[發明專利]一種光刻裝置能量傳感器

有效

• 申請號: 201110222159.4
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102914946A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 孫文鳳;羅聞
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G01J1/42
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別是涉及一種用于光刻裝置的能量密度探測傳感器裝置。

背景技術

在工業裝置中，由于高精度和高產能的需要，分布著大量高速實時傳感器測量、信號采樣、數據采集、數據交換和通信傳輸等的控制系統。這些系統需要我們采用多種方式實現傳感器探測、信號采樣控制、數據采集控制、數據交換控制和數據傳輸通信等的控制。有該控制需求的裝置包括：集成電路制造光刻裝置、平板顯示面板光刻裝置、MEMS/MOEMS光刻裝置、先進封裝光刻裝置、印刷電路板光刻裝置、印刷電路板加工裝置以及印刷電路板器件貼裝裝置等。

光刻裝置是一種將所需圖案應用于工件上的裝置。通常是將所需圖案應用于工件上的目標部分上的裝置。光刻裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，掩模板可用于生產在IC一個單獨層上形成的電路圖案，該圖案可以通過投射系統傳遞到工件(如硅晶片)的目標部分，例如包括一部分，一個或者多個管芯上。通常是通過成像到工件上提供的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上來按比例復制所需圖像。已知的光刻裝置還包括掃描器，運用輻射光束沿給定的方向(“掃描”方向)掃描所述圖案，并同時沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描工件來輻照每一目標部分。還可以通過將圖案壓印在工件上而將圖案通過構圖部件生成到工件上。

利用位于基底高度處的多個傳感器來評估和優化成像性能。這些傳感器可以包括空間圖像傳感器(SIS，Spatial?Image?Sensor)、用于曝光輻射劑量測量的能量傳感器(ES，Energy?Sensor)和測量使用的集成微透鏡干涉探測器(IMID，Integrating?Microbeam?Interference?Detector)。

SIS是一種在基底高度處測量空間圖像位置的傳感器，該空間圖像是在掩模高度處投射標記圖案形成的。位于基底高度處的投射圖像可以是線條圖案，其線寬與曝光輻射的波長相當。還可以使用SIS來測量投射系統的光學性能。可以使用不同照射設定于不同投射圖像的結合來測量投射系統的多種性質，如光瞳形狀、球差、慧差、像散和場曲等。

ES是一種位于光刻照明系統中測量能量密度的傳感器。通過測量光刻系統的能量密度控制光刻曝光劑量。具體方法是利用多個脈沖的平均波動性低于曝光精度要求的特性，通過選擇曝光的激光脈沖的個數來控制光刻曝光劑量精度，并進一步決定衰減率，最后進行曝光。使用該方法的控制光刻曝光劑量的系統主要包括激光器、衰減器、控制器以及能量傳感器，系統具有結構相對簡單的優點，并且結合其控制光刻曝光劑量的方法使用能大大提高光刻曝光劑量精度。

IMID是一種可以對達到高階的透鏡像差進行靜態測量的干涉波前測量系統。IMID能夠通過用于系統初始化和校準的集成測量系統來實現。

在以前的上述裝置中，當光刻對準系統使用的是DUV(深紫外)光源，則該輻射源以波長為248nm、193nm的準分子激光光源為主，也可使用157nm、126nm的準分子激光光源。此外，還有使用EUV(極紫外)脈沖輻射源和X射線脈沖輻射源的對準系統；如專利申請CN200610019816.4、CN200410100577.6、CN200410074853.6、CN200410047698.9中所述的傳感器不能提供所需的大范圍輻射波長轉換，且所轉換的輻射波譜較寬，其轉換的線性度也不夠好；另外，對于被轉換輻射是脈沖輻射時，所轉換得到的輻射脈沖的寬度可調整范圍較窄，且所轉換輻射脈沖的余輝較長，不利于脈沖輻射重復頻率的提高，影響了光刻裝置劑量控制性能與生產良率的提高。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種光刻裝置能量傳感器，包括：取樣光學部分，對照明系統中的光線進行取樣；光譜轉換部分，將取樣光線中的深紫外脈沖轉換成可見光脈沖；光電轉換部分，將可見光脈沖信號轉換為電流信號；以及差分放大輸出部分，將電流信號放大成電壓信號輸出。

其中，取樣光學部分包括聚光鏡，微透鏡陣列，石英棒和光闌。

其中，光譜轉換部分包括轉換晶體和濾波片。

其中，轉換晶體為YAG:Ce(摻鈰釔鋁石榴石)或者CaF2:Eu(摻銪氟化鈣)或者其它熒光粉。

其中，濾光片為BG39(玻璃牌號)或其它濾光片。

其中，光電轉換部分為光電二極管。

其中，差分放大輸出部分為前置放大器。

較佳地，還包括溫控裝置，用于控制光譜轉換部分和光電轉換部分的溫度。

其中，溫控裝置為半導體溫控裝置，包括溫度傳感器，半導體制冷片，溫控板卡以及散熱片。