专利名称：将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置的方法
技术领域：
本发明涉及一种将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置的方法。
技术背景以前用于硅片曝光的光刻机硅片透镜成像系统由一组共轴或者非共 轴的透镜组成，其目的是为了将掩膜板上的图形用光学的方法成像到带有 光敏感的记录介质(如光刻胶)的硅片上。为了优化成像质量，实现曝光 最佳，必须尽可能的让硅片处在整个成像光路的焦平面上，且和主光轴垂 直，即令硅片处于最佳曝光位置，因此这就需要对硅片的水平位置和垂直 位置进行测量和调整。如图1所示，传统的方法是通过额外引入一束离轴的探测光束，使其 入射到硅片表面，然后由一探测器探测该探测光束的反射光的位置来测量 硅片的水平和垂直的位置，然后通过一反馈控制仪系统来对硅片平台的位 置进行调整。这种方法的不足之处在于由于用于探测的光束并非曝光光 束，无法真实反映硅片在曝光光路中的位置，制约了探测的精度。而且随 着工艺代的延伸，更小的关键尺寸使光刻的对焦深度大大縮小，这种方法 所能达到的精度已经不能满足工艺需求。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种将光刻机中的硅片在线调节到 最佳曝光位置的方法，该方法可利用光刻机自身的曝光光束，实时地测量
并调节硅片在实际曝光光路中的位置，从而可最大限度地提高光刻机控制 精度的可靠性，使光刻机能够满足更高要求的精度控制。为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的 (1 )通过一透镜成像系统，将在汇聚到硅片平面上的掩膜板图形的像， 成像到一焦平面空间像探测器阵列上并予以记录；(2)调节硅片平台，根 据像对比度的变化，计算出曝光区域上的每一点的最佳水平位置和最佳焦 距位置；(3) 判断当前的水平位置是否为最佳水平位置，若是则执行步骤(5)， 否则执行步骤(4);(4) 将测量结果反馈给硅片平台，并通过调整硅片平台的位置来对硅 片平台的水平位置进行调整，然后回到步骤(1);(5) 判断当前的焦距是否为最佳对焦位置，若是则开始进行曝光，否 则执行步骤(6);(6) 将测量结果反馈给硅片平台，并通过调整硅片平台在垂直方向上 的扫描来对硅片平台的焦距进行调整，然后回到步骤(5)。本发明由于采用了上述技术方案，具有这样的有益效果，即提高了光 刻机对硅片水平位置和垂直位置控制的测量和调节精度，减少了返工率； 同时最大限度的提高光刻机的精度控制可靠性，使光刻机满足更高要求的 精度控制，提高了光刻机的利用效率。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明 图1是现有的硅片水平控制和自动对焦系统的构造示意图； 图2是本发明所述透镜成像系统的结构示意图；图3是本发明所述焦平面探测器阵列中探测器的示例性结构示意图； 图4是根据本发明的对硅片位置进行调节的流程图。
具体实施方式
参考图4，在一个实施例中，本发明所述方法包括如下步骤(1) 通过一透镜成像系统，将在汇聚到硅片平面上的掩膜板上的图 案的像，通过45度角度分束板组中的下分束板，成像到一焦平面空间像 探测器阵列上并予以记录。如图2所示，所述透镜成像系统，至少包括: 主透镜组、傅立叶平面附近的45度角度分束板组、45度角度反光镜组、 投影透镜、焦平面空间像探测器阵列、电子控制光快门组。其中焦平面空间像探测器阵列中的每一个探测器，如图3所示，至少包括放大透镜和像传感器。测量过程中，用于测量的掩膜板上的图案，即可以通过对比整 个光刻板的图像，也可以通过一些特定的测试图案，例如孤立的线条、槽 或者通孔等。而透镜组的数值孔径可任意选择，既可选取硅片曝光时所需 要的实际的数值孔径，也可选用其他数值孔径。(2) 根据光学共焦效应，当成像平面和焦平面平行时，反射光束才能通过原光路返回，而当成像平面与焦平面间越偏离平行时，上述两个平 面间的夹角就越大，反射光就越难通过原光路返回，结果像的对比度和强 度都会下降。由此可知硅片平台曝光区域的位置与成像到其上的像对比度 和强度有关，当硅片平台的曝光区域处于最佳水平位置时，像的对比度最好且强度最强；当偏离最佳水平位置时，像对比度和强度都会有所下降。因此，根据上述原理，通过执行以下操作来确定曝光区域的最佳曝光位置:
步进调节硅片平台，根据像对比度的变化，计算出其曝光区域上的每一点 的最佳水平位置和最佳曝光位置。在进行最佳水平位置的判断时，由于三 点位置就可以确定一个平面，因此只需要抽样测量至少三个曝光区域上的 点的像对比度，就可以一次性确定硅片的整体水平最佳位置。这时上述抽 样测量时的至少三个的测量点，其对应的焦平面上的探测器数量为大于或等于3个。其中，测量点和对应的焦平面上的探测器的分布可根据实际需 要和算法来选取，即可以是均匀分布，也可以是随机分布。在进行最佳焦 距位置的判断时，同最佳水平位置的判断相似，只需抽样测量至少三个曝 光区域上的点的像对比度，就可以一次性确定硅片的整体焦距最佳位置； 上述抽样测量时的至少三个的测量点，对应的焦平面上的探测器数量为大 于或等于3个。其中，测量点和对应的焦平面上的探测器的分布可根据实 际需要和算法来选取，即可以是均匀分布，也可以是随机分布。(3) 判断当前的水平位置是否为最佳水平位置，若是则执行步骤(5)， 否则执行步骤(4);(4) 将测量结果反馈给硅片平台，并通过调整硅片平台的位置来对 硅片平台的水平位置进行调整，然后回到步骤(3)。(5) 判断当前的焦距位置是否为最佳对焦位置，若是则开始进行曝 光，否则执行步骤(6);(6) 将测量结果反馈给硅片平台，并通过调整硅片平台在垂直方向 上的扫描来对硅片平台的焦距进行调整，然后回到步骤(5)。通过上述步骤，即可实现使硅片在曝光时，能够达到最佳位置和焦距。 本发明所述的这种方法即可用于扫描式光刻机，又可用于非扫描式光
