專利名稱：一種調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)及其調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域 ，尤其涉及一種應(yīng)用于投影光刻機(jī)的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)及其調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
投影光刻機(jī)是一種把掩模上的圖案通過投影物鏡投影到硅片表面的設(shè)備。為了使硅片表面位于指定的曝光位置，必須有自動(dòng)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)進(jìn)行精確控制。由于機(jī)械安裝精度的影響，光刻機(jī)投影物鏡最佳焦平面相對于自動(dòng)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面總是存在一定的高度與傾斜偏差，且受溫度和氣壓等因素影響，調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)零平面與最佳焦面相對位置會發(fā)生漂移，從而影響硅片上的曝光質(zhì)量。利用FEM(焦面曝光矩陣)曝光方法可檢測最佳焦平面相對于調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)零平面的高度與傾斜。圖I是通常實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)FEM曝光方法的流程圖，可以得出調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面相對于投影物鏡最佳焦平面的位置(Z，Rx，Ry)。其步驟為在初始化整機(jī)各分系統(tǒng)、上載FEM掩模、上載硅片后，進(jìn)入FEM測校流程(圖中虛線框所示)，主要是通過移動(dòng)工件臺到與FEM掩模相對應(yīng)的各預(yù)定曝光位置，對硅片進(jìn)行曝光，直到所有曝光場曝光完成，然后再下載硅片、下載FEM掩模、硅片顯影、用光學(xué)顯微鏡讀取最佳曝光劑量與曝光矩陣數(shù)值、調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面模型計(jì)算、得出當(dāng)前最佳零平面的Z、Rx、Ry值。采用這樣的FEM曝光方法僅能檢測出光刻機(jī)投影物鏡最佳焦平面相對于自動(dòng)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的高度與傾斜，而不能作調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)對該高度與傾斜的進(jìn)一步調(diào)整，有必要結(jié)合調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)對FEM曝光方法進(jìn)行改進(jìn)，并且結(jié)合調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)調(diào)整，使得光刻機(jī)投影物鏡最佳焦平面與自動(dòng)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面兩者處于同一平面內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種以調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)作為反饋的光刻機(jī)FEM測校方法，包括以下步驟步驟一，初始化整機(jī)各分系統(tǒng)；步驟二，上載FEM掩模，上載硅片；步驟三，進(jìn)行FEM測校流程；步驟四，判斷FEM測校流程得出的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)當(dāng)前最佳零平面的Z值是否在其機(jī)器常數(shù)中設(shè)定的ZO范圍內(nèi)，若在，則進(jìn)入步驟五，若不在則將當(dāng)前最佳零平面的Z、Rx、Ry值與其機(jī)器常數(shù)中設(shè)定的Z0、Rx0、Ry0值對應(yīng)相加，作為其更新后的機(jī)器常數(shù)設(shè)定值，重新執(zhí)行步驟三；步驟五，以調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)當(dāng)前最佳零平面的Z、Rx、Ry值代替其機(jī)器常數(shù)中設(shè)定的Z0、RxO, RyO值，并結(jié)束本發(fā)明的FEM曝光方法。實(shí)現(xiàn)上述方法的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)，依次具有照明單元；
投影狹縫；投影鏡組，包括投影前組鏡頭和投影后組鏡頭；成像鏡組，包括成像后組鏡頭和成像前組鏡頭；探測狹縫；光電探測器；以及，設(shè)置于投影前組鏡頭和投影后組鏡頭之間的投影反射鏡和設(shè)置于成像后組鏡頭和成像前組鏡頭之間的成像反射鏡；從照明單元出射的光經(jīng)投影狹縫后入射至投影鏡組，從投影前組鏡頭出射的光經(jīng)投影反射鏡反射后入射至投影后組鏡頭，然后由硅片表面反射后入射至成像鏡組，從成像鏡組后組鏡頭出射的光經(jīng)成像反射鏡反射后入射至成像前組鏡頭，再穿過探測狹縫成像于 光電探測器上；所述投影反射鏡和所述成像反射鏡可被各自對應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的調(diào)整。其中，單獨(dú)調(diào)節(jié)所述成像反射鏡。其中，同時(shí)調(diào)節(jié)所述投影反射鏡和成像反射鏡。其中，在成像鏡組后方還具有一成像透鏡。實(shí)現(xiàn)上述方法的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)，依次具有照明單元；投影狹縫；投影鏡組，包括投影前組鏡頭和投影后組鏡頭；成像鏡組，包括成像后組鏡頭和成像前組鏡頭；探測狹縫；光電探測器；以及，設(shè)置于成像鏡組后方的偏置平板；從照明單元出射的光經(jīng)投影狹縫后入射至投影鏡組，然后由硅片表面反射后入射至成像鏡組，再穿過偏置平板、探測狹縫成像于光電探測器上；所述偏置平板可被電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的調(diào)
難
