器374放大低通滤波器的输出，而后其可W被输入 至控制系统。
[0184] 可W使用校准算法，W自动地校准传感器系统的同步侦测器电路。该算法逐步调 整数字相位偏移器377W递增或递减相位延迟，并监测混频器372的输出。调整相位偏移器， 直到混频器372的输出达到最大值，表示参考信号和传感器信号相位相同。
[0185] 同步侦测电路的数字处理可W利用现场可编程口阵列（field programmable gate array; FPGA)实施，且校准算法也可W在FPGA及/或配合FPGA工作的软件中实施。
[0186] 此种具有自动校准的设计允许置换传感器或传感器的阵列，而无需也置换或重新 校准处理来自传感器或多个传感器的测量信号的信号处理电路。传统传感器系统设计包含 在工厂中被视为匹配的套组而一起校准的传感器和信号处理电路，使得置换传感器之时还 需同时置换信号处理电路。自动校准算法使得传感器能W与信号处理电路无关的方式独立 地进行置换，并加速新传感器与现有信号处理电路的校准，大幅地简化光刻机器的维护并 缩减其非生产的时间。因而使光刻机器的停机时间较少，并因此使其生产量较高。
[0187] 图30是传感器差动对30a、30b的处理电路的简化示意图。该传感器由相位相差180 度的电流(或电压)源306a、306b施加偏压。每一传感器30a、30b的输出分别被馈入同步侦测 器电路360a、360b，且该同步侦测器电路的输出被输入至实施减法运算的电路380。该同步 侦测器电路的输出彼此相位相差180度，故该减法用于从运两个同步侦测器电路输出去除 共模干扰，但保留传感器信号。
[0188] 此电容式传感器可W被用于在光刻机器上进行晶圆定位的控制。图31是运样的控 制系统的示意图。传感器30测量有关光刻机器的投射透镜104与静置于可移动式晶圆固定 台134上的晶圆9之间的距离。在运种布置中，传感器被安装成与投射透镜呈固定的相对关 系，使得投射透镜与晶圆之间的距离可W从传感器与晶圆间的测量距离确定。传感器信号 被传送至信号处理单元301，而信号处理单元输出的测量数据被传送至控制单元400。控制 单元400可W被用于控制晶圆固定台的Z轴(垂直)方向的移动，W将晶圆维持在光刻机器的 投射透镜的焦面上，使得机器发出的带电微粒子束在晶圆在X和y轴上移动时仍维持聚焦于 晶圆的表面上。
[0189] 搭配控制系统的传感器系统可W被用于在晶圆移动时在许多不同的点精确地确 定投射透镜与晶圆之间的距离。运使得系统能够确定晶圆表面的拓扑结构，侦测晶圆中是 否存在倾斜或弯曲W及晶圆表面上的其他不规则性。晶圆表面几乎绝不会是完全平整的。 典型的晶圆在未被巧制的情形下可能在其中具有高达50微米的弯曲。除了上述的晶圆弯曲 之外，晶圆表面可能具有其他不均匀性在其表面上。该晶圆弯曲和其他的不均匀性在晶圆 表面造成高度上的变化，导致晶圆表面偏离投射透镜的焦面。该控制系统可被用于矫正运 种高度上的变化，W将晶圆表面维持于用于将上述光学或微粒曝光射束聚焦至晶圆上的投 射透镜的焦面之中。可W利用从传感器发送的信号调整晶圆固定台的垂直位置，W补偿晶 圆表面高度上的运些变化。
[0190] 本系统被设计来在处理(例如，曝光）晶圆的同时，测量晶圆表面的拓扑结构，而非 事先进行测量。运降低了整体晶圆处理时间并增加生产量。
[0191 ]在一实施例中，使用八个传感器置于方形矩阵中围绕着投射透镜的布置方式，如 图32A所示。此布置允许对晶圆倾斜量、晶圆弯曲度及其他不规则性的测量与晶圆的曝光均 在晶圆的单一次扫描中完成。在典型的配置中，在一机械扫描方向移动晶圆，同时光刻机器 的光学或带电微粒射束扫描过晶圆表面之上，W依据曝光图案对晶圆进行曝光。
