CN111443577B - 用于曝光设备的调整装置、方法及曝光设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种用于曝光设备的调整装置、方法及曝光设备。所述调整装置用于对工件台上放置的基板进行调整，所述基板表面预先被划分为多个测量区域，其包括：在光路上依次设置的光源、投影光栅、可调节反射镜、探测光栅和探测器模块；光源发出的光束经过投影光栅形成具有预设光斑图案的光束后，到达可调节反射镜；所述可调节反射镜将光束调整后照明所述工件台上放置的基板表面对应的测量区域；从所述基板表面反射的光束经所述探测光栅到达所述探测器模块；所述探测器模块根据探测到的光束信息计算调焦调平参数。该调整装置可以准确地对基板偏离量进行校正，可以减少曝光前的调焦调平时间，使得曝光设备的工作效率得到提升。

Description

用于曝光设备的调整装置、方法及曝光设备
技术领域
本公开涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种用于曝光设备的调整装置、方法及曝光设备。
背景技术
在投影光刻机中，曝光光束照明刻有集成电路图形的掩模，掩模经过投影物镜成像在晶圆(Wafer)上，使涂覆在晶圆上的光刻胶被曝光，从而将掩模图样复制到Wafer表面。
集成电路集成度的提高要求不断缩小光刻特征尺寸，光刻特征尺寸的缩小依赖于投影光刻机光刻分辨率的提高。缩短曝光波长和增大投影物镜的数值孔径是提高光刻分辨率最有效的手段，但导致了投影物镜的焦深急剧减小。投影物镜焦深的减小使涂有光刻胶的晶圆表面处在有效焦深范围之内变得越来越困难。因此，必须利用调焦调平传感器(Level Sensor)准确测量晶圆表面相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度的偏离量，并通过调焦调平执行器对该偏离量进行校正。
掩模图形通过光刻机镜头曝光后在晶圆上的单个成像区域称为一个Shot。现有技术，使用调焦调平传感器投影扫描测量得到每个Shot投影曝光的高度，但是，实际曝光时的扫描方向和调焦调平传感器测量时的扫描方向不同，无法准确地对偏离量进行校正。另外，现有技术中测量晶圆表面相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度的偏离量的时间较长，影响工作效率。
发明内容
本公开的目的是提供一种用于曝光设备的调整装置、一种用于曝光设备的调整方法及一种曝光设备。
本公开第一方面提供一种用于曝光设备的调整装置，用于对工件台上放置的基板进行调整，所述基板表面预先被划分为多个测量区域，包括：
在光路上依次设置的光源、投影光栅、可调节反射镜、探测光栅和探测器模块；其中，所述工件台用于放置待测量的基板，所述基板表面预先被划分为多个测量区域；
所述光源发出的光束经过所述投影光栅形成具有预设光斑图案的光束后，到达可调节反射镜；所述可调节反射镜将光束调整后，投射并覆盖所有测量区域；从所述基板表面反射的光束经所述探测光栅到达所述探测器模块；所述探测器模块根据探测到的光束信息计算调焦调平参数。
本公开第二方面提供一种用于曝光设备的调整方法，包括：
光源发出的光束经过投影光栅形成具有预设光斑图案的光束后，到达可调节反射镜；
所述可调节反射镜将光束调整后，投射并覆盖工件台上放置的基板表面的所有测量区域，所述基板表面预先被划分为多个测量区域；
从所述基板表面反射的光束经探测光栅到达探测器模块；
所述探测器模块根据探测到的光束信息计算调焦调平参数；
根据所述调焦调平参数对所述基板进行调焦调平。
本公开第三方面提供一种曝光设备，包括：
如第一方面中所述的调整装置。
本公开与现有技术相比的优点在于：
(1)本公开通过投影扫描测量得到每个测量区域在不同方向上的调焦调平参数，在实际曝光时选择与曝光扫描方向相同的调焦调平参数进行调焦调平，可以准确地对基板偏离量进行校正，从而使曝光质量得到提升。
(2)本公开在实际使用中，减少了曝光前的调焦调平时间，使得光刻机的工作效率得到提升。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本公开的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本公开所提供的一种用于曝光设备的调整装置的示意图；
图2示出了本公开所提供的一种对基板表面进行双向扫描的示意图；
