[發明專利]用于通過無接觸式光學法定位光刻掩模的裝置和方法

有效

• 申請號: 201480066168.0
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN105829971B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 吉萊斯·弗萊斯闊特;格納爾·瑞貝特
• 申請（專利權）人: FOGALE納米技術公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙)11413
• 代理人: 謝攀,劉繼富

技術領域

本發明涉及用于為了特別在接觸/接近模式的光刻法中進行曝光晶片或襯底操作而相對于晶片表面定位光刻掩模的裝置。

本發明還涉及包括這種裝置的設備以及在該裝置或該設備中實施的方法。

本發明的領域更特別地但非限制性地為步進式光刻機和曝光系統的領域。

現有技術

光刻技術需要用于曝光處理中的晶片的操作。

待處理晶片包括待刻蝕層，其覆蓋有被稱為“抗蝕”層的光敏層。具有透明部分和不透明部分的掩模被定位于晶片表面之上。然后利用通常在紫外(UV)波長之內的光來通過掩模照射或曝光晶片表面。在掩模的透明部分中，光到達晶片并且改變光敏層的特性。化學處理的步驟之后，根據工藝(陽樹脂或陰樹脂)，位于被曝光區域中或被保護區域中的抗蝕層的部分被移除以允許選擇性地刻蝕待刻蝕層的未被覆蓋部分。

這些操作可以在工藝中重復許多次。因此，掩模必須相對于晶片表面很精確地被定位，使得曝光射線的光路是垂直的并且在通常包括已有結構的整個晶片或襯底上均等。

在平面X-Y(與晶片平面平行)中的定位通常通過將存在于掩模上的圖案(十字線、交叉線等)與已經在晶片表面上刻蝕出的圖案進行疊置來進行。掩模必須被定位于允許該對準在光敏樹脂層沒有被接觸影響的情況下實現該對準的一段距離處。

然后掩模還必須被定位于相對于晶片表面的恒定且非常精確的距離Z處，并且這必須在其整個表面上進行。這允許控制穿過掩模的光的衍射。實際上，該衍射直接決定能夠用以在晶片上復制掩模的圖案的精確度和分辨率。在短波長(紫外線或深紫外線或極端紫外線(EUV))被使用時，控制該距離Z甚至是更重要的，以便精確地限制衍射效應并且使刻蝕的空間分辨率最大化。

掩模必須不與晶片接觸。其通常被定位于約20微米或更短的距離Z處。

在已知的接觸/接近式曝光系統中，利用微珠或微柱來進行掩模的定位，所述微珠或微柱由陶瓷材料制成，具有標準直徑，用作墊片。這些微珠或墊片被牢固地固定到移動元件，允許將其插入掩模和晶片之間，之后組件被壓制。

該技術具有一些的缺點：

-其導致復雜的系統；

-機械接觸會損害接觸表面；

-控制將掩模定位在平面X-Y中和距離Z之上是復雜的，這是因為表面必須在已經進行X-Y定位之后才能在隔片兩側都被壓制。

-厚度控制的精確度不總是足夠的；

-不能夠使距離Z減小到一定限值之下，但是這對于限制衍射是期望的。

本發明的一個目的在于提出一種允許克服現有技術的缺點的、用于相對于待曝光晶片定位掩模的裝置和方法。

本發明的另一目的在于提出一種用于相對于待曝光晶片或襯底定位掩模的裝置和方法，其允許在與晶片表面沒有接觸的情況下的定位。

最后，本發明的一個目的在于提出一種用于相對于待曝光晶片或襯底定位掩模的裝置和方法，其允許將掩模精確定位在離晶片非常短的距離處。

發明內容

利用相對于晶片的表面定位掩模以曝光所述晶片的裝置實現了該目的，所述裝置包括適合于使所述掩模和所述晶片相對于彼此保持和移動的第一定位單元，所述裝置的特征在于，其還包括：

-成像單元，其適合于沿著至少一個視場生成晶片表面的和掩模的至少一個圖像，以便在所述視場中使所述掩模的和所述晶片的圖像定位標記同時成像，和

-至少一個光學距離傳感器，其適合于利用至少部分穿過成像單元的測量光束在所述視場中產生晶片表面和掩模之間的距離測量值。

根據實施例，根據本發明的裝置還能夠包括第二定位單元，其適合于相對于晶片表面移動視場(一個或更多個)。

根據實施例，根據本發明的裝置能夠包括成像單元，其適合于沿著三個視場同時生成至少三個圖像。

所述裝置能夠包括至少三個光學距離傳感器。

根據實施例，根據本發明的裝置能夠包括以下類型之一的至少一個光學距離傳感器：

-共焦傳感器，

-彩色共焦傳感器，

-低相干干涉儀(時間的、光譜的、頻率掃描的)，

-反射計，

-激光干涉儀。

根據實施例，根據本發明的裝置能夠包括還適合于產生以下測量值中的至少一個的至少一個距離傳感器：

-抗蝕層厚度的測量值，

-待刻蝕層的反射率的測量值，所述待刻蝕層存在于抗蝕層之下。

根據另一方面，提出了一種用于曝光晶片的設備，其包括根據本發明的、用于相對于晶片表面定位掩模的裝置。