[0192] 在图32A的实施例中，当晶圆沿机械扫描方向405移动时，第一列传感器A至C在晶 圆表面上的一直线中的=点（对应于传感器A、B及C)测量距晶圆表面的距离。晶圆位置中的 倾斜量、晶圆的弯曲度、或者是其他表面不规则性均可W藉由对传感器B的测量与传感器A 和C的测量进行比较而计算出来。沿着该条线计算出来的晶圆倾斜量、弯曲度或不规则性的 数值被存储在控制系统中的存储器中。当晶圆W方向405前进时，先前由传感器A至C测量的 直线落到投射透镜104下方，且已就绪而可进行曝光。位于投射透镜两侧上的传感器D和E测 量距传感器A和C先前所测量的直线上的点的距离。此时可W依据所存储的数值W及传感器 D和E目前的测量值计算投射透镜下方的点处的晶圆高度。控制系统可W使用对投射透镜下 方的点处的晶圆高度的此次计算结果，调整晶圆固定台的高度W确保晶圆表面维持于投射 透镜的焦面上。运使得晶圆表面的倾斜量、弯曲度或其他不规则性的补偿均能够在晶圆的 单一次扫描中被测出并加 W修正。
[0193] 第=列传感器F至H被提供W使得上述的同一处理在两个机械扫描方向，即，当晶 圆在方向405上或相反方向上移动时均能够使用。图32A例示了包含八个传感器的矩阵，然 而上述的方法可W利用不同数目的传感器实施。此外，图32A中所显示的每一个传感器均可 W是一差动式传感器对，在A至H每一点处进行差动式测量。
[0194] 另一实施例显示于图32B之中，其在投射透镜104的四个角处具有W差动对形式布 置的八个传感器。运种布置适用于，例如，其中的晶圆在曝光期间被巧制妥当W将晶圆弯曲 度降低至可接受数值的光刻系统。然而，即使是极为平整的晶圆固定台表面W及将晶圆妥 善地巧制于晶圆固定台上而保持平整，由于晶圆及其表面上抗蚀层的差异，晶圆表面中将 仍然存有变化。在此实施例中，当晶圆在机械扫描方向405上移动时，包含传感器对A和B的 第一列在晶圆表面上一直线中对应于位置A和B的二点处测量距晶圆表面的距离。测量也可 W由位于位置C和D处的传感器对C和D进行。
[01M]可W计算出在A、B、C和D处距晶圆的距离、距晶圆的平均距离、W及晶圆中是否存 在倾斜及其倾斜量(例如，扫描方向上及另一方向上的晶圆倾斜），并储存于控制系统中的 存储器。由运些测量，可W计算出投射透镜104中屯、与晶圆表面之间的距离。
[0196] 图32C例示一种用于确定投射透镜与晶圆表面间的距离W及该晶圆表面上的倾斜 值的测量方法。曝光之前，在若干预先确定的位置处测量晶圆的局部梯度，例如，在晶圆中 屯、W及环绕晶圆周边的四个等距离的位置处，如图32C所示。晶圆固定台可W被控制W调整 晶圆固定台在X方向上的倾斜度RxW及晶圆固定台在y方向上的倾斜度Ry。测量期间，晶圆 固定台的倾斜度Rx及Ry维持于恒定数值。
[0197] 利用该测量结果，计算出待被处理单元曝光的晶圆的全部区域的高度地图。依据 该高度地图，计算出用于在曝光期间驱动晶圆固定台的倾斜修正数值Rx(x，y)和Ry(x，y)， W倾斜晶圆固定台而修正晶圆表面高度的变化。可W对整个曝光计算出X及y方向上的恒定 倾斜修正值，即，针对曝光动作，Rx(X，y)是恒定数值且Ry (X，y)是（可能不同的）恒定数值。 也可W进行较为复杂的计算，针对晶圆的不同区域计算出多个倾斜修正数值Rx和Ry,并在 各个区域被曝光时据此调整晶圆固定台。
[0198] 曝光期间，依据计算出的倾斜修正数值Rx和Ry控制晶圆固定台在X和y方向上的倾 斜度。例如，运可W利用针对晶圆固定台位置和倾斜度的反馈的干设仪信号达成。从而可W 使用水平传感器W仅产生Z方向的数据，即，投射透镜和晶圆表面之间的距离。
[0199] 此程序不同于上述的在线测量方法W及先前的晶圆地图方法，在许多不同的位置 测量Z方向上距晶圆的距离，并据此计算出晶圆表面在X和y方向上的整体倾斜度。晶圆固定 台接着在曝光之前被调整W对任何运样的倾斜进行最优修正，使得在晶圆扫描期间，对投 射头呈现标称的平行的晶圆表面，位于光刻柱体的光轴的横切面上。扫描期间，可W使用计 算出的晶圆表面高度地图来适应Z方向上的变化，即，投射透镜与晶圆表面之间的距离变 化。可W直接从先前确定的高度地图或藉由使用测量数值间的内插求出该Z方向上的数值。
