CN101221368A - 物面像面位置的实时测校装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种物面像面位置的实时测校装置以及方法，所述装置包括照明光源系统、投影物镜成像系统、用于支撑并固定掩模版的掩模台、用于支撑并固定晶片的工作台，所述测校装置还包括用于监测物面位置的投影物镜成像系统顶部传感器，以及用于监测像面位置的投影物镜成像系统底部传感器，所述方法监测不同时刻投影物镜成像系统顶部传感器和底部传感器测量结果，通过与初始标定时刻物面像面位置相比较，计算可得不同时刻物面像面漂移量，并对投影系统物面像面位置进行实时校正。通过本发明的测校装置及方法，可以测量待测物面、像面与透镜的相对位置，有效修正光刻装置中投影物镜系统物面、像面漂移值。

Description

物面像面位置的实时测校装置以及方法

技术领域

本发明涉及光刻装置，具体的说，是一种光刻装置的物面像面位置的实时测校装置以及方法。

背景技术

光刻装置主要用于集成电路IC或其它微型器件的制造。通过光刻装置，可将掩模图形成像于涂覆有光刻胶的晶片上，例如半导体晶片或LCD板。光刻装置通过投影物镜曝光，将设计的掩模图形转移到光刻胶上，而作为光刻装置的核心元件，投影物镜的物面和镜面位置对光刻成像质量有重要影响。

为了获得最佳的成像效果，在曝光时刻，掩模图形下表面需置于物镜最佳物面高度，涂有光刻胶的晶片上表面需置于最佳像面高度。因此，在系统集成阶段，需精密地确定物镜最佳物面及最佳像面位置。

一般公知的方法是通过机械工装方式保证物面或者像面的精度。例如，美国第20030211411号专利中介绍了通过设计特殊的掩模确定像面的位置。类似地，美国第20040241558号、第20060103836号以及第20060250598号专利中还揭露了更多的通过曝光的方法确定像面位置的相关信息。此外，美国第20070260419号专利还介绍了通过测量掩模上特定标记的空间像的位置的方法确定物面的位置。然而，机械安装精度一般为微米量级，为进一步提高精度，会增大加工复杂度，也会大幅增加制造成本。利用曝光或测量空间像位置的方法，通过在一定的范围内步进搜索，可得成像质量相对较佳的物面(或像面)位置。但曝光方法过程复杂，且费时较长。更为重要的是，机械方法或曝光方法测量实时性都较差，特别是对于物面或像面位置变动较为频繁的应用场合，例如集成调试阶段，该缺点尤为明显，不仅大大降低生产效率，还对光刻装置成像质量造成较大影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种物面像面位置的实时测校方法以及装置，其通过分别置于投影物镜顶部和底部的垂向位置测量传感器，测量待测物面、像面与透镜的相对位置，有效修正光刻装置中投影物镜系统物面、像面漂移值，从而较为简便地实时测量投影系统物面、像面位置，并校正物面、像面偏差。

为达到上述目的，本发明提供一种物面像面位置的实时测校装置，其包括照明光源系统、投影物镜成像系统、用于支撑并固定掩模版的掩模台、用于支撑并固定晶片的工作台，其特征在于，所述物面像面位置的实时测校装置还包括用于监测物面位置的投影物镜成像系统顶部传感器，以及用于监测像面位置的投影物镜成像系统底部传感器。其中，所述顶部传感器透过实时监测所述掩模台垂向零平面相对于透镜顶部漂移，从而校正物面偏差；所述底部传感器透过实时监测所述工件台垂向零平面相对于透镜底部漂移，从而校正像面偏差。

本发明还提供一种物面像面位置的实时测校方法，其通过监测不同时刻投影物镜成像系统顶部传感器和底部传感器测量结果，通过与初始标定时刻物面像面位置相比较，计算可得不同时刻物面、像面漂移量，并对投影系统物面、像面位置进行实时校正。

本发明所述的物面像面位置的实时测校方法以及装置通过测量待测物面、像面与透镜的相对位置，有效修正光刻装置中投影物镜系统物面、像面漂移值，从而较为简便地实时测量投影系统物面、像面位置，并校正物面、像面偏差。

附图说明

通过以下对本发明的一个较佳实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1为应用本发明的光刻投影装置结构图的一个示例；

图2为应用本发明的投影物镜物面像面位置测量方法的一个示例；

图3为应用本发明的投影物镜物面位置测量方法的另一个示例。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本发明的较佳实施方式。

