专利名称：光刻设备的传感器装置、制造方法与自校准方法
技术领域：
本发明涉及光刻领域，且特别涉及一种光刻设备的传感器装置，运用这种 传感器装置对光刻设备中掩模对准图形的空间图案进行探测的方法，以及该传 感器装置的制造方法和自校准方法。
背景技术：
在工业装置中，由于高精度和高产能的需要，分布着大量高速实时测量、 信号采样、数据采集、数据交换和通信传输等的传感器装置和控制系统。这些 系统需要我们采用多种方式实现传感器探测、信号采样控制、数据采集控制、
数据交换控制和数据传输通信等的控制。有该控制需求的装置包括集成电路 制造光刻装置、平板显示面板光刻装置、MEMS/MOEMS光刻装置、先进封装 光刻装置、印刷电路板光刻装置、印刷电路板加工装置以及印刷电路板器件贴 装装置等。
光刻设备是一种将所需图案应用于工件上的装置。通常是将所需图案应用 于工件上的目标部分上的装置。光刻装置能够被用于例如集成电路(IC)的制 造。在这种情况下，掩模板被用于生产在IC一个单独层上形成的电路图案，该 图案被传递到工件(如硅晶片)的目标部分，例如包括一部分， 一个或者多个 管芯上。通常是通过成像到工件上提供的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上来按 比例复制所需图像。已知的光刻设备还包括扫描器，运用辐射光束沿给定的方 向("扫描"方向)扫描所述图案，并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同 步扫描工件来辐照每一目标部分。还通过将图案压印在工件上而将图案通过构 图部件生成到工件上。
利用位于工件高度处的多个传感器装置来评估和优化成像性能。这些传感 器装置包括空间图案传感器装置(SIDU， Spatial Image Detecting Unit )、用于曝 光辐射剂量测量的能量传感器装置(EDU， Energy Detecting Unit)和测量使用的集成樣￡透4竟干涉传感器装置(IMIDU, Integrating Microbeam Interference Detecting Unit )。
SIDU是一种在工件高度处测量空间图像位置的传感器装置，该空间图案是 在掩模高度处投射标记图案形成的。位于工件高度处的投射图案通常是线条图 案，其线宽与曝光辐射的波长相当。当SIDU利用投图案来测量这些掩模图案， 该投射图案具有位于其下面的光电单元。传感器装置的数据被用来测量六个自 由度上掩模相对于基底台的位置(三个平移自由度和三个旋转自由度)，此外， 还被用于测量所投射的掩模的放大倍率。由于传感器装置能够测量图案位置和 所有照射设定5 、透镜数值孔径NA、所有掩模，例如二元掩模(binary mask )、 相移掩模PSM等的影响，因此小线宽是经过优化的。还使用SIDU来测量工具 的光学性能。能够使用不同照射设定于不同投射图案的结合来测量投射系统的 多种性质，如光瞳形状、球差、慧差、像散和场曲等。
IMIDU是一种对达到高阶的透镜像差进行静态测量的干涉波前测量系统。 IMIDU能够通过用于系统初始化和^f交准的集成测量系统来实现。
在以前的上述装置中，当光刻对准系统使用的是DUV (深紫外)光源，则 该辐射源以波长为248nm、 193nm的准分子激光光源为主，也4吏用157nm、 126nm 的准分子激光光源。此外，还有使用EUV (极紫外)脉沖辐射源和X射线脉冲 辐射源的对准系统。如申请号为CN200710046955.0、 CN200710173575.3和 CN200810038391.0的专利中所述的传感器由于是将调制用的探测图案板与光镨 及光电转换的元件集成在一起，因此，光傳及光电转换的元件在探测转换过程 中生成的热量会引起探测图案板在水平方向和垂直方向产生变形，以及使得它 们自身的性能漂移，从而影响了传感器探测信号的处理形成误差，进而影响整 个传感器的性能。
由于光刻设备的传感器装置是位置信息与光信息的综合超高精密传感器装 置，因此对所使用的材料有严格的要求，特別是材料的光学和光热特性。同时， 对该传感器装置的制造精度和制造难度有特殊要求，需要在不降低装配精度和 长期使用探测精度稳定的前提下，降低制造难度和成本，因此，需要釆用特殊 的材料配合制造结构和装配结构的要求，实现光刻设备传感器装置的装配超高 精度，并提高光刻设备的传感器装置在长期使用条件下的探测精度稳定性。
