[發明專利]一種調焦調平檢測裝置

有效

• 申請號: 201210594380.7
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103913953A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 刁雷;陳飛彪
• 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;G01B13/12
• 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

本發明涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種用于光刻設備的調焦調平檢測裝置。

背景技術

近年來，隨著半導體技術的不斷發展，硅片復雜程度及成本價格不斷提高，光刻工藝技術要求也不斷的提高，所以在調焦調平檢測的精度要求和曝光質量要求也大幅度提高。特別是在后道光刻工藝光刻機中，由于采用的是物距和像距比率為1的曝光鏡頭，根據光學原理可知放大倍率為1時，曝光鏡頭的物距和像距一定會存在等量變化關系（其中物距對應的就是掩模面的位置，像距對應焦平面的位置）。如圖1所示，當掩模面302的下表面發生一個δ位移量時，焦平面309對應也產生δ位移量，而傳感器的零位不會跟隨移動，此時經過調焦調平傳感器測量后使得硅片308到達的曝光位置仍然為離焦前的位置，所以測量后硅片308和最佳焦平面309＇之間存在相對位置差值δ，將嚴重影響到系統的成像分辨率及硅片的曝光質量。

現有的調焦調平檢測傳感器只是對硅片面進行檢測，不涉及掩模面檢測，首選還是對掩模面及掩模臺熱膨脹和熱變形進行控制，從而達到減小掩模面由于照明系統長時間由強光源照射下產生的熱膨脹和熱變形。控制熱膨脹和熱變形的方法主要通過兩個途徑來實現，一個是通過采用熱膨脹系數低、穩定性較好的材料解決熱膨脹和熱形變，這種材料的特點是在長時間強光源照射下的熱膨脹和變形較小，材料成本和零件加工成本較高；另一個是通過對掩模周圍環境進行調節，使得掩模周圍環境變化盡可能的小，從而減小因溫度變化而引起的掩模面漂移；此兩種方法的結合可以很大限度的降低掩模面的溫度漂移，但不能從根本上消除掩模面溫度漂移，從在光刻機中的實際使用情況來看，掩模面確實也存在溫度漂移，導致調焦調平傳感器零位與最佳焦平面發生偏離而產生傳感器硅片曝光質量不穩定。

為了從根本上消除掩模漂移對曝光系統成像分辨率的影響，該檢測裝置利用接近式氣壓式差分測量傳感器對端測量掩模面作為參考量，一段測量硅片面作為測量值，這樣就可以巧妙的解決掩模面相對于調焦調平傳感器零位偏移無法測量問題，可以始終確保檢測值的真實有效性，保證硅片曝光質量。該項測量技術的原理就是氣動測量技術。如圖2所示，氣動測量原理上有兩種方式，一種是檢測流量同被測工件間隙的關系，一種是檢測壓力同被測工件間隙的關系；這兩個關系就是空氣流量和壓力都與被測量間隙的大小成比例，而空氣壓力和流量相互之間成反比關系。氣動測量就是利用這樣的測量原理，測頭固定時，測量管路可以任意延長，方面對掩模面和硅片面同時測量。

美國專利US?7124624?B2中提供了一種用于光刻機中接近式差分測量傳感器，如圖3所示。102—氣體供給；106—質量流量控制器；108—積蓄器；110/120/122--緩沖器；138—質量流量傳感器/壓力傳感器；128—測量噴嘴；130—參考噴嘴；134—參考件；132—被測工件。工作原理如下：氣體通過氣體供給系統102向系統內部供給氣體，通過通氣管路112、116、118、136將各個元件連接在一起，供給的氣體通過質量流量控制器106進行調節再有經過緩沖器110/120/122，最終由參考噴嘴130和測量噴嘴128噴出，當測量相隔距離140和已知的參考相隔距離142有差別時，壓力傳感器138就會將感測到管道118和116壓力變化轉化為電信號，這樣就可以得到被測工件任意時刻的位置信息，最后整機得到信息后，發出控制指令來調節被測工件位置。專利中提到的差分式接近傳感器也不能解決其零位的離焦問題，不能直接解決曝光質量問題。????

發明內容

本發明的目的在于為了解決在后道工序中投影曝光鏡頭采用放大倍率為1的光刻機中，調焦調平傳感器無法檢測掩模面的漂移使得投影曝光系統的成像分辨率下降，而導致的硅片曝光質量不穩定等問題。降低對掩模臺及掩模所選用材料的熱膨脹系數和穩定性和周圍使用環境要求，從而降低其材料及加工成本達到滿足整機低成本控制要求。

???為了達到上述目的，本發明提出一種調焦調平檢測裝置，用于放大倍率為1的光刻系統的調焦調平，包括光源系統，掩模板，掩模臺，投影物鏡，硅片，工件臺，還包括一氣動差分測量傳感器，所述氣動差分測量傳感器包括兩組測量頭，第一組測量頭用于測量掩模面位置，第二組測量頭用于測量硅片面位置，一氣電轉換傳感器通過感測兩組測量頭測得的間距的不同而引起的氣壓值變化，將所述氣壓值變化值轉換為電信號，經過信號處理后輸送給整機控制系統，從而控制工件臺的調整。

其中，所述兩組測量頭分別包括三個測量頭，三個測量頭安裝位置分別一一對應。