[發(fā)明專利]光刻裝置及提高光刻機(jī)套準(zhǔn)精度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110391694.2
• 申請(qǐng)日: 2011-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102411268A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱駿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;G03F9/00
• 代理公司: 隆天國(guó)際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 吳世華;張龍哺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光刻裝置和一種提高光刻機(jī)套準(zhǔn)精度的方法。

背景技術(shù)

在進(jìn)行硅晶片光刻的過(guò)程中，硅片工件臺(tái)會(huì)因光刻機(jī)光源的持續(xù)照射而發(fā)熱。而硅片工件臺(tái)溫度升高會(huì)引起硅片發(fā)生熱形變，從而造成硅片的套準(zhǔn)偏差上升、精度下降，進(jìn)而導(dǎo)致在光刻機(jī)連續(xù)工作中硅片與硅片、批次與批次之間工藝套準(zhǔn)精度差異較大。并且由于連續(xù)的曝光，溫度是不斷累積的，批次間和片間的差異始終無(wú)法避免。

光刻過(guò)程中還需要避免套準(zhǔn)精度上的任何細(xì)微影響及可能的微塵污染，普通的降溫措施難以實(shí)用。

對(duì)此，一種解決方案是采用硅片曝光過(guò)程中間歇冷卻硅片工件臺(tái)的方法，控制套準(zhǔn)精度，但是這樣一來(lái)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)能下降，設(shè)備的利用率降低。

另一種解決方案是在硅片與硅片工件臺(tái)之間設(shè)置熱屏蔽，但這種熱形變帶來(lái)的套準(zhǔn)精度下降的缺陷仍不能完全避免。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種光刻裝置，包括：光刻機(jī)鏡頭，包括由多個(gè)透鏡構(gòu)成的透鏡組，用于透射光刻機(jī)發(fā)出的光束；硅片工件臺(tái)，位于該鏡頭下方，用于放置硅片；溫度測(cè)量系統(tǒng)，附設(shè)于該工件臺(tái)，以檢測(cè)該工件臺(tái)的溫度；補(bǔ)償控制系統(tǒng)，根據(jù)該溫度測(cè)量系統(tǒng)傳來(lái)的溫度信號(hào)和預(yù)先擬合的硅片套準(zhǔn)偏差與硅片工件臺(tái)溫度的函數(shù)關(guān)系，預(yù)測(cè)出實(shí)刻硅片的套準(zhǔn)偏差，控制該光刻機(jī)鏡頭中的透鏡組在光軸方向發(fā)生相對(duì)位移以補(bǔ)償該實(shí)刻硅片的套準(zhǔn)偏差。

作為本發(fā)明上述光刻裝置的進(jìn)一步改進(jìn)：補(bǔ)償控制系統(tǒng)包括控制單元和伺服電機(jī)，該控制單元根據(jù)溫度測(cè)量系統(tǒng)傳來(lái)的溫度信號(hào)，通過(guò)該伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)光刻機(jī)鏡頭中的透鏡組在光軸方向發(fā)生相對(duì)位移以補(bǔ)償該實(shí)刻硅片的套準(zhǔn)偏差。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種提高光刻機(jī)套準(zhǔn)精度的方法，其技術(shù)方案如下：

一種提高光刻機(jī)套準(zhǔn)精度的方法，包括如下步驟：預(yù)先對(duì)測(cè)試硅片進(jìn)行光刻，擬合出硅片的套準(zhǔn)偏差與硅片工件臺(tái)溫度的函數(shù)關(guān)系；測(cè)算該硅片工件臺(tái)的溫度，依據(jù)該函數(shù)關(guān)系和該硅片工件臺(tái)的溫度，預(yù)測(cè)出實(shí)刻硅片的套準(zhǔn)偏差；控制光刻機(jī)鏡頭中的透鏡組在光軸方向發(fā)生相對(duì)位移以補(bǔ)償該實(shí)刻硅片的套準(zhǔn)偏差，對(duì)該實(shí)刻硅片進(jìn)行光刻。

采用本發(fā)明的光刻裝置，由于補(bǔ)償控制系統(tǒng)根據(jù)該溫度測(cè)量系統(tǒng)傳來(lái)的溫度信號(hào)控制光刻機(jī)鏡頭中的透鏡組在光軸方向發(fā)生相對(duì)位移以補(bǔ)償該實(shí)刻硅片的套準(zhǔn)偏差，實(shí)現(xiàn)了批次間和片間套準(zhǔn)精度的均勻；補(bǔ)償實(shí)刻硅片的套準(zhǔn)偏差的具體動(dòng)作由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)光刻機(jī)鏡頭中的由多個(gè)透鏡構(gòu)成的透鏡組做出，而伺服電機(jī)常與光刻機(jī)鏡頭配合設(shè)置，從而本發(fā)明的光刻裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性好。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的光刻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

在光刻過(guò)程中，隨著硅片工件臺(tái)10的持續(xù)升溫，放置于工件臺(tái)10上的實(shí)刻硅片11產(chǎn)生越來(lái)越大的熱形變，使硅片的套準(zhǔn)精度呈不斷下降的趨勢(shì)。據(jù)此，將實(shí)刻硅片11的套準(zhǔn)偏差視為硅片工件臺(tái)10熱形變引起的反應(yīng)，從而可以建立起硅片的套準(zhǔn)偏差與工件臺(tái)溫度之間的函數(shù)關(guān)系。通常，硅片工件臺(tái)10溫度越高，實(shí)刻硅片11的套準(zhǔn)偏差越大，但它們之間的關(guān)系不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

本發(fā)明公開(kāi)的一種光刻裝置如圖1所示，包括：硅片工件臺(tái)10，位于光刻機(jī)鏡頭13下方，用于放置硅片；溫度測(cè)量系統(tǒng)12，附設(shè)于該工件臺(tái)10，以檢測(cè)該工件臺(tái)10的溫度；光刻機(jī)鏡頭13，包括由多個(gè)透鏡構(gòu)成的透鏡組，用于透射光刻機(jī)發(fā)出的光束；補(bǔ)償控制系統(tǒng)，根據(jù)該溫度測(cè)量系統(tǒng)12傳來(lái)的溫度信號(hào)，控制該光刻機(jī)鏡頭13中的透鏡組在光軸方向發(fā)生相對(duì)位移以補(bǔ)償該實(shí)刻硅片的套準(zhǔn)偏差。其中補(bǔ)償控制系統(tǒng)具體包括伺服電機(jī)14和控制單元15。

溫度測(cè)量系統(tǒng)12將溫度信號(hào)傳送給控制單元15，控制單元15預(yù)測(cè)出該溫度下實(shí)刻硅片11的套準(zhǔn)偏差，并產(chǎn)生控制信號(hào)，伺服電機(jī)14接受控制單元15傳來(lái)的控制信號(hào)，使光刻機(jī)鏡頭13中的多個(gè)透鏡在光軸方向發(fā)生相對(duì)位移，從光學(xué)角度進(jìn)行補(bǔ)償，以抵消熱形變對(duì)實(shí)刻硅片11的套準(zhǔn)精度的影響。

例如，硅片工件臺(tái)10溫度升高至22.09攝氏度時(shí)，實(shí)刻硅片11產(chǎn)生了脹形變，控制單元15預(yù)測(cè)出實(shí)刻硅片11的套準(zhǔn)偏差為0.0132nm；這時(shí)，伺服電機(jī)14接受控制單元15傳來(lái)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)光刻機(jī)鏡頭13中的多個(gè)透鏡在光軸方向發(fā)生相應(yīng)的位移以抵消0.0132nm的套準(zhǔn)偏差。