7本发明所解决的技术问题在于提供光刻设备的传感器装置，运用这种传感 器装置对光刻设备中掩模对准图形的空间图案进行探测的方法，以及制造该传 感器装置的方法和自校准方法，以实现光刻装置中光辐射探测的传感器中自校 准调节测量，提高该装置的装配精度和稳定性，从而提高光刻设备的性能和效 率。
为了达到上述目的，本发明提出一种光刻设备的传感器装置，置于光刻设 备中工件基准高度处，该光刻设备具有投影系统，用于将带图案的辐射光束投 射到工件目标部分以形成辐射空间图案，该传感器装置用于调制辐射空间图案
并探测该图案的中心位置，其中，所述传感器装置包括空间调制图案板、旋 转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板，所述空间调制图案板的正面具有 透射调制图案和反射调制图案，背面具有容设所述旋转光学模块的安装穴和容 设所述旋转调节控制和信号调理基板的安装穴；
所述旋转光学模块包括旋转光学支架和光子转换晶体，其中光子转换晶体 安装于旋转光学支架的通孔中，旋转光学支架圆形周边分布有传动齿轮；
所述旋转调节控制和信号调理基板包括光辐射#:测器阵列、滤波片、带传
动齿轮的旋转步进电机、旋转定位器、旋转定位器控制电路和光辐射探测器阵 列信号调理电路，旋转定位器控制电路用于控制旋转定位器对旋转光学支架进 行旋转定位，光辐射探测器阵列信号调理电路被用于对光辐射探测器阵列进行 信号调理和传输。
进一步的，所述的辐射空间图案，经过空间调制图案板上的透射调制图案 调制后，投射到旋转光学模块上，透过光子转换晶体和旋转调节控制和信号调 理基板上滤波片后，光辐射探测器阵列转换成电信号，该电信号被输入到旋转 调节控制和信号调理基板上的光辐射探测器阵列信号调理电路板，其中滤波片 用于过滤未被光子转换晶体转换的DUV或EUV激光。
进一步的，所述旋转光学模块安装穴比旋转调节控制和信号调理基板安装 穴深。
进一步的，所述传感器装置中旋转调节控制和信号调理基板上的带传动齿轮的旋转步进电机、旋转齿轮共有数量为n个，其中3《n《10,旋转步进电机 的数量为l至n-l个，旋转步进电机、旋转齿^^等距离分布在旋转调节控制和 信号调理基板上用于安装旋转光学支架通孔的周边。
进一步的，所述旋转光学模块安装穴设置在透射调制图案对应的背面，使 调制后的辐射空间图案与旋转光学模块上的光子转换晶体相对应。
进一步的，所述旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板均使用半导 体基底制造。
进一步的，所述空间调制图案板上的透射调制图案为透射型标记，具有易 于被探测的调制特性，包括单峰值特性、峰值特性、谷值特性、相位特性、边 缘特性、图案辨识特性或窗口特性中的一个或多个特性的组合。
进一步的，所述空间调制困案板上的反射调制图案为反射型标记，具有易 于被探测的调制特性，包括反射单峰值特性、反射多峰值特性、反射谷值特性、 衍射相位特性、反射边缘特性、图案辨识特性或窗口特性中的一个或多个特性 的组合。
进一步的，所述空间调制图案板由高透射率、低膨胀系数的透光基底材料 制造，所述空间调制图案板上的反射调制图案存在多层介质结构，依次包括透 明基板、铬镀层、铝镀层与透明镀层。
进一步的，所述空间调制图案板背面设有磁楔块安装穴，用于装配磁楔块。 进一步的，所述旋转定位器由磁致伸缩棒和电磁线圏构成。 进一步的，所述磁致伸缩棒与旋转光学支架接触部分沉积有半导体材料， 该材料与旋转光学支架接触部分制造有与旋转光学支架圆形周边齿轮相同的结 构，旋转定位器的^f兹致伸缩棒具有与旋转光学支架圆形周边齿轮啮合的特点。 进一步的，所述光子转换晶体使用的转换材料是由元素周期表中III族和V
族元素、n族和iv族元素或n族和vi族元素生成的具有量子转化效应的化合物 以及它们形成的混合物。
