3的標記板上已有的眾多標記，再適當添加本測試所需的標記，以使其得到行列相互垂直的標記，代替掩模2進行本測量。
此外，可在掩模制造時經(jīng)專用檢測設備檢測掩模上標記的位置誤差，并根據(jù)該信息對測量結(jié)果進行校正，以消除掩模制造誤差測量對測量結(jié)果的影響，提高測量精度。
權利要求
1.一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，通過一專用測量系統(tǒng)，測量專用掩模上專用標記的位置，并計算出兩激光干涉儀激光束相交角度的非正交值；所述的專用測量系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)、放置所述專用掩模的掩模臺、用于所述掩模成像的光學系統(tǒng)、工件臺、安置在所述工件臺上的像傳感器、X、Y向兩激光干涉儀。
2.如權利要求1所述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，它包括以下步驟將專用掩模上的掩模標記同工件臺上的像傳感器上的對應標記對準后，激光干涉儀記錄當前工件臺的位置；反復這一過程，直至所有標記對準完畢；利用兩激光干涉儀測得的數(shù)據(jù)建模，獲得兩個激光干涉儀的非正交角度值。
3.如權利要求1或2所述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，所述專用掩模上的標記成十字形排列，該掩模上至少設置一行一列兩組標記；行與列之間相互垂直；行與列的標記相同，且與工件臺上的像傳感器上的標記相匹配。
4.如權利要求3所述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，具體的測量方法是制作一塊掩模，并在該掩模上至少設置一行一列兩組標記；行與列之間相互垂直；透過專用掩模臺與工件臺中間相隔的透鏡，將專用掩模上的專用標記與工件臺上的像傳感器對準；在這個過程中，掩模相對透鏡不動，而工件臺在電機的驅(qū)動下行進；由激光干涉儀測出工件臺的不同位置信息；全部標記對準完成后，利用線性直線方程，通過曲線擬合的方式，將激光干涉儀測得的所有對準點擬合成兩條直線；這兩條直線間的夾角與90度角的偏差即為非正交角度值。
5.如權利要求1或4所述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，可采用以下線性直線方程對曲線進行擬合，方程為Yh＝c0+c1×Xh(1)Yv＝c2+c3×Xv(2)由式(1)、(2)可得到下式θ＝arctg(c3)-arctg(c1)-90 (3)(3)式中，θ為這兩條直線間的夾角與90度角的偏差，即為所述的兩激光干涉儀相交角度的非正交角度值。
6.如權利要求1或2所述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，也可用掩模臺上的標記替代掩模上的對應標記進行對準。
7.如權利要求1或2所述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，也可采用其它可完成水平向?qū)实臉擞洠娲捎孟駛鞲衅骷捌鋵獦擞浀姆椒ā?br> 8.如權利要求1或2所述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，可周期性地、自動地完成兩激光干涉儀的非正交性測量。
9.如權利要求1或2所述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，可利用非正交性測量結(jié)果對系統(tǒng)進行校準。
10.如權利要求1或2所述的一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，其特征在于，可利用測得的掩模上標記的位置誤差對測量結(jié)果進行校正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量兩激光干涉儀相交角度非正交性的方法，通過一專用測量系統(tǒng)，測量專用掩模上專用標記的位置，并計算出兩激光干涉儀激光束相交角度的非正交值；該專用測量系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)、放置所述專用掩模的掩模臺、用于所述掩模成像的光學系統(tǒng)、工件臺、安置在工件臺上的像傳感器、X、Y向兩激光干涉儀。將專用掩模上的掩模標記同工件臺上的像傳感器上的對應標記對準后，激光干涉儀記錄當前工件臺的位置；反復這一過程，直至所有標記對準完畢；利用兩激光干涉儀測得的數(shù)據(jù)建模，獲得兩個激光干涉儀的非正交角度值。以減少測量時間，簡化測量過程，實現(xiàn)系統(tǒng)周期性的自動測量校準，從而提高芯片生產(chǎn)的產(chǎn)量和精度。
文檔編號G03F7/20GK1888982SQ20061002929
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權日2006年7月21日
發(fā)明者莊燕子, 王帆 申請人:上海微電子裝備有限公司