[發(fā)明專利]投影物鏡的焦面測(cè)量裝置和方法以及曝光系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710114463.4
• 申請(qǐng)日: 2017-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN108508705B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

本發(fā)明涉及一種投影物鏡的焦面測(cè)量裝置和方法以及曝光系統(tǒng)，該測(cè)量裝置固定于工件臺(tái)上與所述工件臺(tái)同步運(yùn)動(dòng)，依次包括基準(zhǔn)板、成像鏡組、視覺(jué)單元、控制單元及焦面計(jì)算單元，掩模上的第一標(biāo)記經(jīng)投影物鏡所成的空間像與所述基準(zhǔn)板的位置對(duì)應(yīng)，所述基準(zhǔn)板與所述視覺(jué)單元的靶面共軛。本發(fā)明將視覺(jué)單元安裝于工件臺(tái)上，用以監(jiān)測(cè)投影物鏡的焦面位置，代替了人工定期校準(zhǔn)的方式；與現(xiàn)有的光柵?光電二極管相比，降低了測(cè)量裝置的復(fù)雜度及成本，同時(shí)提高了兼容性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光刻機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種投影物鏡的焦面測(cè)量裝置和方法以及曝光系統(tǒng)。

背景技術(shù)

投影物鏡(PO)是光刻機(jī)的重要部件，它將掩模(Reticle)上的圖形成像到硅片表面。但由于環(huán)境中的溫度、壓力、濕度等條件的變化，導(dǎo)致PO的焦面漂移，影響曝光圖形的質(zhì)量。

目前，PO焦面通常由人工定期校準(zhǔn)，具體方法是：按一定的步距，在多個(gè)高度上進(jìn)行曝光；然后在顯微鏡下人工搜索最清晰的圖形；并將圖形最清晰時(shí)對(duì)應(yīng)的高度設(shè)定為PO焦面。這種方法效率極低，且更新周期長(zhǎng)。

ASML光刻機(jī)利用Reticle對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)在線搜索PO焦面。該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)由光電二級(jí)管和對(duì)準(zhǔn)光柵組成，裝在工件臺(tái)上，并在Reticle上設(shè)置一個(gè)光柵，使該光柵的像與對(duì)準(zhǔn)光柵重合；垂向移動(dòng)工件臺(tái)使該光柵的像和對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)相對(duì)垂向運(yùn)動(dòng)，找到光電二極管得到能量最大點(diǎn)，即為PO焦面。該對(duì)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且對(duì)Reticle上的標(biāo)記有約束，兼容性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種投影物鏡的焦面測(cè)量裝置和方法以及曝光系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種投影物鏡的焦面測(cè)量裝置，固定于工件臺(tái)上與所述工件臺(tái)同步運(yùn)動(dòng)，依次包括基準(zhǔn)板、成像鏡組、視覺(jué)單元、控制單元及焦面計(jì)算單元，掩模上的第一標(biāo)記經(jīng)投影物鏡所成的空間像與所述基準(zhǔn)板的位置對(duì)應(yīng)，所述基準(zhǔn)板與所述視覺(jué)單元的靶面共軛；所述控制單元在所述工件臺(tái)垂向移動(dòng)時(shí)的每個(gè)垂向高度位置，控制所述視覺(jué)單元拍攝所述基準(zhǔn)板上的成像，所述焦面計(jì)算單元分析所述視覺(jué)單元上成像的邊界過(guò)渡寬度，找出滿足需求的邊界過(guò)渡寬度對(duì)應(yīng)的工件臺(tái)垂向高度即為所述投影物鏡的焦面位置。

較佳地，所述視覺(jué)單元上的成像包括所述第一標(biāo)記的成像，所述滿足需求的邊界過(guò)渡寬度具體為所述視覺(jué)單元在各個(gè)垂向高度位置拍攝的所述第一標(biāo)記的成像中最小邊界過(guò)渡寬度。

較佳地，所述基準(zhǔn)板上設(shè)有第二標(biāo)記，所述視覺(jué)單元同時(shí)拍攝第一標(biāo)記的空間像及第二標(biāo)記。

所述視覺(jué)單元上的成像包括所述第一標(biāo)記和所述第二標(biāo)記的成像，所述滿足需求的邊界過(guò)渡寬度具體為所述視覺(jué)單元在各個(gè)垂向高度位置拍攝的所述第一標(biāo)記的成像的邊界過(guò)渡寬度和所述第二標(biāo)記的邊界過(guò)渡寬度之差最小。

較佳地，所述焦面測(cè)量裝置還包括冷卻裝置。

較佳地，所述基準(zhǔn)板與所述掩模共軛。

較佳地，所述視覺(jué)單元為相機(jī)。

較佳地，所述成像鏡組包括沿光軸方向依次設(shè)置的反射鏡、第一透鏡、光闌及第二透鏡。

本發(fā)明還提供了一種投影物鏡的焦面測(cè)量方法，包括如下步驟：

S1：在工件臺(tái)上設(shè)置一基準(zhǔn)板，將掩模上的第一標(biāo)記經(jīng)投影物鏡投影在所述基準(zhǔn)板上；

S2：垂向移動(dòng)所述工件臺(tái)，在每個(gè)高度位置，利用一視覺(jué)單元拍攝所述基準(zhǔn)板上的成像；

S3：分析所述視覺(jué)單元所拍圖像的邊界過(guò)渡寬度，找出滿足需求的邊界過(guò)渡寬度對(duì)應(yīng)的工件臺(tái)垂向高度，即為投影物鏡的焦面位置。

較佳地，步驟S3具體為，所述視覺(jué)單元拍攝所述第一標(biāo)記在所述基準(zhǔn)板上的成像，并分析所述第一標(biāo)記的成像的邊界過(guò)渡寬度，找出邊界過(guò)渡寬度最小時(shí)對(duì)應(yīng)的工件臺(tái)垂向高度，即為投影物鏡的焦面位置。