此外，本发明还提供了一种光刻设备传感器装置的制造方法，该传感器装 置被置于光刻设备中工件基准高度处，该光刻设备具有投影系统，用于将带图 案的辐射光束投射到工件目标部分以形成辐射空间图案，该传感器装置被用于 调制辐射空间图案并探测该图案的中心位置，传感器装置包括空间调制图案板、旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板，空间调制图案板的正面具有透 射调制图案和反射调制图案，背面具有容设所述旋转光学模块的安装穴和容设
所述旋转调节控制和信号调理基板的安装穴；旋转光学模块包括旋转光学支架 和光子转换晶体；旋转调节控制和信号调理基板包括光辐射探测器阵列、滤波 片、带传动齿轮的旋转步进电机、旋转定位器、旋转定位器控制电路和光辐射 探测器阵列信号调理电路，该方法包括如下步骤
(1 )在空间调制图案板的正面预先镀好的铬层上镀铝，刻蚀反射调制图案， 再次给空间调制图案板的正面镀铝；然后通过光刻方法刻蚀制造透射调制图案 的刻蚀窗口，再刻蚀出透射调制图案；
(2) 在空间调制图案板的背面分别制造旋转光学模块安装穴、磁楔块安装 穴、旋转调节控制和信号调理基板安装穴；
(3) 根据旋转光学模块安装穴、旋转调节控制和信号调理基板安装穴、磁 楔块安装穴的制造公差和装配精度要求，制造旋转光学支架，制造旋转调节控 制和信号调理基板和磁楔块；
(4) 将光子转换晶体装入旋转光学支架，将旋转光学模块植入空间调制图 案板背面的旋转光学模块安装穴中；
(5 )将旋转调节控制和信号调理基板植入空间调制图案板背面的旋转调节 控制和信号调理基板安装穴中并进行固定，最后将磁楔块按照定位方向装入磁 楔块安装穴中并进行固定。
相应地，本发明提供了一种光刻设备传感器装置的自校准方法，该传感器 装置包括空间调制图案板、旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板，旋 转光学模块包括旋转光学支架和光子转换晶体，其中光子转换晶体安装于旋转 光学支架的通孔中，旋转光学支架圆形周边分布有传动齿轮；所述旋转调节控 制和信号调理基板包括光辐射探测器阵列、滤波片、带传动齿轮的旋转步进电 机、旋转定位器、旋转定位器控制电路和光辐射探测器阵列信号调理电路，其 特征在于，该方法包括如下步骤
(a)旋转定位器控制电路控制旋转步进电机分别进行顺时针方向和逆时针 方向步进旋转，对旋转步进进行计数处理，以调整校准旋转光学支架的旋转位 置；(b) 与旋转步进计数同步，对光辐射探测器阵列信号调理电路输出的信号 进行采样，获得顺时针方向和逆时针方向步进旋转时光辐射探测器阵列信号调 理电路输出的最大信号对应的旋转步进数，从最大信号中选择较大者对应的旋 转步进计凄t;
(c) 按照(b)中选择得到的旋转步进计数，校准旋转定位器控制电路控 制旋转步进电机进行步进旋转，使得旋转光学支架旋转至光辐射探测器阵列信 号调理电路输出的信号最大时对应的位置。
本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优 点和积纟及效果
1. 本发明通过设计旋转光学模块安装穴、旋转光学模块、旋转调节控制和 信号调理基板安装穴和旋转调节控制和信号调理基板等结构，降低了旋转光学 模块安装穴的制造难度，同时提高了传感器装置对于不同部件装配精度的适应 性；
2. 本发明提供了完整的光刻设备传感器装置的制造方法，保证了传感器装 置能够使用常规半导体工艺进行制造，保证了制造精度。
3. 在使用光刻设备的传感器装置过程中通过采用旋转光学模块的自校准方 法，提高了该装置在光刻i殳备工作环境下的结构稳定性，保证了该传感器装置 的探测精度。
图1为应用本发明较佳实施例传感器装置的光刻设备对准系统的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例传感器装置的分解结构示意图。 图3为本发明较佳实施例传感器装置的制造方法流程图。 图4为本发明较佳实施例传感器装置的自校准方法流程图。
具体实施例方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 本发明提出一种光刻设备的传感器装置，运用这种传感器装置对光刻设备中掩模对准图形的空间图案进行探测的方法，以及制造该传感器装置的方法和自校准方法，以实现光刻装置中光辐射探测的传感器中自校准调节测量，提高该装置的装配精度和稳定性，从而提高光刻设备的性能和效率。