图1是根据本发明的优选的实施例而得的物面像面位置的实时测校装置的示意图，本发明的物面像面位置的实时测校装置包括：由照明光源1产生并传送电磁能量，照射至掩模台3夹持的掩模版2。经投影物镜5，掩模版2上的电路图形成像于晶片7上表面的光刻胶中，工件台8夹持并带动晶片7完成水平向和垂向运动。完成曝光的晶片7经化学处理过程后，掩模版2上的图形转移至晶片7表面的光刻胶中。投影物镜顶部传感器4可测量掩模台3与投影物镜5顶部的相对距离，投影物镜底部传感器6可测量工件台8与投影物镜5底部的相对距离。掩模台运动控制器9和工件台运动控制器10分别操纵掩模台3和工件台8三维运动。为相关光刻领域的熟练人员所公知，为获得期望曝光结果，针对照明光源1产生的特定电磁能量，需选择光刻胶的种类，并严格控制曝光后的处理过程。

在本发明的物面像面位置的实时测校装置中，以掩模台控制器9的垂向零平面为基准，可描述投影物镜5的最佳物面位置，以工件台控制器10的垂向零平面为基准，可描述投影物镜5的最佳像面位置。实际光刻系统中，受诸如温度、压力等工作环境的影响，控制器垂向零平面的位置可能发生漂移，由此导致对投影系统的物面及像面定位产生误差。本发明的物面像面位置的实时测校装置的特征在于：借助投影物镜顶部传感器4，实时监测掩模台3垂向零平面相对于透镜顶部漂移，从而校正物面偏差；借助投影物镜底部传感器6，实时监测工件台8垂向零平面相对于透镜底部漂移，从而校正像面偏差。

图2是根据本发明的优选实施例而得的物面像面位置的实时测校方法的示意图。利用曝光方法可确定投影物镜物面12及像面18，设初始标定时刻(t0时刻)最佳物面高度(位于最佳物面位置处掩模台相对于掩模台运动控制器垂向传感器零平面14距离)为u0，最佳像面高度(位于最佳像面位置处工件台相对于工件台运动控制器垂向传感器零平面20距离)为v0，顶部传感器零平面15测得的掩模台下表面位置为b0，底部传感器零平面16测得的工件台上表面位置为c0。经历一段时间后(t1时刻)，掩模台垂向控制器测量零平面漂移至平面13，工件台垂向控制器测量零平面漂移至平面19。以前述测量结果u0、v0分别控制掩模台和工件台垂向高度，则掩模台实际位置为11，工件台实际位置为17。此时顶部传感器测得的掩模台下表面位置11为b1，底部传感器测得的工件台上表面位置16为c1。容易得出，此时物面位置漂移为(b1-b0)，像面位置漂移为(c1-c0)，因此，实际物面对应u0-(b1-b0)，实际像面对应v0+(c1-c0)。

尽管本发明特别结合集成电路制造中利用本发明所述的设备及方法，但是为相关光刻领域的人员所容易理解，本设备及方法可广泛应用于其它可集成的光学系统中。

与实施例1类似，实施例2考虑实际光刻装置中的另一种可能情形，透镜顶部传感器测量零平面与实际物面同步发生偏移，图3是根据本发明的另一实施例而得的物面位置的实时测校方法的示意图，其中，21平面对应于t2时刻的物面位置，22平面对应于掩模台运动控制器垂向零平面位置。t2时刻，以掩模台垂向传感器定位掩模台高度至t0时刻最佳物面，此时透镜顶部传感器测得的高度偏差为(b2-b0)，因此t2时刻实际物面对应u0-(b2-b0)。

类似地，可实时校正透镜底部传感器测量零平面及实际像面的漂移值，测量方法同上面描述，在此不再赘述。

结合实施例1和实施例2，可同时校正因掩模台垂向传感器测量零平面漂移产生的测量误差以及因实际物面位置漂移产生的成像误差，也可校正因工件台垂向传感器测量零平面漂移产生的测量误差以及因实际像面位置漂移产生的成像误差。测量方法同上面描述，在此不再赘述。

需要特别说明的是，本发明的物面像面位置的实时测校装置以及方法不局限于上述实施例中所限定步骤执行顺序，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种物面像面位置的实时测校装置，其包括照明光源系统、投影物镜成像系统、用于支撑并固定掩模版的掩模台、用于支撑并固定晶片的工作台，其特征在于，所述物面像面位置的实时测校装置还包括用于监测物面位置的投影物镜成像系统顶部传感器，以及用于监测像面位置的投影物镜成像系统底部传感器。

2.根据权利要求1所述的物面像面位置的实时测校装置，其特征在于，所述顶部传感器透过实时监测所述掩模台垂向零平面相对于透镜顶部漂移，从而校正物面偏差。

3.根据权利要求1所述的物面像面位置的实时测校装置，其特征在于，所述底部传感器透过实时监测所述工件台垂向零平面相对于透镜底部漂移，从而校正像面偏差。

4.一种物面像面位置的实时测校方法，其特征在于：利用权利要求1所述的物面像面位置的实时测校装置，监测不同时刻投影物镜成像系统顶部传感器和底部传感器测量结果，通过与初始标定时刻物面像面位置相比较，计算得到不同时刻物面、像面漂移量，并对投影系统物面、像面位置进行实时校正。

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