[發(fā)明專利]一種用于光刻機的掩模預對準裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910057630.1
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN101963766A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張品祥
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00;G03F7/20
• 代理公司: 北京連和連知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路或其它微型器件制造領(lǐng)域的光刻設(shè)備，尤其涉及一種用于光刻機掩模預對準的裝置及方法。

背景技術(shù)

光刻機中的預對準技術(shù)是使掩模在一定精度范圍內(nèi)與光刻機的投影物鏡光軸進行預對準，包括旋轉(zhuǎn)和水平方向?qū)剩允沟脤蕵擞浱幱诰軐氏到y(tǒng)的捕獲范圍內(nèi)，預對準的成功與否以及其效率的高低直接影響著生產(chǎn)效率的高低。

中國專利公開文獻CN1940734提供了一種掩模預對準裝置，該裝置的特點是利用四象限探測器分別采集硅片上兩個標記的像，利用每個象限之間能量差值關(guān)系表征硅片的位置信息，這種裝置是光刻機系統(tǒng)中常用的預對準方法，無論是用于掩模預對準還是硅片預對準。該預對準裝置中采用了兩路對準探測系統(tǒng)進行探測，再對這兩路信號進行分光和合像，然后輸入監(jiān)視器進行監(jiān)視。捕獲標記范圍最大達到500um，一般為300um，主要受四象限探測器面積約束，捕獲范圍是探測器直徑的1/5。預對準精度達到10um左右，預對準精度主要受到以下因素的影響：照明標記的均勻性，照明光源能量，照明能量的穩(wěn)定性，四象限探測器的重復性，工作環(huán)境振動等，如更能嚴格控制以上幾個因素，預對準精度能達到5um。但是如果再想使用這種裝置和方法，很難達到高精度的預對準效果。

中國專利公開文獻CN101403865A中公開了一種光刻機掩模預對準系統(tǒng)，該系統(tǒng)也使用了兩組完全相同的光學系統(tǒng)對預對準標記進行成像，每組光學系統(tǒng)中都包括一個四象限光電傳感器。該預對準系統(tǒng)對光束的準直性要求較高，光束發(fā)散角較大時成像的彌散斑較大，進而影響對準精度。由于采用了兩組完全相同的光學系統(tǒng)，對這兩個光學系統(tǒng)中的各個元件的重復性要求都很高，光路調(diào)整的難度也較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提高預對準精度。本發(fā)明采用了下述預對準裝置和方法：

一種用于光刻機的掩模預對準裝置，包括：

第一光源和第二光源；

分別對第一光源和第二光源發(fā)出的第一光束和第二光束進行準直的第一準直單元和第二準直單元；

位于掩模板上的第一預對準標記和第二預對準標記；

雙遠心成像系統(tǒng)；

圖像傳感器和信號處理系統(tǒng)；

其中，經(jīng)第一準直單元準直的第一光束穿過第一預對準標記后由半透半反棱鏡反射至雙遠心成像系統(tǒng)，并經(jīng)由雙遠心成像系統(tǒng)成像于圖像傳感器上；

經(jīng)第二準直單元準直的第二光束穿過第二預對準標記后由反射棱鏡反射后透過半透半反棱鏡入射至雙遠心成像系統(tǒng)，并經(jīng)由雙遠心成像系統(tǒng)成像于圖像傳感器上，所述第二光束穿過第二預對準標記后得到的光束與第一光束穿過第一預對準標記后得到的光束平行；

信號處理系統(tǒng)對圖像傳感器上所成的像進行處理，并將處理結(jié)果反饋至掩模運動系統(tǒng)，由掩模運動系統(tǒng)控制掩模運動，并重復上述成像、處理、反饋和運動過程，直至實現(xiàn)預對準。

其中，該裝置還具有補償單元，補償單元將穿過第二預對準標記的光在一平面上成等大的像，光束從該平面到達雙遠心成像系統(tǒng)的光程和第一光束穿過第一預對準標記后到達雙遠心成像系統(tǒng)的光程相等。

其中兩個預對準標記形狀相同。

其中預對準標記優(yōu)選易加工結(jié)構(gòu)簡單的形狀，例如小圓孔。

其中第一光束和第二光束穿過第一預對準標記和第二預對準標記后出射的光束均以45度角分別入射到半透半反棱鏡和反射棱鏡的反射面上。

其中雙遠心成像系統(tǒng)的放大倍率M滿足C≤M×X，其中，X是對準精度，C是圖像傳感器像素尺寸。

其中圖像傳感器滿足B＝M×S，其中，B是傳感器尺寸，S是所需的標記捕獲范圍，M是所述雙遠心成像系統(tǒng)的放大倍率。

其中從兩個光源發(fā)出的光經(jīng)第一準直單元和第二準直單元準直后相互平行。

一種掩模預對準方法，采用了上述掩模預對準裝置，在經(jīng)第一準直單元準直的第一光束穿過第一預對準標記后由半透半反棱鏡反射至雙遠心成像系統(tǒng)，并經(jīng)由雙遠心成像系統(tǒng)成像于圖像傳感器上，同時，經(jīng)第二準直單元準直的第二光束穿過第二預對準標記后由反射棱鏡反射后透過半透半反棱鏡入射至雙遠心成像系統(tǒng)，并經(jīng)由雙遠心成像系統(tǒng)成像于圖像傳感器上的情況下，進行下述步驟：

(a)利用信息處理系統(tǒng)對圖像傳感器的每一象素進行坐標值定義；

(b)利用信息處理系統(tǒng)識別第一預對準標記和第二預對準標記在圖像傳感器上所成的像，確定其坐標值，計算兩個像之間的距離；

(c)根據(jù)兩個像之間的距離確定掩模的旋轉(zhuǎn)角度，將計算值反饋給掩模運動系統(tǒng)，利用該運動系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)掩模；