[發明專利]一種采用鏡像硅片臺的光刻機

有效

• 申請號: 201210005214.9
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN103197506A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 楊志勇
• 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
• 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

本發明涉及光刻技術領域，特別是涉及一種采用鏡像硅片臺的光刻機及基于該硅片臺配置的硅片測量系統配置和光刻曝光流程，以及該光刻機在浸液式曝光條件下的應用。

背景技術

在集成電路芯片制造過程中，光刻機負責將電路版圖以投影曝光的方式轉印到硅基底上，形成所需的功能器件和布局連線。作為集成電路芯片制造中最為關鍵的環節，光刻機的成像、套刻性能直接決定了集成電路芯片最終的電氣性能，而光刻機的生產效率決定了芯片生產商的盈利能力。

對于光刻機的制造者而言，提高光刻設備的成像曝光性能，精密定位性能，以及設備運轉效率、速度，是其整體性能提升的三個核心要素。光刻機的設計制造者圍繞著三個核心需求，不斷優化光刻設備內部各個分系統的配置方式、工作流程，以及各分系統的技術解決方案。傳統的光刻設備均需要配置掩模臺，硅片臺，照明、成像系統，硅片傳輸系統，以及維持整個曝光流程中，掩模臺、硅片臺位置的位置測量系統。整個曝光流程包括：上硅片、硅片坐標系測量、掩模對準、曝光、下片等過程，這些過程在整個曝光流程中串行依次進行。如何通過曝光流程的優化，提高光刻機的生產效率，是光刻機設計者一直重點關注的技術領域。

當前，半導體制造技術及其光刻技術已經發展到45nm量級，為了滿足45nm極小分辨率的光刻曝光，ArF光刻機投影物鏡的數值孔徑（NA）必須達到1.35。從數值孔徑的公式“NA?=?n×sin（θ）”來看，投影物鏡的像方介質的折射率（n）達到1.44，這就使得浸液式光刻技術必須在當前的光刻設備制造中得以應用。

浸液式技術的關鍵是在投影物鏡下表面和硅片之間填充超純水流場，并由一套浸液供給系統完成供水，回收，氣密封，散熱，化學雜質清洗等功能。浸液流場的建立和撤銷需要大量時間，為了保證整個光刻機工作流程的順暢，高效率，在整個硅片批流程中，浸液流場須要一直維持工作狀態，不允許撤銷。與此同時，硅片臺還需要完成曝光，硅片坐標系測量，交換片等一系列復雜的動作。相對于傳統光刻機的硅片臺工作流程來看，浸液式光刻機的硅片臺需要考慮的技術因素更加復雜，尤其是交接硅片過程中的流場如何維持，成為光刻機設計者需要重點考慮的問題。

從目前已有的光刻機整機解決方案來看，該領域的技術人員均是通過改變硅片臺結構，并基于硅片臺結構設計浸液流場維持方案、優化工作流程的方式，實現浸液式光刻曝光，同時提高產率的目的。

美國專利US?7161659?B2，US?2004/211920?A1公開了一種光刻機采用雙硅片臺配置，在一個硅片臺曝光的過程中，另一個硅片臺進行硅片坐標系測量。同時，浸液維持機構配合雙硅片臺，硅片交接在曝光區域外完成，當一個硅片臺離開曝光區域，另一個硅片臺尚未進入曝光區域時，浸液維持機構將兩個硅片臺進行連接，支撐、維持并轉移浸液流場。兩個硅片臺相互獨立，整機的機械架構和測量系統匹配機制極其復雜。

美國專利US?2008/0225246?A1，US?2005/0036121?A1公開了一種將單硅片臺一分為二，其中承載硅片的部分在較大范圍內運動，攜帶硅片完成曝光，硅片坐標系測量，交接片等工作，另一部分與硅片臺相互配合，在硅片交接前與硅片臺進行流場交接，支撐并維持浸液流場，同時進行物鏡定位基準的測量部分。硅片臺與浸液維持臺在交接過程中需要高精度對接并同步運動，機構復雜，硅片位置信息需要在兩臺對接的過程中交接，容易損失精度。

發明內容

本發明的目的在于提出一種結構簡單，同時提高操作的可靠性和產率，以及具有較高測量精度的采用鏡像硅片臺的光刻機。

本發明提出一種采用鏡像硅片臺的光刻機，包括照明系統，掩模臺，投影物鏡，硅片臺，硅片傳輸系統以及位置測量系統，其特征在于：在硅片臺上以硅片臺中心為對稱點可左右放置第一硅片和第二硅片；沿硅片臺方向在硅片臺中心及所述硅片外側分別布置第一位置測量基準、第二位置測量基準和第三位置測量基準，用于提供水平向和垂向六自由度的參考位置，所述位置測量基準及所述硅片的中心點處在一條直線上且相鄰各點間間距相等；所述位置測量系統包括對稱布置在投影物鏡兩側的第一位置測量系統和第二位置測量系統，每個所述位置測量系統的測量軸到投影物鏡光軸的距離等于硅片臺上相鄰兩個所述位置基準的間距，所述測量軸和投影物鏡光軸處于同一平面內，并且硅片臺上位置測量基準的連線與所述平面平行。

其中，每個所述位置測量傳感系統包括水平向測量傳感器及垂向測量傳感器。

其中，在投影物鏡兩側對稱布置兩個所述硅片傳輸系統。

較優地，每個所述位置測量基準還包括掩模標記成像探測單元。