CN105892241A - 一种光刻机大面积静态调焦调平的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高效光刻机大面积静态调焦调平装置，包括：投影物镜、硅片、工件台和调焦调平装置，所述投影物镜将掩膜图形曝光到硅片上；所述调焦调平装置包括光源、照明镜组、投影狭缝、投影镜组、探测镜组和探测器，所述光源经过所述照明镜组和所述投影镜组将所述投影狭缝成像在被测物上，经被测物反射后通过所述探测镜组将投影狭缝的像成像在所述探测器上；其特征在于，所述投影狭缝的测量光斑可以覆盖多个曝光场，每个曝光场包括多个测量光斑。本发明提出的一种高效大面积静态调焦调平装置和方法，可同时对多个曝光场进行测量。场切换时直接到达最佳焦面，减少了测量及逐场调平时间，提高整机效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路装备制造技术领域，尤其涉及一种光刻机大面积静态调焦调平的装置和方法。
背景技术
在光刻机领域中整机的产率Throughout是光刻机的核心指标之一，为提高产率各光刻机制造商不断努力挖掘潜力，以ASML公司为首推出了TwinScan系列双工件台***，其中在整机测量位对硅片上16个对准标记进行精对准，以提高对准精度。在公开日期为2001年10月4日、专利号为US6327025B1的Nikon专利中，调焦调平传感器***采用多个测量光斑、并且以位于中心位置的测量光斑为主的方法来检测工件曝光面垂向位置信息，实现自动调焦调平目的。但调焦调平装置仍需要对硅片边缘的每个点位先后分别进行测量。
现有技术方案例如NIKON、ASML等系列光刻机，其逐场调平测量点布置如图1所示，该测量过程中每次只能对一个曝光场的面形进行测量。单曝光场测量及曝光过程的流程如图2所示，首先是上片及全局调平过程，再从规定的第一个曝光场开始，用调焦调平传感器对被测物进行测量，根据面形信息(Z、Rx及Ry)移动运动台使得被测物到达物镜的最佳焦面再进行曝光，也即第一个场先后经过测量、调平及曝光流程。第一个场曝光结束后，运动台承载着被测物使得被测物的第二个曝光场到达物镜下方，调焦调平传感器再对第二个曝光场进行测量，其后为该曝光场的调平及曝光过程。按规划好的顺序对所有曝光场进行测量调平及曝光。现有技术方案的逐场测量调平曝光过程，测量环境时间长，场与场切换时不能一次运动到物镜的最佳焦面处，逐场调平过程耗时多，影响整机产率。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种高效光刻机大面积静态调焦调平装置，包括：光源、照明镜组、投影狭缝、投影镜组、探测镜组和探测器，所述光源经过所述照明镜组和所述投影镜组将所述投影狭缝成像在被测物上，经被测物反射后通过所述探测镜组将投影狭缝的像成像在所述探测器上；其特征在于，所述投影狭缝的测量光斑可以覆盖多个曝光场，每个曝光场包括多个测量光斑。
更进一步地，所述测量光斑可以覆盖至少覆盖二个曝光场。
更进一步地，所述每个曝光场的测量光斑数至少为三个。
本发明同时公开一种使用上述的光刻机大面积静态调焦调平装置进行硅片曝光的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）上硅片及全局调平；
（2）调焦调平传感器对i个曝光场同时进行面形测量；
（3）从第一个曝光场开始，移动运动台使被测物到达物镜的最佳焦面进行曝光；
（4）运动台承载着被测物，使被测物的下一个曝光场到达物镜的最佳焦面处，对下一个曝光场进行曝光，持续执行此步骤直至i个曝光场全部曝光完成。
本发明还公开一种使用上述光刻机大面积静态调焦调平装置进行硅片曝光的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）上片及全局调平；
（2）调焦调平传感器对第一批此i个曝光场同时进行面形测量；
（3）从该批次的第一个曝光场开始，移动运动台使被测物到达物镜的最佳焦面进行曝光；
（4）运动台承载着被测物，使被测物的下一个曝光场到达物镜的最佳焦面处，对下一个曝光场进行曝光，持续执行此步骤直至该批次的i个曝光场全部曝光完成；
（5）调焦调平传感器对下一批次的i个曝光场同时进行测量；
（6）重复上述步骤（3）、（4）和（5），直至所有批次的所有曝光场全部曝光完成。
本发明提出的一种高效大面积静态调焦调平装置和方法，要求在曝光场划分的x、y两个垂直方向，均布置能覆盖两个或两个以上曝光场的测量点，可同时对多个曝光场进行测量。场切换时直接到达最佳焦面，减少了测量及逐场调平时间，提高整机效率。
附图说明
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是现有技术中逐场调平测量点布置图；
图2是现有技术中单曝光场测量及曝光过程的流程图；
图3是本发明光刻机曝光及调焦调平装置结构示意图；
图4是投影狭缝处的光斑布置示意图；
图5是硅片面的多场全覆盖测量图；
图6是多场全覆盖调平及曝光流程图；
图7为硅片面的多场部分覆盖测量图；
图8为多场部分覆盖调平及曝光流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