iF. O其中，在偏置平板后方還具有一成像透鏡。其中，在投影前組鏡頭和投影后組鏡頭之間設(shè)置有投影反射鏡，在成像后組鏡頭和成像前組鏡頭之間設(shè)置有成像反射鏡。本發(fā)明旨在基于FEM曝光方法檢測出的光刻機(jī)投影物鏡最佳焦平面相對于自動(dòng)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的高度與傾斜的基礎(chǔ)上，以調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)作為反饋，并結(jié)合調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對該高度與傾斜的調(diào)整，使得光刻機(jī)投影物鏡最佳焦平面相對于自動(dòng)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面兩者處于同一平面內(nèi)。在調(diào)整投影物鏡最佳焦平面與調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面兩者一致性的過程中，本發(fā)明使用了以平面反射鏡為主的調(diào)整機(jī)構(gòu)，以及以透射型偏置平板為主的調(diào)整結(jié)構(gòu)，可以在本發(fā)明的FEM曝光方法中實(shí)現(xiàn)對自動(dòng)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的調(diào)整。


圖I為通常實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)FEM曝光方法的流程圖；圖2為以調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)作為反饋的光刻機(jī)FEM測校流程圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)離焦量與位置偏差原理圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)位置調(diào)整原理圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)離焦量與位置偏差原理圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)位置調(diào)整原理圖。附圖中，I為掩模，2為投影物鏡，3為硅片，4為工件臺，5為光源，6為第一反射鏡， 7為投影狹縫，80為投影鏡組的前組鏡頭，81為投影鏡組的后組鏡頭，90為第二反射鏡，91為第二反射鏡的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(水平向驅(qū)動(dòng))，100為第三反射鏡，101為第三反射鏡的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(水平向驅(qū)動(dòng))，110為成像鏡組的后組鏡頭，111為成像鏡組的前組鏡頭，12為第四反射鏡，13為成像透鏡，14為探測狹縫，15為光電探測器，16為透射型偏置平板。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。為了便于描述和突出顯示本發(fā)明，附圖中省略了現(xiàn)有技術(shù)中已有的相關(guān)部件，并將省略對這些公知部件的描述。圖2所示為以調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)作為反饋的光刻機(jī)FEM測校流程圖。步驟一，初始化整機(jī)各分系統(tǒng)；步驟二，上載FEM掩模，上載硅片；步驟三，進(jìn)行FEM測校流程；步驟四，判斷FEM測校流程得出的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)當(dāng)前最佳零平面的Z值是否在其機(jī)器常數(shù)中設(shè)定的ZO范圍內(nèi)，若在，則進(jìn)入步驟五，若不在則將當(dāng)前最佳零平面的Z、Rx、Ry值與其機(jī)器常數(shù)中設(shè)定的Z0、Rx0、Ry0值對應(yīng)相加，作為其更新后的機(jī)器常數(shù)設(shè)定值，重新執(zhí)行步驟三；步驟五，以調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)當(dāng)前最佳零平面的Z、Rx、Ry值代替其機(jī)器常數(shù)中設(shè)定的Z0、RxO, RyO值，并結(jié)束本發(fā)明的FEM曝光方法。在FEM測校流程中，在移動(dòng)工件臺到與FEM掩模相對應(yīng)的各預(yù)定曝光位置之前，需要先按調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)當(dāng)前最佳零平面的設(shè)定值zo、RxO, RyO調(diào)整調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)當(dāng)前最佳零平面，使其與投影物鏡最佳焦平面的位置(Z，Rx，Ry)相一致。圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)離焦量與位置偏差原理圖。調(diào)整調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的位置為調(diào)整硅片3的上表面位置。當(dāng)硅片3的上表面位置與投影物鏡最佳焦平面位置(圖中硅片3上方水平虛線所示)重合時(shí)，硅片3的反射光線路徑如圖3中的虛線所示，投影狹縫7在光電探測器15上成像。當(dāng)硅片3的上表面位置與投影物鏡最佳焦平面位置(圖中硅片3上方水平虛線所示)的垂向高度偏差為ΛΖ時(shí)，投影狹縫7在光電探測器15上所成的像在Z向的位置改變量Ae為Ae =2β I · β 2 · ΛΖ · sin Θ，式中的β I為成像鏡組(包括后組鏡頭110與前組鏡頭111)的放大率，β 2為成像透鏡13的放大率，Θ為光束在硅片3上的入射角。如圖4所示，可以單獨(dú)調(diào)整第三反射鏡的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器101，實(shí)現(xiàn)對整第三反射鏡100的位置的調(diào)整；也可以聯(lián)合調(diào)整第二反射鏡的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器91、第三反射鏡的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器101，實(shí)現(xiàn)對整第二反射鏡90、第三反射鏡100的位置的調(diào)整，由此實(shí)現(xiàn)對上述Ae的調(diào)整(由光電探測器15的輸出判斷硅片3的上表面是否已達(dá)到調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面與投影物鏡最佳焦平面相一致的位置)，從而實(shí)現(xiàn)對Λ Z的調(diào)整。