图3示出了本公开所提供的一种用于曝光设备的调整方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
掩模图形通过光刻机镜头曝光后在Wafer上的单个成像区域称为一个Shot。现有技术，使用Level Sensor投影扫描测量得到每个Shot投影曝光的高度，但是，实际曝光时的扫描方向和Level Sensor测量时的扫描方向不同，无法准确地对偏离量进行校正。另外，现有技术中测量Wafer表面相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度的偏离量的时间较长，影响工作效率。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本公开实施例提供一种用于曝光设备的调整装置、一种用于曝光设备的调整方法及一种光刻机，下面结合附图进行说明。
图1示出了本公开所提供的一种用于曝光设备的调整装置的示意图。
请参考图1，所述调整装置包括：在光路上依次设置的光源100、投影光栅200、可调节反射镜300、工件台400、探测光栅500和探测器模块600；其中，所述工件台400用于放置待测量的基板(如，Wafer)，所述基板表面预先被划分为多个测量区域(即，Shot)；
所述光源100发出的光束经过所述投影光栅200形成具有预设光斑图案的光束后，到达可调节反射镜300；所述可调节反射镜300将光束调整后照明所述工件台400上放置的基板(如图所示)表面对应的测量区域；从所述基板表面反射的光束经所述探测光栅500到达所述探测器模块600；所述探测器模块600根据探测到的光束信息计算调焦调平参数。
根据本发明的一个实施方式，探测器模块600使用与曝光时的扫描路径相同的路径来测试基板表面的高度，并在曝光时进行补偿。
在本公开的一些实施例中，光源100可以为紫外线光源(UV Source)。投影光栅200具有预设光栅图案，光束通过之后可以形成相应的光斑图案。所述投影光栅200中光栅的数量大于基板表面预先被划分的测量区域的数量，即保证每个Shot都与一个光斑对应。实际应用中，所述光栅的数量可以设置为大于100个。工件台400上可以设置一真空吸盘对基板吸附固定。探测光栅500可以将光束分裂为多支(例如，两支)，对应的，探测器模块600中可以包括多个探测器(例如，对应设置为两个，如图1中所示的“L”和“R”)，探测器可以对光束进行全信号检测与数字化，得到光束信息，以计算调焦调平参数。
具体的，所述调整装置可相对于所述工件台沿第一方向或第二方向移动；
当所述调整装置相对于所述工件台沿第一方向移动时，所述可调节反射镜300反射到基板表面的光束，沿第一方向扫描所述基板表面对应的测量区域，所述探测器模块测得对应区域的调焦调平参数；
当所述调整装置相对于所述工件台沿第二方向移动时，所述可调节反射镜300反射到基板表面的光束，沿第二方向扫描所述基板表面对应的测量区域，所述探测器模块测得对应区域的调焦调平参数。
其中，所述第一方向和所述第二方向可以相反，例如双向(Up/Down，上/下)扫描。实际应用中，可以根据实际作业流程(Job recipe)，对第一方向和第二方向进行设定。
图2示出了本公开所提供的一种对基板表面进行双向扫描的示意图。请参考图2，所示基板被划分成了多个Shot，每个Shot在曝光时，曝光扫描的方向为上或者下(如图中箭头所示)，为了使实际曝光时的扫描方向和调焦调平测量时的扫描方向一致，本公开的调整装置通过一次扫描对使所有Shot进行调焦调平测量，并且使所有Shot双向扫描(Up/Down)后测量。
进一步的，所述探测器模块，具体用于：根据探测到的第一方向光束信息计算第一调焦调平参数；根据探测到的第二方向光束信息计算第二调焦调平参数。
进一步的，本公开的调整装置还可以包括：
调焦调平执行器(未示出)，用于选择与曝光扫描方向一致的调焦调平参数，对所述基板进行调焦调平。
本公开提供的调整装置，光源前面设置投影光栅，根据光斑图案，光线会到达可调节反射镜，可调节反射镜会依照不同的Wafer Shot，来使光线调整照明，测量Wafer表面高度。在Shot曝光扫描方向和调焦调平扫描方向一致时，可以准确地补正焦深。并且在实际使用中，可以减少曝光前的调焦调平时间(实测可以从11秒减少至5秒)，使得光刻机的工作效率得到提升。
图3示出了本公开所提供的一种用于曝光设备的调整方法的流程图；
请参考图3，本公开所提供的用于曝光设备的调整方法，采用上述实施例中的用于曝光设备的调整装置；所述调焦调平方法包括以下步骤：
步骤S101：光源发出的光束经过投影光栅形成具有预设光斑图案的光束后，到达可调节反射镜；