请参考图1，图1为应用本发明较佳实施例传感器装置的光刻设备对准系统
的结构示意图。图1中4为构图部件，其上具有构形(包括曝光构形和对准构形5)， 9为被光刻工件，构形照射窗口 2及其控制板3用于形成窗口将辐射1透射到对准构形5上，以形成透射像；投影系统8用于将该透射像投射形成空间像，并用工件台对准标记11探测该空间像；光刻设备的传感器装置12用于检测空间像经过工件台对准标记11透射后的辐射信息；构图部件承载台位置探测器7和工件台位置探测器13分别探测对准扫描过程中的构图部件承载台6和工件台10的空间位置，还同步测量得到传感器装置12中的辐射信息，将探测到的所有信息采集到对准信号处理装置14中，进行对准信号处理得到对准位置。
再请参考图2，图2为本发明较佳实施例传感器装置的分解结构示意图。如图2所示，该传感器装置包括空间调制图案板15、旋转光学模块、光子转换晶体24、旋转调节控制和信号调理基板20,所述空间调制图案板的正面具有透射调制图案和反射调制图案，背面具有容设所述旋转光学模块安装穴17和旋转调节控制和信号调理基板的安装穴19;旋转光学模块包括旋转光学支架25和光子转换晶体24,其中光子转换晶体24安装于旋转光学支架的通孔28中，旋转光学支架25圓形周边分布有传动齿轮;所述旋转调节控制和信号调理基板20包括光辐射探测器阵列31、滤波片32、带传动齿轮的旋转步进电机22、旋转定位器、旋转定位器控制电路23和光辐射探测器阵列信号调理电路21,旋转定位器控制电路用于控制旋转定位器对旋转光学支架25进行旋转定位，旋转定位器由磁致伸缩棒26和电磁线圈27构成，光辐射探测器阵列信号调理电路21被用于对光辐射纟采测器阵列31进行信号调理和传输。
在上述传感器装置中，所述的辐射空间图案，被空间调制图案板上的透射调制图案调制后，才殳射到旋转光学模块上，透过光子转换晶体24和旋转调节控制和信号调理基板20上滤波片32后，光辐射探测器阵列31转换成电信号，该电信号被输入到旋转调节控制和信号调理基板20上的光辐射探测器阵列信号调
12理电路板，其中滤波片32用于过滤未被光子转换晶体24转换的DUV或EUV激光。
在上述传感器装置中，所述空间调制图案板背面的旋转光学模块和旋转调节控制和信号调理基板20的安装穴包括容设旋转光学模块的安装穴17和容设旋转调节控制和信号调理基板的安装穴19，其中旋转光学模块安装穴17分布在旋转调节控制和信号调理基板安装穴19中，旋转光学模块安装穴17比旋转调节控制和信号调理基板安装穴19深。
在上述传感器装置中，所述传感器装置中旋转调节控制和信号调理基板20上的带传动齿轮的旋转步进电机、旋转齿轮22共有数量为n个，n=3、 4、 5、 6、7、 8、 9或10个，其中，旋转步进电机的数量为1至n-1个，旋转步进电机、旋转齿轮等距离分布在旋转调节控制和信号调理基板上用于安装旋转光学支架通孔的周边附近，典型地，n=3。
在上述传感器装置中，所述旋转光学模块安装穴17设置在透射调制图案对应的背面，使调制后的辐射空间图案与旋转光学模块上的光子转换晶体相对应。
在上述传感器装置中，所述旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板20均使用半导体基底制造。
在上述传感器装置中，所述空间调制图案板15上的透射调制图案为透射型标记，具有易于被探测的调制特性，包括单峰值特性、峰值特性、谷值特性、相位特性、边缘特性、图案辨识特性或窗口特性中的一个或多个特性的组合。
在上述传感器装置中，所述空间调制图案板15上的反射调制图案为反射型标记，具有易于被探测的调制特性，包括反射单峰值特性、反射多峰值特性、反射谷值特性、衍射相位特性、反射边缘特性、图案辨识特性或窗口特性中的一个或多个特性的组合。
在上述传感器装置中，所述空间调制图案板15由高透射率、低膨胀系数的透光基底材料制造，所述空间调制图案板上的反射调制图案存在多层介质结构，该反射调制图案生长在透明基板上，与透明基板接触的是铬镀层，在镀铬层上覆盖的是铝镀层，在铝镀层上覆盖的是透明镀层。所述空间调制图案板背面设有磁楔块安装穴，用于装配磁楔块18。
在上述传感器装置中，所述磁致伸缩棒26与旋转光学支架接触部分沉积有半导体材料，该材料与旋转光学支架25接触部分制造有与旋转光学夫架25圓形周边齿轮相同的结构，旋转定位器的磁致伸缩棒26具有与旋转光学支架圓形周边齿轮啮合的特点，磁致伸缩棒使用的典型材料为TbDy-CoFe。
