專利名稱：二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置及對(duì)準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光刻領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓二次對(duì)準(zhǔn)裝置及其對(duì)準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著光刻機(jī)關(guān)鍵尺寸的不斷縮小，對(duì)光刻機(jī)內(nèi)部世界的要求也不斷提高，將晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置放置在外部世界，通過(guò)傳輸機(jī)械手將晶圓放入內(nèi)部世界，通過(guò)二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)測(cè)量裝置測(cè)量晶圓到達(dá)內(nèi)部世界的殘余偏心偏向，讓運(yùn)動(dòng)臺(tái)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆绞匠蔀榱艘环N發(fā)展趨勢(shì)。晶圓從片盒傳輸?shù)竭\(yùn)動(dòng)臺(tái)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)預(yù)對(duì)準(zhǔn)之后偏心大約在IOil m、偏向大約在150 u rad,晶圓的邊緣由絕大部分的圓弧和起定向作用的缺口或者平邊組成，完成定心定向后，再傳輸至運(yùn)動(dòng)臺(tái)上方的交接位，與運(yùn)動(dòng)臺(tái)上的交接片機(jī)械手的交接會(huì)損失一部分定位精度，而且，預(yù)對(duì)準(zhǔn)處于外部世界，運(yùn)動(dòng)臺(tái)處于內(nèi)部世界，引入了內(nèi)外部世界偏移，導(dǎo)致偏心偏向變大，為彌補(bǔ)這些損失并進(jìn)一步提高定位精度，晶圓在交接位還要進(jìn)行二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)，獲取晶圓的殘余偏心和偏向，再由運(yùn)動(dòng)臺(tái)對(duì)殘余偏心和偏向進(jìn)行補(bǔ)償。隨著光刻機(jī)精度的提高，光刻機(jī)各部件對(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越高，典型的，投影物鏡對(duì)周圍的溫度場(chǎng)就很靈敏，運(yùn)動(dòng)臺(tái)上的方鏡，干涉儀的光路，運(yùn)動(dòng)臺(tái)上的晶圓變形都受周圍溫度場(chǎng)的影響。因此，如果將熱源布置在主基板上，靠近投影物鏡和其他分系統(tǒng)的傳感器，會(huì)對(duì)周圍溫度場(chǎng)造成很大的影響。同樣如果將熱源布置在運(yùn)動(dòng)臺(tái)上，會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)臺(tái)的溫度場(chǎng)造成很大的影響。因此，如何提供一種可以降低熱源對(duì)光刻機(jī)內(nèi)部世界的影響的二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置及對(duì)準(zhǔn)方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置及其對(duì)準(zhǔn)方法，通過(guò)將熱源遠(yuǎn)離熱源敏感的關(guān)鍵部件來(lái)降低熱源對(duì)光刻機(jī)內(nèi)部世界的影響。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，設(shè)于運(yùn)動(dòng)臺(tái)和主基板之間，用于對(duì)放置在運(yùn)動(dòng)臺(tái)上的晶圓進(jìn)行二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)，包括三個(gè)面陣(XD、三組光路系統(tǒng)和一個(gè)圖像處理器，所述三組光路系統(tǒng)分別將晶圓的三處邊緣圖像投影到對(duì)應(yīng)的面陣(XD，三組光路系統(tǒng)所需的光源設(shè)置在運(yùn)動(dòng)臺(tái)的外側(cè)，所述三個(gè)面陣CXD和所述圖像處理器連接，所述圖像處理器處理來(lái)自所述三個(gè)面陣CCD的晶圓邊緣圖像信息后獲取晶圓的殘余偏心偏向。優(yōu)選,每組光路系統(tǒng)包括接收來(lái)自光源的光束的第一反射鏡，所述第一反射鏡和所述面陣CCD對(duì)應(yīng)設(shè)于所述晶圓一處邊緣的上下兩側(cè)，所述光束經(jīng)第一反射鏡后將晶圓的邊緣圖像投影到對(duì)應(yīng)的面陣CCD。所述第一反射鏡呈三角形分布于所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)的內(nèi)部，所述面陣CCD對(duì)應(yīng)各自的第一反射鏡設(shè)于所述主基板的下方。優(yōu)選，每組光路系統(tǒng)包括接收來(lái)自光源的光束的第一反射鏡和第二反射鏡，所述第一反射鏡和第二反射鏡對(duì)應(yīng)設(shè)于所述晶圓一處邊緣的上下兩側(cè)，所述光束依次經(jīng)過(guò)第一反射鏡和第二反射鏡后將晶圓的邊緣圖像投影到對(duì)應(yīng)的面陣CCD。所述第一反射鏡呈三角形分布于所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)的內(nèi)部，所述第二反射鏡對(duì)應(yīng)各第一反射鏡設(shè)于所述主基板的下方，所述面陣CCD分別設(shè)于所述第二反射鏡的側(cè)方。