专利名称：一种确定工件台光电传感器最佳高度的方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种确定光刻机中工件台光电传感器最佳高度的方法。
背景技术：
光电传感器是一种光电转换装置，可以将光强信号转换为电信号。光电传感器通常安置于工件台上，用于测量和调整光刻装置照明系统。为保证测量精度，使用前需要确定传感器自身的最佳高度，即传感器应该处于最接近投影系统最佳焦面的位置。确定光刻机工件台光电传感器最佳高度通常有两种方法第一种方法是使掩模上透光小孔成像于光电传感器上，沿平行光轴方向移动光电传感器，同时连续监测光电传感器输出信号，根据信号变化判断焦面，信号最强处为最接近焦面位置。为了保证测量的精度，这种方法需要掩模上有与光电传感器尺寸和形状匹配的透光孔，并且测试前需要严格的掩模对准。第二种方法是在光轴上不同位置沿垂直光轴方向对透光区进行扫描，同时连续监测光电传感器输出信号，根据不同高度处信号变化曲线的对比度确定距离焦面的远近。这种方法在掩模对准方面的需求较第一种方法宽松，但需多次扫描故耗时较长。专利US005650840A揭露了一种利用特殊掩模图形确定投影光学系统焦面的方法。这种方法所用的掩模上存在平行排列的透光狭缝阵列，光电传感器同时在光轴方向和垂直于光轴方向移动，对这些狭缝进行扫描，同时连续监测光电传感器输出信号，根据信号变化曲线的斜率确定焦面。这种方法不需要严格的掩模对准，而且不需要多次扫描，测试速度有所提高；但需要制作专用的测试掩模图形。以上提到的方法都需使用光电传感器连续监测光强信号，对光电传感器本身的重复性、背景噪声和测量精度有较高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种更简便及精确的确定光刻机工件台光电传感器最佳高度的方法。本发明的目的是这样实现的。一种确定工件台光电传感器最佳高度的方法，包括步骤a.该工件台携带该光电传感器垂向移动至一高度；b.记录该高度，且该光电传感器测量无半影效应的透光区光强作为该高度的参考光强；c.该工件台携带该光电传感器在该高度之水平向移动，该光电传感器测量水平向不同位置上的光强；d.该光电传感器依据其所测得的水平向不同位置的光强确定一预定光强的水平位置，并记录该预定光强的水平位置；
e该工件台携带该光电传感器垂向移动至一下高度，并重复执行该步骤b至d，直至所有待测的垂向高度测试完成以获得垂向不同高度的预定光强的水平位置；以及f.根据所记录的不同高度及该些高度所对应的预定光强的水平位置进行取极值运算，所得的极值点即为该光电传感器的最佳高度。该预定光强的水平位置是通过收敛方法获得。该收敛方法为折线法或者两分法。该预定光强的水平位置是指该光电传感器正负离焦时，该预定光强对应水平位置有相同的偏移趋势。该预定光强为该参考光强的50% -90%。该步骤f中的取极值运算的方法为曲线拟合或收敛法。在步骤c中，该光电传感器是在该水平向不同位置之每一位置多次采样，并取多次采样的平均值作为该位置处的光强。本发明的一种确定工件台光电传感器最佳高度的方法本身不需要严格的掩模对准，也不需要专用的掩模图形，只需掩模透光区域有直线边界即可。同时使用收敛方法确定水平向特定光强位置和最佳高度，较之已有技术，降低了对光电传感器的要求，提高了测量精度。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。图1所示为投影光学系统的示意图；图2所示为投影光学系统中对应不同离焦位置的90%参考光强位置示意图；图3所示为折线法测量90%光强位置示意图；图4所示为测得的90%光强位置数据点拟合曲线。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。图1所示为一个用于光刻设备的投影光学系统的示意图。投影光学系统沿光轴依次设置照明系统，具有透光区域4的掩模1，物镜2以及工件台。照明系统照亮掩模1，透光区域4通过物镜2成像于工件台，光电传感器3安装于工件台上，对投射的光强信号进行检测。对于图1所示的装置，应用本发明确定光电传感器最佳高度的方法如下a.工件台携带光电传感器垂向移动至一高度；b.记录该高度，光电传感器测量无半影效应的透光区光强作为该高度的参考光强；c.工件台携带光电传感器在该高度的水平向移动，光电传感器测量水平向不同位置上的光强；d.光电传感器依据其所测得的水平向不同位置的光强确定一预定参考光强的水平位置，并记录该预定参考光强的水平位置，该预定光强是依据该参考光强成比例设置；