在上述传感器装置中，所述光子转换晶体24使用的转换材料是由元素周期表中m族和V族元素、II族和IV族元素或II族和VI族元素生成的具有量子转化效应的化合物以及它们形成的混合物。
再请参考图3，图3为本发明较佳实施例传感器装置的制造方法流程图。请结合图2和图3对本发明较佳实施例的传感器装置的制造方法进行描述。传感器装置被置于光刻设备中工件基准高度处，该光刻设备具有投影系统，用于将带图案的辐射光束投射到工件目标部分以形成辐射空间图案，该传感器装置被用于调制辐射空间图案并探测该图案的中心位置，传感器装置包括空间调制图案板15、旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板20，空间调制图案板的正面具有透射调制图案和反射调制图案，背面具有容设所述旋转光学模块安装穴17和旋转调节控制和信号调理基板的安装穴19;旋转光学模块包括旋转光学支架25和光子转换晶体24;旋转调节控制和信号调理141 20包括光辐射探测器阵列31、滤波片32、带传动齿轮的旋转步进电机22、旋转定位器(由26、27构成)、旋转定位器控制电路23和光辐射探测器阵列信号调理电路，光刻设备传感器装置的制造方法在于，包括如下步骤
(51) 在空间调制图案板15的正面预先镀好的铬层上镀铝，刻蚀反射调制图案，再次给空间调制图案板的正面镀铝；然后通过光刻方法刻蚀制造透射调制图案的刻蚀窗口，再刻蚀出透射调制图案；
(52) 在空间调制图案板的背面分别制造旋转光学模块安装穴17、磁楔块安装穴16、旋转调节控制和信号调理基板安装穴19;
(S3 )根据旋转光学4莫块安装穴17、旋转调节控制和信号调理基板安装穴19、磁楔块安装穴16的制造公差和装配精度要求，制造旋转光学支架25,制造旋转调节控制和信号调理基板20和i兹楔块18;
(S4)将光子转换晶体24装入旋转光学支架25,将旋转光学模块植入空间调制图案板20背面的旋转光学模块安装穴17中；
(S5 )将旋转调节控制和信号调理基板20植入空间调制图案板背面的旋转调节控制和信号调理基板安装穴19中进行固定，最后将磁楔块18按照定位方向装入磁楔块安装穴16中并进行固定。
再请参考图4，图4为本发明较佳实施例传感器装置的自校准方法流程图。下面结合图2和图4对本发明较佳实施例的传感器装置的自校准方法进行描述。传感器装置被置于光刻设备中工件基准高度处，该光刻设备具有投影系统，用于将带图案的辐射光束投射到工件目标部分以形成辐射空间图案，该传感器装置被用于调制辐射空间图案并探测该图案的中心位置，传感器装置包括空间调制图案板15、旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板20,空间调制图案板15的正面具有透射调制图案和反射调制图案，背面具有容设所述旋转光学模块安装穴17和旋转调节控制和信号调理基板的安装穴19;旋转光学模块包括旋转光学支架25和光子转换晶体24;旋转调节控制和信号调理基板20包括光辐射探测器阵列31、滤波片32、带传动齿轮的旋转步进电机22、旋转定位器(由26、 27构成)、旋转定位器控制电路23和光辐射探测器阵列31信号调理电路，光刻设备传感器装置的制造方法在于，包括如下步骤
(a) 旋转定位器控制电路23控制旋转步进电机22分别进行顺时针方向和逆时针方向步进旋转，对旋转步进进行计数处理，以调整校准旋转光学支架25的旋转位置；
(b) 与旋转步进计数同步，对光辐射探测器阵列31信号调理电路输出的信号进行采样，获得顺时针方向和逆时针方向步进旋转时光辐射探测器阵列31信号调理电路输出的最大信号对应的旋转步进数，从最大信号中选择较大者对应的旋转步进计数；