图3为本发明光刻机曝光及调焦调平装置结构示意图。投影物镜1将掩膜图形曝光到硅片2上。硅片2即被测物，硅片2下方为运动台3，承载着被测物在六个自由度方向移动，使得硅片曝光场到达物镜的最佳焦平面。在硅片2及物镜1的两侧为面形信息测量的调焦调平装置，左为探测分支，右为投影分支。调焦调平装置实现对被测物当前位置的面形信息——高度Z及旋转Rx、Ry的测量。
调焦调平装置采用三角测量法，光源9经过照明镜组8和投影镜组6将投影狭缝7成像在被测物上，经被测物反射后通过探测镜组5将狭缝的像成像在探测器4上。被测物的高度不同，投影狭缝7在探测器4上成像的位置就不同，被测物高度和探测器上的光斑成像位置是一一对应的。
图4为投影狭缝处的光斑布置示意图，为一种至少能覆盖四个场的光斑布置图，探测光斑分布在30mm*30mm的范围内。本技术方案提出的大面积静态调焦调平策略，要求每个曝光场的测量光斑数至少为三个；一次能对至少二个曝光场进行测量；测量光斑x向覆盖两个场，y向覆盖两个场。
图5为硅片面的多场全覆盖测量图。在本实施例中，测量光斑能覆盖四个曝光场，则在测量过程中，可以得到四个曝光场的面形信息。图中深色的四个方形区域为需要的曝光场，调焦调平传感器如图中所示可同时覆盖四个曝光场。这种情况下，一次测量即可得到全部四个场的面形信息，相应的测量、逐场调平及曝光流程如图6所示。首先是上片及全局调平过程，再用调焦调平传感器对被测物进行测量，由于调焦调平传感器是多场全覆盖，故一次测量即可得到全部曝光场的面形信息。再从规定的第一个曝光场开始，移动运动台使得被测物到达物镜的最佳焦面再进行曝光。第一个场曝光结束后，运动台承载着被测物使得被测物的第二个曝光场到达物镜的最佳焦面处，即可对第二个场进行曝光。从上一个场曝光结束到下一个场曝光开始，运动台都会根据调焦调平传感器已经测得的面形信息直接承载被测物到达物镜最佳焦面处，节省了测量及调平的时间。
在本发明的另一个实施例中，图7为硅片面的多场部分覆盖测量图。图中深色的16个方形区域为需要的曝光场，调焦调平传感器如图中所示可同时覆盖四个曝光场。这种情况下，一次测量可得到四个场的面形信息，先对这四个场进行逐场调平及曝光，再移动工件台到下一测量位置进行测量及逐场调平曝光，相应流程如图8所示。首先是上片及全局调平过程，再从规定的第一个测量位置开始，用调焦调平传感器对被测物进行测量，可得到四个场的面形信息，其后的调平及曝光过程与多场全覆盖的情况相同。在第一个测量位置的四个场曝光结束后，再移动运动台到第二个测量位置，重复多场全覆盖的测量、调平及曝光流程。按图7所示的曝光场及调焦调平传感器覆盖区域，图8所示的流程图中测量位置P=1,2,3,4,一次得到的面形数N=4，一次测量需要曝光场次序i=1,2,3,4。多场部分覆盖的情况，同样能节省面形测量及调平时间。
上述实施例中以调焦调平传感器的测量光斑可同时覆盖4个曝光场，每一曝光场光斑个数为三个为例进行图示说明，但本发明并非以此为限，本领域的技术人员得视实际设计需要将调焦调平传感器的测量光斑可同时覆盖2个曝光场、3曝光场、5个以上曝光场，同时每个曝光场中的光斑数量亦可为3个或多于3个。
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。
Claims (5)
1.一种光刻机大面积静态调焦调平装置，包括光源、照明镜组、投影狭缝、投影镜组、探测镜组和探测器，所述光源经过所述照明镜组和所述投影镜组将所述投影狭缝成像在被测物上，经被测物反射后通过所述探测镜组将投影狭缝的像成像在所述探测器上；其特征在于，所述投影狭缝的测量光斑可以覆盖多个曝光场，每个曝光场包括多个测量光斑。
2.如权利要求1所述的光刻机大面积静态调焦调平装置，其特征在于，所述测量光斑可以覆盖至少二个曝光场。
3.如权利要求1所述的光刻机大面积静态调焦调平装置，其特征在于，所述每个曝光场的测量光斑数至少为三个。
4.使用权利要求1-3所述的任一光刻机大面积静态调焦调平装置进行硅片曝光的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)上片及全局调平；
(2)调焦调平传感器对i个曝光场同时进行面形测量；
(3)从第一个曝光场开始，移动运动台使被测物到达物镜的最佳焦面进行曝光；
(4)运动台承载着被测物，使被测物的下一个曝光场到达物镜的最佳焦面处，对下一个曝光场进行曝光，持续执行此步骤直至i个曝光场全部曝光完成。
5.使用权利要求1-3所述的任一光机机大面积静态调焦调平装置进行硅片曝光的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)上片及全局调平；
(2)调焦调平传感器对第一批此i个曝光场同时进行面形测量；
(3)从该批次的第一个曝光场开始，移动运动台使被测物到达物镜的最佳焦面进行曝光；
(4)运动台承载着被测物，使被测物的下一个曝光场到达物镜的最佳焦面处，对下一个曝光场进行曝光，持续执行此步骤直至该批次的i个曝光场全部曝光完成；
(5)调焦调平传感器对下一批次的i个曝光场同时进行测量；
(6)重复上述步骤(3)、(4)和(5)，直至所有批次的所有曝光场全部曝光完成。
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