CN203444239U - 焦面调整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种焦面调整装置，包括工件台以及成像装置；成像装置设置在工件台上方；成像装置包括投影物镜、可控光学器件以及电控单元；可控光学器件设置在投影物镜内；可控光学器件与电控单元连接；添加可控光学器件在投影物镜与工件台之间，通过电控单元调整可控光学器件的光学特性改变投影物镜焦面的高阶形貌，使得投影物镜焦面产生特定的形貌起伏，并使焦面与硅片表面的高阶起伏重合，从而提高了光刻机的总体调焦精度，进而提高光刻工艺的成品率。

Description

焦面调整装置

技术领域

本实用新型涉及光刻领域，尤其涉及一种焦面调整装置。 

背景技术

光刻设备是一种应用于集成电路制造的装备，该装备的应用范围包括但不限于：集成电路制造光刻装置、液晶面板光刻装置、光掩模刻印装置、MEMS(微电子机械系统)/MOMS(微光机系统)光刻装置、先进封装光刻装置、印刷电路板光刻装置及印刷电路板加工装置等。 

在光刻设备的曝光过程中，需要对硅片进行对焦，由于硅片的厚度偏差、面形起伏以及投影物镜焦面的离焦、倾斜、场曲等因素，会造成硅片在曝光场内的局部区域垂向位置相对于物镜焦面存在偏差。如果该偏差大于有效焦深，将严重影响光刻设备的曝光，进而影响集成电路的质量和成品率。在当前的光刻工艺中，硅片的表面起伏以及投影物镜的场曲，硅片在曝光场内的局部区域垂向位置相对于物镜焦面存在的偏差已经非常接近光刻工艺的有效焦深。因此，必须采用调焦调平传感器测量出硅片表面的局部形貌相对于投影物镜焦平面的差异，并通过调焦的方法，使该差异尽可能小。 

传统的调焦方法是用工件台驱动硅片做垂向运动，调整硅片的高度和倾斜，使硅片局部区域的最佳拟合面与投影物镜焦面的最佳拟合面重合。由于工件台驱动硅片做垂向运动的控制方式只能调整硅片局部区域的离焦量和倾斜量，无法补偿曝光场内局部区域的高阶起伏，因此该方法无法完全补偿投影物镜视场范围内各个位置的离焦。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种焦面调整装置,以提高对焦精度。 

为了实现上述目的，本实用新型提出一种焦面调整装置，包括：工件台以 及成像装置；所述成像装置设置在所述工件台上方；所述成像装置包括投影物镜、可控光学器件以及电控单元；所述可控光学器件设置在所述投影物镜内；所述可控光学器件与所述电控单元连接。 

进一步的，所述可控光学器件包括三棱反射镜以及自适应光学器件，所述自适应光学器件设置在所述三棱反射镜的一侧。 

进一步的，，所述自适应光学器件为自适应凹形反射镜。 

进一步的，所述投影物镜中的光线经所述三棱反射镜的其中一表面反射至自适应光学器件，再经由所述自适应光学器件反射至所述三棱反射镜的另一面，最后经过投影物镜并照射在所述工件台上的晶圆表面。 

进一步的，所述可控光学器件为多电极驱动液晶透镜。 

进一步的，所述可控光学器件位于所述投影物镜的光瞳与像面之间。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要体现在：在投影物镜与工件台之间添加可控光学器件，通过电控单元调整可控光学器件的光学特性以改变投影物镜焦面的高阶形貌，使得投影物镜焦面产生特定的形貌起伏，并使焦面与硅片表面的高阶起伏重合，从而提高了光刻机的总体调焦精度，进而提高光刻工艺的成品率。 

附图说明

图1为实施例一中焦面调整装置的结构示意图； 

图2a至图2b为实施例一中焦面调整示意图； 

图3为实施例二中焦面调整装置的结构示意图。 

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的焦面调整装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。 

实施例一 

请参考图1，本实施例中，提出一种焦面调整装置，包括：工件台100以及 成像装置；所述成像装置设置在所述工件台100上方；所述成像装置包括投影物镜200、可控光学器件300以及电控单元400；所述可控光学器件300设置在所述投影物镜200内部；所述可控光学器件300与所述电控单元400连接。进一步的，所述可控光学器件300位于所述投影物镜200光瞳与像面之间。 

本实施例中，所述可控光学器件300包括三棱反射镜310以及自适应光学器件，所述自适应光学器件为自适应凹形反射镜320，所述自适应凹形反射镜320设置在所述三棱反射镜310的一侧，并与所述电控单元400连接；所述投影物镜200包括多个透镜，具体地说，包括1个凹透镜以及7个凸透镜，从上至下依次为凸透镜201、202、凹透镜203、凸透镜204、205、206、207、208；所述三棱反射镜310位于凸透镜205和凸透镜206之间，自适应凹形反射镜320位于所述三棱反射镜310的一侧。光线可以通过凸透镜201、凸透镜202、凹透镜203、凸透镜204以及凸透镜205经过三棱反射镜310的其中一表面反射至自适应凹形反射镜320，再经由自适应凹形反射镜320反射至三棱反射镜310的另一面，最后分别经过凸透镜206、凸透镜207以及凸透镜208至放置在工件台100上的晶圆表面。 