刻机。而其探测光源可以是曝光用的I线、G线、248nm、 193nm、 157nm，或者其他紫外波段波长的激光或宽谱波源，也可以是常用的可见光波段的 探测光源。
权利要求
1、一种将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置的方法，其特征在于，包括下列步骤(1)通过一透镜成像系统，将在汇聚到硅片平面上的掩膜板图形的像，成像到一焦平面空间像探测器阵列上并予以记录；(2)步进调节硅片平台，根据像对比度的变化，计算出曝光区域上的每一点的最佳水平位置和最佳焦距位置；(3)判断当前的水平位置是否为最佳水平位置，若是则执行步骤(5)，否则执行步骤(4)；(4)将测量结果反馈给硅片平台，并通过调整硅片平台的位置来对硅片平台的水平位置进行调整，然后回到步骤(3)；(5)判断当前的焦距是否为最佳对焦位置，若是则开始进行曝光，否则执行步骤(6)；(6)将测量结果反馈给硅片平台，并通过调整硅片平台在垂直方向上的扫描来对硅片平台的焦距进行调整，然后回到步骤(5)。
2、 根据权利要求l所述的将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置的方法，其特征在于，所述透镜成像系统至少包括主透镜组、傅立叶平面附近的45度角度分束板组、45度角度反光镜组、投影透镜、焦平面空间 像探测器阵列、电子控制光快门组。
3、 根据权利要求1或2所述的将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位 置的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，是通过所述透镜成像系统中 45度角度分束板组中的下分束板，将在汇聚到硅片平面上的掩膜板图形的 像成像到一焦平面空间像探测器阵列上的。
4、 根据权利要求l所述的将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置 的方法，其特征在于，测量时所述透镜成像系统的透镜组的数值孔径可任 意选择，即可选取硅片曝光时所需要的实际的数值孔径，或选用其他数值 孔径。
5、 根据权利要求l所述的将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置 的方法，其特征在于，在执行所述步骤(2)时，通过对曝光区域上的点的 像对比度进行抽样测量， 一次性确定硅片的整体水平最佳位置。
6、 根据权利要求l所述的将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置 的方法，其特征在于，在执行所述步骤(2)时，通过对曝光区域上的点的 像对比度进行抽样测量， 一次性确定硅片的整体焦距最佳位置。
7、 根据权利要求5或6所述的将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位 置的方法，其特征在于，进行所述抽样测量时至少测量三个测量点，而对 应的焦平面上的探测器的数量为至少3个。
8、 根据权利要求7所述的将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置 的方法，其特征在于，所述测量点和对应的焦平面上的探测器的分布为均 匀分布或随机分布。
9、 根据权利要求l所述的将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置 的方法，其特征在于，所述光刻机为扫描式光刻机或非扫描式光刻机。
10、 根据权利要求书1所述的将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位 置的方法，其特征在于，所述光刻机的探测光源可为曝光用的I线、G线、 248nm、 193nm、 157nm，或者其他紫外波段波长的激光或宽谱波源，或是可见光波段的探测光源。
全文摘要
本发明公开了一种将光刻机中的硅片在线调节到最佳曝光位置的方法，包括以下步骤通过一透镜成像系统，将在汇聚到硅片平面上的掩膜板图形的像，成像到一焦平面空间像探测器阵列上并予以记录；调节硅片平台，根据像对比度的变化，计算出曝光区域上的每一点的最佳水平位置和最佳焦距位置；通过反馈调整硅片平台，使其达到最佳曝光位置。本发明可提高光刻机控制精度的可靠性，使光刻机能够满足更高要求的精度控制。
文档编号G03F7/20GK101154050SQ20061011655
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月27日 优先权日2006年9月27日
发明者强 伍, 雷 王 申请人:上海华虹Nec电子有限公司