一种在线监测补偿掩膜版热变形的装置和方法与流程

本发明涉及半导体光刻领域，特别涉及一种在线监测补偿掩膜版热变形的装置和方法。

背景技术：

在光刻系统中，掩膜用来产生刻印到基底上的图形。在典型的光刻成像过程中，会使用定位装置将掩膜定位在正确的位置上，从而保证产生的图形可以正确的映射到集成电路对应的工艺层上。掩膜的正确定位取决于几个因素，比如保持掩膜与集成电路工艺层之间的物像距的正确，其中如若掩膜的垂向定位错误，则会影响掩膜与集成电路工艺层之间物像距的精确性，从而导致成像像质恶化。

掩膜的垂向定位误差可能来源于较多因素，比如基底的表面不平整、以及掩膜自身的弯曲变形等。这些误差因素会导致在整个集成电路工艺层内的成像最佳焦面会随空间位置不同而变化，而如果在成像过程中，集成电路工艺层若干处皆不处于成像最佳焦面，则在最后曝光成型过程中会发生畸变。随着用以生成集成电路图形的光源波长越来越短，由于掩膜的垂向定位误差而导致在成像过程中产生的畸变在对像质的影响中所占的比重也越来越大。

在造成掩膜垂向定位误差的因素中，掩膜的弯曲变形是比较重要的一个因素。由于在成像过程中，照明光源发出的照明光一直打在掩膜上，掩膜会吸收一部分光能从而造成对掩膜的加热效果。由于掩膜一般会有吸盘固定住，但吸盘只能固定掩膜的边缘，因此掩膜中间部分在受热膨胀后会产生弯曲，甚至边缘部分被吸盘固定住的部分的变形会传输至掩膜中间部分加以释放。掩膜受热膨胀会造成掩膜上的图形偏离最佳的物面位置，从而造成掩膜上任意两点的垂向位置并不相同，从而在利用掩膜上的点进行垂向定位时产生了垂向定位误差，从而使物像距出现计算误差。

而目前现有技术是通过温度传感器或者调焦调平手段来监测热变形，通过其他测校手段或者变形手段来补偿热变形，但是却无法进行实时的监测和补偿。

因此有必要发明一种在线监测补偿掩膜版热变形的装置和方法，能够实时检测出曝光过程中掩膜弯曲度的变形度并予以补偿。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种在线监测补偿掩膜版热变形的装置和方法，在掩膜台上设置第一电极单元，在掩膜版上设置于第一电极单元极性相反的第二电极单元，，第一电极单元和第二电极单元形成电极回路且构成微电容单元，并设置控制单元，用于通过连接所述第一电极单元和第二电极单元，监测上述微电容单元的电容值变化，并通过控制所述电极回路的电压变化，调控静电力，抑制所述掩 膜的热变形。通过监测电容从而测得掩膜版变形后与掩膜台之间的距离，并且通过电极回路的电压，使得掩膜版与掩膜台之间的静电力使得掩膜版向掩膜台运动，减少两者之间的距离从而补偿掩膜版的热变形。

为达到上述目的，本发明提供一种在线监测补偿掩膜版热变形的装置，用于对固定和保持在掩膜台上掩膜版进行面型测量和控制，包括：

第一电极单元，设置在所述掩膜台上；

第二电极单元，设置在所述掩膜版上，所述第一电极单元和第二电极单元极性相反，形成电极回路且构成微电容单元；

控制单元，用于通过连接所述第一电极单元和第二电极单元，监测上述微电容单元的电容值变化，并通过控制所述电极回路的电压变化，调控静电力，抑制所述掩膜的热变形。

作为优选，所述控制单元还提供电源和电容测量设备，所述电容测量设备用于测量微电容单元的电容值。

作为优选，所述电源还具有可以调控电源的电压输出的调压组件，用于控制电机回路的电压。

作为优选，所述第一电极单元设置在掩膜台的上表面，所述第二电极单元设置在掩膜版的下表面，掩膜台的上表面对应掩膜版的下表面。

作为优选，所述第二电极单元与掩膜版一体化成型。

作为优选，所述第一电极单元嵌在所述掩膜台上，并且与掩膜版 下表面接触。

作为优选，所述掩膜台上具有若干个呈阵列分布的第一电极单元，并且若干个第一电极单元相互之间通过绝缘物质绝缘。

作为优选，所述掩膜版被第一电极单元静电吸附于所述掩膜台上。

作为优选，所述电极回路中还串联有调节电阻，用于调节通过所述电极回路中的电流以及所述电容的电容值。

本发明还提供一种在线监测补偿掩膜版热变形的方法，在掩膜台上设置第一电极单元，在掩膜版上设置第二电极单元，且所述第一电极和第二电极极性相反，使得第一电极单元与第二电极单元形成电极回路且构成微电容单元，并设置控制单元，用于通过连接所述第一电极单元和第二电极单元，监测上述微电容单元的电容值变化，并通过控制所述电极回路的电压变化，调控静电力，抑制所述掩膜的热变形。

作为优选，设定掩膜版的最大变形度，对应掩膜版与掩膜台之间的最大距离为d0，当控制单元监测得微电容单元的电容值后，计算得掩膜版与掩膜台之间的距离大于d0时，由控制单元控制增大电极回路的电压，从而增大第一电极单元和第二电极单元之间的静电力，使得掩膜版与掩膜台之间的距离缩小。