请参考图2a以及图2b，焦面调整装置的具体使用方式：首先，将硅片500放置于所述工件台100上，使用现有的光刻设备先测量一组焦面与电压的关系曲线；接着，将焦面与电压的关系曲线信息输入电控单元400；然后由电控单元400将焦面与电压的关系曲线转化成信号控制量，并将产生的相应的信号控制量施加于所述自适应凹形反射镜320，使所述自适应凹形反射镜320的每一点产生不同的曲率，产生特定起伏的焦面，从而使得像面各点均处在该焦面处。也就是说，当所述投影物镜200出射的光线经过所述可控光学器件成像到放置在工件台100的硅片上时，通过之前输入的焦面与电压的关系曲线的信息，调节所述电控单元400的电压，使得投影物镜200焦面产生特定的形貌起伏，并使该形貌起伏与硅片500面形重合，从而使硅片500各个位置均可处在最佳焦面位。 

所述电控单元400将焦面与电压的关系曲线转化成信号控制量的流程如下： 

1、通过测量得到硅片面形与所述投影物镜200面形差的系数矢量：

2、将所述自适应凹形反射镜320的控制量适量化为一个矩阵

则面形系数差 $\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{A}}_{\mathrm{mn}}=M\·\stackrel{\→}{E};$

3、用光学设计软件计算出矩阵M： 

1)将

定义为单位对角矩阵； 

2)逐列放到光学设计软件中计算结果，可以直接得到矩阵M； 

4、 $M^{-1}\·\mathrm{\Δ}{\stackrel{\→}{A}}_{\mathrm{mn}}=\stackrel{\→}{E},$ 由此得出

5、将

经过计算处理转变成相应的信号控制量。 

对于不同面形的硅片，所述投影物镜200的理想焦面与硅片面形会存在偏差，也就是说，硅片500不同面形所对应的最佳焦面位置不同，如图2a中实线表示硅片500面形，虚线表示所述投影物镜200的理想焦面。按照上述方法计算出信号控制量，所述电控单元400将产生的相应的信号控制量施加于所述自适应凹形反射镜320中，使所述自适应凹形反射镜320每一点产生不同的曲率，从而使得硅片500各个位置均可处在最佳焦面位，如图2b中所示，经过电控单元400调节后，硅片500面形与所述投影物镜200的最佳焦面完全重合。 

实施例二 

请参考图3，在本实施例中，提出的焦面调整装置包括：工件台110以及成像装置；所述成像装置设置在所述工件台110上方；所述成像装置包括投影物镜210、可控光学器件510以及电控单元410；所述可控光学器件510设置在所述投影物镜210内部；所述可控光学器件510与所述电控单元410连接，本实施例中所述可控光学器件510为多电极驱动液晶透镜。所述投影物镜210包括多个透镜，具体地说，包括1个凹透镜以及7个凸透镜，从上至下依次为凸透镜211、212、凹透镜213、凸透镜214、215、216、217、218；所述可控光学器件310位于凸透镜205和凸透镜206之间。光线可以依次通过凸透镜211、凸透镜212、凹透镜213、凸透镜214、凸透镜215以及可控光学器件510，最后分别经过凸透镜206、凸透镜207以及凸透镜208至放置在工件台110上的晶圆表面。 

焦面调整装置的具体使用方式与实施例一相同，具体请参考实施例一，在此不再赘述。 

综上，在本实用新型实施例提供的焦面调整装置中，添加可控光学器件在投影物镜之内，通过电控单元调整可控光学器件的光学特性改变投影物镜焦面 的高阶形貌，使得投影物镜焦面产生特定的形貌起伏，并使焦面与硅片表面的高阶起伏重合，从而提高了光刻机的总体调焦精度，进而提高光刻工艺的成品率。 

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种焦面调整装置，其特征在于，包括：工件台以及成像装置；所述成像装置设置在所述工件台上方；所述成像装置包括投影物镜、可控光学器件以及电控单元；所述可控光学器件设置在所述投影物镜内；所述可控光学器件与所述电控单元连接。

2.如权利要求1所述的焦面调整装置，其特征在于，所述可控光学器件包括三棱反射镜以及自适应光学器件，所述自适应光学器件设置在所述三棱反射镜的一侧。

3.如权利要求2所述的焦面调整装置，其特征在于，所述自适应光学器件为自适应凹形反射镜。

4.如权利要求2所述的焦面调整装置，其特征在于，所述投影物镜中的光线经所述三棱反射镜的其中一表面反射至自适应光学器件，再经由所述自适应光学器件反射至所述三棱反射镜的另一面，最后经过投影物镜并照射在所述工件台上的晶圆表面。

5.如权利要求1所述的焦面调整装置，其特征在于，所述可控光学器件为多电极驱动液晶透镜。

6.如权利要求1所述的焦面调整装置，其特征在于，所述可控光学器件位于所述投影物镜的光瞳与像面之间。

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