CN104111596A - 用于光刻设备的全局调平的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于光刻设备的全局调平的装置，包括：一支撑台，用于调整一硅片至少三个自由度的移动；一调焦调平装置，用于测量所述硅片的垂向位置和/或倾斜角度； 该调焦调平装置包括n个传感器，所述硅片边缘均匀设有N个调平点，所述传感器位于所述调平点的上方，所述传感器用于测量所述调平点位置信息，所述传感器数量n与调平点N满足3≤n≤N。本发明还公开了一种采用上述用于光刻设备的全局调平装置的全局调平的方法。

Description

用于光刻设备的全局调平的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的全局调平的装置和方法。

背景技术

在光刻机领域中整机的产率Throughout是光刻机三大核心指标之一，为提高产率各光刻机制造商不断努力挖掘潜力，现有技术中出现TwinScan系列双工件台系统，其中在整机测量位对硅片上16个对准标记进行精对准，以提高对准精度。

在超大集成电路制造领域中，为解决复杂多点冲孔的路径优化问题，如专利US7054798所述提出一种结合旅行商问题算法（Traveling Sales Problem, TSP）对平面内单一冲孔路径进行近似计算，获得一条最短的加工路径，以此来提高加工效率。在调焦调平中也存在优化全局调平路径的方法，将全局调平起始点从扫描流程的上一个工位和下一个工位的连线上开始。该方法一种全局优化应用到局部流程中的优化思想方案，但调焦调平装置仍需要对硅片边缘的每个点位进行测量。

现有技术方案，例如TwinScan系列光刻机，其全局调平流程如下：

一般地，硅片全局调平有三点调平和八点调平，如图1所示。其上一个工作位为在TIS板上进行同标记的对准，之后开始全局调平边沿扫描。以P1作为全局调平边沿扫描的起始点，随后按逆时针方向（或顺时针方向）分别对P2及P3位置进行测量，然后进入下一个工作位。如左图所示为三点全局调平测量点，如右图所示八点全局调平测量点。这其中有相当大的路径行程。

现有技术方案中均采用一个传感器，对全局调平的测量点分别测量，每个时刻只能测量一点高度。本发明技术方案中采用多个传感器，对全局调平点同时(或分批)进行测量，每个时刻可同时测量多个点的高度。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种高效的用于光刻设备的全局调平的装置及方法。

为了实现上述发明目的，本发明公开用于光刻设备的全局调平的装置，包括：一支撑台，用于调整一硅片至少三个自由度的移动；一调焦调平装置，用于测量所述硅片的垂向位置和/或倾斜角度；该调焦调平装置包括n个传感器，所述硅片边缘均匀设有N个调平点，所述传感器位于所述调平点的上方，所述传感器用于测量所述调平点位置信息，所述传感器数量n与调平点N满足3≤n≤N。

其中，所述N等于8，所述n等于8。

其中，所述N等于3，所述n等于3。

更进一步地，当所述调平点为八个时，所述传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，所述第一传感器和第二传感器与硅片中心连线的夹角为45度，所述第二传感器和第三传感器与硅片中心连线的夹角为90度，所述第三传感器和第四传感器与硅片中心连线的夹角为270度。

本发明还提出一种采用上述用于光刻设备的全局调平的装置的全局调平的方法，其特征在于，包括：所述支撑台承载硅片进行移动，使得至少有两个所述调平点同时移动到所述传感器的下方，所述传感器测量所述调平点的位置信息，从而对所述硅片进行全局调平。

其中，所述硅片的移动次数c满足0≤c≤N-n。

其中，所述N等于8，所述n等于8。

其中，所述N等于3，所述n等于3。

其中，所述n等于4，N等于8时，第一至第四传感器沿顺时针排布，硅片移动的路径规划如下：

    步骤一、硅片移动以使得第一和第三传感器分别测量第一、第二调平点；

步骤二、硅片移动以使得第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器分别测量第三、第四、第五、第六调平点；

步骤三、硅片移动以使得第二传感器和第四传感器分别测量第七、第八调平点。

本发明所提供的用于光刻设备的全局调平的装置及方法，采用多个传感器，对全局调平点同时(或分批)进行测量，每个时刻可同时测量多个点的高度，节省全局调平的时间，增加产能。 

