用于掩模对准的探测器系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种用于掩模对准的探测器系统，包括：透射光栅及探测器单元，掩模对准标记的光学成像经过该透射光栅后由该探测器单元接收，该探测器单元包括至少两个探测器，该探测器在垂直方向上呈递增或递减位置分步，在水平方向上呈直线分布。以及提出一种用于掩模对准的探测方法。本发明专利技术的用于掩模对准的探测器系统及方法简化了对准扫描方式，提高对准效率并进一步提高设备产率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集成电路制造装备
，尤其涉及一种用于掩模对准的探测器系统及探测方法。
技术介绍
光刻设备是一种应用于集成电路制造的装备，利用该装备包括但不限于集成电路制造光刻装置、液晶面板光刻装置、光掩模刻印装置、MEMS(微电子机械系统)/MOMS(微光机系统)光刻装置、先进封装光刻装置、印刷电路板光刻装置及印刷电路板加工装置等。利用光刻设备实现曝光的过程中，掩模版与曝光对象(例如硅片、印刷电路板等)的位置必须对准，通常掩模版上方与曝光对象上方均配置一定的位置对准装置，用于建立 掩模版与曝光对象之间精确的相对位置关系。专利CN200510112114. 6公开了一种同轴对准信号采集及处理控制方法及关键子系统，文中提到对准扫描所采用的工件台运动轨迹，为多个不同水平面运动构成二维运动轨迹。CN200910045415. X、CN200810036910. X、CN200810036911. 4 等公开了用于实现第一物件(位于掩模或掩模基准版上的透射式标记)相对于第二物件(位于工件台基准板上的参考标记)的位置关系的对准系统或对准标记。文中所提到的对准系统为获取垂向对准位置，必须采取包括个多个不同水平面运动构成二维运动轨迹。该扫描方式下，工件台在每个水平向的扫描涉及到工件台的加速、匀速、减速过程，不同的水平面之间通过工件台在垂向进行步进控制来实现，而工件台由一个水平面步进到另一个水平面，又会涉及到工件台的重新调平调焦，以进行下一次的水平向的扫描。该多个不同水平面的二维扫描运动，消耗设备时间较长，在一定程度上降低了设备产率。现有技术中急需要一种新的掩模对准装置或掩模对准方法，以简化对准扫描方式，提高对准效率并进一步提高设备产率。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的技术缺陷，本专利技术提供一种用于掩模对准的探测器系统及探测方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术一种用于掩模对准的探测器系统，包括透射光栅及探测器单元，掩模对准标记的光学成像经过该透射光栅后由该探测器单元接收，其特征在于，该探测器单元包括至少两个探测器，该探测器在垂直方向上呈递增或递减位置分步，在水平方向上呈直线分布。更进一步地，该探测器系统还包括一光学组件，该掩模对准标记的光学成像经该透射光栅后经该光学组件后透过。该探测器系统还包括一信号放大单元，该信号放大单元用于将该探测器接收的信号放大。该探测器探测表面之间的垂向距离为Λζ，其中Az的取值范围为Ium 10_。本专利技术同时公开一种光刻设备，包括掩模台、投影物镜、工件台，其特征在于，该光刻设备还包括上文所述的用于掩模对准的探测器系统。本专利技术同时公开一种用于掩模对准的探测方法，包括将掩模对准标记的光学成像经过透射光栅后由探测器单元接收，其特征在于，该探测器单元包括至少两个探测器，该探测器在垂直方向上呈递增或递减位置分步，在水平方向上呈直线分布。更进一步地，该探测器系统还包括一光学组件，该掩模对准标记的光学成像该透射光栅后经该光学组件后透过。该探测器系统还包括一信号放大单元，该信号放大单元用于将该探测器接收的信号放大。该探测器探测表面之间的垂向距离为Λζ，其中Az的取值范围为Ium 10mm。该掩模对准标记数量大于或等于一。本专利技术同时公开一种用于掩模对准方法，包括步骤一、对各探测器进行校准以确定各探测器的校准系数； 步骤二、水平向扫描光栅以获取初始光强数据及初始位置数据； 步骤三、利用该校准系数对该初始光强数据进行校准以获得校准后光强数据；步骤四、根据各探测器的相对位置和坐标系方向对位置数据进行变换以或得变换后位置数据；步骤五、对该校准后光强数据和变换后位置数据进行拟合处理以获得数学模型；步骤六、根据该数学模型计算光强极值，该光强极值对应的位置数据即为对准位置。