[0200] 本发明已通过上述特定实施例来说明。应注意各种不同的构造及替代均有提及， 本领域技术人员应能知道可W套用于本文所述的任一实施例。此外，应能理解，运些实施例 在未脱离本发明的精神和范围下容许有本领域技术人员所熟知的各种修改及替代形式。因 此，虽W特定实施例的形式呈现，但仅用于示范，而非用于限制本发明的范围，该范围是由 后附的权利要求定义的。
【主权项】
1. 一种用于光刻机器的集成传感器系统的电容式感测系统，该电容式感测系统包括用 于测量所述电容式传感器与靶材之间的距离的两个或更多个电容式传感器、用于为所述电 容式传感器供电的一个或多个AC电源、以及用于处理来自所述电容式传感器的信号的信号 处理电路，其中所述传感器被成对配置， 其中所述一个或多个AC电源被配置成以交流电流或电压为一对传感器中的第一传感 器供电，该交流电流或电压与供应给该对传感器中的第二传感器的电流或电压相位相差 180度，且 其中所述信号处理电路配置成从该对传感器中的每一传感器接收输出信号，并基于接 收到的输出信号产生有关于该对传感器与靶材间的平均距离的测量数值。2. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中所述感测系统包括多组成对的传感器，且 其中所述信号处理电路针对每一对传感器产生差动式测量。3. 如权利要求2所述的电容式感测系统，其中藉由在供电信号的第一半周期期间及该 供电信号的第二半周期期间分别将传感器输出信号相加，并将各相加后的数值相减，产生 所述差动式测量。4. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中所述传感器被以具有恒定斜率和振幅的 三角形电压波形供电。5. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中每一对传感器均形成于薄膜绝缘基座层 上并且彼此接近，且一对传感器中的每一传感器均包括形成于所述绝缘基座层的第一表面 上的单独的薄膜感测电极以及定位在所述绝缘基座层的第二表面上的单独的薄膜背护电 极。6. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中每一对传感器均进一步包括第二绝缘层， 具有与所述背护电极相邻的第一表面，以及设置在所述第二绝缘层的第二表面上的薄膜屏 蔽电极，其中所述第二绝缘层和所述屏蔽电极由所述对传感器中的两个传感器共享。7. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中所述系统包括四个或更多个电容式传感 器，所述电容式传感器被配置成对，且其中第一对传感器中的每一传感器被供应以交流电 流或电压，其相位不同于供应给相邻的第二对传感器中每一传感器的电流或电压。8. 如权利要求7所述的电容式感测系统，其中供应给相邻传感器对的电流或电压相位 相差90度。9. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中所述薄膜结构是可挠性的。10. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中每一传感器的背护电极的周边部分延伸 超过该传感器的感测电极，以形成大致环绕所述感测电极的侧护电极，该周边部分设置在 所述第二绝缘层的第二表面上。11. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中每一传感器均包括单独的薄膜侧护电 极，其形成于所述绝缘基座层的第一表面上，该侧护电极相邻于所述传感器的感测电极形 成并定义出在所述侧护电极与所述感测电极之间的间隙，且其中所述侧护电极电连接所述 传感器的背护电极。12. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中每一传感器均进一步包括长形连接构 件，该构件包含导电轨道印刷或附着于其上的可挠性膜片，该导电轨道在一端电连接至所 述传感器的感测电极而在另一端电连接至连接器。13. 