[發(fā)明專利]一種大面積投影光刻系統(tǒng)及其對(duì)準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110178698.2
• 申請(qǐng)日: 2011-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN102231049A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷亮;周金運(yùn);林清華;陳麗;施穎;王新星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;G03F9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種大面積投影光刻系統(tǒng)及其對(duì)準(zhǔn)方法，特別是一種用于光學(xué)投影曝光微納加工光刻領(lǐng)域中的掩模硅片對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。屬于大面積投影光刻系統(tǒng)及其對(duì)準(zhǔn)方法的改造技術(shù)。

背景技術(shù)

光刻投影物鏡、掩模硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、激光定位工件臺(tái)并稱為投影光刻機(jī)的三大核心部分。由于高密度的印刷電路板布線或者集成電路芯片都需要多次曝光才能制作完成，即每一次曝光前都需要與前面已曝光的圖形進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)后才能曝光，以保證每次曝光都有正確的相對(duì)位置，簡(jiǎn)稱為套刻曝光，而套刻精度正是取決于上述三大核心部件中的掩模硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度。

掩模硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)按探測(cè)器的類型可分為衍射光柵型與光度型兩種。前者是通過相位變化來測(cè)量，目前的高精度投影光刻機(jī)基本都是采用該類型，但由于該類型的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)使用了分別為相位光柵與振幅光柵的兩塊高密度光柵，并需要后續(xù)的多塊半玻片、1/4玻片、光強(qiáng)調(diào)制器激光干涉儀等光學(xué)元件作為伺服系統(tǒng)，制作成本高昂。后者主要采用CCD視頻信號(hào)通過光強(qiáng)的變化作為對(duì)準(zhǔn)依據(jù)，也就是將掩模與硅片上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記同時(shí)成像在CCD上，通過計(jì)算對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的圖像中心在CCD靶面的坐標(biāo)給出掩模和硅片的相對(duì)位置，這種方法簡(jiǎn)單易行，但主要的缺陷是精度相對(duì)較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種顯著提高對(duì)準(zhǔn)精度,可直接媲美衍射光柵型對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的大面積投影光刻系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單，方便實(shí)用的大面積投影光刻系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的大面積投影光刻系統(tǒng)，包括有準(zhǔn)分子激光器、照明系統(tǒng)、平移臺(tái)、掩模板、投影系統(tǒng)、硅片基板，其中掩模板及硅片基板分別裝設(shè)在平移臺(tái)的兩端，準(zhǔn)分子激光器通過照明系統(tǒng)進(jìn)行光路調(diào)制與光束質(zhì)量?jī)?yōu)化后，使紫外激光的光斑透過安裝在平移臺(tái)一端位置上的掩模板，掩模板所成的激光物象通過投影系統(tǒng)成像在安裝在平移臺(tái)另一端位置上的硅片基板上。?

上述平移臺(tái)具有三個(gè)相互垂直的三維立體自由度，分別為水平方向x1，垂直紙面方向y1，豎直方向z；z的調(diào)節(jié)遵循物象共軛準(zhǔn)則使得掩模板上的密布電路圖案通過投影系統(tǒng)曝光清晰成像在硅片基板上；x1與y1的大范圍調(diào)節(jié)使得系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的大面積投影光刻功能。

上述投影系統(tǒng)包括有兩個(gè)裝設(shè)位置分別與掩模板及硅片基板對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角棱鏡、激光器、半反半透鏡、第一圖像傳感器、第二圖像傳感器，其中轉(zhuǎn)角棱鏡都鍍上介質(zhì)膜，兩個(gè)半反半透鏡分別裝設(shè)在同軸對(duì)準(zhǔn)激光器的光源的位置上，且兩個(gè)半反半透鏡的其中一個(gè)反射面分別與兩個(gè)轉(zhuǎn)角棱鏡的位置相對(duì)應(yīng)，兩個(gè)半反半透鏡的另一個(gè)反射面分別與第一圖像傳感器及第二圖像傳感器的位置相對(duì)應(yīng)，激光器在經(jīng)過半反半透鏡后，其反射光經(jīng)過轉(zhuǎn)角棱鏡的介質(zhì)膜分別照明掩模板及硅片基板，所得到的視頻圖樣再次經(jīng)半反半透鏡，最后分別被第一圖像傳感器及第二圖像傳感器獲取。

上述轉(zhuǎn)角棱鏡都鍍上對(duì)532nm高透、351nm高反的介質(zhì)膜。

上述激光器為同軸對(duì)準(zhǔn)光源。

上述激光器為摻釹釔鋁石榴石激光器。

上述平移臺(tái)與硅片基板通過具有x2、y2、θ三個(gè)方向的三維微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置連接。

本發(fā)明大面積投影光刻系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)方法，包括如下步驟：

1）第一圖像傳感器實(shí)時(shí)地從掩模板獲取視頻圖，并對(duì)此圖樣進(jìn)行邊沿檢測(cè)、輪廓提取、區(qū)域定位與二值化后得到掩模板特征標(biāo)記的二值化位圖Q，并將該二值化位圖Q常駐存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中；?

同時(shí)，第二圖像傳感器實(shí)時(shí)地從硅片基板獲取視頻圖樣，對(duì)此圖樣同樣地進(jìn)行邊沿檢測(cè)、輪廓提取、區(qū)域定位與二值化后得到硅片基板特征標(biāo)記的二值化位圖P，并將該二值化位圖P實(shí)時(shí)更新在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中；

2）將上述二值化位圖Q及二值化位圖P兩者代入下式進(jìn)行P與Q的純相位匹配濾波器相關(guān)運(yùn)算：

??????????????

式中，F(xiàn)T[]代表傅立葉變換運(yùn)算，*代表求復(fù)共軛運(yùn)算，IFT{}代表反傅立葉變換運(yùn)算，M代表輸出的相關(guān)識(shí)別位圖；

3）根據(jù)上述運(yùn)算結(jié)果是否出現(xiàn)相關(guān)峰進(jìn)行判別，若沒有相關(guān)峰，則根據(jù)預(yù)設(shè)的步進(jìn)量驅(qū)動(dòng)三維微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置中的θ自由度作微量旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后重新進(jìn)入由第二圖像傳感器實(shí)時(shí)地從硅片基板獲取視頻圖樣，對(duì)此圖樣同樣地進(jìn)行邊沿檢測(cè)、輪廓提取、區(qū)域定位與二值化后得到硅片基板特征標(biāo)記的二值化位圖P，并將該二值化位圖P實(shí)時(shí)更新在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，直至獲得滿足判斷條件的相關(guān)峰值，此時(shí)旋轉(zhuǎn)量θ的微調(diào)整完畢，存儲(chǔ)相干峰所出現(xiàn)的位置值X，Y，并根據(jù)相關(guān)峰所出現(xiàn)的位置作微量平移，最后整個(gè)系統(tǒng)完成精密對(duì)位。