本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光刻設(shè)備，特別是一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>
背景技術(shù)：
1、ldi(laser?direct?imaging)曝光機(jī)是一種利用激光直接曝光在物料表面的設(shè)備，主要用于半導(dǎo)體制造、微電子封裝、印制電路板(pcb)等領(lǐng)域。ldi曝光機(jī)具有高精度、高效率、高靈活性等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜圖形的精確轉(zhuǎn)移。ldi光刻機(jī)的核心部件之一是鏡頭系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)將激光束聚焦在物料上，并根據(jù)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描曝光，鏡頭系統(tǒng)的性能直接影響到曝光的質(zhì)量和效率，因此需要對(duì)其進(jìn)行精確的控制和調(diào)節(jié)。
2、在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有的ldi曝光機(jī)由于平臺(tái)傾斜誤差、曝光鏡頭傾斜誤差和像差等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致在曝光過程中出現(xiàn)焦面不一致的情況，影響解析精度和線寬一致性，因此ldi曝光機(jī)通常配備有自動(dòng)對(duì)焦(af)機(jī)構(gòu)，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)物料面型，并根據(jù)預(yù)設(shè)的曝光參數(shù)調(diào)整曝光鏡頭焦面高度，以保證曝光鏡頭焦面與物料面保持一致。
3、然而，現(xiàn)有l(wèi)di曝光機(jī)由于各系統(tǒng)存在耦合關(guān)系，各系統(tǒng)對(duì)于平臺(tái)上各測(cè)量點(diǎn)離焦量的貢獻(xiàn)無法精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償，因此，現(xiàn)有的af系統(tǒng)無法完全消除離焦量對(duì)曝光質(zhì)量的影響，仍需對(duì)各分系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償，以提高ldi曝光機(jī)的焦面控制精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
2、一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒?，包括以下步驟：
3、s1：在曝光前，對(duì)af機(jī)構(gòu)和測(cè)量位位移傳感器以及曝光位位移傳感器進(jìn)行垂向標(biāo)定，使用測(cè)量位位移傳感器測(cè)量物料面型；
4、s2：在曝光鏡頭曝光物料過程中，使用af機(jī)構(gòu)對(duì)物料面型進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償；
5、s3：在曝光顯影后，使用離焦量測(cè)量方法檢測(cè)出物料上各測(cè)量點(diǎn)x、y向的離焦量，監(jiān)測(cè)各曝光鏡頭內(nèi)各位置測(cè)量點(diǎn)的像散狀態(tài)；
6、s4：用平面擬合公式對(duì)各測(cè)量點(diǎn)x、y向離焦量的均值進(jìn)行擬合，并將擬合系數(shù)補(bǔ)償至平臺(tái)在測(cè)量位的傾斜結(jié)果中，進(jìn)而去除平臺(tái)在測(cè)量位的標(biāo)定殘差，并監(jiān)測(cè)af機(jī)構(gòu)及測(cè)量位位移傳感器標(biāo)定數(shù)據(jù)是否正確；
7、s5：去除平臺(tái)在測(cè)量位的標(biāo)定殘差后，剩余殘差量采用平面擬合公式進(jìn)行擬合，并將系數(shù)求均值得到平臺(tái)曝光位相對(duì)于測(cè)量位的標(biāo)定殘差，并補(bǔ)償至平臺(tái)曝光位相對(duì)于測(cè)量位的標(biāo)定結(jié)果中，對(duì)焦面進(jìn)行調(diào)平，從而去除平臺(tái)曝光位相對(duì)于測(cè)量位的標(biāo)定殘差；
8、s6：去除平臺(tái)曝光位相對(duì)于測(cè)量位的標(biāo)定殘差后，使用平面擬合公式擬合平臺(tái)在不同z向位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的平臺(tái)位姿rx、ry和z向誤差，將擬合結(jié)果分別補(bǔ)償至平臺(tái)z與rx、ry串?dāng)_標(biāo)定結(jié)果中以去除平臺(tái)z向柵格誤差；
9、s7：去除平臺(tái)z向柵格誤差后，通過一階線性擬合得到各曝光鏡頭中dmd安裝焦面的傾斜角度以及z向離焦量值，監(jiān)測(cè)曝光鏡頭中dmd傾斜角度及補(bǔ)償af機(jī)構(gòu)零位標(biāo)定誤差；
10、s8：去除曝光鏡頭中dmd傾斜角度及af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定誤差后，監(jiān)測(cè)各曝光鏡頭各位置的場(chǎng)曲狀態(tài)；
11、s9：將去除曝光鏡頭中dmd傾斜角度及af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定誤差后的數(shù)據(jù)與af機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)af機(jī)構(gòu)補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行調(diào)整或優(yōu)化。
