CN109073991A - 在测量桌上检测掩模夹具的位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检测光刻掩模(2)的掩模夹具(1)的位置的方法，该方法包含以下步骤：在测量设备的测量桌上定位具有掩模(2)的掩模夹具(1)；通过算法测量掩模夹具(1)；记录测量桌上的掩模夹具(1)的绝对位置；以及捕获和记录至少一个参考图像。

Description

在测量桌上检测掩模夹具的位置的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求德国专利申请DE 10 2016 107 524.8的优先权，其内容通过引用全部并入本文。
技术领域
本发明涉及检测用于半导体光刻的掩模的掩模夹具的位置的方法，特别是校准为此所使用的测量***的方法。在半导体部件的生产的范围内，这样的掩模通常包含结构(所谓的图案)，该结构成像在半导体基板(所谓的晶片)上。
背景技术
在前述掩模的生产和随后应用的范围内，在掩模上确定图案的绝对位置是必须的。为此，通常使用针对该应用特别开发的坐标测量机。在此以示例性方式指定由卡尔蔡司SMT GmbH而商用的***。前述***测量在掩模上的图案的绝对位置，尤其，例如使用标记(所谓的对准标记，其已经出于该目的附接到掩模上)。掩模上存在的其他结构还可以用于该目的。基于因此所确立的掩模上的图案的定位误差，或是在掩模生产中积极干预、或是当投射曝光设备中曝光半导体晶片时使用已确立的定位误差(适当的地方)作为信息随后是可能的。
此外，出于生产掩模的目的，确定除了大量其他参数以外的所谓的中心性是重要的。中心性被认为是图案的形心关于掩模的玻璃主体的重心的相对偏移。该偏移实际上独立于关于对准标记的图案的相对位置，关于掩模主体的玻璃边缘的位置的知识对确定该偏移是必要的。为此，通常首先确定掩模主体的玻璃边缘关于掩模夹具的边缘的相对位置。如果在测量***的坐标***中现在已知掩模夹具的边缘的位置，则可以通过适当变换确定掩模主体的边缘的位置，尤其并且因此最终确定中心性。因此，在测量机的坐标***中，对于再现性以及最终还有确定中心性的精度，必须获得特别地关于掩模夹具的边缘的位置的准确了解。
因此，设计掩模夹具使得在近似正方形切口中夹持掩模。在此，掩模夹具的内边缘对应于因此所形成的正方形的边，在每一边上它们具有两个实质上矩形的突出物(所谓突起)，通过其确定掩模夹具的边缘位置。为此，每一边确定突起上的两个测量点以便于能够确定夹具的边缘轮廓。在从现有技术已知的方法中，在过程中直线近似到边缘轮廓。然而，由于制造方法，特别地在y方向上由于夹具边缘的显著粗糙度或不规则，因而该进程受误差影响。如果由于测量***的测量桌上的掩模夹具的放置公差而在测量操作期间使用不同图像部分测量夹具边缘，则由此可能出现显著的测量误差。
出于清楚的目的，再次呈现测量***中的先前常规过程作为下文的概览：
1、校准测量桌上的掩模夹具位置(夹具校准)；
a.装载具有掩模的掩模夹具；
b.通过边缘查找记录测量图像并且测量夹具边缘；
c.保存测量桌上的夹具的测量的绝对位置作为参考位置；
2、在每日测量操作期间装载具有掩模的掩模夹具；
a.装载具有掩模的掩模夹具；
b.驱动到在校准期间所保存的参考位置；
c.记录测量图像；
d.因此在测量桌上以夹具位置通过边缘查找的方式，测量掩模夹具边缘的绝对值。
发明内容
本发明的目的是指定了特别地改进测量掩模夹具的可重复性的方法。
该目的是由具有独立权利要求1的特征的方法来实现。从属权利要求关于本发明的有利发展和变型。
根据本发明的方法包括以下步骤：
-在测量设备的测量桌上定位具有掩模的掩模夹具，
-通过算法测量掩模夹具，
-储存测量桌上的掩模夹具的绝对位置，
根据本发明，附加地记录并储存至少一个参考图像。
基于掩模的特征区域(即通过图像处理容易辨认的图案)，可以实施测量掩模夹具。在本发明的有利变型中，出于测量掩模夹具的目的，借助于通过边缘查找算法测量的夹具边缘可以执行测量。
特别地，参考图像可以包括夹具边缘的一部分，然而，原则上夹具的其他特征区域也可以用于产生参考图像。
记录测量图像——其中还例如针对特别地不规则形成的边缘记录准确边缘轮廓——然后允许在随后测量方法中将要实现的测量的再现性增强，如下文所述。
该方法中：
-首先再次装载掩模夹具，
-在储存的绝对位置处定位掩模夹具，
-记录至少一个测量图像，
-通过将测量图像中的至少一个部分与参考图像中的至少一个部分比较来确定掩模夹具的新位置的相对位置。
在此，特别地，通过二维相互关联的图像分析可以进行所提及的比较。
因为在测量图像和参考图像之间的所描述的比较，所以可以确定在参考图像和测量图像之间的相对偏移，使得在多次测量周期中(即在具有掩模的夹具的多次放置过程中)，夹具位置的单独测量的再现性显著增强。由夹具边缘的结构促进可靠的二维图像相关。这出现在掩模夹具的生产期间并且不改变(即它表示掩模夹具的指纹的类型)，基于这可以相对于参考图像在测量图像中明确确定夹具的位移。因为由于生产过程而导致的夹具边缘的不规则结构，测量图像和参考图像之间的比较可以基于每个测量点的单个测量图像来实施。在这种情况下，表面上趋向于为不想要的夹具边缘的不规则(特别地在x方向上)趋向于是有利的。在优选的笔直边缘的情况下，沿着边缘方向来检测测量图像关于参考图像的偏移将是不可能的。然而，有利的是，记录至少两个测量图像还以便于能够可靠地确定夹具的旋转。