(c) 按照(b)中选择得到的旋转步进计数，校准旋转定位器控制电路23控制旋转步进电机进行步进旋转，使得旋转光学支架25旋转至光辐射探测器阵列31信号调理电路输出的信号最大时对应的位置。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1、一种光刻设备的传感器装置，置于光刻设备中工件基准高度处，该光刻设备具有投影系统，用于将带图案的辐射光束投射到工件目标部分以形成辐射空间图案，该传感器装置用于调制辐射空间图案并探测该图案的中心位置，其特征在于，所述传感器装置包括空间调制图案板、旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板，所述空间调制图案板的正面具有透射调制图案和反射调制图案，背面具有容设所述旋转光学模块的安装穴和容设所述旋转调节控制和信号调理基板的安装穴；所述旋转光学模块包括旋转光学支架和光子转换晶体，其中光子转换晶体安装于旋转光学支架的通孔中，旋转光学支架圆形周边分布有传动齿轮；所述旋转调节控制和信号调理基板包括光辐射探测器阵列、滤波片、带传动齿轮的旋转步进电机、旋转定位器、旋转定位器控制电路和光辐射探测器阵列信号调理电路，旋转定位器控制电路用于控制旋转定位器对旋转光学支架进行旋转定位，光辐射探测器阵列信号调理电路被用于对光辐射探测器阵列进行信号调理和传输。
2、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述的辐 射空间图案，经过空间调制图案板上的透射调制图案调制后，投射到旋转光学 模块上，透过光子转换晶体和旋转调节控制和信号调理基板上滤波片后，光辐 射探测器阵列转换成电信号，该电信号被输入到旋转调节控制和信号调理基板 上的光辐射探测器阵列信号调理电路板，其中滤波片用于过滤未被光子转换晶 体转换的DUV或EUV激光。
3、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述旋转 光学模块安装穴比旋转调节控制和信号调理基板安装穴深。
4、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述传感 器装置中旋转调节控制和信号调理基板上的带传动齿轮的旋转步进电机、旋转 齿轮共有数量为n个，其中3《n《10，旋转步进电机的数量为l至n-l个，旋 转步进电机、旋转齿轮等距离分布在旋转调节控制和信号调理基板上用于安装 旋转光学支架通孔的周边。
5、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述旋转 光学模块安装穴设置在透射调制图案对应的背面，使调制后的辐射空间图案与旋转光学模块上的光子转换晶体相对应。
6、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述旋转 光学模块、旋转调节控制和信号调理基板均使用半导体基底制造。
7、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述空间 调制图案板上的透射调制图案为透射型标记，具有易于被探测的调制特性，包 括单峰值特性、峰值特性、谷值特性、相位特性、边缘特性、图案辨识特性或 窗口特性中的一个或多个特性的组合。
8、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述空间 调制图案板上的反射调制图案为反射型标记，具有易于被探测的调制特性，包 括反射单峰值特性、反射多峰值特性、反射谷值特性、衍射相位特性、反射边 缘特性、图案辨识特性或窗口特性中的一个或多个特性的组合。
9、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述空间 调制图案板由高透射率、低膨胀系数的透光基底材料制造，所述空间调制图案 板上的反射调制图案存在多层介质结构，依次包括透明基板、铬镀层、铝镀层 与透明镀层。
10、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述空 间调制图案板背面设有磁楔块安装穴，用于装配磁楔块。
11、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述旋 转定位器由磁致伸缩棒和电磁线圏构成。
12、 根据权利要求ll所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述磁 致伸缩棒与旋转光学支架接触部分沉积有半导体材料，该材料与旋转光学支架 接触部分制造有与旋转光学支架圆形周边齿轮相同的结构，旋转定位器的磁致 伸缩棒具有与旋转光学支架圓形周边齿轮啮合的特点。
