专利名称：用于测量光刻机像场弯曲分布的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，本发明还涉及 一种使用该装置对像场弯曲分布进行测量的方法。
背景技术：
目前，对光刻机像场弯曲分布进行测量时在线宽测量机器，如扫描电 子显微镜，的配合下进行，其测量方法是通过对一定线宽的图形在硅片 上对一系列光刻机焦距设定进行曝光、显影，然后测量硅片上的实际线宽 随设定焦距的变化来得到实际的焦距分布。由于需要占用线宽测量机器的 时间，而且从完成测量到得到结果也需要经过一些时间，因此影响生产能 力的发挥。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种用于测量光刻机像场弯曲分布 的装置，该装置可使光刻机像场弯曲分布的测量变得更快捷和可靠，提高 测量效率。为此本发明还提供一种利用该装置对光刻机像场弯曲分布进行 测量的方法。为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现 所述用于测量光刻机像场弯曲分布的装置包括 一投影透镜；一掩膜板，其上具有由多个狭缝按一定空间分布排列而成的狭缝阵列;
一基板，在所述基板属于光刻机曝光区域的范围内安装有光探测器阵 列；所述光探测器阵列的上部覆盖有一层不透明的覆盖层，并在该覆盖层 对应于光探测器阵列中每一个光探测器的光敏感区域的位置上各制作一狭 缝；上述狭缝所形成的狭缝阵列的空间分布应与所述掩膜板上狭缝阵列的空间分布完全相同；所述圆形基板上还包括有一数据采集和处理器及一传 送系统；其中，所述掩膜板上的狭缝阵列通过所述投影透镜投影到基板的光探 测器阵列上。而利用所述装置对光刻机像场弯曲分布进行测量的方法，包括以下步(1) 调准基板的位置，使得掩膜板上的狭缝阵列经过投影透镜投影 到基板上，并且其投影在水平位置上与光探测器阵列上的狭缝阵列重合；(2) 让硅片平台在垂直方向上进行步进，以使光探测器阵列收集一 系列来自掩膜板上狭缝阵列的光强在垂直方向上的变化；(3) 光探测器阵列将收集到的光强数据传送到基板上的数据采集和处 理器中，通过分析处理，得到光强最强所对应的焦距位置，从而求得像场 弯曲分布，然后通过传送系统以一定的通讯方式将所得到的测量结果发送 给光刻机或者传送出来给用户。本发明由于采用了上述技术方案，具有这样的有益效果，即使得对光 刻机像场弯曲分布的测量更为简便，而且提高了测量效率。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明 图1是本发明所述装置结构的正视图；图2是本发明所述装置结构的立体透视图。
具体实施方式
如阁1和图2所示，本发明所述的测量像场弯曲分布的装置包括一块 掩膜板，其上具有由多个狭缝按一定空间分布排列而成的狭缝阵列。其空 间分布既可以是均匀分布，也可以是按照某种图样，如长方形等，进行排 列的分布；所述狭缝阵列中狭缝数量的选择取决于空间分辨率， 一般情况 下多于5个；而狭缝宽度的选择则取决于测量所需要的灵敏度，通常应该大于等于光刻机所能够印制的最小线宽，而其长度应该大于等于其宽度的 两倍。该测量像场弯曲分布的装置还应包括一片与光刻机硅片平台具有相 同尺寸大小与厚薄的基板，在该基板属于光刻机曝光区域的范围内安装有 光探测器阵列，即为用于将光信号转换成电信号的探测器阵列，例如光电 二极管、电荷耦合探测器等，主要用于直接测量系统焦距在曝光区域上的 分布。在该光探测器阵列的上部覆盖有一层不透明的覆盖层，并在该覆盖 层对应于光探测器阵列中的每一个光探测器的光敏感区域的位置上各制 作一条狭缝，以在空间上仅允许一部分光进入所述光学探测器。这些狭缝 所形成狭缝阵列的空间分布应与所述掩膜板上狭缝阵列的空间分布完全 相同，即当所述掩膜板上的狭缝阵列经过投影透镜投影到圆形基板上后， 通过调准基板的位置，可使其投影与光探测器阵列上的狭缝阵列在水平位 置上重合。所述光探测器阵列上的狭缝阵列中狭缝的具体宽度取决于光刻 机的分辨率，通常情况下，其宽度应该同掩膜板上的狭缝宽度除以投影透
镜的縮小倍数所得的比值相同或相近，其中相同是指其比值为1.0，相近 是指其比值为0. 6到1. 5之间，其中相对而言越窄的狭缝对系统偏离最佳 焦距位置越敏感。所述圆形基板上还应安装有一套数据采集和处理器系 统，如为数据处理器和存储器；并附带电池，以用于为所述数据采集和存 储系统提供电源。其中，数据处理器和存储器用于对光探测器阵列所采集 到的数据进行分析处理。基板上还应有一传送系统，用于以一定的通讯方 式接受用户或者光刻机的指令，或者将所得到的测量结果发送给用户。通过使用本发明所述的装置，掩膜板上的狭缝可被投影到相应得探测 器的狭缝上，如果这时焦距正好处于最佳位置，则狭缝能够最大限度地让 被投影的光强通过，且被光探测器阵列接受;但如果焦距处于非最佳位置， 或者说处于离焦位置，掩膜板上投影的像将由于变得模糊而在空间上扩 散，即发生了像场弯曲，这时光探测器便不能测量得到所有的光强。因此， 如果对不同焦距的设定值测量一组数据，并且对每一个探测器所测得的数 据进行分析，找出相对于光强最大时的焦距位置设定，就可得到光刻机曝 光区域上的像场弯曲分布了。因此基于上述原理，本发明通过以下步骤对光刻机的像场弯曲分布进 行测量(1) 调准基板的位置，使得掩膜板上的狭缝阵列经过投影透镜成像 到基板上，并且其成像在水平位置上与光探测器阵列上的狭缝阵列重合;(2) 让硅片平台在垂直方向上进行步进，以使光探测器阵列收集一 系列来自掩膜板上狭缝阵列的光强在垂直方向上的变化。其中，硅片平台 在垂直方向的步进范围应该大于在曝光范围上任意一点上的对焦深度;而