e工件台携带光电传感器垂向移动至一下高度，并重复执行步骤b至d，直至所有待测的垂向高度测试完成以获得垂向不同高度的预定光强的水平位置；以及f.根据所记录的不同高度及该高度所对应的预定光强的水平位置进行取极值运算该取极值运算的方法例如为曲线拟合或收敛法，所得的极值点即为该光电传感器的最佳尚度。需特别说明的是，上述步骤C中，该光电传感器是在该水平向不同位置之每一位置多次采样，并取多次采样的平均值作为该位置处的光强。为了提高测量精度，本发明所涉及的测量结果均已减去传感器暗场背景噪声。以下使用预定光强为90%参考光强为例进行探测，如图2所示，当光电传感器位于不同离焦位置时，因为透光区域所成像发生弥散，像边界的90%参考光强位置也有所偏移。正负离焦时，90%参考光强的位置有相同的偏移趋势。因此，如图4所示，对已测得的数据拟合曲线，曲线极值对应的垂向位置即为最接近焦面的位置，也就是光电传感器最佳尚度。图3所示为利用折线法确定透光区所成像边界上90%参考光强的水平位置。本实施例使用90%参考光强为例进行探测，也可采用其它比例，如50% -90%的光强，只要传感器正负离焦时，该光强对应水平位置有相同的偏移趋势即可。图4确定垂向最佳位置使用了曲线拟合的方法，于本发明的另一实施例中也可以使用收敛法加快寻找最佳高度。不论采用哪种方法，所基于的确定光电传感器最佳高度的目的是相同的。本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种确定工件台光电传感器最佳高度的方法，其特征在于该方法包括步骤a.该工件台携带该光电传感器垂向移动至一高度；b.记录该高度，且该光电传感器测量无半影效应的透光区光强作为该高度的参考光强；c.该工件台携带该光电传感器在该高度之水平向移动，该光电传感器测量水平向不同位置上的光强；d.该光电传感器依据其所测得的水平向不同位置的光强确定一预定光强的水平位置， 并记录该预定光强的水平位置；e.该工件台携带该光电传感器垂向移动至一下高度，并重复执行该步骤b至d，直至所有待测的垂向高度测试完成以获得垂向不同高度的预定光强的水平位置；以及f.根据所记录的不同高度及该些高度所对应的预定光强的水平位置进行进行求极值运算，所得的极值点即为该光电传感器的最佳高度。
2.根据权利要求1所述的确定工件台光电传感器最佳高度的方法，其特征在于该预定光强的水平位置是通过收敛方法获得。
3.根据权利要求1所述的确定工件台光电传感器最佳高度的方法，其特征在于该收敛方法为折线法或者两分法。
4.根据权利要求1所述的确定工件台光电传感器最佳高度的方法，其特征在于该预定光强的水平位置是指该光电传感器正负离焦时，该预定光强对应水平位置有相同的偏移趋势。
5.根据权利要求3所述的确定工件台光电传感器最佳高度的方法，其特征在于该预定光强为该参考光强的50% -90%。
6.根据权利要求1所述的确定工件台光电传感器最佳高度的方法，其特征在于该步骤 f中的求极值运算的方法为曲线拟合或收敛法。
7.根据权利要求1所述的确定工件台光电传感器最佳高度的方法，其特征在于在步骤 c中，该光电传感器是在该水平向不同位置之每一位置多次采样，并取多次采样的平均值作为该位置处的光强。
全文摘要
本发明提供一种确定工件台光电传感器最佳高度的方法，包括步骤a.该工件台携带该光电传感器垂向移动至一高度；b.记录该高度，且该光电传感器测量无半影效应的透光区光强作为该高度的参考光强；c.该工件台携带该光电传感器在该高度之水平向移动，该光电传感器测量水平向不同位置上的光强；d.该光电传感器依据其所测得的水平向不同位置的光强确定一预定光强的水平位置，并记录该预定光强的水平位置；e该工件台携带该光电传感器垂向移动至一下高度，并重复执行该步骤b至d，直至所有待测的垂向高度测试完成以获得垂向不同高度的预定光强的水平位置；以及f.根据所记录的不同高度及该些高度所对应的预定光强的水平位置进行求极值运算，所得的极值点即为该光电传感器的最佳高度。
文档编号G01J1/42GK102402139SQ20101028058
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者毛方林, 赵健 申请人:上海微电子装备有限公司