更进一步地，该步骤一中的对各探测器进行校准采用归一化校准。该归一化校准具体包括各探测器探测的最大光强值为Iml，Im2，……，ImN，加入校准参数Cl，C2，……，CN，根据 Iml*Cl = Im2*C2 ........ ImN*CN 计算校准参数 Cl，C2, ......，CN，其中 N 彡 3。该步骤四包括以第i个子探测器探测到的对准位置为整个系统的对准位置，则第j组垂向位置向第i组垂向位置变换关系为z± Azij，定义Azij为第i子探测器表面与第j子探测器表面的垂向位置差值，即zi-zj，符号的正负由子探测器相对位置和Z坐标系的方向确定；第j组水平向位置向第i组水平向位置变换关系为X土 Axij，Axij为第i子探测器中心与第j子探测器中心的水平向位置差值，即xi-xj，符号的正负由子探测器相对位置和X坐标系的方向确定；其中Λz为各探测器探测表面之间垂向距离，Λ X为各探测器中心距离。与现有技术相比较，本专利技术提供一种用于掩模对准的探测器系统及探测方法。该探测器包括多个结构相似的子探测器，多个子探测器在空间上阶梯分布，子探测器的探测表面在垂直方向上位置不同，但位置确定，该组子探测器沿同一水平方向分布。由于各子探测器在加工制造过程由于器件差异，会产生探测同一光强，探测的光强数据不一的现象，采用通过探测光强最大值，加入校准参数的校准方法，使得各子探测器采集数据经过校准后的数据具有同一衡量标准尺度。基于该掩模对准阶梯空间探测器的探测装置，提出了一种垂向对准的扫描方式，即只通过水平向的扫描，就可以同时获取水平向和垂向对准位置。采用该扫描运动方式，简化原有垂向对准扫描方式，由于只涉及到一次水平向对准扫描，并且一次对准扫描只涉及到一次加速和减速运动，可以在一定程度上提高工件台扫描速度，在一定程度上提高设备产率。附图说明关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。图I是本专利技术所涉及的用于掩模对准的探测器系统的结构示意图；图2是采用该探测器系统的光刻装置的结构示意图；图3是光栅标记的结构示意图；图4是光栅标记通过投影物镜的光学成像的结构示意图； 图5是采用该探测器系统的垂向位置扫描方式之一；图6是采用该探测器系统的垂向位置扫描方式之二 ；图7是采用图6所示的垂向位置扫描方式时，探测器所探测信号的示意图；图8是采用该探测器系统的数据处理示意图；图9是采用多组光栅标记的结构示意图；图10是对图9所示的多组光栅标记垂向位置扫描方式时，探测器所探测信号的示意图；图11是针对第一组目标标记的数据处理示意图；图12是针对第二组目标标记的数据处理示意图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施例。本专利技术提出的掩模对准阶梯空间探测器，其内部结构如图I所示，主要包括透射光栅I、光学组件2、光电传感器3、放大板4、线缆5、信号接口板6。其主要功能为接收光刻设备掩模对准标记经过投影物镜的投影光学成像。掩模对准标记如图3中所示，投影光学成像如图4中所示。光学成像透过透射光栅1，通过光学组件2，到达光电传感器3表面，由光电传感器3接收，并转换为电信号，该电信号比较微弱，由放大板4将信号放大，该信号通过线缆5传送到信号接口板6统一输出，由信号接口板6输出信号可由采集环节进行数据采集。该探测器包含多个(大于等于2)子探测器，图I中选用5个子探测器，后面光刻装置具体实施中也采用具有5个子探测器的阶梯空间探测器，各子探测器内部具有相同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于掩模对准的探测器系统，包括：透射光栅及探测器单元，掩模对准标记的光学成像经过所述透射光栅后由所述探测器单元接收，其特征在于，所述探测器单元包括至少两个探测器，所述探测器在垂直方向上呈递增或递减位置分布，在水平方向上呈直线分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王海江，李运锋，唐文力，程鹏，曹佩，宋海军，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，上海微高精密机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：