步骤S102：所述可调节反射镜将光束调整后，投射并覆盖工件台上放置的基板表面的所有测量区域，所述基板表面预先被划分为多个测量区域；
步骤S103：从所述基板表面反射的光束经探测光栅到达探测器模块；
步骤S104：所述探测器模块根据探测到的光束信息计算调焦调平参数；
步骤S105：根据所述调焦调平参数对所述基板进行调焦调平。
具体的，所述探测器模块使用与曝光时的扫描路径相同的路径来测试基板表面的高度，并在曝光时进行补偿。
具体的，所述调整装置可相对于所述工件台沿第一方向或第二方向移动；
当所述调整装置相对于所述工件台沿第一方向移动时，所述可调节反射镜反射到基板表面的光束，沿第一方向扫描所述基板表面对应的测量区域，所述探测器模块测得对应区域的调焦调平参数；
当所述调整装置相对于所述工件台沿第二方向移动时，所述可调节反射镜反射到基板表面的光束，沿第二方向扫描所述基板表面对应的测量区域，所述探测器模块测得对应区域的调焦调平参数。
具体的，所述第一方向和所述第二方向相反。
进一步的，所述探测器模块根据探测到的光束信息计算调焦调平参数，包括：
根据探测到的第一方向光束信息计算第一调焦调平参数；
根据探测到的第二方向光束信息计算第二调焦调平参数。
进一步的，所述调焦调平执行器根据所述调焦调平参数对所述基板进行调焦调平，具体为：调焦调平执行器选择与曝光扫描方向一致的调焦调平参数，对所述基板进行调焦调平。
进一步的，所述投影光栅中光栅的数量大于所述基板表面预先被划分的测量区域的数量。
进一步的，所述投影光栅中光栅的数量大于100个。
上述方法中，通过投影扫描测量得到每个测量区域在不同方向上的调焦调平参数，在实际曝光时选择与曝光扫描方向相同的调焦调平参数进行调焦调平，可以准确地对基板偏离量进行校正，从而使曝光质量得到提升。并且在实际使用中，可以减少曝光前的调焦调平时间，使得光刻机的工作效率得到提升。
本公开实施例还提供了一种曝光设备，该曝光设备包括上述实施例中的调整装置。
请参考图1，所述调整装置包括：在光路上依次设置的光源100、投影光栅200、可调节反射镜300、工件台400、探测光栅500和探测器模块600；其中，所述工件台400用于放置待测量的基板(如，Wafer)，所述基板表面预先被划分为多个测量区域(即，Shot)；
所述光源100发出的光束经过所述投影光栅200形成具有预设光斑图案的光束后，到达可调节反射镜300；所述可调节反射镜300将光束调整后照明所述工件台400上放置的基板(图中所示的Wafer)表面对应的测量区域；从所述基板表面反射的光束经所述探测光栅500到达所述探测器模块600；所述探测器模块600根据探测到的光束信息计算调焦调平参数。
具体的，探测器模块600使用与曝光时的扫描路径相同的路径来测试基板表面的高度，并在曝光时进行补偿。
在本公开的一些实施例中，光源100可以为紫外线光源(UV Source)。投影光栅200具有预设光栅图案，光束通过之后可以形成相应的光斑图案。所述投影光栅200中光栅的数量大于基板表面预先被划分的测量区域的数量，即保证每个Shot都与一个光斑对应。实际应用中，所述光栅的数量可以设置为大于100个。工件台400上可以设置一真空吸盘对基板吸附固定。探测光栅500可以将光束分裂为多支(例如，两支)，对应的，探测器模块600中可以包括多个探测器(例如，对应设置为两个，如图1中所示的“L”和“R”)，探测器可以对光束进行全信号检测与数字化，得到光束信息，以计算调焦调平参数。
具体的，所述调整装置可相对于所述工件台沿第一方向或第二方向移动；
当所述调整装置相对于所述工件台沿第一方向移动时，所述可调节反射镜300反射到基板表面的光束，沿第一方向扫描所述基板表面对应的测量区域，探测器模块测得对应区域的调焦调平参数；
当所述调整装置相对于所述工件台沿第二方向移动时，所述可调节反射镜300反射到基板表面的光束，沿第二方向扫描所述基板表面对应的测量区域，探测器模块测得对应区域的调焦调平参数。
其中，所述第一方向和所述第二方向可以相反，例如双向(Up/Down，上/下)扫描。实际应用中，可以根据实际作业流程(Job recipe)，对第一方向和第二方向进行设定。
请参考图2，所示基板被划分成了多个Shot，每个Shot在曝光时，曝光扫描的方向为上或者下(如图中箭头所示)，为了使实际曝光时的扫描方向和调焦调平测量时的扫描方向一致，本公开的调整装置通过一次扫描对使所有Shot进行调焦调平测量，并且使所有Shot双向扫描(Up/Down)后测量。