所述面陣CCD分別設(shè)于面陣安裝板上，所述面陣安裝板固設(shè)于所述主基板一端的下方使得所述面陣CCD與所述第二反射鏡相對(duì)。優(yōu)選，每組光路系統(tǒng)還分別包括所述光源和光路準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)，所述光束是由光源發(fā)出并經(jīng)光路準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)處理后獲得。優(yōu)選，三組光路系統(tǒng)共用一個(gè)光源和一個(gè)光路準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)，所述三組光路系統(tǒng)是第一組光路系統(tǒng)、第二組光路系統(tǒng)和第三組光路系統(tǒng)，且第一組光路系統(tǒng)還包括2/3透光率的三角反射鏡、第二組光路系統(tǒng)還包括1/2透光率的三角反射鏡，第三組光路系統(tǒng)還包括第三反射鏡；所述光源發(fā)出的光束經(jīng)光路準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)變成平行光束后射到2/3透光率的三角反射鏡，所述2/3透光率的三角反射鏡將其中1/3光束進(jìn)行發(fā)射作為第一組光路系統(tǒng)所需的光束并將2/3光束透射到1/2透光率的三角反射鏡，所述1/2透光率的三角反射鏡將收到的一半光束進(jìn)行反射作為第二組光路系統(tǒng)所需的光束，并另一半透射到第三反射鏡作為第二組光路系統(tǒng)所需的光束。 本發(fā)明還公開(kāi)了一種二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，包括如下步驟第一步，晶圓在預(yù)對(duì)準(zhǔn)后到達(dá)二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)位置；第二步，采用如上所述的二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，使得面陣CXD分別采集晶圓的三處邊緣圖像信息，并將邊緣圖像信息傳輸?shù)剿鰣D像處理器；第三步，所述圖像處理器處理來(lái)自所述面陣CXD的所述邊緣圖像信息后獲取晶圓的實(shí)際圓心位置，并將晶圓的實(shí)際圓心位置與預(yù)先設(shè)置在圖像處理器中的晶圓的標(biāo)準(zhǔn)圓心位置進(jìn)行對(duì)比，獲得晶圓的殘余偏心偏向；第四步，微動(dòng)臺(tái)根據(jù)殘余偏心偏向進(jìn)行微動(dòng)補(bǔ)償；第五步，將晶圓傳輸?shù)轿?dòng)臺(tái)上，準(zhǔn)備曝光。優(yōu)選，第三步中，所述獲取晶圓的實(shí)際圓心位置通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)所述圖像處理器通過(guò)如下的方程分別計(jì)算得到每個(gè)面陣CCD采集的實(shí)際邊緣圖像信息，然后通過(guò)處理三個(gè)面陣CCD采集的三處實(shí)際邊緣圖像信息獲得晶圓的實(shí)際圓心位置，所述方程如下
權(quán)利要求
1.一種二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，設(shè)于運(yùn)動(dòng)臺(tái)和主基板之間，用于對(duì)放置在所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)上的晶圓進(jìn)行二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)，其特征在于，包括三個(gè)面陣(XD、三組光路系統(tǒng)和一個(gè)圖像處理器，所述三組光路系統(tǒng)分別將晶圓的三處邊緣圖像投影到對(duì)應(yīng)的面陣CCD，所述三組光路系統(tǒng)所需的光源設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)的外側(cè)，所述三個(gè)面陣CCD和所述圖像處理器連接，所述圖像處理器處理來(lái)自所述三個(gè)面陣CCD的晶圓邊緣圖像信息后計(jì)算所述晶圓的殘余偏心偏向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，每組光路系統(tǒng)包括接收來(lái)自所述光源的光束的第一反射鏡，所述第一反射鏡和所述面陣CCD對(duì)應(yīng)設(shè)于所述晶圓一處邊緣的上下兩側(cè)，所述光束經(jīng)第一反射鏡后將所述晶圓的邊緣圖像投影到對(duì)應(yīng)的面陣CCD。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述第一反射鏡呈三角形分布于所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)的內(nèi)部，所述面陣CCD對(duì)應(yīng)各自的第一反射鏡設(shè)于所述主基板的下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，每組光路系統(tǒng)包括接收來(lái)自所述光源的光束的第一反射鏡和第二反射鏡，所述第一反射鏡和第二反射鏡對(duì)應(yīng)設(shè)于所述晶圓一處邊緣的上下兩側(cè)，所述光束依次經(jīng)過(guò)第一反射鏡和第二反射鏡后將晶圓的邊緣圖像投影到對(duì)應(yīng)的面陣CCD。