圖5為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)離焦量與位置偏差原理圖。調(diào)整調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的位置即為調(diào)整硅片3的上表面位置。當(dāng)硅片3的上表面位置與投影物鏡最佳焦平面位置(圖中硅片3上方水平虛線所示)重合時(shí)，硅片3的反射光線路徑如圖5中的虛線所示，投影狹縫7在光電探測器15上成像。當(dāng)硅片3的上表面位置與投影物鏡最佳焦平面位置(圖中硅片3上方水平虛線所示)的垂向高度偏差為ΛΖ時(shí)，投影狹縫7在光電探測器15上所成的像在Z向的位置改變?yōu)锳e為Ae =2β I · β 2 · ΛΖ · sin θ，式中的β I為成像鏡組(包括后組鏡頭110與前組鏡頭111)的放大率，β 2為成像透鏡13的放大率，Θ為光束在硅片3上的入射角。如圖4所示，可以轉(zhuǎn)動(dòng)透射型偏置平板16，實(shí)現(xiàn)對上述Ae的調(diào)整(由光電探測器15的輸出判斷硅片3的上表面是否已達(dá)到調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面與投影物鏡最佳 焦平面相一致的位置)，也即實(shí)現(xiàn)了對Λ Z的調(diào)整。本說明書中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)作為反饋的光刻機(jī)FEM測校方法，包括以下步驟 步驟一，初始化整機(jī)各分系統(tǒng)； 步驟二，上載FEM掩模，上載硅片； 步驟三，進(jìn)行FEM測校流程； 步驟四，判斷FEM測校流程得出的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)當(dāng)前最佳零平面的Z值是否在其機(jī)器常數(shù)中設(shè)定的ZO范圍內(nèi)，若在，則進(jìn)入步驟五，若不在則將當(dāng)前最佳零平面的Z、Rx、Ry值與其機(jī)器常數(shù)中設(shè)定的Z0、Rx0、Ry0值對應(yīng)相加，作為其更新后的機(jī)器常數(shù)設(shè)定值，重新執(zhí)行步驟三； 步驟五，以調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)當(dāng)前最佳零平面的Z、Rx、Ry值代替其機(jī)器常數(shù)中設(shè)定的Z0、RxO, RyO值，并結(jié)束本發(fā)明的FEM曝光方法。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述的方法的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)，該系統(tǒng)依次具有 照明單元； 投影狹縫； 投影鏡組，包括投影前組鏡頭和投影后組鏡頭； 成像鏡組，包括成像后組鏡頭和成像前組鏡頭； 探測狹縫； 光電探測器； 以及，設(shè)置于投影前組鏡頭和投影后組鏡頭之間的投影反射鏡和設(shè)置于成像后組鏡頭和成像前組鏡頭之間的成像反射鏡； 從照明單元出射的光經(jīng)投影狹縫后入射至投影鏡組，從投影前組鏡頭出射的光經(jīng)投影反射鏡反射后入射至投影后組鏡頭，然后由硅片表面反射后入射至成像鏡組，從成像鏡組后組鏡頭出射的光經(jīng)成像反射鏡反射后入射至成像前組鏡頭，再穿過探測狹縫成像于光電探測器上； 所述投影反射鏡和所述成像反射鏡可被各自對應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的調(diào)整。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，單獨(dú)調(diào)節(jié)所述成像反射鏡。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，同時(shí)調(diào)節(jié)所述投影反射鏡和成像反射鏡。
5.如權(quán)利要求2-4中任意一個(gè)所述的系統(tǒng)，其中，在成像鏡組后方還具有一成像透鏡。
6.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述的方法的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)，該系統(tǒng)依次具有 照明單元； 投影狹縫； 投影鏡組，包括投影前組鏡頭和投影后組鏡頭； 成像鏡組，包括成像后組鏡頭和成像前組鏡頭； 探測狹縫； 光電探測器； 以及，設(shè)置于成像鏡組后方的偏置平板； 從照明單元出射的光經(jīng)投影狹縫后入射至投影鏡組，然后由硅片表面反射后入射至成像鏡組，再穿過偏置平板、探測狹縫成像于光電探測器上； 所述偏置平板可被電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，在偏置平板后方還具有一成像透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，在投影前組鏡頭和投影后組鏡頭之間設(shè)置有投影反射鏡，在成像后組鏡頭和成像前組鏡頭之間設(shè)置有成像反射鏡。
全文摘要
調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)，依次具有照明單元；投影狹縫；投影鏡組，包括投影前組鏡頭和投影后組鏡頭；成像鏡組，包括成像后組鏡頭和成像前組鏡頭；探測狹縫；光電探測器；以及，設(shè)置于投影前組鏡頭和投影后組鏡頭之間的投影反射鏡和設(shè)置于成像后組鏡頭和成像前組鏡頭之間的成像反射鏡；從照明單元出射的光經(jīng)投影狹縫后入射至投影鏡組，從投影前組鏡頭出射的光經(jīng)投影反射鏡反射后入射至投影后組鏡頭，然后由硅片表面反射后入射至成像鏡組，從成像鏡組后組鏡頭出射的光經(jīng)成像反射鏡反射后入射至成像前組鏡頭，再穿過探測狹縫成像于光電探測器上；投影反射鏡和成像反射鏡可被各自對應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)最佳零平面的調(diào)整。
文檔編號G03F7/20GK102768469SQ20111011357
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者張沖, 陳飛彪, 魏禮俊 申請人:上海微電子裝備有限公司