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是现有技术中所使用的硅片全局调平测量点的示意图；

图2是双工件台工作流程的示意图；

图3是现有技术中所使用的全局调平的示意图；

图4是本发明所示出的多传感器装置示意图；

图5是不需移动的三点、八点传感器的全局调平路径及装置；

图6是需要移动的四传感器八测量点全局调平装置；

图7是本发明所示出的四传感器八点全局调平扫描路径示意图；

图8是调平测量结束时的FLS位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

    本发明提出了一种高效全局调平边沿扫描的装置，它包括：一工件台，用于带动一硅片进行至少三个自由度的移动；一调焦调平装置，用于测量所述硅片的垂向位置和/或倾斜角度；该调焦调平装置包括多个传感器，硅片边缘均匀设有多个调平点，传感器位于调平点的上方，传感器用于测量所述调平点位置信息。

确定全局调平过程中需要测量的点数，本技术方案就是布置尽可能多的传感器，使其能够分别测量硅片边缘的不同测量点。现假设全局调平的过程中需要测量的点的个数为N，传感器个数为n，则相应关系应满足3≤n≤N，最多移动次数为N-n，最少移动次数为0(n=N时)。

例如：八点调平时，在硅片边缘呈正八边形的布置八个边缘传感器，全局调平时不需要再移动；在正八边形顶点上布置七个传感器，全局调平需要移动1次；布置四个传感器，全局调平最多移动4次，经过合理路径规划后，全局调平的次数可减少为2次。八点的高度信息可分批次得到，进而FLS再运动至下一工位处。

图2是双工件台工作流程的示意图。如图2所示，它包括如下工作步骤：a.下片机械手从硅片台上取走硅片；b.上片机械手把硅片放置于硅片台上；d．搜索精确零位，激光干涉仪清零；e.对准用于建立工件台坐标系 TIS对准；f.对硅片进行全局调平边沿扫描；g.粗对准，用于建立硅片坐标系；h.对硅片进行逐场调平；i.参考对准标记对硅片进行精对准；j.两个工件台进行交换；k.搜索精确零位，激光干涉仪清零；l.施行同轴对准；m.对硅片进行局部校准；n.确定最佳焦面1；o.确定最佳焦面2；p.实施扫描曝光。

这种硅片的工作流程称为工序，而在每一种工序中又由若干个工位点组成，每个工位点的坐标值各异。全局调平是工件台承载着硅片只在水平方向运动，使得硅片边缘要测量的所有点都能在FLS的正下方出现一次，硅片不做Rz的旋转动作。全局调平开始时，工件台带动着硅片移动，使得测量点到达FLS传感器的正下方，也即图1中的f流程。其上一工作位是e流程的对准，即TIS板上的FLS标记移动到FLS传感器的正下方。其下一工作位是g流程的粗对准，即工件台带动硅片上粗对准标记运动到对准传感器的正下方。e流程用于建立工件台坐标系 TIS对准，g流程用于建立硅片坐标系。

本专利中提出了多传感器全局调平装置，要求测量高度信息的传感器为三个及以上，具体个数根据全局调平是实际测量点数及允许的空间布局来确定。现设全局调平的点数为N，相应传感器个数为n，则全局调平过程中传感器移动的最多次数为N-n。当传感器与测量点一样多时，全局调平中就不需要移动。当传感器个数少于调平点个数时，各调平点的个数不能一次测量得到，但通过合理的传感器布局及调平路径规划，该移动次数还能进一步缩小。作为实施例，本专利对n=N及n<N的情况进行分析，三点全局调平及八点全局调平时，分别布置三个及四个调平传感器（包含FLS自身）。通过合理的路径规划，提高工件台运动效率和整机产率。

图3是现有技术中所使用的全局调平的示意图，图3中101是上一工位，102是下一工位，201是FLS测量点，200是FLS路径。图4是本发明所示出的多传感器装置示意图，图4中101是上一工位，102是下一工位，200是FLS路径，202是传感器。

多传感器全局调平装置在全局调平过程中还存在两种形式，其一为全局调平测量过程中不需移动即可得到所有测量点高度信息，其二为全局调平测量过程中仍需移动一定路径才能得到所有测量点高度信息。前者的传感器个数与测量点个数相同；后者传感器个数比测量点数少。如图5为不需移动的三点、八点传感器的全局调平路径及装置。图6是需要移动的四传感器八测量点全局调平装置。

下面以一实施例说明3≤n<N的传感器布置及扫描路径，其中n=4为传感器个数，N=8为全局调平的测量点数。如图5为需要移动的四传感器八测量点全局调平装置。左图为四个传感器的布置情况，右图为硅片表面边缘的八个测量点。FLS为传感器S1，另外三个传感器分别为S2、S3、S4。在FLS的基础上额外布置三个调平传感器，使得能同时测量到硅片边缘待测的四点。其中，S1和S2与硅片中心连线的夹角为45度，S2和S3与硅片中心连线的夹角为90度，S3和S4与硅片中心连线的夹角为270度。全局调平时硅片边缘上某一固定位置运动至传感器测量位，全局调平开始。通过规定一定的扫描路径，八点的高度信息可分批次得到，进而FLS再运动至下一工位处。四个传感器的测量位置如下表：