12、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟s3中，監(jiān)測(cè)各曝光鏡頭內(nèi)各位置測(cè)量點(diǎn)的像散狀態(tài)的方法具體為：所述離焦量檢測(cè)方法為采用ccd抓取圖片并通過光學(xué)的衍射原理檢測(cè)離焦量的一種方法，其測(cè)量結(jié)果中含有物料上各測(cè)量點(diǎn)x向及y向的離焦量，計(jì)算x向及y向離焦量的差值作為像散值，將像散值與曝光鏡頭位置一一對(duì)應(yīng)，并進(jìn)行中值濾波處理，得到各曝光鏡頭內(nèi)各位置測(cè)量點(diǎn)的像散狀態(tài)，然后對(duì)曝光鏡頭內(nèi)相近位置的測(cè)量點(diǎn)的像散求均值，進(jìn)一步降低噪聲對(duì)有效數(shù)據(jù)的影響。
13、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟s4中，平臺(tái)在測(cè)量位的傾斜結(jié)果是由測(cè)量位位移傳感器標(biāo)定測(cè)量位平臺(tái)位姿所得到。
14、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟s5中，平臺(tái)曝光位相對(duì)于測(cè)量位的標(biāo)定結(jié)果是由曝光位位移傳感器標(biāo)定曝光位平臺(tái)位姿所得到。
15、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟s6中，rx表示平臺(tái)繞x軸的旋轉(zhuǎn)角度，ry表示平臺(tái)繞y軸的旋轉(zhuǎn)角度，z表示平臺(tái)整體的平移量。
16、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟s7中，監(jiān)測(cè)鏡頭中dmd傾斜角度及補(bǔ)償af機(jī)構(gòu)零位標(biāo)定誤差的方法具體為：通過線性擬合可得出曝光鏡頭中dmd焦面傾斜角度及af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定殘差，根據(jù)曝光鏡頭的不同，總計(jì)會(huì)得出若干組ry和z，其中ry主要反映的是曝光鏡頭中dmd焦面沿y軸方向的旋轉(zhuǎn)角度，z則是表征af機(jī)構(gòu)標(biāo)定零點(diǎn)與實(shí)際零點(diǎn)的偏移量值，將z補(bǔ)償至各曝光鏡頭af機(jī)構(gòu)邏輯零點(diǎn)位置，將曝光鏡頭焦面調(diào)平，從而補(bǔ)償af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定誤差。
17、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟s8中，監(jiān)測(cè)各曝光鏡頭各位置的場(chǎng)曲狀態(tài)的方法具體為：去除鏡頭中dmd傾斜角度及af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定誤差后，剩余殘差量即為鏡頭的場(chǎng)曲值，以曝光鏡頭編號(hào)的不同進(jìn)行劃分，分別得到各測(cè)量點(diǎn)在曝光鏡頭坐標(biāo)系下的位置關(guān)系，將各測(cè)量點(diǎn)場(chǎng)曲值與曝光鏡頭位置一一對(duì)應(yīng)，得到曝光鏡頭內(nèi)各位置的場(chǎng)曲值，由于測(cè)試中存在干擾，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波處理，避免異常數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果的干擾，處理完后對(duì)曝光鏡頭內(nèi)相近位置的測(cè)量點(diǎn)的場(chǎng)曲求均值。
18、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟s9中，對(duì)af機(jī)構(gòu)補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證的方法具體為：將去除鏡頭中dmd傾斜角度及af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定誤差后的數(shù)據(jù)與af機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)相同x向及y向位置所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，根據(jù)相關(guān)性數(shù)據(jù)大小判斷af機(jī)構(gòu)補(bǔ)償是否完全，如果兩組數(shù)據(jù)相關(guān)性低于設(shè)定閾值，則認(rèn)為af機(jī)構(gòu)補(bǔ)償完全，反之則排查af機(jī)構(gòu)或測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定結(jié)果。
19、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：為提高像散和場(chǎng)曲的數(shù)據(jù)精度所使用的中值濾波數(shù)據(jù)模型，同樣可使用均值濾波、高斯濾波等高頻濾波器代替。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
21、1、該ldi曝光機(jī)能夠分解出各分系統(tǒng)對(duì)于最終離焦量的貢獻(xiàn)量，通過測(cè)得平臺(tái)上物料各測(cè)量點(diǎn)的離焦量，進(jìn)而對(duì)各點(diǎn)所屬掃描周期、曝光鏡頭、條帶標(biāo)號(hào)及在物料坐標(biāo)系下的位置的不同進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)各分系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償，最終將曝光鏡頭焦面調(diào)平，焦面調(diào)節(jié)精度高，提高了曝光的解析精度和線寬一致性，滿足半導(dǎo)體制造的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