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述第一反射鏡呈三角形分布于所述運(yùn)動(dòng)臺(tái)的內(nèi)部，所述第二反射鏡對(duì)應(yīng)各第一反射鏡設(shè)于所述主基板的下方，所述面陣CCD分別設(shè)于所述第二反射鏡的側(cè)方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述面陣CCD分別設(shè)于面陣安裝板上，所述面陣安裝板固設(shè)于所述主基板一端的下方使得所述面陣CCD與所述第二反射鏡相對(duì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，每組光路系統(tǒng)還分別包括所述光源及一光路準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)，所述光束是由所述光源發(fā)出并經(jīng)所述光路準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)處理后獲得。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述三組光路系統(tǒng)共用所述光源及一光路對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述三組光路系統(tǒng)是第一組光路系統(tǒng)、第二組光路系統(tǒng)和第三組光路系統(tǒng)，其中，第一組光路系統(tǒng)還包括2/3透光率的反射鏡、第二組光路系統(tǒng)還包括1/2透光率的反射鏡，第三組光路系統(tǒng)還包括第三反射鏡；所述光源發(fā)出的光束經(jīng)所述光路準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)變成平行光束后射到2/3透光率的三角反射鏡，所述2/3透光率的三角反射鏡將其中1/3光束進(jìn)行發(fā)射作為所述第一組光路系統(tǒng)所需的光束并將2/3光束透射到1/2透光率的反射鏡，所述1/2透光率的反射鏡將收到的一半光束進(jìn)行反射作為所述第二組光路系統(tǒng)所需的光束，并另一半透射到所述第三反射鏡作為所述第二組光路系統(tǒng)所需的光束。
10.一種二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步，晶圓在預(yù)對(duì)準(zhǔn)后到達(dá)二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)位置； 第二步，采用如上1-9中任意一項(xiàng)所述的二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，使得面陣CCD分別采集晶圓的三處邊緣圖像信息，并將邊緣圖像信息傳輸?shù)剿鰣D像處理器； 第三步，所述圖像處理器處理來(lái)自所述面陣CCD的所述邊緣圖像信息后獲取晶圓的實(shí)際圓心位置，并將晶圓的實(shí)際圓心位置與預(yù)先設(shè)置在圖像處理器中的晶圓的標(biāo)準(zhǔn)圓心位置進(jìn)行對(duì)比，獲得晶圓的殘余偏心偏向； 第四步，微動(dòng)臺(tái)根據(jù)殘余偏心偏向進(jìn)行微動(dòng)補(bǔ)償； 第五步，將晶圓傳輸?shù)轿?dòng)臺(tái)上，準(zhǔn)備曝光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，第三步中，所述獲取晶圓的實(shí)際圓心位置通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)所述圖像處理器通過(guò)如下的方程分別計(jì)算得到每個(gè)面陣CXD采集的實(shí)際邊緣圖像信息，然后通過(guò)處理三個(gè)面陣CXD采集的三處實(shí)際邊緣圖像信息獲得晶圓的實(shí)際圓心位置，所述方程如下
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，第二步中，二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置通過(guò)三個(gè)面陣CXD采集晶圓的三處邊緣圖像信息，其中一個(gè)面陣CXD同時(shí)采集晶圓的缺口信息。
全文摘要
一種二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，設(shè)于運(yùn)動(dòng)臺(tái)和主基板之間，用于對(duì)放置在運(yùn)動(dòng)臺(tái)上的晶圓進(jìn)行二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)，包括三個(gè)面陣CCD、三組光路系統(tǒng)和一個(gè)圖像處理器，三組光路系統(tǒng)分別將晶圓的三處邊緣圖像投影到對(duì)應(yīng)的面陣CCD，三組光路系統(tǒng)所需的光源設(shè)置在運(yùn)動(dòng)臺(tái)的外側(cè)，三個(gè)面陣CCD和圖像處理器連接，圖像處理器處理來(lái)自三個(gè)面陣CCD的晶圓邊緣圖像信息后計(jì)算晶圓殘余偏心偏向。采用直射式原理，將光源和面陣CCD分處于晶圓的兩側(cè)，不但精度更高，且不易受安裝角度的影響，而且設(shè)計(jì)光路簡(jiǎn)單，光能量耗散小。另外，光源遠(yuǎn)離投影物鏡設(shè)置、物鏡、主基板和運(yùn)動(dòng)臺(tái)等對(duì)熱源敏感的關(guān)鍵部件設(shè)置，提高本二次預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置的性能穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高對(duì)準(zhǔn)精度。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102809903SQ20111014537
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者鄭教增, 宋平, 徐偉 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司