13、 根据权利要求1所述的光刻设备的传感器装置，其特征在于，所述光 子转换晶体使用的转换材料是由元素周期表中III族和V族元素、II族和IV族元 素或II族和VI族元素生成的具有量子转化效应的化合物以及它们形成的混合 物。
14、 一种光刻设备传感器装置的制造方法，该传感器装置被置于光刻设备 中工件基准高度处，该光刻设备具有投影系统，用于将带图案的辐射光束投射 到工件目标部分以形成辐射空间图案，该传感器装置被用于调制辐射空间图案 并探测该图案的中心位置，传感器装置包括空间调制图案板、旋转光学模块、 旋转调节控制和信号调理基板，空间调制图案板的正面具有透射调制图案和反 射调制图案，背面具有容设所述旋转光学模块的安装穴和容设所述旋转调节控 制和信号调理基板的安装穴；旋转光学模块包括旋转光学支架和光子转换晶体； 旋转调节控制和信号调理基板包括光辐射探测器阵列、滤波片、带传动齿轮的 旋转步进电机、旋转定位器、旋转定位器控制电路和光辐射探测器阵列信号调 理电路，其特征在于，该方法包括如下步骤(1 )在空间调制图案板的正面预先镀好的铬层上镀铝，刻蚀反射调制图案， 再次给空间调制图案板的正面镀铝；然后通过光刻方法刻蚀制造透射调制图案 的刻蚀窗口，再刻蚀出透射调制图案；(2) 在空间调制图案板的背面分别制造旋转光学模块安装穴、磁楔块安装 穴、旋转调节控制和信'号调理基板安装穴；(3) 根据旋转光学模块安装穴、旋转调节控制和信号调理基板安装穴、磁 楔块安装穴的制造公差和装配精度要求，制造旋转光学支架，制造旋转调节控 制和信号调理基板和磁楔块；(4) 将光子转换晶体装入旋转光学支架，将旋转光学模块植入空间调制图 案板背面的旋转光学模块安装穴中；(5) 将旋转调节控制和信号调理基板植入空间调制图案板背面的旋转调节 控制和信号调理基板安装穴中并进行固定，最后将磁楔块按照定位方向装入磁 楔块安装穴中并进行固定。
15、 一种光刻设备传感器装置的自校准方法，该传感器装置包括空间调制 图案板、旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板，旋转光学模块包括旋 转光学支架和光子转换晶体，其中光子转换晶体安装于旋转光学支架的通孔中， 旋转光学支架圆形周边分布有传动齿轮；所述旋转调节控制和信号调理基板包 括光辐射探测器阵列、滤波片、带传动齿轮的旋转步进电机、旋转定位器、旋 转定位器控制电路和光辐射探测器阵列信号调理电路，其特征在于，该方法包括如下步骤(a) 旋转定位器控制电路控制旋转步进电机分别进行顺时针方向和逆时针 方向步进旋转，对旋转步进进行计数处理，以调整校准旋转光学支架的旋转位 置；(b) 与旋转步进计数同步，对光辐射探测器阵列信号调理电路输出的信号 进行采样，获得顺时针方向和逆时针方向步进旋转时光辐射探测器阵列信号调 理电路输出的最大信号对应的旋转步进数，从最大信号中选择较大者对应的旋 转步进计数；(c) 按照(b)中选择得到的旋转步进计数，校准旋转定位器控制电路控 制旋转步进电机进行步进旋转，使得旋转光学支架旋转至光辐射探测器阵列信 号调理电路输出的信号最大时对应的位置。
全文摘要
本发明提出一种光刻设备的传感器装置、制造方法与自校准方法，通过设计旋转光学模块安装穴、旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板安装穴和旋转调节控制和信号调理基板等结构，降低了旋转光学模块安装穴的制造难度，同时提高了传感器装置对于不同部件装配精度的适应性；本发明提出的光刻设备传感器装置的制造方法，保证了传感器装置能够使用常规半导体工艺进行制造，保证了制造精度；在使用光刻设备的传感器装置过程中通过采用旋转光学模块的自校准方法，提高了该装置在光刻设备工作环境下的结构稳定性，保证了该传感器装置的探测精度。
文档编号G03F7/20GK101487986SQ200910046309
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月18日 优先权日2009年2月18日
发明者宋海军, 徐荣伟, 李焕炀 申请人:上海微电子装备有限公司