22、2、能夠?qū)f機(jī)構(gòu)補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，補(bǔ)償z向標(biāo)定數(shù)據(jù)，從而保證af機(jī)構(gòu)的有效性和準(zhǔn)確性，避免因af補(bǔ)償不完全而導(dǎo)致的鏡頭焦面與物料面不一致問題。
1.一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟?，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于，步驟s3中，監(jiān)測(cè)各曝光鏡頭內(nèi)各位置測(cè)量點(diǎn)的像散狀態(tài)的方法具體為：所述離焦量檢測(cè)方法為采用ccd抓取圖片并通過光學(xué)的衍射原理檢測(cè)離焦量的一種方法，其測(cè)量結(jié)果中含有物料上各測(cè)量點(diǎn)x向及y向的離焦量，計(jì)算x向及y向離焦量的差值作為像散值，將像散值與曝光鏡頭位置一一對(duì)應(yīng)，并進(jìn)行中值濾波處理，得到各曝光鏡頭內(nèi)各位置測(cè)量點(diǎn)的像散狀態(tài)，然后對(duì)曝光鏡頭內(nèi)相近位置的測(cè)量點(diǎn)的像散求均值，進(jìn)一步降低噪聲對(duì)有效數(shù)據(jù)的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于，步驟s4中，平臺(tái)在測(cè)量位的傾斜結(jié)果是由測(cè)量位位移傳感器標(biāo)定測(cè)量位平臺(tái)位姿所得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于，步驟s5中，平臺(tái)曝光位相對(duì)于測(cè)量位的標(biāo)定結(jié)果是由曝光位位移傳感器標(biāo)定曝光位平臺(tái)位姿所得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于，步驟s6中，rx表示平臺(tái)繞x軸的旋轉(zhuǎn)角度，ry表示平臺(tái)繞y軸的旋轉(zhuǎn)角度，z表示平臺(tái)整體的平移量。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于，步驟s7中，監(jiān)測(cè)鏡頭中dmd傾斜角度及補(bǔ)償af機(jī)構(gòu)零位標(biāo)定誤差的方法具體為：通過線性擬合可得出曝光鏡頭中dmd焦面傾斜角度及af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定殘差，根據(jù)曝光鏡頭的不同，總計(jì)會(huì)得出若干組ry和z，其中ry主要反映的是曝光鏡頭中dmd焦面沿y軸方向的旋轉(zhuǎn)角度，z則是表征af機(jī)構(gòu)標(biāo)定零點(diǎn)與實(shí)際零點(diǎn)的偏移量值，將z補(bǔ)償至各曝光鏡頭af機(jī)構(gòu)邏輯零點(diǎn)位置，將曝光鏡頭焦面調(diào)平，從而補(bǔ)償af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定誤差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟?，步驟s8中，監(jiān)測(cè)各曝光鏡頭各位置的場(chǎng)曲狀態(tài)的方法具體為：去除鏡頭中dmd傾斜角度及af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定誤差后，剩余殘差量即為鏡頭的場(chǎng)曲值，以曝光鏡頭編號(hào)的不同進(jìn)行劃分，分別得到各測(cè)量點(diǎn)在曝光鏡頭坐標(biāo)系下的位置關(guān)系，將各測(cè)量點(diǎn)場(chǎng)曲值與曝光鏡頭位置一一對(duì)應(yīng)，得到曝光鏡頭內(nèi)各位置的場(chǎng)曲值，由于測(cè)試中存在干擾，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波處理，避免異常數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果的干擾，處理完后對(duì)曝光鏡頭內(nèi)相近位置的測(cè)量點(diǎn)的場(chǎng)曲求均值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于，步驟s9中，對(duì)af機(jī)構(gòu)補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證的方法具體為：將去除鏡頭中dmd傾斜角度及af機(jī)構(gòu)z向零位標(biāo)定誤差后的數(shù)據(jù)與af機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)相同x向及y向位置所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，根據(jù)相關(guān)性數(shù)據(jù)大小判斷af機(jī)構(gòu)補(bǔ)償是否完全，如果兩組數(shù)據(jù)相關(guān)性低于設(shè)定閾值，則認(rèn)為af機(jī)構(gòu)補(bǔ)償完全，反之則排查af機(jī)構(gòu)或測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于ldi曝光機(jī)垂向監(jiān)測(cè)及補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟?，為提高像散和?chǎng)曲的數(shù)據(jù)精度所使用的中值濾波數(shù)據(jù)模型，同樣可使用均值濾波、高斯濾波等高頻濾波器代替。