步进精度则取决于所需要的测量精度。(3)光探测器阵列将收集到的光强数据传送到基板上的数据采集和 处理器中，通过分析处理，得到光强最强所对应的焦距位置，从而求得像 场弯曲分布，然后通过传送系统以一定的通讯方式将所得到的测量结果发 送给光刻机或者传送出来给用户。本发明所述的装置和方法可适用于各种类型的光刻机，即可以是扫描 式的光刻机也可以是非扫描式的光刻机，也适用于各种尺寸硅片的光刻 机，如6、 8、 12和18英寸的光刻机。
权利要求
1、一种用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，包括一投影透镜，其特征是，还包括一掩膜板，其上具有由多个狭缝按一定空间分布排列而成的狭缝阵列；一基板，在所述基板属于光刻机曝光区域的范围内安装有光探测器阵列；所述光探测器阵列的上部覆盖有一层不透明的覆盖层，并在该覆盖层对应于光探测器阵列中每一个光探测器的光敏感区域的位置上各制作一狭缝；上述狭缝所形成狭缝阵列的空间分布应与所述掩膜板上狭缝阵列的空间分布完全相同；所述基板上还包括有一数据采集和处理器及一传送系统；其中，所述掩膜板上的狭缝阵列通过所述投影透镜投影到所述基板的光探测器阵列上。
2、 根据权利要求l所述的用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，其特 征在于，所述掩膜板上的狭缝阵列的空间分布为均匀分布，或按照某种图 样进行排列的分布。
3、 根据利要求l所述的用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，其特征 在于，所述掩膜板上的狭缝阵列中狭缝数量的选择取决于空间分辨率；而 狭缝宽度的选择则取决于测量需要的灵敏度。
4、 根据利要求3所述的用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，其特征 在于所述狭缝的数量多于5个，其宽度大于或等于光刻机所能够印制的最小 线宽，长度大于或等于其宽度的两倍。
5、 根据利要求l所述的用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，其特征 在于，所述光探测器阵列上的狭缝阵列中狭缝的宽度取决于光刻机的分辨 率。
6、 根据利要求5所述的用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，其特征 在于，所述光探测器阵列上狭缝的宽度同掩膜板上狭缝阵列中狭缝的宽度 除以投影透镜的縮小倍数所得的比值相同或相近，其中相同是指其比值为 1.0,相近是指其比值为0.6到1.5之间。
7、 根据利要求l所述的用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，其特征 在于，通过调准所述基板的位置，可使掩膜板上狭缝阵列的投影与光探测 器阵列上的狭缝阵列在水平位置上重合。
8、 根据利要求l所述的用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，其特征 在于，所述基板为圆形，其尺寸大小与厚薄与硅片平台相同。
9、 一种使用权利要求l所述装置对光刻机像场弯曲分布进行测量的方 法，其特征在于，所述方法包括以下步骤-(1) 调准基板的位置，使得掩膜板上的狭缝阵列经过投影透镜投影 到基板上，并且其投影在水平位置上与光探测器阵列上的狭缝阵列重合；(2) 让硅片平台在垂直方向上进行步进，以使光探测器阵列收集一 系列来自掩膜板上狭缝阵列的光强在垂直方向上的变化；(3) 光探测器阵列将收集到的光强数据传送到基板上的数据采集和处 理器中，通过分析处理，得到光强最强所对应的焦距位置，从而求得像场 弯曲分布，然后通过传送系统以一定的通讯方式将所得到的测量结果发送 给光刻机或者传送出来给用户。
10、 根据权利要求9所述的对光刻机像场弯曲分布进行测量的方法，其 特征在于，所述硅片平台在垂直方向的步进范围应大于在曝光范围上任意一点上的对焦深度；而步进精度则取决于所需要的测量精度。
全文摘要
本发明公开了一种用于测量光刻机像场弯曲分布的装置，包括一投影透镜；一掩膜板，其上具有按一定空间分布的狭缝阵列；一基板，安装有光探测器阵列；所述光探测器阵列的上部覆盖有一层不透明的覆盖层，并在该覆盖层对应于光探测器阵列中每一个光探测器的光敏感区域的位置上各制作一狭缝；所述圆形基板上还包括有一数据采集和处理器及一传送系统。本发明还公开了一种使用上述装置对光刻机像场弯曲进行测量的方法，通过让硅片平台在垂直方向上进行步进，并将光探测器阵列所测得的一系列光强变化的数据，通过数据采集和存储系统进行分析处理，从而求得像场的弯曲分布。使得对光刻机像场弯曲分布的测量更为简便，而且提高了测量效率。
文档编号G03F7/20GK101118387SQ20061002970
公开日2008年2月6日 申请日期2006年8月3日 优先权日2006年8月3日
发明者强 伍, 骏 朱, 朱克俭, 雷 王 申请人:上海华虹Nec电子有限公司