如权利要求12所述的电容式感测系统，其中所述导电轨道形成于所述绝缘层上，且 其中所述绝缘层包括所述感测电极形成于其中的第一区域以及所述导电轨道形成于其上 的第二长形区域。14. 如权利要求中1所述的电容式感测系统，其中所述绝缘基座层包括所述感测电极形 成于其中的第一区域，以及所述导电轨道形成于其上的第二长形区域，所述导电轨道在一 端电连接至所述感测电极而在另一端电连接至连接器。15. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中用于处理来自所述电容式传感器的信号 的所述信号处理电路包括同步侦测电路，其具有振荡器和相位偏移电路以产生驱动一个或 多个AC电源的信号。16. 如权利要求15所述的电容式感测系统，进一步包括用于所述相位偏移电路的调整 的自动校准算法。17. 如权利要求16所述的电容式感测系统，其中所述自动校准算法调整所述相位偏移 电路的相位偏移，以最大化混频器电路的输出。18. 如权利要求15所述的电容式感测系统，其中所述自动校准算法将所述相位偏移电 路的相位偏移调整成大致等于发生于所述感测系统中的相位偏移。19. 如权利要求15所述的电容式感测系统，其中所述自动校准算法调整用于驱动所述 一个或多个AC电源的信号。20. 如权利要求1所述的电容式感测系统，其中每一传感器均连接于电桥电路中，该电 桥电路具有并联的第一桥柱和第二桥柱，该第一桥柱包括彼此串联并在第一节点处连接在 一起的第一阻抗和可变电容，且该第二桥柱包括彼此串联并在第二节点处连接在一起的第 二阻抗和所述传感器，该系统进一步包括电路，用于测量跨所述电桥电路的所述第一和第 二节点的电压差。21. 如权利要求20所述的电容式感测系统，其中所述AC电源跨接所述电桥电路的所述 第一和第二桥柱。22. 如权利要求20所述的电容式感测系统，其中所述第一和第二阻抗是固定的，且具有 同一阻抗值。23. 如权利要求20所述的电容式感测系统，其中所述系统被集成到共同基板上，所述第 一和第二阻抗及所述传感器均形成于该基板上。
【专利摘要】一种用于光刻机器的集成传感器系统的电容式感测系统，该电容式感测系统包括用于测量所述电容式传感器与靶材之间的距离的两个或更多个电容式传感器、用于为所述电容式传感器供电的一个或多个AC电源、以及用于处理来自所述电容式传感器的信号的信号处理电路，其中所述传感器被成对配置，其中所述一个或多个AC电源被配置成以交流电流或电压为一对传感器中的第一传感器供电，该交流电流或电压与供应给该对传感器中的第二传感器的电流或电压相位相差180度，且其中所述信号处理电路配置成从该对传感器中的每一传感器接收输出信号，并基于接收到的输出信号产生有关于该对传感器与靶材间的平均距离的测量数值。
【IPC分类】G01D5/241, G01D3/036, G03F9/00, G01B7/02
【公开号】CN105716630
【申请号】CN201610064253
【发明人】G.德波尔, J.J.J.范巴尔, K.P.帕德耶, R.莫赛尔, N.弗吉尔, S.W.H.K.斯廷布林克
【申请人】迈普尔平版印刷Ip有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2010年12月29日
【公告号】CN102753931A, CN102753931B, CN102782444A, CN102782444B, CN102782584A, CN102782585A, EP2519800A1, EP2519801A1, EP2519858A1, EP2519859A1, US8513959, US8570055, US8638109, US8841920, US20110193573, US20110193574, US20110254565, US20110261344, US20140049276, WO2011080308A1, WO2011080308A4, WO2011080309A1, WO2011080310A1, WO2011080311A1, WO2011080311A4