传感器	测量位置
		S1	P1、P2
S2	P3、P4
		S3	P5、P6
S4	P7、P8

下面介绍四个传感器在八点全局调平中的路径规划，如图7所示。全局调平开始时，工件台带动硅片使得P1位置运动至S1传感器下方（此时P6位置在S3传感器下方）。全局调平的第一个测量时刻T1，此时S1测试P1点、S3测试P6点，其它传感器不做测试。如图7-A所示。

而后工件台带着硅片沿x轴负方向运动                                               ，使得P2位置在S1传感器的下方。全局调平的第二个测量时刻T2，此时S1测试P2点、S2测试P3点、S3测试P5点、S3测试P8点。如图7-B所示。

而后工件台带着硅片沿y轴正方向运动，使得P4位置在S2传感器的下方。全局调平的第三个测量时刻T3，此时S2测试P4点、S4测试P7点，其它传感器不做测试。如图7-C所示。

T3时刻后，全局调平的八个测量点已全部得到。由几何关系得到FLS(传感器S1)位于硅片坐标系的处，如图7所示。此后FLS再运动至下一工位处执行后续任务，如图7-D所示。下表为八点调平路径规划的各时刻及传感器工序。

 

图8是调平测量结束时的FLS位置示意图。

多传感器全局调平装置有许多种，无法一一穷举。

布置与全局调平点等量的传感器，全局调平时工件台不需要移动，即可同时得到所有测量点高度信息。一个测量时刻测量多点高度信息。

当由于空间布局的原因使得传感器个数无法达到全局调平点数时，可适当减少传感器个数，布置三个及其以上的传感器。全局调平时工件台需要做适当移动，分批次得到所有测量点高度信息。一个测量时刻测量多点高度信息。

本发明所提供的用于光刻设备的全局调平的装置及方法，采用多个传感器，对全局调平点同时(或分批)进行测量，每个时刻可同时测量多个点的高度，工件台就不需要走那么复杂的圆形轨迹，提高全局调平边沿扫描效率，节省全局调平的时间，增加产能，进而提高整机效率缩短工件台运动路径，降低工件台损耗，延长整机使用寿命。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于光刻设备的全局调平的装置，其特征在于，包括：

   一支撑台，用于调整一硅片至少三个自由度的移动；

   一调焦调平装置，用于测量所述硅片的垂向位置和/或倾斜角度；

   该调焦调平装置包括n个传感器，所述硅片边缘均匀设有N个调平点，所述传感器位于所述调平点的上方，所述传感器用于测量所述调平点位置信息，所述传感器数量n与调平点N满足3≤n≤N。

2.如权利要求1所述的用于光刻设备的全局调平的装置，其特征在于，所述N等于8，所述n等于8。

3.如权利要求1所述的用于光刻设备的全局调平的装置，其特征在于，所述N等于3，所述n等于3。

4.如权利要求1所述的用于光刻设备的全局调平的装置，其特征在于，当所述调平点为八个时，所述传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器，所述第一传感器和第二传感器与硅片中心连线的夹角为45度，所述第二传感器和第三传感器与硅片中心连线的夹角为90度，所述第三传感器和第四传感器与硅片中心连线的夹角为270度。

5.一种采用权利要求1所述的用于光刻设备的全局调平的装置的全局调平的方法，其特征在于，包括：所述支撑台承载硅片进行移动，使得至少有两个所述调平点同时移动到所述传感器的下方，所述传感器测量所述调平点的位置信息，从而对所述硅片进行全局调平。

6.如权利要求5所述的全局调平的方法，其特征在于，所述硅片的移动次数c满足0≤c≤N-n。

7.如权利要求5所述的全局调平的方法，其特征在于，所述N等于8，所述n等于8。

8.如权利要求5所述的全局调平的方法，其特征在于，所述N等于3，所述n等于3。

9.如权利要求5所述的全局调平的方法，其特征在于，所述n等于4，N等于8时，第一至第四传感器沿顺时针排布，硅片移动的路径规划如下：

    步骤一、硅片移动以使得第一和第三传感器分别测量第一、第二调平点；

步骤二、硅片移动以使得第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器分别测量第三、第四、第五、第六调平点；

步骤三、硅片移动以使得第二传感器和第四传感器分别测量第七、第八调平点。