遵循上文描述的校准和借助于用光掩模应用自动校准方法，现在同样可以显著增加绝对精度，作为显著增加再现性的结果。
在此，出于确定在测量桌上的掩模夹具的位置的***误差的目的，可以在不同旋转位置测量掩模的几何参数。
特别地，可以在相应地偏移90°的四个旋转位置测量掩模，在此为每个旋转位置确定掩模上的位置标记的中心性。
由于现在已知掩模夹具的当前位置关于(受误差影响的)初始参考位置的偏移，所以掩模夹具的位置能够以可再现的方式(即以尽管未知但是恒定的误差)来设定，因此最终可以比先前可能使用从现有技术中已知的方法实质上更精确地确立误差本身。为此，通过掩模的所提及的旋转来确定掩模坐标***的原点关于掩模夹具坐标***的原点的偏移。在该偏移不等于零的那些情况下，在(同步旋转的)掩模夹具坐标***中针对旋转的每个不同角度位置将出现不同值，并且因此在四个旋转位置的情况下在掩模夹具的坐标***中获得位于圆弧上的四个点。然后，可以从圆的半径推断在测量桌上(即机器坐标***中)确定掩模夹具的位置时的绝对误差。
因此，测量***的绝对精度可以显著增加。
附图说明
在下文参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例和变体。附图中：
图1示出了具有布置在其中的掩模的掩模夹具的示意图；以及
图2示出了选择区域中的掩模边缘的示例性轮廓。
具体实施方式
在示例性示意图中，图1示出了在未在图中示出的三点轴承上具有布置在其中的掩模2的掩模夹具1。典型地，掩模夹具1用于接收将要测量的掩模2，并且用于在测量的持续时间内在测量***的测量桌上承载该掩模2，用于连续规律地接收不同的掩模。如已经提到的，关于在测量桌上的掩模夹具1的位置的精确了解对于掩模2上的结构的精确且可再现的测量是必须的。然而，***误差包含在测量桌上的掩模夹具1的位置的确立中，所述***误差是由于掩模夹具1自身的结构。出于测量在测量桌上的掩模夹具1的目的，在朝向掩模2的掩模夹具1的内侧上使用在图中示出但是未分别标记的测量点。
从图中的局部放大图，明确的是，测量点位于所谓的突起3的区域(即实质上矩形的突出物)中。因为这些突起3具有x方向上的边缘并且具有y方向上的两个边缘，所以基于突起3在这两个方向上可以采取通过光显微镜对掩模夹具1的测量，而掩模夹具1为此不必在长路径之上位移。在此，可以省去突起3的变型也是可以想到的。出于识别的目的，下面所述的图2中以渐增方式将边缘编号。
图2以示例性方式示出了图1的局部放大图中相应地标记的区域中的边缘轮廓，所述边缘轮廓已经通过光显微镜来确立。特别地在y方向上的单独的、不规律的边缘轮廓是可清楚辨认的。当现在将掩模夹具1放置在测量桌上时，由于为此所使用的操作机器人的有限定位精度，在测量桌上关于掩模夹具1的第一参考位置可能发生例如沿着x方向上的一定的偏移。然而，该偏移导致了基于从参考位置偏离的边缘的一部分通过对边缘拟合直线来确定y边缘(即用于确定掩模夹具1的y位置并且在x方向上延伸的边缘)。图2清楚可见的y边缘的不均匀性因此则不正确地确定y位置。然而，如果用于测量的区域中的边缘的轮廓还保存为参考位置，则基于边缘部分的当前所记录的图像与基于参考测量所记录的图像的比较，可以关于x方向和y方向上的参考测量来确定部分的偏移并且因此掩模夹具1的偏移，并且还可以确定特别是以不规则方式延伸的边缘的可能的倾斜，诸如针对y边缘精确地确定。因此，确定在测量桌上的掩模夹具的位置总体变得更加可再现，其如上所述还开创了在确立掩模夹具1的位置时确定***误差的可能性。

Claims (7)

1.一种检测光刻掩模(2)的掩模夹具(1)的位置的方法，所述方法包括：
-在测量设备的测量桌上定位具有所述掩模(2)的所述掩模夹具(1)，
-通过算法测量所述掩模夹具(1)，
-储存所述测量桌上的所述掩模夹具(1)的绝对位置，
其特征在于，
记录并储存至少一个参考图像。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，出于测量所述掩模夹具的目的，通过边缘查找算法来测量所述夹具边缘。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述参考图像包括夹具边缘的部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
-再次装载所述掩模夹具(1)，
-在所述储存的绝对位置处定位所述掩模夹具(1)，
-记录至少一个测量图像，
-通过比较测量图像中的至少一个部分与所述参考图像中的至少一个部分来确定所述掩模夹具(1)的新位置的相对位置。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
通过二维相互关联的图像分析来实施所述比较。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
出于确定在所述测量桌上的所述掩模夹具(1)的位置的***误差的目的，在不同旋转位置测量所述掩模(2)的几何参数。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
在相应地偏移90°的四个旋转位置测量所述掩模(2)，为每个旋转位置确定所述掩模(2)上的位置标记的中心性。
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