进一步的，所述探测器模块，具体用于：根据探测到的第一方向光束信息计算第一调焦调平参数；根据探测到的第二方向光束信息计算第二调焦调平参数。
进一步的，本公开的调整装置还包括：
调焦调平执行器(未示出)，用于选择与曝光扫描方向一致的调焦调平参数，对所述基板进行调焦调平。
本公开提供的光刻机，在调整装置中，光源前面设置投影光栅，根据光斑图案，光线会到达可调节反射镜，可调节反射镜会依照不同的Wafer Shot，来使光线调整照明，测量Wafer表面高度。在Shot曝光扫描方向和调焦调平扫描方向一致时，可以准确地补正焦深。并且在实际使用中，可以减少曝光前的调焦调平时间，使得光刻机的工作效率得到提升。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之。

Claims (10)

1.一种用于曝光设备的调整装置，用于对工件台上放置的基板进行调整，所述基板表面预先被划分为多个测量区域，其特征在于，所述调整装置包括：
在光路上依次设置的光源、投影光栅、可调节反射镜、探测光栅和探测器模块；
所述光源发出的光束经过所述投影光栅形成具有预设光斑图案的光束后，到达可调节反射镜；所述可调节反射镜将光束调整后，投射并覆盖所有测量区域；从所述基板表面反射的光束经所述探测光栅到达所述探测器模块；所述探测器模块根据探测到的光束信息计算调焦调平参数；
所述探测器模块使用与曝光时的扫描路径相同的路径来测试基板表面的高度，并在曝光时进行补偿；
所述投影光栅中光栅的数量大于所述基板表面预先被划分的测量区域的数量。
2.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述光源为紫外线光源。
3.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述调整装置可相对于所述工件台沿第一方向或第二方向移动；
当所述调整装置相对于所述工件台沿第一方向移动时，所述可调节反射镜反射到基板表面的光束，沿第一方向扫描所述基板表面对应的测量区域，所述探测器模块测得对应区域的调焦调平参数；
当所述调整装置相对于所述工件台沿第二方向移动时，所述可调节反射镜反射到基板表面的光束，沿第二方向扫描所述基板表面对应的测量区域，所述探测器模块测得对应区域的调焦调平参数。
4.根据权利要求3所述的调整装置，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向相反。
5.根据权利要求4所述的调整装置，其特征在于，所述探测器模块，具体用于：
根据探测到的第一方向光束信息计算第一调焦调平参数；
根据探测到的第二方向光束信息计算第二调焦调平参数。
6.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述投影光栅中光栅的数量大于100个。
7.一种用于曝光设备的调整方法，用于权利要求1-6任一项所述的调整装置，其特征在于，包括：
光源发出的光束经过投影光栅形成具有预设光斑图案的光束后，到达可调节反射镜；
所述可调节反射镜将光束调整后，投射并覆盖工件台上放置的基板表面的所有测量区域，所述基板表面预先被划分为多个测量区域；
从所述基板表面反射的光束经探测光栅到达探测器模块；
所述探测器模块根据探测到的光束信息计算调焦调平参数；
根据所述调焦调平参数对所述基板进行调焦调平；
所述探测器模块使用与曝光时的扫描路径相同的路径来测试基板表面的高度，并在曝光时进行补偿。
8.根据权利要求7所述的调整方法，其特征在于，所述调整装置可相对于所述工件台沿第一方向或第二方向移动；所述方法还包括：
当所述调整装置相对于所述工件台沿第一方向移动时，所述可调节反射镜反射到基板表面的光束，沿第一方向扫描所述基板表面对应的测量区域，所述探测器模块测得对应区域的调焦调平参数；
当所述调整装置相对于所述工件台沿第二方向移动时，所述可调节反射镜反射到基板表面的光束，沿第二方向扫描所述基板表面对应的测量区域，所述探测器模块测得对应区域的调焦调平参数。
9.根据权利要求8所述的调整方法，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向相反。
10.一种曝光设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至6中任一项所述的调整装置。
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