[发明专利]一种基于位置传感器的光刻机掩模预对准系统

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及一种基于位置传感器的光刻机掩模预对准系统。

背景技术

掩模预对准技术经历了机械式预对准，摄像式预对准，四像限探测器预对准，对准精度由几微米级别提高到几百纳米，适应了前端芯片制造的光刻机线宽和套刻精度发展的需求，为了适应未来光刻机线宽和套刻精度的提高，掩模预对准精度需要上升到几十纳米级别。

专利CN200810202699提供了一种掩模预对准装置，该装置的特点是利用一双远心成像系统将掩模板上的米字标记成像到四象限传感器探测上，获取四象限探测器每象限的电流值可以计算出标记的水平向位置。通过安装两路预对准光路，获得掩模板两端两个预对准标记的位置，进而可以得出掩模板旋转角度。该装置最高的对准精度能达到水平位置0.5um，旋转角度3.7urad。预对准精度主要受到照明的稳定性，能量的大小等因素影响，尤其是在长期使用后光源老化，需要重新标定预对准机械常数，其对准精度也会随之下降，或者需要更换光源。其测量线性度直接与照明均匀性相关，所以基于四象限传感器的预对准系统都不可避免的在其测量范围边缘产生较大的非线性度，有实际数据表明达到10%以上。

发明内容

本发明提供了一种光刻机掩模预对准系统，包括：照明部件，具有预对准标记的掩模板，其特征在于：

相应于所述预对准标记的位置传感装置，所述照明部件照射所述预对准标记，所述位置传感装置采集所述预对准标记被照明部件照亮后产生的光斑，并输出代表所述预对准标记位置信息的电流值，根据该电流值运算出所述掩模板的水平位置与旋转角度信息。

其中，所述照明部件具有光源和准直透镜。

其中，所述具有预对准标记的掩模板具有左右至少各1个预对准标记，所述左右预对准标记具有相同的形状和尺寸。

其中，所述位置传感装置包括位置传感器，所述照明部件和所述位置传感器的数量根据所述预对准标记的数量来配备。

其中，所述位置传感装置包括：位置传感器、信号放大器和信号处理器，所述信号放大器接受所述位置传感器输出的电流值，经信号放大后交信号处理器，所述信号处理器进行运算后，进而得出所述掩模板的位置信息。

其中，所述位置传感器为PSD位置传感器。

其中，在所述位置传感器上方分别放置了具有放大倍率的双远心光学成像镜头。

其中，所述信号处理器进行信号运算后，得出所述掩模板以X轴为基准的旋转角度为(Y1-Y2)/L，所述掩模板的X向位置为(X1+X2)/2，所述掩模板的Y向位置为(Y1+Y2)/2，其中L为左右预对准标记之间的距离，（X1，Y1）为左预对准标记的坐标，（X2，Y2）为右预对准标记的坐标。

其中，水平预对准位置精度小于等于50nm。

本发明还公开了一种光刻机掩模预对准系统进行预对准的方法，步骤包括：

开启左右照明部件；

所述左右照明部件中的光源均被点亮，出射光斑分别照亮掩模板上的左右预对准标记；

所述左右预对准标记被照明后形成的左右标记光斑分别投射到左右位置传感器的探测面上；

所述左位置传感器输出代表左预对准标记的X向位置的电流Ix1与Y向位置的电流Iy1；所述右位置传感器输出代表右预对准标记的X向位置的电流Ix2与Y向位置的电流Iy2；

信号放大器将Ix1与Iy1进行放大，得出精确的左预对准标记位置值X1与Y1；

所述信号放大器将Ix2与Iy2进行放大，得出精确的右预对准标记位置值X2与Y2；

信号处理器根据所述信号放大器提供的数据，进行信号运算，得出所述掩模板以X轴为基准的旋转角度；所述掩模板的X向位置和Y向位置。

本发明所提供的掩模预对准系统，具有以下优点：

1、预对准精度与位置传感器的分辨力相应，其水平向预对准精度达到几十纳米，旋转角度达到1urad以下，当采用PSD位置传感器与具有放大倍率的双远心光学成像镜头相结合的结构时，水平向预对准精度可达到50/M纳米（其中，M为双远心光学成像镜头的放大倍率）；

2、预对准精度不受光源稳定性及其能量大小影响，光源老化不需要更换光源；

3、预对准测量线性度不受照明均匀性的影响，直接与位置传感器的线性度相关，当采用PSD位置传感器时，由于一般的PSD测量线性度只有1%以下，根据本发明的掩模预对准系统的测量线性度可以达到2%以下。

附图说明