作为优选，在所述控制单元内设置有电源以及调控电源的电压输出的调压组件，所述控制单元通过调压组件调控电源的输出从而控制电极回路的电压变化。

作为优选，所述电极回路还串联有调节电阻，所述控制单元通过调节电阻调节电极回路中的电流以及微电容单元的电容值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种在线监测补偿掩膜版热变形的装置，用于对固定和保持在掩膜台上掩膜版进行面型测量和控制，包括：

第一电极单元，设置在所述掩膜台上；

第二电极单元，设置在所述掩膜版上，所述第一电极单元和第二电极单元极性相反，形成电极回路且构成微电容单元；

控制单元，用于通过连接所述第一电极单元和第二电极单元，监测上述微电容单元的电容值变化，并通过控制所述电极回路的电压变化，调控静电力，抑制所述掩膜的热变形。

本发明还提供一种在线监测补偿掩膜版热变形的方法，在掩膜台上设置第一电极单元，在掩膜版上设置第二电极单元，且所述第一电极单元和第二电极单元极性相反，使得第一电极单元与第二电极单元形成电极回路且构成微电容单元，并设置控制单元，用于通过连接所述第一电极单元和第二电极单元，监测上述微电容单元的电容值变化，并通过控制所述电极回路的电压变化，调控静电力，抑制所述掩膜的热变形。

本发明在掩膜台上设置第一电极单元，在掩膜版上设置于第一电极单元极性相反的第二电极单元，，第一电极单元与第二电极单元形成电极回路且构成微电容单元，并设置能够测量微电容单元的电容值的控制单元，用于通过连接所述第一电极单元和第二电极单元，监测上述微电容单元的电容值变化，并通过控制所述电极回路的电压变化，调控静电力，抑制所述掩膜的热变形。，通过测量微电容单元的电容 值从而测得掩膜版变形后与掩膜台之间的距离，并且通过调节电极回路的电压，控制掩膜版与掩膜台之间的静电力使得掩膜版向掩膜台运动，减少两者之间的距离从而补偿掩膜版的热变形，这样既可以在线实时监测掩膜版的热变形度也可以实时补偿掩膜版的热变形。

附图说明

图1为本发明提供的静电吸附掩膜版示意图；

图2为本发明提供的装置结构示意图；

图3为本发明提供的掩膜版上电极分布示意图；

图4为本发明提供的监测掩膜版热变形示意图；

图5为本发明提供的装置电路图；

图6为本发明提供的监测和补偿热变形方法流程图。

图中：1-掩膜台、2-掩膜版、3-电极、4-电线、5-总控制箱、6-电源、7-电容测量设备、8-调节电阻。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

掩膜版2被吸附在掩膜台1上，光刻时，照明光源发出的光照到掩膜版2上，由于掩膜版2上的图形区域内具有反射层，所以从图形区域上反射出的光并被光学器件收集照射至工件台的基板上，从而将掩膜版2上的图形印刻至基板上。

请参照图1、图2与图3，本发明提供一种在线监测补偿掩膜版热变形的装置，安装在掩膜版2和用于承载所述掩膜版2的掩膜台1上，本实施例中，掩膜版2即是导电物质，当然也可以在掩膜版2与掩膜台1接触的那个表面上涂覆导电介质，掩膜台1与掩膜版2接触那个表面上嵌有阵列排布的电极3，该电极3材料主要是金属，该金属电极3既能够与导电的掩膜版2组成电容，也是用于静电吸附掩膜版2的部件。

请参照图5，使用电线4将每根电极3与掩膜版2连接，并串联一个总控制箱5形成回路，总控制箱5内提供该回路的电源，每个回路中配置一个用于测量电容值的电容测量设备7，各个回路之间相互独立，每个回路各自配置一个总控制箱5。

总控制箱5内除了具有电容测量设备7，还有能够调控电源6电压输出大小的调压组件(未图示)。

请继续参照图5，回路中还串联有调节电阻8，用于调节通过回路中的电流以及电容的电容值。

请参照图4和图6，本发明还提供一种使用如上所述的在线监测补偿掩膜版热变形的装置的在线监测补偿掩膜版热变形方法，具体包括如下步骤：

步骤一：将掩膜版2和掩膜台1上的电极3与电源6形成回路，并且串联调节电阻8，以及电容测量设备7，设定掩膜版2热变形后与掩膜台1之间的最大距离d0。

步骤二：曝光开始时，打开电源6，此时掩膜版2成为所有电极 3的公用电容极，也就是所有的电机3都与掩膜版2形成电容，但由于每个电极3与掩膜版2形成的静电场范围较小，因此电极3对应的电容与另一个电极3形成的电容之间相互影响较小，更不会短路。

步骤三：当掩膜版2开始变形时，掩膜版2与掩膜台1之间的距离d会增大，掩膜版2与电极3之间的电容其中ε为介电常数，k为静电力常量，s为电极3面积，由此可知，当d增大时，掩膜版2与电极3之间的电容减小，因此当电容测量设备7测量掩膜版2和电极3之间电容，从而计算得到d>d0，而掩膜版2与电极3之间的静电力f＝u/d，即其中u为电源6输出的电压值，因此可以通过调节电源6输出的电压值的大小，改善掩膜版2与电极3之间的静电力，从而改变掩膜版2与电极3之间的距离，直到d<d0，以及时补偿掩膜版2的热变形。

在d<d0时，可不必调节电源6输出的电压值的大小，可实时观测电容测量设备7测得的电容值，这样就实现了对于掩膜版2热变形的实时监测。

本发明对上述实施例进行了描述，但本发明不仅限于上述实施例，显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。